基于铯光泵磁力仪的地震地磁矢量测量系统

为解决地震地磁矢量观测中质子矢量磁力仪噪声大,长期观测中存在明显漂移,磁通门磁力仪温度效应明显,保温磁房投入大等问题,研制了基于铯光泵磁力仪的地震地磁矢量测量系统,本文详细介绍了其测量原理及仪器结构,设计了混合分量线圈装置,并开展了稳定性分析。研制的样机在蒙城地震台开展了观测实验。结果表明,实验期内记录良好,采样率达到1 Hz, 1月份总强度、水平分量和磁偏角月噪声分别为0.01 nT、0.02 nT和0.003′,优于地震地磁观测基本网质子矢量磁力仪最好噪声水平,也优于同场地两台磁通门磁力仪的噪声水平和基准网的平均噪声水平。其实验期内水平分量和磁偏角最大漂移分别为1.3 nT和0.16′,小于座钟式质子矢量磁力仪基线漂移,具有良好的稳定性。     

自激式铯光泵磁力仪吸收室恒温控制系统

吸收室是自激式铯光泵磁力仪的重要组成部分,通常采取加热控制维持吸收室的恒温。研究并设计了应用于铯光泵磁力仪吸收室的恒温加热控制系统,为验证该系统研制了一个恒温槽模型,通过对恒温槽进行加热模拟对铯光泵磁力仪吸收室加热的过程,在此基础上研制了测温平台,通过LabVIEW观测恒温槽内温度随时间变化的全过程。实验结果验证了恒温加热控制系统在铯光泵磁力仪中应用的可行性,对铯光泵磁力仪探头激励的研究提供了数据支持。     

双气室铯光泵磁力仪设计与验证

由于自激振荡式单气室光泵磁力仪受移相电路限制测量范围较窄,对双气室光泵磁力仪进行集成化研究和改进,基于对光泵磁力仪基本原理的推导论证,提出了双气室铯光泵磁力仪的一种高度集成的设计结构。该方案中以垂直腔面发射激光器作为泵浦光源,以刀锋直角棱镜反射镜作为分光镜片,其余元件沿光轴对称排布,利用左旋、右旋圆偏振光的双泵浦光结构和双气室布置实现相移互补,不需要移相电路。利用搭建的原理样机测得实验环境下地磁场强度为37 586.79 nT,并利用扫描方式测得三轴分量。双气室铯光泵磁力仪原理样机的测量范围为25 700～77 000 nT,灵敏度约为20 pT/(Hz)^1/2。实验结果和对比测量结果、理论计算结果相吻合,验证了双气室光泵磁力仪的理论分析,证实了该双气室光泵磁力仪结构的可行性和精确度。     

光泵磁力仪中压控振荡器的设计与实现

压控振荡器是光泵磁力仪的核心器件。为使光泵磁力仪能够对整个地磁场范围进行有效测量,需要一种输出频率范围宽。波段覆盖系数大,并具有较高瞬时稳定度的压控振荡器。采用多个变容二极管并联的方法,设计了基于西勒振荡电路形式,具有放大功能的压控振荡器。实验结果表明,该压控振荡器的输出频率范围大于8~20 MHz,波段覆盖系数达到2.5,输出波形幅度在整个频率范围内均达到3V以上,信号输出稳定,完全满足光泵磁力仪对地磁测量的要求。     

红外激光光声光谱中的弱信号检测

本文介绍JGY-1型红外激光光声光谱仪信号检测,对如何减小噪声、干扰、提高检测灵敏度,保证良好的线性等问题进行了较为详细的讨论。给出了有关器件的特性及实验测试方法;讨论了防止地电流干扰的具体方法。     

基于随机共振的周期弱信号检测方法研究

实际工程中有很多被噪声淹没的信号需要检测,如航空发动机转子振动信号,滚动轴承与齿轮故障信号等.这些待测信号的检测准确度直接影响了工程技术的可靠性.随机共振是一种新型的信号检测方法,通过噪声刺激和系统参数刺激可实现系统共振的产生,从而将噪声的部分能量转移给信号,实现信号检测.根据齿轮均匀磨损后引起的低频振动信号与正弦信号...     

随机共振及其应用于弱信号检测的研究

介绍随机共振的概念以及随机共振的发展历程,并描述其基本原理.针对实际应用中的大参数情况,介绍非经典的随机共振理论及实验台数据分析效果,对现有的随机共振在故障诊断中的实际应用进行总结.     

微弱光电信号检测电路设计

光电信号检测与采集电路的性能优劣,直接关系到粉尘浓度测量系统的准确度和精确度。在分析研究了光电检测基本原理和微弱信号检测影响因素的基础上,针对粉尘浓度测量系统中光信号的特点,通过采用差分式测量结构,提高光电探测器供电电源的稳定度,选用低噪声、响应快的运算放大器等措施,设计了一种噪声低、反应快、简单实用的微弱光信号检测电路,成功应用到了某粉尘浓度测量系统上。     

调制信号的时频分布特征及应用

幅值调制和频率调制在滚动轴承和齿轮箱振动信号中是常见的现象，调制特征的识别和分析已广泛应用于机械振动监测与故障诊断．时额分析的Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布为识别这类调制现象提供了一种十分有效的分析途径。本文针对Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布中存在的实际问题结合应用提出了一些解决办法，并通过仿真分析探讨了调制信号的Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布特征，最后给出了一个应用实例．     

二阶线性系统调参共振的特征信号检测

以二阶线性系统为信息检测处理模型,提出二阶线性系统调参共振的特征信号检测方法。该方法利用线性系统的共振特性,得到系统响应最大值随固有频率变化的特性曲线,根据曲线中的极大值即可识别噪声中的特征信号。仿真和转子故障诊断实验表明,所提出的方法原理简单,能为实际信号检测与处理提供一种可行实用的方法。     

一种Hilbert变换法在非线性系统分析中的应用

Hilbert变换是信号处理领域常用工具之一,将Hilbert变换法改进并应用到信号分解和非线性系统振动分析中。振动信号的多谐波性,使得Hilbert变换法提取信号的瞬时频率和瞬时相角可以通过滤波的方法分离成快变和慢变两部分,从而提取系统的振动分量;通过迭代计算,依次获得振动信号中所有谐波分量;将非线性振动方程用瞬态幅值相关的瞬态参数表示,从而求解系统的频响关系曲线方程。通过相应的数值模拟计算,验证了改进的Hilbert变换法在非线性振动分析的有 效性。     

基于随机共振原理的中低频信号检测方法与电路设计

大量研究表明,对于满足绝热近似理论的所谓小参数信号,利用随机共振特性可以实现被测信号中噪声能量向周期性有用信号能量的跃迁,从而增强信号输出的信噪比.针对在机械故障中常见的难以实现随机共振的中低频周期信号,利用信号调制特性,将其变换为可满足绝热近似理论的小参数信号,从而实现了基于随机共振原理的微弱信号检测.在此基础上,设计出了混频随机共振电路系统,利用混频器将待测信号与扫描信号发生器产生的信号作选频处理,然后输入非线性双稳态系统实现基于随机共振的检测.模拟实验结果表明,该电路系统能够实现随机共振并从噪声背景中检测出微弱的中低频周期信号.     

基于随机共振原理的大频率微弱信号检测方法研究

针对直接利用随机共振原理不能有效地检测出大频率微弱信号的问题,提出了利用混频器的频谱搬移特性,将待测的大频率信号和信号发生器产生的信号混频,从而使大频率信号转化为小频率信号,然后再加入非线性双稳态系统,对此方法进行了理论上的研究并设计出了混频随机共振电路系统。研究结果表明,基于此方法设计的电路能有效地检测出大频率微弱信号。     

多调制源信号的循环平稳分析及仿真

以多调制源信号为仿真对象,分别用二阶循环自相关、谱相关函数进行分析,在MATLAB平台上做信号的循环自相关谱相关函数的三维谱图、改进的自相关函数循环域的单切片图和谱相关单切片图,通过分析总结得出该改进的二阶循环切片分析方法能成功地将多调制源信号中的特征频率解调出来,为分析实际的循环故障信号奠定理论基础。     

悬臂梁受迫振动的频谱分析

对几种不同尺寸悬壁梁，用不同激振频率激振，采取幅值谱分析的方法，在不同工况下，对大量振动信号进行分析处理和研究，总结出实际钢梁构件处于不同激振频率下的振动特点，情况虽然很复杂，但出现共振、谐共振及其他复杂振动的规律是明显的。     

基于最小二乘的极低频微弱信号实时检测方法

极低频信号由于对金属介质具有良好的穿透性,现被应用于管道机器人的示踪定位系统中.实现极低频信号的可靠检测是保证示踪定位系统正常工作的关键,现有检测系统中使用的检测方法易受噪声干扰,经常出现误报与漏报,可靠性低.根据实际工程中极低频信号动态范围大、观测时间有限的特点,提出了一种基于最小二乘的极低频信号实时检测方法,构造了检验统计量并通过MATLAB仿真分析了窄带高斯噪声情况下的检测性能.以DSP为核心设计实现了基于最小二乘的极低频磁场信号检测系统,通过仿真与工程实验验证了所提出方法的优越性.在信噪比为3 dB,恒虚警概率为1%的条件下,检测概率可达90%,完全满足管道机器人示踪定位系统中极低频信号实时检测的要求.     

低截获概率雷达信号检测方法的优化及应用

针对利用循环谱理论检测低截获概率(LPI)雷达信号存在计算量大的问题,提出了一种优化的快速傅里叶变换(FFT)累积算法来更新信号处理设备的软件程序。分析了原软件中信号处理的过程,提出了采用并行流水型结构的优化方法;利用前一个滑动窗口内采样信号的FFT,推导出下一时刻采样信号序列的FFT;通过减少重复采样点,减少计算量。然后,利用循环谱检测中4个象限的循环谱的对称性,减少计算象限数,并采用一维搜索进行峰值检测,从而进一步减少计算量。理论推导显示,改进方法减少了计算复杂度和计算量。最后,利用提出的方法对常用的线性调频(LFM)和二进制相移键控(BPSK)信号进行了分析。结果表明,在相同条件下,利用改进的算法及一维搜索,计算时间可缩短为原算法的1/25左右。另外,算法改进后检测信号的幅度值仅减小了不到10%,不影响后续处理对循环谱参数的估计。     

悬浮颗粒物信号幅度分布提取及信息熵的应用

为精确反演悬浮颗粒物的质量浓度,对颗粒物信号幅度分布的提取进行了研究。提出了线性和非线性分割两种信息提取方法,比较了两种提取方法得到的质量浓度的反演精度和稳定性。实验结果表明,非线性分割法的反演精度稳定较快,即需分割的信号子集数较少;当信号子集数大于32时,两种提取方法的反演精度均达到稳定且趋于一致。通过计算信号幅度分布的信息熵,发现信号子集数相同时非线性分割法提取信息的信息熵明显较大,表明信号幅度分布的信息熵大小决定了质量浓度反演精度的稳定速度。信号幅度分布提取方法的研究为粒子计数器系统的电路设计提供了理论指导。     

基于混沌振子微弱信号检测的改进与比较

为实现强噪声背景下微弱信号的检测,利用混沌系统非平衡相变对系统参数的扰动和对噪声具有免疫力的特点,根据Holmes型的Duffing振子检测系统的检测原理以及Melnikov方法,对Duffing方程的非线性项进行了改进,非线性项取（-x^4＋x^5）。改进后的系统相对原来的检测系统具有更低的信噪比门限,由原来的-92．5dB降到了-111．5dB。数值计算与仿真结果证明了该方法的有效性。