WMS温度测量中谐波信号锁相放大器的设计

在波长调制光谱技术(Wavelength Modulation Spectroscopy, WMS)温度测量中,传统的锁相放大器测量谐波信号的振幅必须对被测信号及参考信号的相位单独进行调整。针对这一问题,设计了一种基于高精度平衡调制器AD630进行同步相敏检测的谐波信号的双锁相放大器。与传统的锁相放大器相比,所提双锁相放大器利用正交双通道的平方和检测,可以避免被测信号与参考信号进行严格的相位匹配问题。利用Multisim软件构建仿真模型,包括前置高通滤波器、正交双通道的相敏检波器、低通滤波器等部分。理论计算和仿真结果表明,所提方法能够准确检测微弱一次、二次、四次谐波信号的幅度,检测误差小于5%,具有电路简单、运行速度快、线性度高等优点,能够满足WMS温度测量工程应用。     

晶体旋光率测量系统

为了克服以往晶体旋光率测量方法存在误差大、精度低、实用性差等不足,提出了一种基于液晶相位可变延迟器(LCVR)的石英晶体旋光率测量方法。改变液晶相位可变延迟器所加驱动电压,精确控制液晶相位延迟量,对偏振光进行调制。通过偏振光调制法测量斯托克斯(Stokes)参量,从而实时、准确地测量石英晶体旋光率。采用PIN 光电二极管对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集。将采集到的数据进行处理并显示。实验结果表明,该方法的测量精度为0.57%。     

重轨InSAR干涉测量中的大气信号特征分析

给出了干涉测量中大气相位延迟与单次雷达测量时大气相位延迟的关系,并利用ERS Tandem数据对重轨干涉测量中的大气信号进行了定量的分析研究.实验数据的结果表明,干涉测量中大气相位延迟信号与地面高程有关,随高度增高干涉测量中的大气相位延迟信号变小;在重轨干涉测量中大气信号的结构函数和功率谱函数均呈现指数分布规律,并且在山区和平地,在不同的尺度呈现出不同的指数分布特性.该研究结果有助于建立重轨hSAR干涉测量中的大气信号模型.     

基于CORDIC算法的单频激光干涉信号处理系统半波长误差分析与消除

为了满足纳米级分辨率和高速处理,设计了基于CORDIC算法的激光干涉信号处理系统.研究发现信号处理系统存在半波长大小的粗大误差.对该半波长误差的特点与形成机理进行了研究,研究表明该半波长误差的根源为小数相位测量存在一定的误差区间,在干涉信号相位零点附近,该误差区间导致小数相位处于[2π-,0+],具有不确定性;与整数相...     

多探头球面近场测试系统校准方法及对准角度误差分析

针对多探头球面近场天线测试系统的通道不一致性提出了校准方法,并对对准角度误差引入的近场测量幅度相位误差进行了仿真分析。分析表明,当对准角度误差Δφ=0. 5°时,引入的近场测量幅度误差0. 1dB,相位误差1°。采用高精度转台机械臂并结合激光对准等技术手段,可以将对准角度误差控制在±0. 1°之内,近场测量幅度误差及相位误差也将大幅减小。     

模拟数字混合乘法器矢量测量的原理及应用

首先介绍了一种矢量测量的新原理，并对该测量原理的幅度误差和相位误差进行了理论分析。然后，仿真分析了谐波分析的矢量误差，并给出了相应的实验测试结果。结果表明，相位测量的理论误差为零，幅度测量的理论误差可用修正系数消除，且使用较低位数的D／A转换器，可得到高准确度的结果。最后，给出此种矢量测量原理应用的几种方案。     

手持式激光测距仪中数字测相方法的误差分析

数字测相与其它相位测量方法相比,具有测量准确度高、原理简单、容易实现的优点,完全符合手持式激光测距仪的要求.对数字测相方法中的多个误差来源及其消除方法进行了系统的分析,重点分析了过零整形电路、填充脉冲的频率和输入信号的幅度对测量准确度的影响,其研究成果对提高手持式激光测距仪的测量准确度具有指导意义.     

采样序列长度及周波数对正弦参数拟合的影响

针对波形拟合法估计正弦参数时,测量条件对拟合参数带来的误差影响,进行了拟合误差界的搜索研究。选取的条件变量分别是A/D位数、幅度、序列所含波形的周波数、初始相位、直流分量以及序列数据点数。以两两联动的双条件组合方式进行误差界搜索,获得了幅度、频率、相位、直流分量、动态有效位数等拟合参数的误差界随不同条件变化而变化的曲线规律,筛分出了显著影响量和不显著影响量。并对A/D位数、序列所含波形的周波数、以及序列数据点数带来的影响进行了深入研究,获得了拟合参数的误差界呈现量子化阶梯特征的显著规律,并获得了量子化阶梯边界点估计的经验公式。该结果可用于拟合正弦参数的误差评价和不确定度估计,也可以用于在设定拟合误差和不确定度情况下,选择测量条件。     

双轨法D-InSAR形变测量的误差分析

以InSAR和双轨法D-InSAR基本原理为基础,推导出基线误差、卫星平台高程误差、相位测量误差、外部DEM误差以及大气延迟误差对双轨法D-InSAR形变测量影响的关系式,并对这些关系式进行分析,揭示了这些误差对双轨法D-InSAR形变测量影响的规律.     

单频激光干涉仪非线性误差修正方法

提出了一种谐波分离的干涉仪信号处理方法,利用傅里叶级数对校准信号进行最小二乘拟合得到修正模型.该方法适合于消除干涉信号中引起非线性误差的各种谐波成分.通过将修正分为初始相位计算和精确相位计算,可以使单频激光干涉仪的非线性误差修正达到最优化.模拟验证结果表明,当噪音信号幅度为基波信号幅度的5%时,残余误差的幅度约为±1 nm;而当噪音为0.5%时,残余误差约为±0.1 nm.     

通道间延迟时间差的测量不确定度

介绍了用正弦波拟合法评价测量系统通道间延迟时间差不确定度的分析和评定过程。讨论了几个主要的不确定度来源,包括信号源误差、采集序列的谐波失真、噪声及非谐波失真、抖动、软件拟合运算误差等。结合一个实例,给出了通道间延迟时间差测量不确定度的评定结果。该过程可用于相应计量标准的不确定度分析与评定。     

波形记录仪触发延迟的测量不确定度评定

提出了使用正弦波激励评价波形记录仪触发延迟的新方法,通过一个波形在有触发延迟和无触发延迟时,采集序列间的相位差对应的时间差来最终判定触发延迟结果。讨论了影响评价结果不确定度的几个主要误差来源,包括信号源误差、采集序列的谐波失真、噪声与非谐波失真、抖动、软件拟合运算误差等,同时给出了不确定度评定结果。以一组实验结果验证了所述方法的有效性和切实可行性。     

大气次声源定位算法及误差分析

逐步多通道相关方法是定位次声源的主要方法。该方法会忽略阵元的海拔高度差,从而引入误差。文章分析了基于广义互相关的时间延迟估计算法,讨论了基于时延的平面波入射角定位方法。着重研究了逐步多通道相关方法的误差来源,确定了基于时延的定位方法是产生误差的主要原因,明确了大气次声源定位误差来源于忽略了阵元间的海拔高度差。基于最小二乘法推导了在不考虑阵元高度的情况下计算次声波入射角的方法。对存在高度差的4元中心三角阵型进行了误差仿真实验,在忽略阵元海拔高度差的条件下,各方向入射的次声波角度定位误差最大达到4°,特定阵型的阵元最大海拔高度差与入射角度计算误差成线性关系,并探讨了入射角度计算误差对主要参数和后续定位的影响。     

一种非均匀采样系统采样均匀性的评价新方法

提出了在多A/D合成采样系统中采样均匀性的评价方法;通过使用正弦波激励系统,将各个子A/D的数据分别抽取形成子抽样序列,使用最小二乘正弦波曲线拟合法,获得各个子抽样序列初始相位间的差异,该差异对应的时间差即为各个子A/D间的采样延迟时间,它们的一致性就是系统的采样均匀性。在一组仿真数据上验证了方法的正确性。在数字存储示波器的实测数据上进行了实验验证,获得了有效的测量结果,验证了方法的可行性。该方法可以用来评价非均匀采样系统的采样均匀性。     

基于时延冗余测量的阵形校准

海底柔性水平阵的阵形校准,可以利用两个校准声源测量阵元间的声传播时延差来求解得到。传统算法只利用了相邻阵元信号测量的时延差,但误差会随噪声增大而出现累积。在信噪比降低时,所提方法通过冗余时延测量有效地减少了误差累积,从而提高了阵形校准的精度与稳定性。数值仿真与实验结果都验证了该方法的有效性。     

捷变正弦信号源波形建立时间的精确测量

针对正弦信号源捷变状态切换后的建立时间、开机后波形建立时间以及过载恢复时间等的精确测量问题,提出了一种基于局域波形四参数拟合的测量分析方法,然后将拟合模型参数拓展到全局,进而获得拟合回归波形与过渡过程波形的回归残差波形。该波形的收敛过程反映了正弦波建立过程中的残差收敛变化过程。以它为目标对象,加上主观设定的建立时间的条件判据,可以获得正弦建立时间的起始和终止两个时刻点,最终获得完整的正弦信号建立时间。在两组不同条件下的状态切换实验结果,验证了该方法的有效性和可行性。该方法也可以推广应用到脉冲调频、脉冲调幅、脉冲调相、捷变频信号的建立时间测量评价中。     

Limiting phase errors of passive wireless SAW sensing with differential measurement

This paper addresses a statistical analysis of the limiting estimate errors of the time delay (phase difference) between two reflectors of the passive wireless surface acoustic wave (SAW) sensor with single differential measurement. The estimation is provided in a sense of the maximum likelihood function at the ideal coherent receiver in the presence of Gaussian noise. Assuming the Gauss-shape interrogating radio frequency pulse, we prove that linear drifts in its amplitude and phase do not affect the distribution of the sensor phase (and phase difference) at the measurement point. Rigorous and approximate solutions for the mean and mean-square errors, along with the error probability for the estimate to exceed a threshold, are studied in detail. The plots are applied to evaluate the errors in a wide range of signal-to-noise ratios and thresholds. Practical recommendations for designers of the remote SAW sensor interrogating systems are also given.     

模型化测量的基本问题讨论

针对不同条件下测量的特点、目的、需求,以及表征和比较中的基本问题,进行了系统分析和讨论;对模型化测量的特点进行了详细分析和讨论,特别针对其中仍然存在的问题,例如测量条件变化、测量系统变化、测量参数变化时,获得的同一被测对象的波形数据结果存在明显差异的问题,提出了一种标准化处理方案。使用几种简单的组合模型方式,进行偏置、平移、幅度归一化,然后再采用模型化处理与表征的结构化方式,统一处理波形测量结果的标准化表征问题。     

基于最小二乘法的时滞实时在线估计方法

在实时子结构试验中,液压伺服加载系统的时滞可能导致试验因丧失稳定而失败,因而时滞估计和补偿是该类试验的关键问题之一.在分析另外两种实时子结构试验时滞估计方法缺点的基础上,根据泰勒级数建立了命令位移、响应位移和系统时滞之间的近似关系,提出了采用渐消记忆递推最小二乘算法实时在线估计系统时滞的方法.时滞估计算例表明,即使考虑了随机测量误差和幅值误差,该方法也具有较好的反应速度和精度,能较好地跟踪系统时滞的变化.实时子结构试验时滞补偿算例表明,所提出的估计方法的精度、反应速度和时滞补偿效果都比较理想.与另外两种实时子结构试验时滞估计方法相比,该方法具有一定优势.     

电子式电流互感器校验方法研究

提出一种校验电子式电流互感器模拟量输出和数字量输出的方法,该方法基于采样测量技术,测量标准电流互感器和被校电子式电流互感器的二次输出,比较二者的差异得到被校电子式电流互感器的比值误差和相位误差。详细分析了电子式电流互感器模拟量输出及数字量输出校验方法的测量误差,论证了该方法的合理性和可行性。根据该方法研制的校验装置样机在国家高电压计量站进行了校准测试,测试结果表明,所研制的校验装置满足校验0.2及以下等级计量用电子式电流互感器的准确度要求。