岩石特性的编码激励超声参数表征及分析

编码激励技术是提高超声穿透能力和分辨率的有效手段。为分析岩石特性对编码信号脉冲压缩性能的影响,通过数值模拟以及不同岩石的超声检测实验,研究并比较了几类编码信号的检测效果。结果表明幅度加权线性调频信号(TLFM)调制的Barker码信号(BTL)受到的信噪比损失低于正弦调制Barker码信号(BS),而分辨率损失要低于TLFM信号。实验结果验证了编码激励技术的有效性,为岩石超声检测中编码参数的设置提供了依据。     

有源声呐距离维波束形成方法

针对脉冲压缩处理所获得的距离分辨率和干扰抑制能力不足的问题,提出了有源声呐距离维波束形成方法。该方法从单个脉冲回波的频域输出中提取多组子带分量,每个子带分量的中心频率形成等差数列,对应的相移形成复指数等比数列(可类比于均匀直线阵的阵列流形向量)。根据这一特点,使用多组子带分量构建协方差矩阵,根据中心频率设计距离维加权向量,建立了距离维波束形成模型。给出了距离维常规波束形成和距离维自适应波束形成的表达式、处理流程,对距离分辨率和干扰抑制能力进行了分析。利用数值仿真和水池实验证明,距离维常规波束形成可获得与脉冲压缩处理类似的距离分辨率,而距离维自适应波束形成可获得更高的距离分辨率和更优的距离维干扰抑制能力。     

基于面阵单光子探测器的激光三维成像

单光子探测器具有光子能量水平响应灵敏度、纳秒级别时间分辨率,将极大提升激光雷达探测距离、成像效率等性能,在遥感领域具有广泛应用前景。本文基于盖革雪崩光电二极管(APD)阵列的面阵单光子探测器,搭建了激光三维成像实验装置,通过有效提取激光回波信号,实现了室外300米目标三维成像。     

基于复合混沌映射的基阵式水下成像编码信号设计

针对基阵式水下成像中声学传感器频率低、带宽窄、基阵发射阵列阵元数目多等因素造成的成像帧速率低、实时性差的问题,提出1种基于复合混沌映射的基阵式水下成像编码信号设计方法,利用变参数多级混沌系统产生的伪随机序列进行调制,从而获得正交编码发射信号。仿真及实验结果表明,所提出的方法克服了基阵阵元数量、编码长度、信号个数等因素的限制,具有抗干扰性能强、带宽增加及提高水下成像分辨率的优点,可用于任意水下基阵发射信号的优化设计。     

基于偏振复用和反射式半导体光放大器的WDM-RoF-PON系统设计

基于偏振复用原理和反射式半导体光放大器RSOA(reflective semiconductor optical amplifier)的再调制特性,融入了光载无线RoF(radio over fiber)技术,设计了一种新型的可以实现多种信号混传的波分复用无源光网络WDM-PON(wavelength division multiplexing passive optical network)系统。在中心站,无线信号和有线信号同时调制到两个偏振态正交的光载波上,并耦合到标准单模光纤中传输。在基站,将两个偏振态正交的信号分离后,一方面可以探测得到四倍频毫米波信号和有线信号,另一方面还可以通过RSOA实现载波重用。通过Optisystem软件对该系统进行模拟仿真,得到了调制信号的光谱和接收端信号的眼图,分析了传输信号误码率与接收光功率的关系,结果表明,该系统传输性能良好。     

基于Colpitts振荡器的超宽带混沌雷达测距实验研究

实验研究了基于Colpitts振荡器的超宽带混沌雷达系统的测距性能。该系统利用改进型Colpitts振荡器产生自相关曲线主峰半高全宽(full width at half maximum,FWHM)为0.5ns的混沌信号,可提供7.5cm的距离分辨率;用混沌相关法对回波信号与参考信号进行处理,可获得目标距离信息。实验分析了在自由空间和存在障碍物情况下系统对单目标的测距性能,并用后向投影(back-projection,BP)算法对空间中目标进行了扫描成像。实验结果表明:该系统具有穿透探测的能力,可以实现厘米级的高精度测距;通过合成孔径技术,可以实现二维成像。     

基于同步旋转变换的改进型单相锁相环研究

准确快速地获取电网电压的相位、频率和幅值信息是并网变流器稳定运行的保障。目前常用的单相锁相环(SPLL)由于含有低通滤波器或构造虚拟正交信号造成延时问题,动态特性较差,获取电网电压相位、频率和幅值等信息速度较慢。对此,文章提出一种改进型单相锁相环,通过对输入的电网电压信号实施短延时并利用三角函数公式运算,得到相移90°的正交信号,再参照基于αβ静止坐标系到dq同步旋转坐标系的三相数字锁相环原理,可实现基于虚拟两相直角坐标系的单相数字锁相环控制。该单相锁相环控制算法简单快速且易于实现,Matlab仿真和实验结果表明,该锁相环能准确地跟踪电网电压频率、相位和幅值变化,并快速达到稳定状态。     

IQ信号增益平衡校准算法设计与实现

通过分析矢量调制原理、引起矢量调制误差的主要因素,本文提出了一种IQ信号增益平衡校准算法。主要是通过内检波的方法定量计算IQ两路的不平衡系数,并推导出迭代公式来调整调制电路中增益平衡系数。测试结果表明本算法能够快速有效的进行增益平衡校准,校准结果满足指标要求。     

利用回波相干性的医学超声成像相位畸变校正方法

为了提高相位畸变条件下的医学超声成像的横向分辨率和对比度,提出了一种利用回波信号相干性的校正方法。首先给出平均相干系数的概念,并将其作为相位误差校正的度量,然后通过最大化平均相干系数逐步校正各个通道的延时误差,最后再利用经过校正的数据计算出一组新的相干系数并对回波信号进行加权优化,从而得到最终用于成像的数据。对点散射目标及斑散射目标的仿真结果分别显示,利用所提出的方法横向分辨率提高了约0.24 mm,对比度提高了约18 dB,且要优于邻近阵元互相关方法和相干系数直接加权的处理方法。利用回波相干性的相位畸变校正方法结合了相位误差校正和加权处理的优点,可以有效地改善医学超声成像的质量。     

VMD和CICA在齿轮箱故障诊断中的应用

针对齿轮箱故障信号微弱且易受周围噪声影响的问题,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)的约束独立分量分析(constrained independent component analysis, CICA)算法。利用单通道加速度传感器采集齿轮箱的混合故障信号,通过VMD算法将混合信号分解为多个不同的本征模态函数(intrinsic mode function, IMF),然后依据峭度和互相关系数选取有效的IMF分量进行重构信号,对于重构信号利用CICA进行降噪处理,根据CICA降噪后得到齿轮和轴承的故障特征,对齿轮和轴承混合故障进行仿真及实验研究,结果表明,VMD-CICA算法可以很好地提取齿轮和轴承的故障特征频率,同时与经验模态分解-约束独立分量分析(EMD-CICA)和集成经验模态分解-约束独立分量分析(EEMD-CICA)算法相比得到的故障特征频率更明显。