利用加速度反馈提高低频标准振动台的波形精度

由于减小振动台台面加速度波形失真是提高低频振动标准装置校准精度的关键之一,因而无论是振动台或是激振电源,总是努力采用各种手段排除产生波形失真的种种因素。本文将主要从“系统”的角度出发,讨论激振电源与振动台之间的相互关系,从而提出利用加速度反馈,提高低频振动台低频段波形精度的方法。     

振动传感器横向灵敏度的随机校准

一、序言横向灵敏度是振动传感器的一项重要参数,它的存在与过大将给振动测试带来有害的影响。因此,精确地确定它对于提高产品质量和提高测试精度有着十分重要的意义。目前,振动传感器的横向灵敏度一般都是用正弦法校准;而且多是在低频下利用限制振动台横向运动的方法进行校准。因为在     

振动传感器的低频校准

本文介绍了为校准低频振动传感器而研制的低频振动标准装置。从装置的工作原理、组成、技术指标和校准方法到装置所采用的先进技术以及系统的测试和精度分析等方面都作了较详细的论述,从理论到实践初步解决了振动传感器的低频校准问题。     

向您提供新的服务项目——航天部102所“低频振动标准装置”近期通过监定

航天部102所建立的低频振动标准装置于1985年11月5日至6日在北京举行了部级鉴定会。来自全国各地区各部门的同行专家教授计26个单位37名代表参加了会议。于会代表一致认为:该装置除具备国内同类装置的先进技术如激光逐点扫描测振、空气轴承导向、磁悬浮支承、闭环运动反馈和专用计算机外,该所还特别研制了振动台平衡位置伺服控制器和石英低频标准加速度计。因此该装置不仪能以0.5％的校准精度对低频振动传感器进行绝对校准,而且还具有台面另位稳定,工作安全可靠和进行比较法校准等独到之处。由此鉴定委员会进一步作出结论:该装置的主要技术指标达到了国际先进水平。经过两年多来的试用考验,证明其性能稳定可靠,可作为低频振动计量标准装置进行量值传递。     

用于直升机现场计量的低频振动校准技术

本文面向直升机健康与使用监测系统(HUMS)的现场计量保障需求,针对其中振动传感器在低频段尚无法实现现场校准的现状,提出了基于直线电机驱动技术的便携式低频振动校准技术方案。该方案利用高精度直线电机构造低频标准振动源,采用稳定性高的石英挠性加速度计作为标准加速度计,具有体积小、精度高、现场环境适应性好的特点,非常适用直升机HUMS的现场计量保障。根据不确定度评估结果,该方案能够实现0.5Hz～20Hz频率范围,0.01m/s~2～20m/s~2加速度范围内不超过1%的校准不确定度(k=2)。     

低频标准振动台中心位置的漂移与抑制

当低频标准振动台台面偏离其中心位置振动时,动圈绕组的一部分将处于非均匀磁场中,导致台面运动波形失真,进而影响整个标准装置的校准精度,甚至引起事故的发生。本文由此作为出发点,阐述了振动台台面漂移的因素,以及漂移给校准造成的严重后果,并着重介绍了为解决漂移而研制的中心定位仪。     

振动传感器的微加速度动态校准

阐述了高灵敏度振动传感器在超低频微小加速度下进行动态校准的校准装置工作原理、校准方法 ,分析了其校准不确定度。该装置采用曲率半径为 10m的虚拟摆结构 ,从较强的环境干扰噪声中利用数字滤波技术成功地拾检微弱振动信号 ,使微小标准加速度获得复现。该装置可在 (0 .0 0 1～ 0 .1)Hz超低频率范围内和 (1× 10 -6～ 1× 10 -2 )m s2 微小加速度范围内实现高准确度激光绝对校准和比较法校准 ,其校准不确定度达 0 .5%。     

振动校准现状及发展综述

介绍了振动传感器灵敏度的校准、国内外的现状、及发展趋势,并对几种先进的校准装置的工作原理、校准方法及校准不确定度进行了分析.     

星敏感器低频误差在轨校准方法研究

研究星敏感器低频误差在轨校准问题.星敏感器低频误差主要由周期性的空间热环境变化造成,会对卫星姿态确定精度造成显著影响.针对这一问题,提出一种星敏感器低频误差校准新方法,通过扩维卡尔曼滤波同时估计卫星姿态和低频误差参数.研究表明,采用所提低频误差校准方法能够显著提高姿态确定系统的性能.基于在轨卫星上的星敏感器遥测数据建立了用于数学仿真的星敏感器低频误差模型,数学仿真结果验证了低频误差校准方法的有效性.     

振动传感器校准的理想系统——9610型

现代信号分析技术的发展,使振动传感器在宽频率范围内快速、准确的校准得以实现。我所于1992年引进了丹麦B&K公司的9610型振动传感器校准系统。该系统可以实现800个频率点同时校准,并采用随机信号作为激振信号,因而能较好地模拟实际环境。由于信号能同时作用在所有频率上,校准过程持续时间较短,整个操作过程由计算机控制,校准结果曲线或用多种方式打印输出。具体来说有以下几个用途:     

便携式现场低频振动校准装置

针对大型结构的谐振频率低，用于其模态测试的振动通道多，系统复杂的特点。本文系统介绍了一种频率范围为0.1Hz～20Hz可用于现场低频振动测试系统校准的振动校准装置。可以有效地解决运载火箭等大型结构模态试验的振动测试系统的现场整体校准问题，对于提高模态试验的效率，节约送检时间等起到了重要的作用。     

多激励频率模式的磁感应层析成像系统

磁感应层析成像(MIT)技术在生物医学检查与诊断中有很好的应用前景。为了实现MIT对生物组织特性信息的获取,设计了具有多激励频率模式的磁感应层析成像系统。系统采用电压激励与测量的工作模式,可选择100 k Hz~4 MHz范围内的单频、扫频和混频3种激励频率模式。系统包括激励源模块、传感器线圈阵列、数据采集和调理模块、数字解调模块,采用现场可编程门阵列(FPGA)控制多路复用器、程控放大器、模拟数字转换器等。经模拟实验测试,多激励频率模式系统所获得的测试数据具有较好的一致性,信噪比在46 d B以上,不同激励频率下采集的电压差数据可用于实现被测介质电导率分布的图像重建。     

运载火箭飞行振动信号盲源分离方法

针对振动信号在火箭复杂结构传播过程中产生强卷积效应导致振动源信号提取精度低的难题,研究了一种基于卷积盲源分离的火箭振动信号自适应提取方法。该方法基于振动源之间的独立性,建立四阶统计量的目标函数,并采用随机梯度法实现参数的自适应更新,优化建立火箭复杂结构系统的逆滤波器结构,进而得到原始的振动源信号。通过对某运载火箭发动机的高频振动数据进行分析,结果表明：相比于线性自适应盲源分离方法、非线性自适应盲源分离方法,卷积自适应盲源分离由于考虑了实际中的卷积效应和欠定情况,分离结果中能够明显找到与涡轮转动和燃烧对应的频率,以及一些宽频激励,验证了提出方法的有效性。     

压力传感器动态校准不确定度评定

压力传感器动态校准不确定度是表征其测量精度的重要指标.提出一种用于压力传感器动态校准不确定度评价的灰色方法.首先,使用正弦压力发生器产生标准的正弦压力信号驱动被校传感器,获取传感器特征输出;然后采用灰色关联分析处理传感器特征数据,得到权重数列;之后建立灰色模型并计算出各校准频率点的灰色偏度;最后采用加权最小二乘法去拟合以得到的工作频率范围内所有频率点的不确定数据,建立起被校压力传感器的动态校准不确定度模型.设置了幅值变化及不变两种情况下的实验验证方案,使用本文所提灰方法及黄方法分别对各方案下的数据进行处理;实验结果的对比表明:两种方案下所得动态校准不确定度曲线模型具有一致性;其中幅值变化情况下,两种方法在指定校准频率点所得校准不确定度的相对误差优于6%,在测试频率点相对误差也小于10%;幅值不变情况下,在大部分频率点处所得相对误差普遍小于5%,部分优于0.018%.实验分析证明,所提灰方法能很可靠地评估压力传感器动态校准不确定度.      

超音频复合脉冲GMAW电源设计

提出了一种全新的脉冲熔化极气体保护焊(GMAW)方法,并研制出新型超音频复合脉冲GMAW电源,即在传统脉冲GMAW电流基础上复合叠加频率为20~80 k Hz、电流幅值为0~100 A、占空比为0%~100%的连续可调的超音频脉冲电流。设计了并联结构的主电路拓扑及MCU+DSP双处理器数字化控制系统,通过软件编程实现了电流给定信号与PWM信号的同步输出及不同逻辑组合,可实现不同工作模式的焊接电流波形输出。对电源输出电流波形的测试结果表明:本文所设计的超音频复合脉冲GMAW电源输出电流波形满足不同工作模式的设计目标,超音频脉冲电流频率在80 k Hz时,仍保持较快的电流上升沿与下降沿变化速率。初步进行了铝合金平板堆焊试验,焊缝成形良好。     

基于线性调频波的有源对消隐身仿真及分析

有源对消隐身技术由于其适用性广、灵活主动及不破坏目标外形等特点而受到重视。针对其技术要求中的快速反应、延时较短的特点,提出了一种基于线性调频（LFM）波的对消系统方案。该方案对入射波采样后进行相位和频率的调制,然后直接转发,使其匹配滤波输出与原入射波的回波输出进行对消;探讨了有源对消技术的电磁学原理并以理想导电无限长圆柱为散射源,对平面波与柱面波的对消效果进行了仿真验证,得出不同视角、平面波与柱面波的夹角都会对对消效果产生影响的结论,且在两列波夹角为0°时达到最佳;推导了进行相位与频率调制的对消后信号输出公式,并利用MATLAB对其进行了仿真验证,结果表明,对消后输出信号峰值由时延脉宽之比决定,带宽对输出信号主峰的宽窄程度有直接影响。      

高频高稳恒温晶体振荡器设计

本文采用低频高稳振荡与低噪声倍频相结合的方法，并进行精密控温设计，研制了一种高频高稳恒温晶体振荡器，输出频率为100MHz，短期频率稳定度可以实现2.68E-13/s，2.54E-12/100s，老化率优于7E-11/d，谐波优于-50dBc。经随机振动、冲击和温度冲击等环境试验考核，晶振试验前后频率变化均小于±5E-9，可以很好地满足多领域应用对高频高稳定信号源的需求，可靠性高，有利于简化系统构成，缩小设备体积。     

全光纤M-Z干涉仪激光器鉴频系统

研究了不等臂M-Z干涉仪鉴频的基本原理,对采用三角波调制改变干涉仪臂长获得鉴频信号的过程进行了定量分析.在此基础上,仿真计算了线性改变干涉仪臂长和频率漂移对鉴频信号输出的影响,采用LiNbO₃相位调制器取代PZT(Piezo-Electric Transducer)调制方式,设计实现了鉴频实验装置,获得的实验结果与理论和仿真结果吻合.对驱动信号和环境扰动对该方案的影响进行了实验验证和理论分析,与 PZT调制方式相比,无需高精度温控装置,系统工作稳定可靠,信号调制动态范围可以从PZT调制方式下的几十Hz扩大到GHz.同时可以在该方案中采用lock-in确定相位-频率响应度,从而测定激光器的频率波动范围.     

极化通道扩展和盲源分离联合抗移频干扰技术

多次移频干扰是一种有效的对抗线性调频(LFM)脉冲压缩雷达的相干干扰样式,应用于自卫式干扰时,能够形成多个超前和滞后分布的假目标。提出利用盲源分离(BSS)的方法来分离回波和干扰信号,并通过频率补偿实现对干扰的抑制。首先分析了利用正交极化辅助天线扩展接收通道的可行性,其次建立了通道扩展后的雷达接收信号模型,讨论了回波与干扰信号的可分离性,最后研究了基于最大信噪比盲源分离和频率补偿的干扰抑制方法,并讨论了干扰机附加噪声对抗干扰效果的影响。仿真结果表明本文提出的方法在干信比为20 d B时,仍可以有效地从回波和干扰混叠信号中提取出目标回波信号,从而实现对主瓣移频干扰的对抗。     

基于干扰重构和盲源分离的混合极化抗SMSP干扰

线性调频（LFM）信号是现代雷达常用的发射信号，可以有效提高雷达距离分辨率和探测距离，然而频谱弥散（SMSP）干扰应用于主瓣自卫式干扰时，干扰信号与目标在时域、频域和空域高度重合，是一种能够有效对抗LFM信号的干扰样式。利用干扰信号与目标回波信号极化信息的差异，引入了混合极化雷达系统信号接收模型，提出了基于干扰重构和盲源分离的抗SMSP干扰算法，实现了对干扰的抑制。仿真结果表明:所提算法不仅降低了计算量而且在干信比（JSR）为25 dB的情况下，能够有效实现干扰抑制。