一种两线制通用温度变送器的研制

设计了一种两线制通用温度变送器,能够处理热电阻、所有类型热电偶以及电阻、电压输入信号。实现了温度信号的线性化处理、冷端补偿、以及在线标定,信号转换准确度优于0.1%。通过变压器实现电源、输入、输出三端隔离,解决了因传感器绝缘下降导致的电流串扰问题,同时提高了抗干扰能力。变送器实现了模块化、通用化设计,具备远程数字通讯能力。     

谐振式液体密度传感器压电激励与检测的实现

本文利用正压电效应和逆压电效应,实现谐振式液体密度传感器的压电激励与压电检测,原理简单、功耗低、检测方便。设计了基于该激励和检测方式的自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)电路,当传感器的输出信号发生较大变化时,激励信号的增益可随输出信号的幅值进行自动调节,使输出信号的幅值保持稳定。该电路具有结构简单,适应性好,可靠性高,调节速度快等优点。同时,对所设计的谐振式液体密度传感器进行了标定实验,该密度传感器的精度约为±1.0kg/m³,重复性约为±0.05%,可以实现液体密度的高精度实时在线测量。     

一种采用线性光耦实现温度隔离测量的方法CSCD

介绍了线性光耦应用于温度隔离测量的设计方法及其取得的实测效果,实现了温度测量过程中供电、输入信号和输出信号的相互隔离。     

CPT铯原子钟微波信号源设计与分析

CPT原子钟由于其体积小、功耗低等优点广泛应用于通信、导航及数据传输等领域。本文采用数字锁相倍频的方法,根据CPT铯原子钟对微波信号的需求设计了一种中心频率为4 596MHz的信号源,并对其输出信号的相位噪声进行了分析。经测试,信号源电路尺寸为30mm×50mm,功耗小于200mW,输出微波功率范围为（-20~-5）dBm,输出信号噪声与理论分析相符,杂散抑制满足设计要求,调制信号频率为500Hz,可用于CPT铯原子钟。     

智能GPS软件接收机载波跟踪环路设计

传统的GPS接收机设计较为固定,用户不能改变接收机各类参数以适应不同导航信号处理的需要.而软件接收机只需做较小改动就可以适应不同信号,能够迅速分析、仿真、实现各类算法.在GPS软件接收机的基础上,利用鉴频器辅助鉴相器的输出,引入一个模糊逻辑控制器,使得环路能够智能跟踪GPS信号的动态变化.实验结果证明所提出的设计方法与传统环路相比可大幅度缩短跟踪时间,减小环路滤波器带宽,并能消除周跳.      

基于CCD摄像法进行液位测量的研究

建立了用于液位测量的CCD摄像测量系统。在散射照明的条件下,液位图像成像到高分辨力的电荷耦合器件上,然后通过对传感器信号进行分析和处理,可以精确地计算出液位的高低。利用CCD摄像法实现液位精确测量,处理电路采用C8051F060单片机为核心器件对传感器输出信号进行处理,通过单片机串口将采集的数据传输给计算机。系统具有非接触、实时性、高准确度以及自动化的特点。     

一种分布式小卫星SAR单视复图像信号仿真方法

总结了分布式小卫星合成孔径雷达(DSS-SAR,Distributed Small Satellite Synthetic Aperture Radar)回波信号仿真所需具备的基本功能.给出了DSS-SAR的空间几何模型和信号模型.空间几何模型由描述小卫星编队构形的Hill方程给出,信号模型由单视复图像信号模型、信号相关性模型和干涉相位的统计特性共同描述.结合空间几何模型和单视复图像信号模型,提出了一种简洁的DSS-SAR单视复图像信号的仿真方法.该仿真方法中,小卫星的空间位置是根据虚拟中心空间位置和小卫星的编队构形计算得到,因此仿真时能够任意设置小卫星群的编队构形.通过对圆锥三维地形和平地两种地面场景的进行回波信号仿真,结果表明该仿真方法不但能够实现DSS-SAR信号仿真必须具备的功能,而且还具有实现简洁、误差加入方便等优点.      

电离层多普勒接收机的设计与实验

利用软件无线电技术设计了一种电离层多普勒接收机. 该接收机采用DSP, FPGA等数字芯片与PXI总线进行架构, 使用GPS作为接收机的时间和频率同 步模块, 能够灵活设置系统参数. 实验接收来自中国蒲城陕西天文台的高 频时间信号, 实时获取由于电离层扰动所产生的多普勒频率偏移信息. 使用通过MATLAB语言实现的信号处理软件平台, 对接收到的高频信号进行处理. 观测结果表明, 接收机能够分析电离层回波信号的多普勒频移随时间的变化, 是获取不同空间尺度电离层扰动信息的一种有效手段.      

石英振子力传感器的原理和应用

本文比较详细地叙述了石英振子力传感器及其仪器原理、特点和应用。另外,着重解释了压电石英振子力传感器的主要特点是输出频率信号,不同于电荷石英传感器。最后对这种传感器的发展作了简要说明。     

频谱混叠对光纤陀螺振动特性测试的影响

振动过程中的频谱混叠会使光纤陀螺中采样后信号相对于原信号产生失真现象,从而影响测试结果.为了验证频谱混叠带来的影响,并进一步抑制频谱混叠现象的发生,设计实现了一套用于获取光纤陀螺原始输出的闭环数据采集系统（速率可达1 MHz×16 bit）,分析了振动测试过程中光纤陀螺闭环数据的特征,发现目前光纤陀螺中常用滤波器无法有效滤除闭环数据中振动成分,因此可能会由于采样频率设置不当引起频谱混叠;通过matlab仿真和陀螺振动实验对频谱混叠造成的影响进行了验证;针对频谱混叠现象提出了抑制措施.实验结果表明对于采用类似数据采集过程的光纤陀螺,改进后的设计可以有效避免频谱混叠现象的发生.      

Tong检测算法性能分析及参数设置

Tong检测算法是常用的信号检测算法,但在其统计性能以及算法参数设置等方面仍缺少全面的结论.针对这些问题,运用统计和递推分析方法对信号搜索单元滞留次数的均值及方差进行了较为详细的理论分析,给出了相应表达式,根据3西格玛原则,提出了一种最大滞留次数限定方法.分析了检测概率、噪声搜索单元和信号搜索单元平均滞留次数与算法中计数器初值和最大值以及预检测信噪比之间的关系.分析结果表明Tong检测算法参数的设置需依据信号强弱和搜索方式,并折衷考虑对检测概率与噪声搜索单元或信号搜索单元平均滞留次数的影响.      

应变式测力传感器动态测量误差的运算法补偿研究

研究了应变式测力传感器的动态测量误差来源，直接根据测力传感器的输入－输出微分方程式，建立起补偿传感器动态测量误差的差分方程以及由计算机实现的补偿算法。计算机对传感器输出的模拟信号进行采样后，对所得到的相应数字量进行补偿运算，得到消除了动态误差的动态力测量结果。     

Estimating sea level rise around Australia using a new approach to account for low frequency climate signals

Regional sea level studies help to identify the vulnerable areas to the sea level rise. This study investigates the impact of climate modes on sea level variations and trends around Australia using altimetry data, climate indices, and sea level records from tide gauge stations. Here, we show that the sea level variations are negatively correlated with climate indices to the north and west of Australia. The spectral analyses of the climate indices and tide gauge data suggest that a low frequency signal with a period of 11 years emerges during the mid 1980s. Since the 25-year length of the satellite altimetry record is yet too short to detect low frequency signals, their effect on the estimation of regional sea level trend is unknown. Therefore, we estimate the sea level trend with consideration of this signal and using a two-step method. All signals with periods shorter than 7.5 years are first removed from sea level time series and then the trend is estimated using the parametric model that includes the 11-year signal. The skill of the parametric model in explaining the variations in sea level anomaly validates the presence of the 11-year signal detected in the spectrograms of the tide gauge data and climate indices. The average sea level trend for the study area is estimated as 3.85 ± 0.15 mm/year.     

基于感应同步器的高速高精度位置测量技术

现有的基于感应同步器的鉴幅、鉴相位置测量法,由于其原理缺陷,不适合高速高精度的测量场合.为解决高速高精度位置测量问题,给出一种新型的基于感应同步器的位置测量方法--幅度细分法.感应同步器输出的感应信号是调幅信号且幅度很低,为采用幅度细分技术,需对其输出的感应信号无失真的放大.在阐述系统工作原理的基础上,给出了系统的结构,并对关键功能电路进行了实验及仿真研究.结果表明,此法从原理上克服了感应信号中动态分量对测量结果的影响,克服了现有测量法不适合高速高精度测量的缺点,具有测量精度高、时间间隔固定、适合高速度运动场合下的位置测量等优点.     

Multipath Separation-Direction of Arrival (MS-DOA) with Genetic Search Algorithm for HF channels

Direction-of-Arrival (DOA) defines the estimation of arrival angles of an electromagnetic wave impinging on a set of sensors. For dispersive and time-varying HF channels, where the propagating wave also suffers from the multipath phenomena, estimation of DOA is a very challenging problem. Multipath Separation-Direction of Arrival (MS-DOA), that is developed to estimate both the arrival angles in elevation and azimuth and the incoming signals at the output of the reference antenna with very high accuracy, proves itself as a strong alternative in DOA estimation for HF channels. In MS-DOA, a linear system of equations is formed using the coefficients of the basis vector for the array output vector, the incoming signal vector and the array manifold. The angles of arrival in elevation and azimuth are obtained as the maximizers of the sum of the magnitude squares of the projection of the signal coefficients on the column space of the array manifold. In this study, alternative Genetic Search Algorithms (GA) for the maximizers of the projection sum are investigated using simulated and experimental ionospheric channel data. It is observed that GA combined with MS-DOA is a powerful alternative in online DOA estimation and can be further developed according to the channel characteristics of a specific HF link.     

基于北斗卫星系统的频率标准源的设计与实现CSCD

在对北斗二代导航定位接收机输出的1PPS信号进行测试、分析、研究的基础上,采用数字滤波器滤波和电压的积分控制相结合的方法,滤除信号传输过程中的干扰,使其输出相对平稳的1PPS信号来驯服铷原子频标。研究北斗接收机驯服铷钟原子频标的模型,采用精密时间间隔测量、高精度数字比相、计算机自动控制等多种先进技术,完成对铷原子频标的跟踪控制,实现与星载铷钟同等精度的时频信号输出。研制了一套北斗接收机驯服铷原子频率标准源,该频率标准携带方便,性价比高,既可以为时统、通讯系统提供现场计量技术保障,又可以实现对原子频率标准的远程校准、核查。     

光纤Sagnac温度传感器信号检测技术

利用光纤Sagnac干涉仪的偏振非互易性PNR(Polarization Non-Reciprocity)可以实现对单温度点的高精度测量.传感头周围温度场的变化引起干涉仪光路中两相干光的相位差变化.通过分析温度传感器的测温原理,得到其输出的线性化模型.采用方波调制解调技术实现了对温度传感器光路系统输出的全数字信号检测.设计了以C8051F060混合信号微控制器为核心的全数字信号检测系统,实现其采样信号和调制信号的相位关系保持.16位高精度模/数转换器的电压采样值通过数字滤波及分段函数解算处理,得到测量温度值的数字输出.这种技术具有实现方便,便于数字化处理及时序控制等优点.通过-15~55℃的全温扫描实验得到的实验数据和理论曲线近乎重合,系统输入/输出成很好的线性关系,线性度达到了10-3量级.实验研究表明这种温度传感器可以实现高精度的温度测量.      

Monitoring coastal sea level using reflected GNSS signals

A continuous monitoring of coastal sea level changes is important for human society since it is predicted that up to 332 million people in coastal and low-lying areas will be directly affected by flooding from sea level rise by the end of the 21st century. The traditional way to observe sea level is using tide gauges that give measurements relative to the Earth’s crust. However, in order to improve the understanding of the sea level change processes it is necessary to separate the measurements into land surface height changes and sea surface height changes. These measurements should then be relative to a global reference frame. This can be done with satellite techniques, and thus a GNSS-based tide gauge is proposed. The GNSS-based tide gauge makes use of both GNSS signals that are directly received and GNSS signals that are reflected from the sea surface. An experimental installation at the Onsala Space Observatory (OSO) shows that the reflected GNSS signals have only about 3 dB less signal-to-noise-ratio than the directly received GNSS signals. Furthermore, a comparison of local sea level observations from the GNSS-based tide gauge with two stilling well gauges, located approximately 18 and 33 km away from OSO, gives a pairwise root-mean-square agreement on the order of 4 cm. This indicates that the GNSS-based tide gauge gives valuable results for sea level monitoring.     

光子计数中一种高速可程控参考电压鉴别器的设计

利用数字电位器和高速比较器MAX9012,设计了一种参考电压可程控用于光子计数的鉴别器,通过I~2C总线对数字电位器的阻值调节实现门限调整。实验表明该鉴别器输出信号质量良好,满足了设计要求。具有调整方便,精确,温度系数小等优点,为微弱光信号检测奠定了基础。