基于灰色预测模型的EMD端点效应抑制方法

为了能够有效地抑制经验模态分解(EMD)中存在的端点效应问题,本文提出一种基于数学模型和信号分析法相结合的处理方法——基于灰色预测模型的EMD端点效应抑制方法.首先利用灰色预测模型对原始信号的两端进行延拓产生有限极值点,对延拓信号的中间部分加矩形窗保证原信号不变,对延拓部分加汉宁窗让包络线拟合更加平滑,然后对处理过的信...     

厚壁管道缺陷周向SH导波检测的有限元模拟研究

本研究采用有限元仿真软件建立了厚壁管道周向SH0模态导波检测模型,分析研究了周向SH0模态导波的波结构特征及其群速度,并利用该模态导波对不同壁厚位置缺陷进行了检测。结果表明:仿真计算与理论分析的波结构曲线基本吻合,同时声波传播速度与理论频散曲线中周向SH0模态导波在60 k Hz处的群速度相差很小,从而验证了该有限元模型的有效性;在针对不同壁厚位置缺陷的模拟检测中,周向SH0模态导波对外壁缺陷的检测灵敏度较高,中部缺陷稍低,内壁缺陷则难以检测到。     

航天器密封舱加筋壁板碎片撞击监测技术研究

航天器密封结构在轨长期运行期间会受到空间碎片撞击,使密封结构出现不同程度的损伤。如果这些损伤不能被及时检测出来并采取相应措施,可能会带来灾难性的后果。对碎片撞击进行监测可以为航天员采用正确修复方案提供依据。本文利用基于超声导波的结构健康监测技术感知空间碎片对航天器密封结构的撞击。首先,在 Abaqus 有限元仿真软件中,用不同速度的钢球冲击模拟真实的冲击形式。具体分析了超声导波在该壁板结构中的传播特性。用小波变换的方法进行信号处理,据此提取了合适的冲击监测所需的信号频率。其次,设计了一种基于信号互相关分析的冲击成像算法确定撞击位置。比较了不同压电传感器网络定位准确度以及监测效率,选择了一种可靠的组网形式进行监测。最后针对航天器壁板,在实验室环境中验证了该算法的有效性。实验结果表明,该监测系统具有良好的准确性与可靠性。     

用声表面波器件对MSK扩频信号进行非相干解调

我们已用声表面波(SAW)器件对MSK调制、解调和系统同步等作了研究。在扩频系统中,在对信号解扩的同时完成了MSK的解调和解码。本文主要讨论采用单片SAW卷积/相关器,运用非相干方法,解突发形式的MSK扩频信号。最后还给出了几种干扰下的实验数椐。     

双波束天线阵时空调制OFDM通信测向方法

为解决利用通信信号的测向和通信定位综合设计问题,提出了一种载有方向信息的OFDM时空调制技术。该技术采用两副同中心但方向图有偏差的特殊天线阵列发射,使单天线接收机接收的信号是OFDM特性,每个OFDM子载波调制信号载有空间方位信息和数字通信信息,接收机通过解调信号即可通信测向。文中详细介绍了非正交四相和非均匀八相子载波时空调制信号设计思想,阐述了子载波间伪随机码空间调制编码方法,给出了数据信息调解和方位角估计算法。计算机仿真结果表明:在高斯信道下系统的误码性能与普通PSK-OFDM一样,实现了在调制信号设计层面上的数字通信与测向的深度综合。     

调制信号双谱在滚动轴承故障诊断中的应用研究

如何从噪声中提取有效的故障特征频率,如何有效地解调振动信号中固有的调制分量,这种问题的存在影响诊断的精确性。为了解决这一问题,应用调制信号双谱(Modulated signal bispectrum, MSB)的信号处理方法,开发了基于信号解调特性的MSB来进行解调和降噪。首先将采集到的振动信号,使用MSB方法进行降噪和解调,得到调制信号双谱图;为准确地量化边带幅度,使用调制信号双谱-边带估计器(Modulation signal bispectrum-sideband estimator, MSB-SE)进行处理;通过选择几个次优的切片构成最佳的切片;最终,通过复合切片谱实现故障特征频率的提取,为进一步验证MSB的准确性,并用调制信号双谱相干性检测。通过对模拟信号及滚动轴承故障实验数据进行分析,验证了该方法的有效性和优越性。     

超声加工中局部共振机理的模拟试验研究

通过建立数学物理模型分析超声加工声学系统的动力学规律,探讨工具杆的局部共振现象,得出当工具杆发生局部共振时,变幅杆和工具杆连接处为位移节点,且此时系统处于谐振状态的结论;并推导了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率关系。试验利用细杆(45#)来模拟工具杆,验证了工具杆发生局部共振时,谐振频率相当接近工具杆一端固定、一端自由时的某一固有频率;并通过改变细杆的长度来模拟工具杆的磨损,验证了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率之间的关系。     

用声表面波器件直接产生MSK信号——一种产生MSK信号的新方法

本文简述了最小移频键控(Minimum Shift Keying)调制信号的特点,指出MSK信号和传统的PSK(Phase Shift Keying)信号相比,前者更适合在限频带的信道中传输。但是,MSK信号的产生要比PSK信号复杂得多,本文介绍一种用声表面波器件产生MSK信号的新方法,具有结构简单、信号一致性好等优点。文章给出了实验结果。作者认为这是一种有前途的值得推广的方法。     

Lamb波双面激励方法及其在近邻损伤监测中的应用

针对Lamb波的多模式和频散特性,从理论和实验两方面研究了Lamb波双面激励方法,并针对近邻损伤进行了监测研究。研究结果表明:与传统的单面激励方法相比,该激励方法能够抑制Lamb波的多模式特性,在频率较低的情况下可实现基本对称或反对称模式的产生,提高了Lamb波的激励效果,便于监测信号的分析。另外,相对于通过调节激励频率产生特定Lamb波模式的方法,该激励方法具有一定的频率可调性,能有效改善Lamb波波包的空间分辨率,增强Lamb波对多个近邻损伤的监测能力。     

基于导波监测的复合材料加筋结构冲击后剩余强度预测

对应用超声导波在线监测信息评估复合材料加筋结构冲击后剩余强度进行了研究。首先针对所监测的对象设计布置了压电传感网络并构建结构健康监测系统,通过局部信号差分系数计算出不同传感路径上的损伤指标,融合损伤概率成像方法识别损伤位置,测算形状因子以近似表征损伤尺寸。然后构建加筋结构有限元模型,由在线监测结果反馈损伤信息,采用软化夹杂法等效冲击损伤,依据复合材料损伤渐进失效分析理论,预测冲击后加筋结构的剩余极限强度。通过低速冲击、超声导波监测和压缩强度等一系列实验验证了所提出方法的有效性,为结构健康监测最高层次的应用提供基础。     

基于LabVIEW的超声扫查仪数据采集系统设计

根据材料超声扫查检测需要,开展了超声扫查仪部分硬件设计及基于LabVIEW开发环境的上位机软件的数据采集部分设计工作。通过探头、数据采集卡、触发电路以及声波接收装置共同组成超声信号采集的硬件主要部分,利用上位机软件对超声信号进行采集再送入基于PC机的上位机中,并在PC机中运用虚拟仪器以及计算机的强大功能,进行信号分析、数据处理以及图形化显示等,实现数据信号的处理。最后,通过该系统进行某试块超声实验的信号采集,用软件进行信号的分析与处理,以验证该系统运行的可行性。研究结果证明:该系统性能运行良好,成本低和可靠性高。     

圆柱-球体三自由度超声电机及其控制

研制了一种一阶纵振和二阶弯振模态组合的圆柱-球体三自由度超声电机。研究了其中两个自由度的运动轨迹跟踪控制策略,并将其应用于电机样机的控制。其中,运转速度的控制采用激励电压幅值调节法,针对位置控制提出了两种运动轨迹控制策略一种是逐点比较控制,另一种是矢量分解控制。本文提出了调节激励电压幅值的3种脉冲宽度调制(PWM)方法,对这些方法作了比较,并通过一系列实验得到验证。结果表明当改变激励电压幅值时,保持3个振动模态的相位差不变和激励电压信号不失真,是简化控制过程、提高控制性能的关键;矢量控制法效果较好,并有轨迹跟踪误差小、运动平稳和噪声小等优点。     

基于小波分解的模极大值算法在钛合金超声检测信号去噪中的应用

本文针对钛合金超声检测信号中普遍存在的噪声过大、信噪比过低的现象，结合钛合金超声检测信号与材料散射噪声信号的产生特点，构造了一组数学模型，并提出了基于小波分解的一种改进的模极大值去噪算法。该算法利用小波分解中的低频系数来确定信号位置，在高频各尺度系数的对应位置寻找相应的频率信息。以达到提取信号去除噪声的目的。实例分析表明：该模型能基本反映超声检测信号的特点，而且此算法对钛合金超声检测信号去噪效果比较理想。     

主动反共振隔振装置的研究(一)理论分析与优化设计

本文提出了一种由主动力发生器和动力反共振隔振装置(DAVI)所组成的主动反共振隔振装置(ADAVI)。从理论上分析了主动振动控制对DAVI隔振性能的改善情况,提出了一种考虑控制力的限制和稳定性要求的优化选择主动控制参数的方法。结果表明,采用主动控制可大大地改善DAVI的传递率特性和稳定性,该装置尤其适合于周期激励和随机激励同时存在的场合。     

基于直接数字频率合成器的侦察接收机的设计和控制

提出了一种通过控制直接数字频率合成器芯片AD9850产生自动/手动可调的正弦扫频信号以获得本振信号,实现了10MHz-108MHz内全频范围、特定频率范围和指定频率自动和手动搜索,自动显示搜索到的外来信号频率并掉电存储,同时可鉴别外来信号的调制方式:调频、调幅、等幅的方法.     

微机械陀螺在线自测试

开发了用于科氏振动陀螺的在线自测试方法.该方法通过一种用于电容传感器的微机械陀螺数字读出电路实现.在微机械结构上施加一些额外的信号,传感器的最终性能(<0.1°/s)不会恶化.自测试的目标是验证科氏振动陀螺的第一和第二模态运动是否正常.对比其他的方法,该方法不会使器件性能退化,且可在运行的任何时间进行测试而不会干扰正常操作.该方法使微机械陀螺的性能得到提高,保证了传感器的正常功能.而在传感器非正常工作时可生成错误信号.     

共振相位调制型光纤SPR传感器理论分析与数值模拟

提出了一种基于表面等离子体渡共振(Surface plasmon resonance,SPR)相位调制的新型光纤传感模型.根据光波导理论和多层反射理论,构建了涉及多个共振激励参量的理论分析模型,并研究了共振相位调制型SPR效应激励机理和特性.模拟结果表明,入射光波长、纤芯折射率和金属膜介电常数实部绝对值增大,均会导致相位跃变所对应的液体折射率检测范围向高折射率方向发生偏移;而入射光角度和金属膜虚部逐渐增大,将会引起所对应的相位调制灵敏度逐渐退化.因此通过选择共振激励参量,可以实现对折射率检测范围和灵敏度的有效调节.     

中点箝位型光伏并网逆变器调制策略及效率对比

传统三电平中点箝位(Three-level neutral point clamped,3L-NPC)半桥逆变器在高压大功率条件下,由于开关器件损耗不均衡而使其容量受限,因此衍生了多种NPC型三电平半桥拓扑。为了优化选取NPC型拓扑及调制策略,对4种3L-NPC型拓扑(二极管NPC、有源式NPC、层叠式NPC及有源层叠式NPC)的调制策略及开关器件损耗分布进行了对比分析,并研制了一台5kW的NPC型统一实验平台,进行了效率测试。理论分析与实验结果表明:(1)根据零电平续流路径的配置不同,NPC型拓扑主要有4种调制策略;(2)选取合理的NPC型拓扑及调制策略,不仅可以均衡器件损耗,而且系统效率基本不变,为逆变器的扩容奠定了基础。     

飞机救生衣防盗报警检测装置的设计

介绍了飞机救生衣防盗报警检测装置的设计。本设计采用EPLD可编程逻辑器件实现了40kHz载波频率的脉冲编码信号的生成与解码,防盗报警检测装置输出的无线电信号可使2m距离内的救生衣防盗报警模块发出声音报警,EPLD对防盗报警模块发射出的被盗信号进行解码分析,确认后通过声音和闪光报警指示有被盗事件发生。     

同步的快速捕获

时分多址(TDMA)扩频通信系统的同步捕获是一个很重要的问题,如何实现快速同步则更重要。采用声表面波器件,时间延时门和一致检测窗能十分满意地解决同步的快速捕获,精度达正负半个码元。本文还讨论了两种基本的快速同步捕获的方法,並给出了试验结果。