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。     

太赫兹相位噪声测量技术研究

相位噪声是太赫兹波技术应用中的一项关键技术指标，如何精确测量太赫兹波的相位噪声是太赫兹技术的重要研究方向之一。采用太赫兹下变频技术实现相位噪声测量系统的频率扩展，搭建(110～500)GHz太赫兹相位噪声测量系统，实现对太赫兹频率源相位噪声的测量。实验结果表明，所研制的太赫兹相位噪声测量系统的底部噪声优越，可用于(110～500)GHz频段太赫兹频率源相位噪声的测试，在太赫兹相位噪声的计量测试、标准研制及相关产品转化等方面具有广泛的应用前景。     

一种基于VB的振动条件下频率调制测试系统

基于Visual Basic编程,设计了机载电子产品在振动条件下的频率调制测试方案。实现了利用工控机自动进行频率调制参数测试的方法。设计了统计直方图数据处理方案,按照正态分布的特性找出了寄生频率调制的标准偏差。实际应用表明,设计的频率调制测试系统人机界面友好,具有易用性,能自动快速地测量多个频率调制参数。     

网络分析仪时域测量技术综述

矢量网络分析仪直接测量两端口网络的微波特性，是射频微波测量领域中应用最广泛的仪器之一。网络分析仪时域技术在故障点定位、多路径消除、不连续性测试等应用中有着非常重要的意义，但是如何合理选取时域模式和设置参数是困扰工程研究人员的难点。本文对网络分析仪时域测量模式、离散数据取样、频率截断、窗函数、归一化等时域测量理论进行详细介绍，给出了时域测量范围和分辨力的计算方法，并以开路器的时域响应为例，说明了时域测量相关参数的设置依据。     

基于遗传进化算法反演吸波结构电磁参数

对多层吸波结构中未知参数层的电磁参数进行了反演.根据传输线理论确立的多层结构电磁参数与反射/透射系数的关系,建立正向反射率计算模型,根据自由空间法原理搭建的测试平台测量得到多层吸波材料不同入射角度下的反射率信息,利用改进的遗传进化算法获取了多层吸波结构中未知参数层的电磁参数.在遗传进化过程中,采用高斯随机数代替基本遗传算法的均匀随机数,避免了传统网络参数法厚度谐振、多值性问题和基本遗传算法易陷入局部最优点的问题.与传统传输/反射法结果的比较,验证了这种方法的可靠性.这种方法同时适用于计算高、低损耗介质材料的电磁参数.      

基于新型C4D的小管道气液两相流流型辨识方法

基于径向结构的电容耦合式非接触电阻抗检测传感器,结合小波包分析技术和K-均值聚类算法,提出一种小管道气液两相流流型辨识方法。首先,利用径向结构的电容耦合式非接触电阻抗检测传感器,获取反映被测流体信息的电阻抗测量信号实部信息和虚部信息。然后,采用小波包分解的信号处理技术将实部信息和虚部信息分别分为4个频率段,提取不同频率范围的能量分布情况,并与各自的均值、方差构成特征向量。最后,利用K-均值聚类算法进行模式分类,建立流型辨识模型。在内径为3.5 mm和5.5 mm的玻璃管道内进行验证实验,实验结果表明,所获得的传感器测量信号能反映流体流动信息,提出的流型辨识技术路线是有效的,流型辨识精度可达88%以上。     

基于焦面哈特曼波前传感器的大视场高精度波前测量技术论证

气动光学效应容易对导引头目标成像跟踪系统产生不良影响,然而传统哈特曼波前传感器由于探测视场小,无法作用于导引头的目标成像跟踪系统。介绍了一种能够大视场测量的焦面哈特曼波前传感器,同时针对传统模式法无法在焦面哈特曼中进行高精度测量的问题,提出了一种能够高精度测量的优化波前复原算法——基于Gerchberg-Saxton迭代的波前复原算法。然后,根据满足大视场测量的结构设计,搭建了仿真平台,利用优化的波前复原算法对仿真输入像差进行复原。最后,利用多个激光器搭建了大视场波前复原实验平台,并验证了焦面哈特曼波前传感器具有能够实现高精度大视场波前测量的能力。     

卫星天线振动信息融合试验研究

讨论了D -S证据推理理论 ,给出了传感器特征信息融合算法。结合卫星天线振动频率分配控制问题 ,进行相应的实验研究 ,对传感器的特征信息进行融合 ,给出了振动响应频率特征信息提取方法 ,剔除边界条件对测试结果置信度的影响     

共振传感器综述

控制系统对数字处理的依赖性越来越大,因而它要求传感器能直接提供数字输出。建立在时间测量基础上,具有以频率或相位为依据的输出的传感器比传统的模拟传感器优越。因为这种传感器的输出在数字系统中通过脉冲计数可以直接进行测量。综述这类已经提出的和已经发展起来的传感器,它包括液体或气体密度和粘度传感器、液面高度传感器、质量和机械力传感器以及液体流速传感器。频率复盖范围从无线电频率(对应振荡叶片或振荡管子型传感器)到100MHz 以上的频率(对应于声表面波器件)。     

一种三维激光扫描系统的设计及参数标定

基于三维激光扫描系统的移动机器人动态环境地图构建技术是机器人智能感知技术的重要组成部分,而三维激光扫描系统的设计及标定技术对于地图构建的精度有决定性的影响。针对应用于小型移动机器人的三维激光扫描系统低成本、小型化的需求,设计了一套由高精度旋转云台和小型二维激光测距传感器组成的三维激光扫描系统,并提出了一种新的系统参数标定方法以提高三维扫描测量的准确度。该方法使用镂空圆孔标定板作为标定对象以完成对三维扫描特征自动准确获取,并根据非线性最小二乘法对三维激光扫描系统的参数进行优化计算。实验结果表明,所设计的三维激光扫描系统能够准确地测量周围环境的三维信息,实现了以低成本获得高质量环境建模的三维扫描数据技术。      

消除数据调制影响的FFT捕获方法

在利用快速傅里叶变换(FFT, Fast Fourier Transform)捕获扩频信号的过程中,为了提高捕获精度,会遇到基带数据调制影响捕获性能的问题.主要分析了基带数据符号跳变影响FFT捕获性能的原因:在频域内造成待检测信号的幅度衰减以及频点偏移.提出了一种解决此问题的方法:通过对I和Q两路信号的运算,构造一个不受数据调制影响的复信号,对此信号作FFT,完成捕获.给出了此方法的MATLAB仿真,以及基于现场可编程门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)的实现方案.实验数据表明,此方法消除了基带数据调制对FFT捕获性能的影响,且在相等积分时间的条件下,比常用方法的捕获精度提高了一倍.      

HF wave activity in the low and middle-altitude polar cusp

We reported the results of our investigations of wave activity in high-frequency range performed on board CLUSTER spacecraft in the middle-altitude cusp region, around 5 R_E during August and September 2002. Our analysis was mainly based on the registration gathered by the WHISPER instrument (Waves of HIgh frequency and Sounder for Probing of Electron density by Relaxation). For a better understanding of the processes of wave-particle interaction and in order to understand the general plasma conditions in the cusp region, we also included in our analysis the data registered by the STAFF (Spatio-Temporal Analysis of Field Fluctuation experiment) instrument and the CIS (Ion Spectrometry experiment) instrument. These observations were carried out during different geomagnetic activity; under quiet conditions and during magnetic storm period. The space plasma is characterised by the ratio of plasma frequency to electron gyrofrequency, in this case, the local plasma frequency was, mainly, a little greater than the electron plasma, but it was also frequently observed that these two characteristic frequencies were not very different from one another. The whistler waves, electron-cyclotron waves, electron-acoustic waves and Langmuir waves have been detected when the spacecraft was crossing the middle-altitude cusp region. We suggested that the majority of those waves were generated by electron beams. For a better understanding the plasma conditions in the low and middle-altitude cusp region the past FREJA wave data results are used to describe typical wave activity detected in the low-altitude cusp region. The aim of this paper is to discuss, on the basis of a few chosen representative examples, the property of typical high wave activity detected in the lower part of cusp region.     

MHD surface waves – a source of global magnetospheric modes (resonances)?

Various mechanisms have been proposed for explanation of the global magnetospheric modes whose frequency peaks are in the frequency range 1–4 mHz. Recent papers claim: basic characteristics of the 1–4 mHz activity events observed on ground give evidences for an existence of MHD surface mode excited on the Earth magnetopause. The discrete frequencies of such MHD surface wave modes suggest an emergence of standing wave structures along the magnetic field lines lying on the magnetopause. Such discrete frequencies of MHD surface waves on magnetopause however, are not stable, at all. Contrariwise, MHD surface wave modes supported by the two plasma boundaries – the magnetopause and the plasmapause, are in accordance with existing experimental facts: discrete set of almost stable frequencies, field amplitude peaks and positions, energy dissipation, and field distribution from high to low latitudes. Mechanisms of the global magnetospheric mode resonance are pointed out as well as tools for their identification and discrimination.     

基于振动声调制的板类结构裂纹定位成像

针对线性Lamb波在监测闭合裂纹及微裂纹方面的不足,基于振动声调制理论,提出了一套板类结构中裂纹损伤定位方法。通过分析仅有高频(HF)激励和高低频(HF和LF)同时激励时,声波在含裂纹结构中的传播路径及其信号成分组成,提出了一种含损伤信息信号的提取技术,继而结合延时叠加算法,参考有基准的线性Lamb波损伤定位方法,对板类结构中的疲劳裂纹进行了定位成像。试验证明,该方法可在无需原始健康基准信号的前提下,有效定位出平板结构中的疲劳裂纹,为结构中接触类损伤的定位成像提供了思路。     

基于序列Monte Carlo技术的动态节点定位

无线传感器网络中目标节点定位的准确性与定位频次对跟踪与监视精度有着重要的影响.为了提高目标跟踪精度,需要研究高效的网络节点定位算法.在分析传统基于Bayesian估计过程定位的基础上,讨论可利用基于采样的序列Monte Carlo算法解决移动节点的自主定位的算法,研究了序列Monte Carlo算法在无线传感器网络节点定位中的应用.利用该方法无需对传感器网络的先验知识和对节点移动的假设,利用低密度种子节点得到定位的精度较高.理论分析和仿真实验表明,利用序列Monte Carlo算法进行定位能够充分利用移动性来提高定位的精度,Monte Carlo定位算法很大程度上提高了定位效率,能够更有效地利用传感信息,降低不确定性因素的影响.      

基于时延的高精度泄漏点超声定向检测方法

针对当前气体泄漏点检测定向精度低的情况,提出一种基于时延的高精度超声检测方法.该方法利用3个呈等边三角形分布的超声传感器接收由泄漏点产生的超声波,根据3路信号的相对时延值确定泄漏点的方向.为克服采样间隔对时延估计精度的限制,采用基于三次样条插值的时延估计算法估计信号时延值,并对不同核窗长度下的各100组实验数据的时延值进行误差统计,得到其均方差并与其Cramér-Rao下界比较,发现二者的变化趋势具有良好的一致性.在此基础上研究了时延值均方差,超声传感器间距和泄漏点距离对定向精度的影响.结果表明:定向误差随时延值均方差增大而增大,随超声传感器间距增大而减小,随泄漏点距离增大而增大;定向精度比单超声传感器检测方法提高7～10倍.     

Gravitational wave detection on the Moon and the moons of Mars

The Moon and the moons of Mars should be extremely quiet seismically and could therefore become sensitive gravitational wave detectors, if instrumented properly. Highly sensitive displacement sensors could be deployed on these planetary bodies to monitor the motion induced by gravitational waves. A superconducting displacement sensor with a 10-kg test mass cooled to 2 K will have an intrinsic instrument noise of 10⁻¹⁶ m Hz^−1/2. These sensors could be tuned to the lowest two quadrupole modes of the body or operated as a wideband detector below its fundamental mode. An interesting frequency range is 0.1–1 Hz, which will be missed by both the ground detectors on the Earth and LISA and would be the best window for searching for stochastic background gravitational waves. Phobos and Deimos have their lowest quadrupole modes at 0.2–0.3 Hz and could offer a sensitivity h_min ? 10⁻²² Hz^−1/2 within their resonance peaks, which is within two orders of magnitude from the goal of the Big Bang Observer (BBO). The lunar and Martian moon detectors would detect many interesting foreground sources in a new frequency window and could serve as a valuable precursor for BBO.     

计算机解调技术在电容传感器中的应用

长期以来,电容传感器用一些调幅原理的测量仪器存在着噪声大、稳定性较差有缺点,很难进一步提高仪器的精度及频响。为此,我们提出采用计算机解调技术,即利用A/D转换,直接对调幅信号的峰值点采样完成测量信号的解调和处理的新方法,取代以往仪器中的模拟电路解调方法,并且得到了满意的实验结果。本文详细地叙述了计算机解调方法的原那、方案、实验、结论,认为这种方法可应用于各种调幅信号的解调中。     

基于勒让德正交多项式法的反射/透射特性研究

为研究薄层材料力学性能的声学检测方法,基于勒让德正交多项式法,利用液/固边界条件与波动控制方程,构建线性无关方程组并求解了界面处的反射/透射系数。分析截止项阶数对求解结果的影响,寻找不同频厚积下截止项阶数的临界值,并根据该临界值求解反射/透射系数的角度谱与频谱,与传递矩阵法进行了比较,以此验证了该理论模型的准确性。超声波斜入射薄层材料板并形成Lamb波,其达到稳态时的频散特性与反射特性存在内在联系,根据Snell定律并运用勒让德正交多项式法求解频率-相速度-反射系数三维曲面,与Disperse得到的频散曲线仿真结果进行比较,证明该理论模型对反射系数的求解结果符合Lamb波频散特性。通过采集无试样时的参考信号,降低了声波传播过程中衰减对实验结果的影响。搭建了反射与透射实验系统,对不同入射角度下反射与透射系数的频谱进行了测量并与相应的理论结果进行了对比,验证了该理论所得结果的准确性。实现了声反射/透射系数的非勘根求解,为薄层材料力学性能的无损检测提供了理论基础与实验指导。