用于光纤振动传感的盘片式振动增敏研究

目前光纤传感器增敏的研究方向主要从改变光纤自身结构和成分的角度出发或者借助外部封装工艺来实现增敏效果,导致传感器研发制作的成本和时间都会大幅提升。为满足地震勘探和结构安全监测中分布式光纤传感系统对振动测量的实际需要,设计了一种基于马赫—曾德尔干涉仪(MZI)光纤干涉的盘片式振动增敏结构,结合弹性力学与光纤弹光效应对其灵敏度进行了推导;使用有限元方法分析了盘片参数对灵敏度的影响,通过对增敏结构的合理设计及优化确定了盘片的尺寸。基于此结构设计的振动传感器有效工作频率范围为0.1~2.5kHz,灵敏度可达6988.2 rad/gn,对于60 m外的震源可以采集到有效振动信号,能够满足振动监测领域的实际需要以及系统运行的经济性。

基于掺铒光纤作为可饱和吸收体的窄线宽光纤激光器研究

本文介绍了一种以未泵浦的掺铒光纤作为可饱和吸收体,通过3 dB耦合器及环形器,构成一个由驻波效应形成动态光栅的一种窄线宽光纤激光器。测得在中心波长在1559.54 nm处得到输出的激光器,在泵浦功率为150 mW以下时可以保持长时间的稳定工作,泵浦功率为70 mW,输出光功率为17.03 mW,斜率效率为30.73%,光学信噪比为39 dB,波长分辨率的不稳定性小于0.03 nm,光学信噪比的波动小于0.16 dB,从0到1 MHz的37.5 kHz信号频谱中的弛豫振荡频率峰值为−89.6 dB/Hz。通过延时自外差法测量线宽为1.99 kHz。

一种便携式米散射激光雷达系统的研制

针对传统米散射激光雷达结构复杂和设计成本高的缺陷,提出一种用来探测大气气溶胶的便携式米散射激光雷达系统。首先设计了收发同轴的光学系统结构,然后对光电探测器进行了独立设计,最后基于系统结构搭建了可移动式米散射激光雷达实验平台,对大气气溶胶进行了初步探测。实验结果表明:采用设计的电源滤波器滤波后,开关电源原始纹波电压幅度从0.1 V降低到了0.01 V内,噪声幅值控制在0.1 V左右;系统在白天、夜晚的斜程探测距离分别为4.5、6 km,可以对特定区域的气溶胶进行实时监测。

结合Adam拟合算法的WRFG-BOTDR应变检测系统

提出了一种基于WRFG的BOTDR应变检测系统,首次结合了Adam曲线拟合算法,进行应变远程监测和关键部位应变精确拟合测量。将BOTDR和弱反射光纤光栅阵列传感部件集成到一个系统中。实现了长距离分布式应变检测、传感光纤的应变分布测量和点对点的精确应变检测。系统沿10 km的距离,BOTDR部分的空间分辨率精度良好,并且应变发生源点的布里渊频移测量误差仅为0.1%。

混沌态杜芬振子与弱正弦信号参量估计

建立了一个对微弱正弦信号参量变化极其敏感的动力学系统。首先对多参量简化杜芬方程进行了改进,采用梅尔尼科夫过程函数讨论了方程的解和微分流形的演化情况;分析了非高斯色噪声对杜芬振子混沌运动行为的影响;进而提出了一种新的非高斯色噪声背景下正弦信号参量估计方法。理论分析和仿真实验都表明,此杜芬振子混沌状态下对任何零均值噪声具有免疫力,对正弦信号参量变化极为敏感。

非高斯平稳有界噪声激励下混沌系统动力学研究

为解决信号检测理论在通讯、雷达、声纳、故障诊断等领域应用受限的问题,提出了随机M eln ikov方法研究非线性系统在微弱周期信号和噪声信号联合摄动下的混沌运动行为,得到了微弱周期信号和非高斯平稳有界噪声信号联合摄动下的混沌运动特征。混沌的临界幅值与噪声强度的关系表明,在不强的非高斯平稳有界噪声背景下,有界噪声增大了激励阈值,混沌现象不容易产生。

基于法珀(F-P)光纤传感技术管道压力在线监测方法研究

目前油气输送中的管道压力检测是该工程领域急待解决的问题之一,本文提出基于法布里-珀罗(FabryPerot)光纤传感技术对回波信号进行傅立叶变化分析的方法,根据光波光谱强度特性参数的变化特点对管道压力变换进行定性、定量分析,实现管道压力的实时监测,测试数据表明该方法具有良好的噪声抑制能力和较高的接收灵敏度。

混沌系统奇异性分岔过程分析

通过对杜芬(Duffing)方程的分岔与奇异性的研究,利用弱正弦信号扰动下杜芬振子经过足够多的分岔会产生近似白噪声的频谱特性,对杜芬振子的分岔方程和解态频谱进行分析,证明白噪声信号与混沌信号属于同一类信号,本文首次验证了确定系统混沌信号的频谱与噪声随机信号的相似性。

非高斯非平稳噪声背景下杜芬系统动力学仿真研究

研究非高斯非平稳噪声背景下非线性系统在微弱周期信号摄动下的混沌动力学行为,仿真过程证明被噪声污染的微弱周期信号使混沌系统的动力学行为变化很小;非高斯非平稳噪声对周期运动的影响较为明显。研究了微弱周期信号和非高斯非平稳噪声信号联合摄动下的混沌运动特征。

B柱滑板的疲劳测试系统研究

通过PLC控制系统开关量控制气动电磁阀的通断,从而使机械手对B柱滑板进行夹紧、松开、推拉等动作来检测滑板的抗疲劳程度。把夹紧、推拉等力通过弓形拉压力传感器传入PLC的235模块,在上位机组态软件—力控6.1上显示传回来的压力值,在不同的实验环境下,通过软件计算千百次的压力变化值,可以看出B柱滑板是否因多次使用而发生疲劳形变,确保其安全性能。

基于DSP图像处理的CDMA远传系统设计

DSP(数字信号处理器)由于其本身具有并行的硬件乘法器、流水结构以及快速的片内存储器等资源,其技术已广泛地应用于图像处理的各个领域。本文利用DSP系统将采集到的静态图像进行JPENG压缩处理。采用嵌入式TCP/IP控制协议与CDMA无线通信系统,将现场的数据信息加载到CDMA无线信道中,实现远程图像的自动采集与无线传输。

测量任意周期信号的混沌解判定

以杜芬方程为例,在分析此混沌系统的动力学特性的基础上,提出了一种新方法将现代谱估计方法与著名混沌系统(杜芬振子系统)构成混合检测系统,共同检测微弱正弦信号方案,结果表明此方法在估计正弦信号时,幅度测量精度得到提高,同时将梅尔尼科夫方法应用到混沌系统中,得出在测量任意周期信号时,此混沌系统出现混沌现象的阀值。通过正弦波和方波对此判据的验证,结果表明此判据是有效的,虽然存在一定误差,但在缩小范围后,准确性可大大提高。

强噪声下利用混沌系统测量频率的新方法

在分析混沌形成的基础上,将变结构滑模方法引入到混沌理论中,通过它将处于混沌态的系统控制到稳定周期状态,然后,再用频谱方法测出待检信号的频率。所提出方法的新颖性在于去掉了以往混沌系统测量信号所需的策动力,而将待检信号作为策动力。经实验仿真发现:此方法与以往方法比较具有较高的分辨力。

基于BOTDR散射谱的应变提取方法研究

针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布里渊应变测量系统。实验结果表明,用Adam算法拟合散射谱曲线后解调的平均应变误差为24.89με,是高斯-牛顿算法拟合曲线最大应变误差的51.96%,是列文伯格-马夸尔特算法拟合曲线最大应变误差的57.42%;Adam算法拟合散射谱曲线的拟合度佳(0.998 9),均方根误差小(0.110 5)拟合测量的精密度高,而且信号处理时间仅为18.5 ms。研究结果对布里渊散射传感技术高精度数据特征提取提供了理论和实验依据。

微机控制晶闸管逆变螺柱焊接电源

研制的晶闸管道变式螺柱专用焊接电源，主电路采用串联半桥逆变器，控制系统由ＭＣＳ－－５１系列单片机控制。介绍了此种螺柱专用焊接电源的主电路原理，对其工作过程进行分析；还介绍了控制系统基本结构、电路及其工作原理，主要包括焊枪提升电磁铁电路、大小电流切换电路、键盘及显示器接口电路。给出了焊接主程序流程图，并通过试验数据对比，比较了专用螺柱焊机与普通式的焊接质量。此种微控焊接电源控制精度高、控制过程稳定、操作界面友好、人机对话方便。焊接螺柱直径最大可达φ１２ ｍｍ，可以焊接有色金属螺柱和碳钢、低碳钢螺柱。在国内汽车（特别是轿车车身）生产中有着广泛的应用前景。

纺织卷绕筒丝线长度测量系统设计

介绍一种直接在线测量卷绕辊丝线长度的方法,首先建立了圆锥卷绕丝线动态数学模型,然后对工作过程和数学模型解态进行分析,通过测量卷绕机梭子摆动次数和卷绕转速间接算出缠线的长度。实际测量数据表明,该方法测量精度优于传统方法,稳定性好,一致性强。

基于混沌——现代谱估计正弦信号检测方法

介绍了测量正弦信号的频域方法——传统谱估计方法及现代谱估计方法。在此基础上提出了将现代谱估计方法与著名混沌系统(杜芬振子系统)构成混合检测系统,共同检测微弱正弦信号方案。给出仿真系统框图及仿真结果。结果表明用此方法在估计正弦信号时,幅度测量精度被提高,此方法是进一步发展弱信号检测的有效途径之一。

单片机控制螺柱焊机抗干扰技术研究

分析了各种单片机控制螺柱焊机的抗干扰途径及软件、硬件抗干扰措施。阐述了TL70 5CP专用电源抗干扰芯片对控制系统的ROM和RAM电源进行保护的原理以及软件功能。

基于光纤声呐传感器混沌锁频方法研究

传统的水下声信号检测方法的不足之处是在滤除噪声的同时,有用信号也受到损失,且随着噪声的增大,检测精度也会降低。针对强噪声背景下水下声呐信号频率解耦问题,采用马赫曾德光纤声呐传感器搜集水下声呐信号,当声呐信号注入混沌系统,利用混沌系统对信号参数的敏感性及对噪声免疫性的特点,一定频率的信号会使系统处于大尺度周期态,信噪比可以达到-65dB,对声呐信号锁频明显。理论计算和实验结果表明,该混沌声呐信号处理方法具有极低的信噪比和较高的频率辨识能力。

基于φ-OTDR光纤振动传感系统模式识别方法

提出一种基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的光纤振动传感系统,提取信号的主波能量、主瓣时延、主波峰峰值、主波Q值、频谱、3 dB时延、主瓣峰值、中心频率、二次回波损耗、波数和半波长度11种特征参量作为参考衡量标准,用多参量模糊评价矩阵的目标识别方法,对5组200次实验进行相似目标识别分类.结果表明,该方法通过多角度参量进行目标衡量判别,综合识别率达90.87%,提高了相似识别的准确性.