基于定向耦合器的高动态范围矢量阻抗测量模块设计

针对高动态范围矢量阻抗测量模块的设计难点,文中采用定向耦合器结合高动态范围射频(Radio Frequency,RF)对数放大器,设计了一种基于定向耦合器的矢量阻抗测量模块。设计给出了软硬件设计框架,推导了该模块的数学原理,完成了模块实验验证与测试。该设计充分利用了定向耦合器的特点,所实现的测试系统体积小且可扩展性好,测试速度快、效率高。该设计也可扩展为监控测量模块,应用于通信设备中,作为通信发射机的天线监测部件或功率强度控制部件。在实验验证后,利用此设计方案开发了多款实际应用。利用文中设计的高动态范围覆盖了从20~400 W的使用场景,取得了良好的应用效果,证明所提设计具有良好的应用与扩展性以及较高的实用价值。

针对3×3耦合器幅相非对称的光纤水听器解调方法

基于3×3耦合器法的光纤水听器解调容易受耦合器分光比非理想对称特性影响,导致水听器解调结果及测量信号不准确。为解决实际中3×3耦合器普遍存在的幅度、相位非对称引入的解调偏差问题,提出基于微分交叉相乘的干涉信号幅度和相位修正解调方法。通过对三路非对称干涉信号进行两两最小二乘椭圆拟合,得到干涉信号的实际幅度和相位参数,经去直流、归一化消除幅度不对称,并将所得包含非对称相位信息的信号两两微分交叉相乘,经三角函数变换解算信号相位及其修正系数,从而实现对光纤水听器输出信号的准确解调。仿真对比了本文方法和仅考虑幅度非对称情况的解调结果,并分析比较了两种处理方法随声信号频率、幅值变化的解调误差,前者得到接近理想信号波形的解调结果和更小的解调误差。依托消声水池开展了光纤水听器解调实验,在5~30 kHz频率范围对解调方法进行了对比验证,证明了本文解调方法的有效性和稳定性。

一种多功能信号隔离器的研究与应用

信号隔离器是一种采用先进的数字化技术将输入信号进行隔离和转换后再输出的电子设备,对高频、低频共模脉动干扰信号具有很好的抑制作用,因此广泛应用于工业自动化领域。首先分析了传统磁电式原理信号隔离的主要应用场景和不足之处,然后采用安华高公司的线性光隔离芯片ACPL-C87B-000E设计一种能满足常规需求的多功能信号隔离器,并且给出该信号隔离器所具有的0~5 V转0~5 V、0~5 V转4~20 mA、4~20 mA转4~20 mA、4~20 mA转0~5 V四种转换形式的详细电路图。最后将四种信号隔离中的0~5 V转4~20 mA应用于电磁搅拌专用变频电源中逆变IGBT内核结温监测系统,证明了采用线性隔离光耦设计信号隔离器方案的可行性。

一种高精度信号调理电路

介绍了 4～ 2 0mA电流信号接收芯片RCV4 2 0和模拟光电耦合器HCNR2 0 1的基本原理和典型的应用电路 ,给出了一种实用的新型的信号调理电路 ,并对这个电路的实验数据进行了分析。

3×3光纤耦合器解调方法

介绍了3×3光纤耦合器输出解调方法的原理,推导出了3×3光纤耦合器输出解调信号的数学表达式,给出了3×3光纤耦合器输出解调算法的解调频率范围,分析了外界干扰信号、耦合器的不对称性、以及信号中存在高次谐波对解调结果的影响。分析结果表明:该方法有比较宽的频率解调范围,能够克服温度变化等外界因素的干扰,能够消除3×3耦合器3个输出端存的偏差对解调结果的影响以及在信号中存在高次谐波的影响。该方法具有性能稳定、不需要载波、不需要稳定的工作点以及抗干扰能力强等优点,具有较强的实用性和可行性,对解调电路的数字化设计具有理论指导意义。

基于3×3耦合器的双马赫-曾德尔干涉仪数字化相位解调

由于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)光纤干涉传感系统的定位精度在实际应用中受到初始相位偏移的影响,本文针对系统的光路结构,提出了一种基于3×3耦合器的被动数字化解调方法。利用3×3耦合器的2路输出信号构成椭圆曲线,在约束条件下对信号系数进行最小二乘拟合,然后采用微分交叉相乘法解调出相位信号。与传统的解调方法相比,提出的方法降低了对耦合器高对称性的要求,不需限制其它参数;约束条件下椭圆拟合的鲁棒性好,尤其是对于椭圆度较差的数据点具有很强的适应能力,适用于微弱振动信号的解调。仿真结果和现场实验数据证明该方法切实有效,运算量小,利用现场数据解调出的相位信号相关性达到0.992 0;互相关计算显示其在总长43km的管道上的定位误差为81.2m,有效提高了系统性能。

耦合器传输光谱对光纤陀螺信噪比的影响

温变条件下,对光纤光源发出光波经单模光纤耦合器传输后的输出光谱进行了测试;借助测试结果,仿真计算了耦合器的透射光波和耦合光波分别进入光纤陀螺后干涉仪输出信号的信噪比随温度的变化情况.结果表明:当环境温度发生变化时,耦合器透射光波和耦合光波的功率、波长和谱宽都会发生变化,且透射光波的功率、波长和谱宽的温度稳定性远高于耦合光波的稳定性;当耦合光波作为干涉仪输入光波时,由温变引起的光纤陀螺信噪比误差约是透射光波作为输入光波时的信噪比误差的4倍.

磁隔离技术在GPS信号模拟源设计中的应用

随着计算机技术的发展,测试技术和方法也取得较大的进步。在对测试的安全性和可靠性要求越来越高的同时,对测试系统也提出了许多新的要求,如集成度高、便携、小功耗和耐用等。针对某星载设备的测试要求,以及适于高温环境、安全、高可靠需要,研究并比较了几种信号隔离技术的优缺点,最终选用了磁隔离技术,设计并实现了具有信号隔离功能和USB接口的便携式GPS信号模拟源及上位机软件。经过高温环境测试,信号输出稳定,输出波形无失真,已成功应用到航天器的测试中。通过使用,磁耦隔离相比传统的光耦隔离,具有对高温的敏感性低、适用高速率传输、低功耗、小体积、通道间匹配度好且通道配置灵活等诸多优势。

一种超混沌保密通信方案与数字信号处理器实现

提出了一种基于振荡器耦合实现超混沌保密通信的新方案。在两个RC振荡器耦合产生超混沌信号基础上,构建一个包括信息在内的非线性耦合环路,实现对信息的加密与解密。对其混沌动力学行为进行了分析,包括分岔和最大Lyapunov指数。利用数字化处理技术,对连续时间系统作离散化处理和变量比例扩张变换,最后给出了用数字信号处理器来实现该方案的设计原理与硬件实现结果。

3×3耦合器解调过程中的偏振分析与处理

针对马赫曾德光纤干涉结构的信号解调,理论分析了偏振衰落对3×3耦合器解调的影响,发现椭圆拟合估计法解调的关键是准确获取信号李萨如图形的椭圆表达式,从而提出了基于形态学滤波的偏振处理方法,即利用腐蚀和膨胀滤除椭圆图形中的噪声点,然后用边缘检测方法提取椭圆外轮廓,再用最小二乘数值估计方法求解椭圆参数,最后利用微分交叉相乘方法完成扰动信号的相位还原.仿真结果和现场实验数据证明该方法切实有效,与传统偏振处理方法相比,节省了硬件开支,有效提高了信号解调的稳定性和精确度.

心电检测的安全隔离方案

本文讨论了电源隔离与信号隔离两种安全隔离方法 ,设计了一种心电检测电路达到对被测者的安全保护 。

耦合型光纤超声传感器实验研究

提出了一种用于超声信号测量的耦合型光纤超声传感器并讨论了其工作原理。采用耦合型光纤超声传感器、光电转换控制电路和高分辨率的信号处理软件组建了超声信号检测系统。通过对150 kHz的连续超声信号、脉冲超声信号的测量试验,对耦合型光纤超声传感器的性能进行了检验,实验结果与压电超声传感器的测量结果相吻合,同时研究了光纤超声传感器对不同方向信号的响应特性。实验证明,耦合型光纤超声传感器适用于超声信号的测量。

基于DSP的光纤光栅水听器信号解调系统

以DSP和ADC为硬件核心,采用3×3解调算法,研制了光纤光栅水听器信号解调系统.该解调系统具有体积小,调试方便,解调输出信号质量好,幅度稳定,工作带宽宽等特点.实验证明,该解调系统能很好的在30 Hz^160 kHz的带宽范围内工作.

无线交通信号控制系统及新技术的应用

介绍了一种无线交通信号控制系统,该系统是先进的短程无线通信(Zigbee)技术和光耦-固态开关控制技术的有机结合,其性价比高,特别适合应用于没有通信网络的路口、道路和桥梁的交通信号控制。该系统所采用的无线控制技术还可应用于其它方面,如车辆违章图像信息的抓拍和传输。

光纤耦合器的激光多普勒信号相位解调

在实际工程应用中,激光多普勒测速系统的定位精度受到信号初始相位偏移的影响。针对低信噪比和低对比度的激光多普勒信号速度解算,提出了一种基于3×3光纤耦合器的激光多普勒信号相位解调算法。在信号解调之前,该算法必须满足3路多普勒信号相位差为(2π)/3、直流量相等和交流量相等这3个条件。利用参考光和信号光相位差与光电探测器输出电流之间的关系,推导出了拍频信号相位求解公式。分别利用传统希尔伯特变换和3×3光纤耦合器相位解调算法,针对不同信噪比的激光多普勒信号,进行了仿真对比试验。试验表明,当信号存在偏移或在低信噪比的情况下,该算法精度高于希尔伯特变换算法;当信噪比小于-5 d B时,该算法误差小于1°。

线性光耦在电流采样中的应用

介绍新型精密线性光耦器件HCNR200的工作原理,给出两种用HCNR200和运算放大器实现的检测电机电流的隔离传输电路,并推导出其外围电阻的计算方法。

具有抗扰动的全光纤干涉系统及应用

为了消除不良扰动对全光纤干涉系统的影响,提出了一种抵抗时变扰动的新方法。采用两路具有恒定相位差的干涉信号,经过简单的信号调理和数学运算,消除单路信号中有用信号与噪声的比值容易受到光路偏置相位角和调制相位差大小影响的问题,同时改善了信号质量。结果表明,该系统能有效消除扰动噪声,对耦合器的分光比无严格要求,更具实用性。

基于光纤光栅的剪力墙建筑结构振动检测系统

振动现象普遍存在于人们的日常生活中,建筑结构振动严重威胁人们的财产和生命安全,设计基于光纤光栅的剪力墙建筑结构振动检测系统,为确保剪力墙建筑结构安全性分析和评估提供可靠依据,该系统采用附着在剪力墙上的光纤布拉格光栅(FBG)检测剪力墙应力,使用2×2耦合器解调FBG输出信号,通过LPG解调光纤布拉格光栅透射到剪力墙建筑结构的拉格波长后,采用In GaAsPIN光纤探测器获取剪力墙建筑结构振动信号,改变LPG透射的光信号成电信号,这些电信号输入计算机中通过检测软件实现剪力墙建筑结构振动的准确检测。实验结果表明该系统振动频率响应结果效果好,可准确获取剪力墙建筑结构振动频率,并准确检测出剪力墙钢筋应力变化情况以及剪力墙建筑结构应变幅值变化情况,且检测的剪力墙振动参数同标准振动参数基本一致。

线阵CCD输出信号的处理方法探讨

介绍了线阵CCD器件的内部结构及工作过程 ,绘出了线阵CCD器件输出信号的波形图 ,说明了CCD输出信号的特征 ,给出了线阵CCD器件输出信号的检测和处理方法 ,针对CCD器件输出信号的二值化问题 ,列举了固定阈值法、浮动阈值法、微分法等常见的几种处理方法 ,并对几种方法进行了分析比较 ,给出了选择浮动阈值法的原因 ,设计出了由二阶滤波电路构成的浮动阈值法处理电路 ,进行了实验测试 ,验证了这种方法的正确性 .

光电耦合器的提速应用研究

从光电耦合器的基本工作原理出发,研究限制其工作速度的瓶颈,提出一种通过快速消散发光管存储电荷、从光电耦合器输入端入手提高其工作速度的电路设计方案,并对该方案的有效性进行了理论探讨。实验结果表明,该方案较光电耦合器之常规用法,速度提高明显。