基于数字锁相技术的近红外水果糖度检测装置设计

针对水果糖度快速、无损和连续测量的要求,设计了一套基于近红外光谱原理的无损水果糖度检测装置。该装置采用半导体激光器作为发射光源,光电管接收信号,数字锁相放大器提取微弱信号,并通过校准对比、曲线拟合等数据处理方法,得到了水果糖度的计算公式,实际测量误差在3%以内。试验表明:该装置解决了普通发光管和模拟检测电路带来的干扰和温漂等问题,提高了装置稳定性,测量误差满足装置设计要求。

数字锁相技术在FEM仪器采集系统中的应用

针对频率域电磁法仪器采集系统实时处理数据的要求,在设计一个基于DSK6713的高精度24位A/D采集系统的硬件基础上研究数字锁相技术处理数据的应用。利用数字锁相技术获取一次场、二次场多频信号的同相分量和垂相分量,再利用专业软件将归一化PPM值转换成电导率和磁导率,继而成像获取地下信息。

基于数字锁相技术的飞机货舱火灾烟雾光学参数方法研究

为解决飞机货舱火灾光学探测易受环境杂光和空气中灰尘、水汽干扰,误报率高的问题,提出1种基于数字锁相的双波长火灾烟雾探测方法。利用数字锁相技术调制双波长光源,选择性地提取微弱光散射信号,并设计前、后双向散射光探测光路。采用常见火灾材料及干扰源进行真假火源实验,依据米氏散射理论及不同粒径气溶胶颗粒对不同波长光的散射效应差异,以不对称比(AR)和双波长光强比(DWIR)作为火灾检测参数对不同粒径颗粒进行区分,根据2种火灾检测参数建立数据样本,利用BP神经网络进行分析,并加入复合式传感器实验作为对比。研究结果表明:基于数字锁相技术的火灾烟雾光学探测方法能够在一定程度上区分火灾烟雾和干扰源,误报率小于3.5%。

计算机通讯中的数字锁相技术

在串行数字通讯中,有两种基本的通讯方式——异步通讯(ASYNC)方式和同步通讯(SYNC)方式。由于通讯双方分别属于彼此独立的两个系统,因此接收方与发送方保持同步是必要的。异步通讯由于每帧都很短,靠每个字符前后的起始位和停止位,即可使发送和接收取得同步——位同步和帧同步。同步通讯是通过同步字符来实现帧同步,位同步是靠锁相技术来完成的。本文探讨的是在计算机通讯中实现数字锁相的几种方法。

直流漏电检测中的数字锁相放大技术

在介绍直流系统漏电检测原理的基础上,提出一种全新的微弱信号检测法。该方法采用 DSP(数字信号处理器)和采样 ADC(模数转换器)实现数字锁相放大器。在整数个周期内对被测信号进行采样得到信号序列,由数学运算得到参考序列,通过计算信号序列和参考序列的互相关函数就可实现数字相敏检测。同时还对数字相敏检测的频率特性进行了分析,给出了实际设计的数字锁相放大器。

基于DSP的高精度UPS锁相技术

为了保证UPS由逆变输出转市电旁路时的可靠切换,其输出电压和电网电压的频率、相位应时刻保持一致。本文针对全数字化控制的UPS系统,结合锁相环原理,研究了利用TMS320F240型DSP实现高精度锁相的数字锁相环原理与实现方法。该方法利用DSP的捕获中断和周期中断读取市电和逆变输出的相位差,经PI调节器输出一个载波周期的补偿量,通过动态改变载波周期值实现逆变输出对市电的动态跟踪,理论上相位差分辨率可高达0.72°。文中给出了硬件实现电路及程序流程图。实验结果验证了该方案的可行性和有效性。

一种基于DSP的频率测试技术

采用锁相环数字频率合成技术设计信号发生器，并使用具有快速运算能力的数字信号处理器（DSP）作中央处理单元（CPU），设计出了一种新型频率测试技术。该技术采用n网络零相位技术测量石英晶体的串联谐振频率。设计的软件具有通用性和灵活性，并可根据未来需要进一步扩展。运行结果表明，系统设计合理，检测精度高，抗干扰能力强。

LHCD系统微波激励源性能优化设计

使用数字锁相环技术实现一定带宽内高精度可调节的频率输出,解决了速调管长期工作后响应频率发生偏移,模拟锁相环无法工作在系统最佳频率的问题;在移相器后增加功率幅度控制电路,保证了线性放大器的输出功率不会受到相位调节的影响;设计了一种基于数模转换(D/A)技术与微波电调技术相结合的波形控制单元,解决了激励源输出波形不可控的问题。通过以上三方面的改进,完成了HL-2M装置LHCD系统微波激励源的性能优化设计。

弹光调制器的频率漂移特性及其傅里叶变换光谱的稳定性研究

弹光调制器作为高Q值的谐振器件,在高压谐振下,其谐振频率将随着自身温度升高漂移,影响了弹光调制干涉仪的稳定性和重建光谱的准确性。在建立弹光调制器振动模型和频率温漂模型的基础上,提出了基于频率跟踪和幅值调节的弹光调制器双闭环自适应驱动控制方法。在该方法中,采用数字锁相技术的频率自扫描方法实现驱动频率对弹光调制器谐振频率的跟踪;基于检测参考激光干涉图的最大光程差的变化调节驱动信号的幅值,以实现重建光谱的稳定控制,同时基于参考激光的最大光程差参数实现重建光谱的定标。在实验中该驱动控制方法应用到弹光调制傅里叶变换光谱仪中,实现了驱动频率对弹光调制器谐振频率的实时跟踪和高压功放电路的幅值调节,使得干涉图的最大光程差稳定在0.236 nm左右,其精密度为3.3%;重建光谱的最大相对误差为2.5%。此实验验证了该方法能有效稳定弹光调制傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率。

基于电压补偿的弹光调制器稳定性控制方法研究

弹光调制器是由各向同性的弹光晶体和压电晶体组成的热机电耦合器件,其谐振频率随温度变化存在严重漂移,导致弹光调制器工作不稳定。为了实现弹光调制干涉信号的相位延迟量沿正弦规律变化,有必要对影响弹光调制干涉仪的稳定因素进行分析与控制。针对此问题,在建立弹光调制器振动模型和频率温漂模型的基础上,提出了基于数字锁相技术的驱动电压自调节方法。在该方法中,根据弹光调制干涉信号的四倍频与二倍频的比值,基于FPGA调节DDS输出方波信号的占空比以稳定弹光调制干涉信号的相位延迟量。实验结果表明,驱动电压自调节时的相位延迟量变化幅度为0.6%,电压一定时相位延迟量幅度下降了15.6%,证明该方法有效的稳定了相位延迟量,从而提高了弹光调制器的稳定性和调制效率。

一种基于占空比自动调节的弹光调制器稳定控制方法

弹光调制器是由各向同性的弹光晶体和压电晶体组成的谐振器件,其谐振频率随温度变化会发生漂移,导致弹光调制器工作不稳定,调制效率降低。针对此问题,在弹光调制器工作原理和谐振模型的基础上,提出了一种基于数字合成技术和数字锁相技术的占空比自动调节驱动控制方法。该方法通过检测驱动电压与反馈电流的相位关系,自动调节驱动信号的占空比,即对驱动电压进行微调。实验结果表明,该方法可在弹光调制器谐振频率漂移时对驱动电压进行实时调节,以满足项目所需的光程差,且将弹光调制器的稳定性提高了5.4%。证明该方法可有效地提升弹光调制器的稳定性和调制效率。

实时修正对时服务器秒脉冲的硬件实现方法

为满足新一代智能变电站技术规范的要求,使变电站安全稳定运行,并为时间同步装置提供稳定可靠的秒脉冲,提出了一种完全通过硬件实现的秒脉冲修正方法。该方法基于数字锁相环技术,对现有对时服务器的秒脉冲修正技术进行了优化。在FPGA内部以恒温晶振为激励,通过修正策略实时修正晶振分频秒脉冲的相位,使其与基准信号之间的相位差趋于零,且将每次修正的步长增量控制在纳秒级别。该方法在时间同步装置中得以应用,不但简化了现有修正方法的逻辑电路,而且提高了输出信号的精度和稳定度,可保证整个变电站系统的安全稳定运行。

一种基于PEM和EOM联合调制的波片参量检测方法

波片作为一种能改变入射光偏振状态产生相位延迟的重要光学元件,它的准确快速测量一直是研究的热点,为了解决波片参量检测灵敏度不足、速度慢的问题,提出了一种基于弹光和电光联合调制同时测量波片相位延迟量和快轴方位角的简单方法。在该方法中一个参考光路用于监测PEM的相位延迟量实现相位的稳定控制,另一个光路在PEM保持稳定后实现待测波片参量的检测,基于FPGA与数字锁相技术提取探测信号的倍频分量和直流分量,并在片上可编程系统中实现数据处理,从而快速高精度完成对波片相位延迟量和快轴方位角的检测。实验结果显示在PEM相位延迟量稳定在2.405 rad时,该系统检测波片的相位延迟量和快轴方位角的平均相对偏差分别为0.27%和0.25%。测量过程简单快捷、测量精度较高。

基于现场可编程逻辑门阵列的超声波管道测厚

根据超声波基本原理以及现场可编程逻辑门阵列(FPGA)技术设计了超声波测厚仪及超声波轮式探头,并且实现了基于FPGA的信号处理的软件编程。对管径φ139.7mm,标称壁厚h 7.72mm的标准样管的测量实验结果表明:本文所设计的系统可靠性好,抗干扰能力强,测量精度高,测量误差小于0.1 mm。

新型三相应急电源的分析

随着电力技术的全面发展,各个行业对于供电的要求在逐渐提高,为了避免市电事故造成的经济损失,要整合具体技术要求,对高性能应急电源予以整合,利用新型三相应急电源变换技术提高控制效率。了解应急电源的特点和分类,并讨论新型三相应急电源的结构和工作原理,着重分析三相逆变器电路的控制模式。

具有相位补偿的级联调制型相位延迟量精确检测方法

相位延迟量是偏振光学元件的一个重要指标,为了精准快速地测量偏振元件的相位延迟量,提出一种具有相位补偿的级联调制的偏振元件相位延迟量检测方法。该方法采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)作为相位延迟量检测系统的级联调制元件,利用Soleil-Barbinet相位补偿器对样品进行光学补偿。基于数字锁相技术与现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的片上可编程系统,检测光强极值点对应的Soleil-Barbinet相位补偿器的相位参数并进行数据处理,实现样品的相位延迟量检测。实验表明,利用该方法测量样品的相位延迟量的最大相对误差为0.857%,测量精度为99.143%,验证了将偏振调制法和补偿法相结合测量相位延迟量具有较高的精度,且降低了补偿器本身对测量误差的影响。

快轴可调弹光调制器闭环稳定控制研究

快轴可调弹光调制器(FaaPEM)不仅具有调制频率高、通光孔径大、抗震性能好等优势,同时还弥补了传统弹光调制器相位延迟量和快轴方位角无法灵活调节的不足,在偏振调制以及偏振测量中发挥着重要的作用,FaaPEM是由两个压电驱动器和弹光晶体构成的谐振型光机电器件,在高压谐振状态下,因其自身的温度升高会导致弹光晶体谐振频率与驱动电压的频率不匹配,极大地影响了对于入射光的调制效率。为了确保FaaPEM在工作时的调制能力和稳定性达到最优效果,开展了FaaPEM的稳定闭环控制研究,提出了基于调制信号跟踪和相位调节的闭环驱动控制方法,并对FaaPEM稳定性进行了测试。测试结果表明:该系统加载反馈控制后,半波状态下稳定度达到4.18%,四分之一波状态下稳定度达到3.43%。

光伏板积尘散射检测中的去噪方法研究

由于光伏板测得的灰尘散射数据受到各种噪声和干扰因素的影响,导致测量数据的误差大。因此,为了得到准确的检测结果,提出了一种结合卡尔曼滤波和数字锁相放大技术的信号去噪方法,对混合了噪声的光伏板灰尘散射信号进行去噪处理。通过仿真实验和对实测的光伏板灰尘散射信号去噪,并计算信噪比、均方根误差和平滑度,验证了联合算法的去噪性能。结果表明,卡尔曼滤波和数字锁相放大器联合去噪算法的信噪比比单一数字锁相放大器去噪算法提高了36%,能够有效降低光电探测系统中的噪声干扰,提高光电探测系统的精度和稳定性。

基于驱动电压自适应调节的弹光调制

弹光调制技术以调制精度高、效率高以及光谱范围宽等优势,应用于光通信、偏振分析、光谱分析等诸多领域然而弹光调制器(PEM)作为一种高品质因数的热-机-电耦合谐振器件,在高压谐振状态下,其谐振频率会随着温度变化发生严重偏移,从而导致驱动效率与调制效率降低。根据弹光调制器的振动模型,分析了导致弹光调制器温漂的影响因素,提出了基于调制信号跟踪和幅值调节的弹光调制器闭环驱动控制方法,通过测试验证了入射光波长为632.8nm时半波与1/4波状态下的稳定控制,半波状态下的相位调制幅值精度达到0.82%,1/4波状态下的相位调制幅值精确度达到0.44%。

一种弹光调制器精确定标微系统设计

弹光调制器利用各向同性晶体受迫振动后产生的双折射效应,对入射的偏振光进行相位调制,在偏振调制及测量方面具有重要应用。弹光调制器的相位延迟是其关键指标参数,实际应用时需对驱动电压与相位延迟进行标定。但传统的弹光调制器定标系统中的元件体积较大,且在使用前完成标定,误差大。为了使弹光调制系统能够实现实时定标,达到精确定标的目的,同时提高使用的便捷性,提出一种弹光调制器精确定标微系统设计,通过缩小定标系统元件的尺寸,集成固定在弹光调制器通光孔径边缘,实现相位延迟实时标定。经实验验证,弹光调制器定标微系统的能够在不影响中心光路情况下,实时精确标定弹光调制器的相位延迟,实验测试了1h相位延迟定标,定标结果表明相位延迟偏差小于1%。