基于超声换能器激励信号与接收信号的处理

井下超声换能器产生的声波在密度较大的油基泥浆中传播时幅值衰减较大,并且在不同温度下,超声换能器的阻抗存在差异。为提高对激励信号的接收,设计了一套针对超声换能器激励信号与接收信号的处理方案。发射端通过同向放大电路和阻抗匹配电路提高激励信号的幅值和换能器的驱动效率,利用FPGA进行不同温度下阻抗匹配电路的选择,并将温度信息通过无线通信传给上位机,便于随时监督换能器工作环境,接收端通过滤波电路和增益可调放大电路对信号进行进一步的处理。测试结果表明:所提出的设计方案有效提高了超声换能器在温度多变、密度较大的油基泥浆环境中的信号接收,具有良好的实用价值。

激励信号对无驱动MEMS陀螺输出灵敏度的影响

MEMS陀螺在导航、控制、测量等领域的应用越来越广泛,而激励信号的选取直接影响着陀螺的检测灵敏度。文章首先通过理论分析了陀螺的结构特性,确定了影响信号检测灵敏度因素;然后对陀螺信号处理电路中的激励信号部分进行实验研究;最终选取了适合该陀螺的激励信号。为使无驱动MEMS陀螺具有较高的灵敏度,实验研究了不同幅值、频率和波形种类的激励信号对其产生的影响,为选取合适的激励信号提供了依据。实验结果表明:选择幅值为5 V、频率为139 kHz、占空比为80%左右的方波激励信号为最佳方案,能够有效地提高无驱动MEMS陀螺的输出灵敏度。

电激励信号频率对红点病苹果采后电学特性影响

研究了红点病富士苹果采后果实电特性的变化规律,为从电特性角度揭示红点病病害发病的内在机制提供理论参考。运用LCR电子测量仪测定了20℃恒温条件下贮藏70 d的红点病果实在100 Hz、1 kHz、10 kHz、100 kHz和1 MHz频率下复阻抗等电学参数。结果表明,在同一贮藏时间下,随着频率的增加,不论是病果还是正常果其果实的介电常数ε′、复阻抗Z、电抗X和电感L_p值均在减小;果实的Z、X和L_p间存在着显著相关;对100 Hz下以及1、10、100 kHz和1MHz的病果和正常果的Z、X和L_p进行方差分析结果显示,两者差异均不显著(P>0.05),但两者在ε′和损耗因子tanδ上有明显差异(P<0.05)。tanδ和ε′基本可以反映水果的实际品质。

电激励信号的频率和电压对果品电特性的影响

采用无损接触检测及交叉试验法研究了电激励信号的频率和电压对果品电特性的影响。研究结果表明:在0.2～2.5V的电压范围内,苹果电参数存在一电压临界值。若信号电压小于临界值,苹果的电容、电阻以及损耗角正切值保持不变,若电压大于该值,随着电压的增大,电容和电阻值迅速下降,损耗角正切值急剧增大;电压临界值与频率有关,在5～100kHz的频段内,30kHz下的电压临界值最大;猕猴桃、梨同苹果电参数的频率特性相同,而且也存在电压临界值;10kHz下,苹果、猕猴桃和梨的电压临界值分别为0.8、1.8和1.4V。文中提出了基于电压临界值的果品种类识别方法,验证结果表明,该方法对苹果、猕猴桃和梨的识别率分别为100%,93%和90%。

超高斯伪随机振动激励信号的生成技术

振动激发试验和振动模拟试验的最新发展都需要产生超高斯分布的随机振动激励信号。然而,目前基于功率谱均衡的数字式随机振动控制系统只能产生高斯分布的随机振动激励信号。研究具有指定功率谱密度分布的超高斯伪随机振动激励信号的生成技术,从而使现有的数字式随机振动控制系统可以同时具有频域和幅值域的双域控制及均衡能力。仿真和试验结果验证了该方法的正确性和有效性。

电激励信号对果品电参数的影响

研究了电激励信号的频率和电压对苹果、猕猴桃和梨电参数的影响。结果表明,随着电激励信号频率的增大,果品的电容、电阻以及损耗角正切值均减小;当信号电压小于电压临界值时,果品的各项电参数值基本保持不变,但当信号电压大于该临界值时,随着电压的增大,果品的电容和电阻值减小,损耗角正切急剧增大。不同果品的电压临界值不同,10kHz信号频率下,苹果、猕猴桃和梨的电压临界值分别为0.8,1.8和1.4V。

智能电能表动态误差确定型测试激励信号的讨论

针对智能电能表动态误差特性测试问题,分析了确定型测试激励信号的时域和频域特征,包括变幅值动态负荷激励信号、变频率动态负荷激励信号和变相位动态负荷激励信号。分别从激励信号的幅值变化速率、激励电流和瞬时功率包含的频率成分,动态负荷下的激励模式,以及激励信号控制产生的难易程度四个方面对这几类信号进行了分析比较,结果表明梯形包络激励电流信号用于测试智能电能表的动态误差比其它激励测试信号优点更多。

基于双极性电压激励信号的四电极电导率测量仪的设计

文中设计了一种基于双极性电压激励信号的开放式四电极电导率测量仪,可有效避免电导率测量时的溶液极化效应。设计中将待测信号转变为直流稳态信号,简化了电路设计。通过量程切换设置不同的采样电阻,提高测量范围和精度,利用差分电压采集模式提高数据采集的精度和抗干扰能力。系统采用集成温度传感器进行电导率补偿。测试实验验证设计准确稳定、抗干扰能力强。

Fe_(83)Ga_(17)磁致伸缩位移传感器激励信号的ANSYS分析及DSP实现

借助ANSYS和DSP,讨论了Fe83Ga17磁致伸缩位移传感器激励信号部分的可行性及其实现。激励信号主要包括电脉冲信号和磁场信号两个部分。在磁场信号方面,传感器波导丝采用了一种区别于FeNi材料的新型Fe83Ga17磁致伸缩材料;通过ANSYS仿真结果得到了激励磁场主要集中于波导丝内,为理想弹性波的形成创造了条件的结论。激励电脉冲信号决定着激励磁场的产生,在脉冲信号方面,讨论了传统单片机方案的局限性和DSP的应用在提高传感器精度和稳定性方面的优势,并给出了激励信号的参数分析及其DSP具体实现。

聚焦双频激电法超前探水激励信号发送系统设计

为实现聚焦双频激电法的研究,设计了聚焦双频激电法超前探水激励信号发送系统,给出了关键电路的详细设计过程,制作了样机且成功用于实验室巷道模拟试验研究。该系统可以输出5路同频同相的调制激励方波电流信号,且5路信号的幅值是单路可调的,以便形成可控的聚焦探测电流场。另外,系统在根据开关电源原理设计的隔离恒流源基础之上增加了二次恒流电路,改善了输出激励信号的波形;同时与主控系统相关的所有控制信号和采样信号都用线性隔离电路进行隔离处理,而且对逆变电路中的所有驱动信号也进行了隔离,以保证输出的5路激励信号在同时加在同一介质的情况下保持单路连续稳定可调。

基于DDS的超声导波激励信号源的设计

提出了一种超声导波激励信号源的设计方法,为减少管道超声导波检测中频散现象的影响,采用单片机AT89S52,直接数字合成(DDS)器件AD9850等,设计出专门用于激励超声导波的汉宁窗调制单音频信号的信号发生器,该信号发生器具有汉宁窗的宽度可调,汉宁窗调制下的单音频信号频率可调的功能。实验及电路仿真表明设计合理可行。

粗精动运动平台的系统辨识激励信号优化设计

针对粗精动运动平台系统辨识中激励信号的生成进行了优化设计方法的研究。粗精动平台结构通常用于长行程、高精度的运动平台系统,如扫描光刻机运动平台、硬盘寻道平台等系统。获得粗精动系统的准确模型是改进粗精动运动系统控制的重要基础。而系统辨识是获得系统模型的一种有效方式。其中输入信号设计是系统辨识试验重要的一部分。将粗精动运动平台的系统模型简化为一类多变量有限阶次线性时不变模型;将多入多出(Multiple-input multiple-output,MIMO)辨识方法引入粗精动系统辨识,并提出一种多入多出模型系统辨识激励信号优化设计算法,算法通过将多正弦曲线时域信号与其功率谱密度参数化,利用参数化后的激励信号在有限功率输入下进行激励信号优化;理论分析与仿真结果表明此方法可以有效提高估计模型的渐进方差性能。

基于SoPC的超声导波激励信号发生器设计

基于SoPC技术设计了一种专门激励管道超声导波的信号发生器。重点阐述了导波专用DDS IP核的设计方法。发生器以MicroBlaze软核处理器为控制核心,单片FPGA辅以必要的少量外围硬件电路,易于扩展升级。实验结果表明,输出的信号精度高、噪声小、稳定性好,频率连续可调,可方便地应用于管道超声导波检测。

高效合成射流激励信号的实验验证

在水槽中对合成射流控制圆柱分离进行了实验研究,射流出口为狭缝,由圆柱后驻点向下游喷射。为了进一步提高合成射流的控制效率,笔者采用了一种改变合成射流上下半周期时间比的高效合成射流激励信号。实验表明:对于采用标准正弦信号的普通合成射流,随着基于射流出口平均速度的雷诺数ReU的增大,圆柱后缘分离区变小,分离点推后。当ReU约大于430时,圆柱后缘分离区消失,绕流可完全再附。伴随合成射流的吹吸,圆柱后缘尾迹出现周期性的张合现象,从而抑制了卡门涡的脱落。采用高效合成射流激励信号,固定ReU,减小正弦信号形状因子k,合成射流的控制效率降低;k增大到足够高时,合成射流出口速度和诱导涡量强度大幅增加,使控制效率得到显著提高,从而很好地验证了这种高效合成射流激励信号对合成射流控制效果的影响。

电磁超声导波大功率激励信号的线性放大方法

针对电磁超声导波大功率激励信号的线性放大问题,研究采用多个功率场效应管线性放大并联输出电路作为功率输出级,以提高线性放大后信号输出功率的方法。采用前级场效应管线性放大电路源极驱动方式为功率输出级电路设置静态工作点,并提供瞬态交流输入信号。采用差分结构配置整个电路以抑制开关特性引起的抖动,从而实现低功耗、大瞬态输出功率的线性放大电路的设计。试验结果表明,该线性放大电路能驱动中心频率为180 k Hz的电磁超声传感器,且能获得高信噪比的导波检测信号;在驱动50?标准负载时能输出瞬态功率可达1.8 k W的导波激励信号,且波形失真小。所提出的电磁超声导波大功率激励信号的线性放大方法能有效指导该类电路的设计。

关于Volterra频域核辨识的多音激励信号设计

为解决非线性系统辨识多音激励信号的设计问题,提出了一种多音激励信号的设计方法.该方法首先研究了多音激励下Volterra核的频域输出特性,推导出了前3阶Volterra核的频域输出的计算公式,进而采用全局搜索法搜索最优频率分量,使非线性系统在多音信号激励下,各阶核的频域输出分量互不重合,从而达到系统可辨识的条件.对一非线性电路,采用所设计的激励信号,可辨识出该电路的前3阶Volterra频域核,验证了该方法的有效性.

多极声波测井激励信号源的研制

采用多极子声源直接获取地层横波信息的多极声波测井方法是现代声波测井技术上的重大突破 ,而激励信号源是实现多极声波测井最为关键的部件之一 ,它主要由单、偶极发射换能器阵和发射电路组成。所研制的单极和偶极发射换能器的频率分别为 6 .7k Hz和 1.3k Hz,完全符合实际测井的要求。采用通用阵列逻辑 (GAL)控制的发射电路具有集成度高、可靠性强等特点。整个激励信号源工作原理简单且切实可行。经模拟井试验 ,实现了单极子和偶极子声波测井 ,所测的纵波。

闭环辨识条件下迭代激励信号设计方法

针对闭环系统辨识中激励信号的优化选择问题,提出一种迭代的优化激励信号设计方法。以优化控制的性能指标作为激励信号选择的目标函数,考虑闭环辨识的鲁棒性稳定性,以及激励信号、控制信号和输出信号的能量限定,求取激励信号的优化能量谱,并以迭代的方法逐步选择优化的激励信号和闭环辨识系统模型,从而得到满足闭环系统性能的系统模型和相应的激励信号。仿真验证结果表明,使用该方法得到的激励信号去激励闭环系统,进行模型辨识,能够有效提高辨识模型的准确性。

基于通用计算机的超声电机试验用激励信号

介绍了超声电机试验中对激励信号的要求.研究了采用通用计算机的直接数字频率与波形合成技术.根据超声电机试验要求,基于通用计算机的直接数字频率与波形合成技术实现了正弦和周期Chirp信号波形合成,并对输出信号实测结果进行了分析和处理.采用通用计算机的直接数字频率与波形合成技术,便于利用计算机丰富的软硬件资源,特别适合于试验系统的应用开发.

基于退化激励信号的含有迟滞的三明治系统辨识

含有迟滞的三明治系统不仅具有非光滑、多值映射等特性,而且迟滞环节的输入输出信号还是不能直接测量的,常规方法难以进行有效的辨识.本文提出了一种基于退化激励信号的两步辨识方案:第一步,设计一个特殊的退化激励信号将迟滞环节退化为一条静态曲线,从而可以将两端的线性动态环节辨识出来,解决中间信号不可测的问题;第二步,利用已辨识的线性模型重构迟滞环节的输入输出信号,再采用"扩展输入空间法"建立迟滞环节的神经网络模型.最后,在压电超精密运动系统的实验结果表明所提出的建模方法取得了令人满意的结果.