基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断

煤矿机械设备轴承在强冲击、大载荷工况下产生的振动信号表现出强烈的瞬态非平稳与局部非线性特性。经典的时域统计分析方法和全局域变换方法难以识别故障特征;传统阶次跟踪方法存在设备安装不便、难以获取瞬时频率的问题;传统的无键相阶次跟踪方法在转速波动剧烈的条件下估计出的瞬时频率精度低,导致故障识别效果差。针对上述问题,提出了一种基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断方法。首先,利用基于谐波匹配补偿的时频分析方法对轴承振动信号进行处理,准确估计瞬时频率;其次,通过Vold-Kalman滤波方法自适应提取谐波分量信号;再次,采用Hilbert变换计算谐波的瞬时相位,进而获得时间域与角度域的映射关系,完成原始时间域信号在角度域的重采样;最后,对重采样的信号进行快速傅里叶变换,通过分析包络阶次谱,实现轴承故障特征识别。仿真和试验结果表明,该方法估计的瞬时频率与实际值之间的最大相对误差不超过1%,表征轴承故障特征阶次准确且明显,可有效诊断轴承故障。

基于谐波阻抗匹配的微电网互联线路谐振分析及抑制措施

相邻微电网之间往往通过长距离的输电线路互联。针对这类输电线路双端存在独立谐波源的系统,其谐波交互特性与谐波放大机理更为复杂,采用传统阻性有源电力滤波器方法抑制谐振并不适用。文中基于传输线理论分析互联线路的谐波传播机理,并提出基于谐波阻抗匹配的谐振抑制方案。为了克服线路参数与谐波源相角信息的不确定性,提出基于线路中点谐波电压检测的有源电力滤波器谐波阻抗协调控制策略,根据谐波电压含量在线调节线路两端谐波阻抗相角,实现谐振抑制目标。与此同时,提出一种有源电力滤波器改进控制策略,保证其谐波阻抗相角可以任意调节。仿真验证了控制策略的有效性。

基于音色模型的多基频估计方法

为了有效解决复调音乐泛音重叠问题,提出了一种基于音色模型的多基频估计方法。分析了音色的时频特征,指出衰退和维持阶段的谐波结构稳定可靠、适合基频估计。根据谐波匹配率和强度筛选候选基频,采用频谱迭代删除的方法确定确切基频。依据最小谐波匹配率删减谱线,应用比例删除机制解决泛音重叠问题。仿真实验和实际乐曲测试结果表明,该方法精度高,可广泛应用于具有稳定谐波结构的音乐信号分析之中。

C波段高效率GaN HEMT功率放大器

通过负载牵引测试验证了源端二次谐波对器件效率的影响,同时又进一步验证了输出谐波匹配对放大器的作用。基于此结果,研制了两款采用0.25μm工艺的GaN功率MMIC 4.0~5.6GHz高效率放大器芯片,芯片采用二级放大的结构。第一款输出级只考虑基波的匹配;第二款输出级匹配电路兼顾二次和三次谐波进行匹配。两款的末前级均考虑二次谐波的匹配,同时级间优化推动比,进一步提高效率。输入级和级间匹配电路采用有耗匹配,提高稳定性。芯片在4.0~5.6 GHz范围内漏压28 V,脉宽100μs,占空比10%条件下输出功率41dBm,功率增益20~21dB,功率附加效率分别在48%和45%以上。芯片面积3.9mm×3.3mm。

基于超晶格结构衍射图的倒易矢量分布

根据超晶格结构的激光衍射图,提出了一种定量确定倒易矢量分布的实验方法.首先,将正方形周期超晶格结构作为参考光栅,得到其衍射图.根据傅里叶光学理论,计算出基本倒易矢量的大小,与衍射图上的几何长度建立标尺关系.通过引入矩形超晶格结构,证明了该方法在周期超晶格结构中的可行性.其次,将H型和谢尔宾斯基分形超晶格结构作为光栅,获得的衍射图与正方形结构衍射图进行对比.由衍射点间的几何长度比值,推算出分形衍射图中的倒易矢量分布.根据倒易矢量和准相位匹配谐频的基频波长之间的定量关系,理论计算出能够进行的谐频波长.最后,实验制备分形结构LiNbO3非线性光子晶体,探测准相位匹配倍频,所实现的倍频波长与理论计算值相吻合.谢尔宾斯基分形结构光栅在理论与实验上均可实现1.352μm的有效倍频输出.

L至S波段高效率超宽带功率放大器设计

针对超宽带功率放大器(UWB PA)匹配电路的设计难点,提出一种结合连续型功放理论、多谐波双向牵引低损耗匹配(LLM)技术以及切比雪夫低通滤波器阻抗变换原理的超宽带功率放大器设计方法。并利用此方法设计一款基于CREE公司CGH40025F-Ga N HEMT,工作频带为400-3900MHz的超宽带功率放大器。实验结果表明:在输入功率为30d Bm(1W)时,增℃为12.25±0.75dB,输出功率大于41.5dBm(14.1W),功率附加效率(PAE)为41-65.1%,噪声系数(NF)控制在2.5dB以内,功率附加效率较同等带宽设备有近10%的提升。

准周期铁电晶体中不同阶次的准相位匹配谐频

采用外加高压电场极化的方法,制备了二维八重准周期结构的铌酸锂非线性光子晶体。沿该晶体倒空间的基矢方向上实现了两种波长的有效共线倍频输出,在偏离该方向22.5°的方向上,获得了另外三种波长的倍频输出。同时,在入射光束对称两侧观察到了不同种波长的非共线倍频光斑。利用二维八重准周期铁电晶体,在约480 nm的入射波长范围内实现了近20种波长的共线及非共线准相位匹配倍频过程,两邻近的基频波长间隔最小可达3 nm。当晶体旋转45°的整数倍时,可以得到相同的结果。