基于分时复用SAR ADC的Zoom ADC

为了在增加有限硬件开销的基础上实现更高的信号噪声抑制比、提高面积利用效率,提出一种基于分时复用SAR ADC的动态zoom ADC。同时提出一种提取粗量化模拟残差并前馈的无源实现方案,不需要有源求和运放的设计,避免了普通无源求和信号的衰减,减小了粗量化部分量化噪声泄露引起的“毛刺”。整体电路分为粗量化和细量化两部分进行设计,粗量化由3位异步SAR ADC实现,细量化由二阶3位量化的sigma-delta调制器实现。基于0.18μm CMOS工艺、3.3V供电电压,在1MHz采样频率下、1kHz带宽内,消耗76μA电流,得到信噪失真比和FOM的具体值,验证了设计的可行性。

基于Zoom-FFT-CEEMD和小波包降噪的风电机组齿轮箱故障特征提取和诊断

基于信号处理的风电机组齿轮箱故障诊断是风力发电领域中的重要研究方向。针对风电机组齿轮箱故障特征提取问题,提出了一种基于Zoom-FFT-CEEMD和小波包降噪的方法。通过对在风电机组齿轮箱振动测点所采集到各个测点的振动加速度信号做RMS趋势分析,找出RMS趋势明显上升的测点和时间段。利用小波包降噪技术对该测点的振动信号进行降噪处理,互补集合经验模态分解(CEEMD)得到的分量对振动信号进行多尺度分析,再使用Zoom算法对齿轮箱振动信号进行局部放大,以突出故障信号。利用快速傅里叶变换(FFT)对放大后的信号进行频谱分析,以提高故障特征的提取准确性。实验结果表明,与传统频谱分析法相比,该方法能够有效地提取风电机组齿轮箱的故障特征,具有较高的准确性和稳定性,为风电机组齿轮箱的早期故障诊断提供了一种有效的方法。

基于改进变分模态分解和优化堆叠降噪自编码器的轴承故障诊断

针对滚动轴承在噪声干扰下故障特征难以提取的问题,提出一种改进变分模态分解(VMD)和复合缩放排列熵(CZPE)的特征提取新方法,并利用优化堆叠降噪自编码器(SDAE)进行故障分类。首先,提出由“余弦相似度—峭度—包络熵”新综合评价指标自适应优化分解参数的改进VMD方法,并通过该指标筛选分解后的本征模态函数(IMF)分量;然后,为提取更全面的故障特征,引入新的复合缩放排列熵对各有效IMF的故障特征进行量化;最后,提出一种基于鼠群优化算法(RSO)与麻雀搜索算法(SSA)的混合算法优化SDAE网络超参数,将故障特征输入优化后SDAE网络中得到分类结果。采用美国CWRU轴承数据集进行验证,实验结果表明该方法能全面稳定地提取背景噪声下的故障特征,且与其他方法相比具有更好的抗噪性能和更高的故障诊断准确率。

变光阑长波红外连续变焦光学系统设计

非制冷长波连续变焦光学系统由于相对孔径大导致小型化和无热化设计困难,本文采用可变光阑约束物镜尺寸压缩系统总长,实现长波640×512非制冷连续变焦光学系统轻小型化设计。通过材料合理配置及主动补偿实现5片透镜的8.5×连续变焦光学系统消热设计。该系统F#恒定1.2、工作波段为8~12μm、视场变焦范围为30°×24°~3.5°×2.8°、系统总长187.5 mm,该连续变焦光学系统重量轻、总长短、透过率高、在-40℃~+60℃温度范围全视场成像质量良好。

可见-短波红外宽波段30倍连续变焦光学系统设计(特邀)

可见-短波红外宽波段共焦面变焦光学系统是实现光电系统高功能密度化的重要手段,但光学材料在该波段范围内表现出较大的色散特性差异,给相应波段连续变焦系统的设计造成较大困难。针对该问题,文中从连续变焦系统设计模型出发,结合宽波段光学系统设计中的消色差条件,论述了一种宽波段变焦系统中各组元材料选择的方法,指出了胶合元件在宽波段光学系统设计中的特殊用途,设计完成了一款宽波段连续变焦光学系统,该系统F≤5.5、焦距范围为10~300 mm、水平视场38.8°~1.25°、工作波段范围为0.48~1.7μm,适配1080 P、像元3.45μm的InGaAs探测器,可通过切换滤光片实现多波段成像,还可通过切换机构或分色棱镜实现彩色/透雾/激光/微光等不同功能的共孔径集成。所述系统透镜总数为18片,采用了7种普通光学玻璃材料,总长不大于190 mm,在整个变焦范围内,均表现出优良的成像质量。

大变倍比制冷型长波红外变焦光学系统设计

长波红外变焦光学系统相对于中波红外变焦光学系统存在可用材料少、系统高低温环境无热化难度大等难题。本文采用机械补偿变焦技术实现光学多视场变焦,利用主动补偿的消热差技术使系统在−40°C~+65°C温度范围内能够清晰成像,实现四片透镜架构的制冷型长波红外四视场光学系统设计。该光学系统四视场焦距分别为25 mm、109 mm、275 mm、400 mm,变倍比为15,光学系统包络尺寸为268 mm(长)×200 mm(宽),光学零件总质量为618 g。该光学系统具有质量轻、性能高、成本低等SWaP-C特征,在辅助导航、搜索、跟踪等安防领域中具有较大应用潜力。

含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜的设计与分析

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,得出其变焦范围为22.6—15.9 mm,并对制备的器件进行具体的实验分析,获得了不同电压下双凸液体透镜的液滴上下界面面型和该透镜的变焦范围23.8—17.5 mm,与仿真结果基本一致,而且其成像分辨率可达到45.255 lp/mm.结果表明,所提出的这种新型三层液体结构的双凸液体透镜具有结构简单、易于实现的特点,而且具备良好的成像质量.

一种变焦红外成像测温方法

以适合大风、高温等极端天气条件下使用的固定安装式变焦测温热像仪为背景,针对连续变焦热像仪的测温问题,提出了一种变焦红外成像测温方法,在文中给出的定焦热像仪工程测温方法基础上,扩展了焦距维度,构建了变焦热像仪测温的多项式模型,并通过最优化方法计算反演参数,从而得到不同焦距时的测温结果,进一步给出了变焦测温时的数据标定方法。基于高精度黑体对自主研发的变焦热像仪进行了数据标定,分析了不同焦距时的测温精度,并进行了实验室环境和户外环境的观测试验。试验结果表明,不同焦距都可获得高精度的测温结果,达到国标要求的±2℃精度。该项成果可以在各型变焦热像仪上推广应用,提高对高压线类远距离目标的测温精度。

生态文明研究方法论:变焦与在场

“生态文明”已经成为一个学术热词,这既是好事也值得警惕。人文学者从事生态文明、生物多样性研究,通常视角较为单一,两手干干净净,只是坐而论道。从方法论上看,对于前者,需要考虑“变焦方法”,即在不同的尺度上考察问题。对于后者,人文学者宜深入实际,先弄脏自己,多进行“在场哲学”研究。中国有一系列值得关注的生态、环境、生物多样性破坏案例,人文学者可对其进行有益的分析。“迁地保护”事件依然值得追踪,它是科学界、园艺界长期惯性思维的一个突出表现。

基于傅里叶变换光谱技术的Zoom-FFT算法研究

在分析经典的Zoom-FFT算法基础上,提出一种基于傅里叶变换光谱技术的Zoom-FFT算法,用matlab仿真常规FFT算法和Zoom-FFT算法,对不同采样步长的干涉条纹进行数据处理,通过反演出的光谱曲线图和原始光谱曲线图可以看出:采样步长小于20μm时,FFT和Zoom-FFT算法都可以反演出光谱;而当采样步长大于20μm且小于33.3μm时,FFT算法未能反演出光谱,而Zoom-FFT算法仍然可以反演出光谱。

STFT和Zoom-FRFT联合的多分量LFM信号参数估计方法

针对传统基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的多分量线性调频信号(MLFM)参数估计方法中计算量大,估计精度低等问题,提出了一种短时傅里叶变换(STFT)和Zoom-FRFT联合的参数估计方法.首先,利用STFT得到MLFM信号的短时傅里叶域频谱图,对其进行直线检测得到各个分量参数的粗略估计.然后,利用LFM信号在FRFT域的频谱分布特征和STFT窗函数的主瓣带宽,计算得到待估计信号在FRFT域变换阶次和频谱的分析范围;最后,在Zoom-FRFT域采用优选法对各个分量进行精估计,得到精确的变换阶次和峰值位置.仿真结果表明,该方法可以有效地对MLFM信号进行参数估计,可以根据实际需要灵活选择窗函数的宽度和细化倍数,与传统方法相比,提高参数估计精度的同时大大减小了计算量.

基于MATLAB复调制ZOOM-FFT算法的分析和实现

频谱细化技术近年来发展迅速,常见方法有:基于复调制的Zoom-FFT法、Chirp-Z变换、Yip-Zoom变换等。从分析精度、计算效率、分辨率、灵活性等方面来看,基于复调制的Zoom-FFT方法是一项行之有效的方法,因而也得到了比较广泛的应用。在介绍复调制Zoom-FFT算法基本原理的基础上,用Matlab实现该算法,并通过仿真进行验证,表明该算法简明、易实现。最后讨论算法的运算量和局限性。

基于ENVI ZOOM面向对象的高海拔灌丛植被提取——以定日县为例

利用ASTER数据,基于The Environment for Visualizing Images(ENVI)ZOOM软件平台,采用面向对象的多尺度影像分割技术与规则创建相结合方法,提取了珠峰保护区核心区的灌丛植被类型。在对影像进行去阴影处理和各种辅助信息融合的基础上,使用Feature Extraction模块对影像进行分割,基于分割对象的高程、NDVI、纹理和光谱信息创建了适合研究区的灌丛提取规则。研究表明:该分类方法不仅能够克服传统基于像元分类方法中的"椒盐效应"问题,而且能够综合利用辅助信息(DEM、NDVI等)和地物本身的信息(光谱特征、纹理特征等),有效提高解译精度。以已有数据对分类结果进行了检验,分类精度达84.7%,分类结果较理想。

快速频率细化 ZOOM 软件的开发研究

介绍在一套由ＴＭＳ３２０Ｃ２５－Ｄ型高速数据处理板和８０３８６微机组成信号分析（ＤＳＰ）系统上，充分利用ＴＭＳ３２０Ｃ２５芯片的高速ＦＦＴ运算能力与微机的灵活编程和大容量内存。

可变冷光阑红外探测器研究进展和关键技术分析

为了进一步提高红外变焦光学系统的性能,兼顾其空间分辨率和灵敏度的要求,基于可变冷光阑技术的制冷型变F数红外探测器需求迫切。相较于传统的红外变焦光学系统,变F数红外变焦光学系统可在大视场和小视场切换时保持分辨率和灵敏度的平衡,提高光学系统的孔径利用率,进而缩小光学系统的径向尺寸,有利于红外光学系统成像质量的提升和小型化设计。本文对变F数与变焦之间的关系进行研究,概述了国内外在可变冷光阑红外探测器技术领域的研究进展,并对主流技术路线的关键技术难点进行了分析。

基于卡式结构的大口径连续变焦光学系统设计

变焦系统可实现对大视场目标的搜索,但是大视场的轴外像差会对卡式结构的轴外成像产生严重影响,为了能同时实现大视场、长焦距连续变焦的目标,在卡式结构像方增加了一个矫正透镜,设计了一种工作场为0°~1.5°、焦距变化范围为800 mm~1600 mm的红外连续变焦系统。系统由卡塞格林望远镜结构和三组元机械补偿变焦结构组成,工作波长为1064 nm的激光,最大口径为300 mm,各个焦距下最大畸变小于0.5%。在17 lp/mm处各个焦距下的MTF均大于0.5,且接近衍射极限,弥散光斑尺寸很小,均在艾里斑内,成像质量良好,各视场下的像差均得到校正,各项指标都满足设计要求。

基于单片机的液体透镜成像清晰度调节系统

为实现液体变焦透镜的自适用调节功能,开发了一种基于单片机的液体透镜成像清晰度调节系统。系统选择PIC16F1847单片机作为主控芯片,高压DC-AC转换器MAX14521E芯片用于控制液体透镜实现变焦,达到可调节成像清晰度的目的。设计了一款用于成像清晰度调节的人机交互软件,软件功能包括液体透镜成像清晰度手动调节和自动调节,用户可根据使用需求在界面上选择调节模式。测试结果表明:该系统能够实现成像清晰度调节功能,性能稳定,自动调节速度快,电压驱动电路最高可输出120 V交流电压。

微速差双转子信号分离方法精度研究

针对提取频率相近信号特征的经典算法Zoom-FFT(ZFFT)在分离差频1 Hz以内的微速差信号时,需要足够的数据长度才能达到良好的信号分离效果的问题,为了在不增加数据长度的基础上提高信号频率分辨率,在ZFFT算法的基础上产生了ZFFT+FT算法。通过LabVIEW软件仿真试验研究了该算法对频率差1 Hz和0.5 Hz的微速差信号提取精度,并与chirp Z transform(CZT)算法、ZFFT算法以及FFT算法的提取精度作了对比,通过提取结果的相对误差及方差来衡量提取精度。在同轴微速差双转子试验台进行现场试验,利用FFT对微速差信号28 s数据集的提取结果与CZT,ZFFT及ZFFT+FT算法对4 s数据集的提取结果作对比,ZFFT+FT与FFT算法的提取结果最大相差0.56 μm,验证了ZFFT+FT的实时性和精确性。结果表明,ZFFT+FT算法能够实时精准提取频率差1 Hz以内的微速差信号。研究结果可为旋转机械微速差信号的提取提供参考。

面向对象系统开发方法ZOOM

本文提出的一种面向对象系统开发方法——ZOOM方法,以软件系统所作用的现实世界为系统主题,首先构造系统模型,然后在其上建立系统功能。文中介绍了该方法的思想、开发步骤及支持环境的设计。

基于MOOC+ZOOM在线研讨式教学设计与实践

受疫情的影响,线上教学成为“停课不停教”的主要模式,为了弥补传统MOOC课程在分组研讨、互动启发等环节“同步交互”的先天不足,文章依托MOOC平台和ZOOM直播平台对上海交通大学通识课程机器的征途:空天科技教学模式进行了重新设计。学生通过MOOC平台进行知识点的学习和理解,并在ZOOM直播平台环境下进行分组研讨和师生实时互动交流。利用ZOOM网络直播平台具有的在线实时交互性特点,构建服务学习的新教学模式,从而解决MOOC平台的在线互动性不足的问题。问卷调查和课程作业显示,这种教学模式取得了较好的教学效果。