利用双光栅的多普勒频移测速度

衍射光的多普勒频移是与光栅运动速度有关的量.激光束依次通过动光栅、静光栅衍射,然后使1对光频不同、彼此平行又能部分重叠的衍射光束通过硅光电池进行光电转换,得到的信号电流的频率等于多普勒频移.信号电流经I/V转换、f/V转换和A/D转换后,由单片机测出电压,由此就可以确定动光栅的运动速度.最后对利用双光栅的多普勒频移测气垫导轨上滑块的速度进行分析和讨论.     

多通道实时远距离人工计时信号采集

采用光电偶合器、A/D转换器和并行接口芯片等设计数字信号采集系统实现人工计时信号采集,提高人工计时的效率和准确性。计时裁判员独立操作计时器开关产生的开关量信号用屏蔽电缆通过自带电源式插转箱连接到光电偶合器进行光电隔离,再由A/D转换器进行开关量信号的模数转换,最后由并行接口芯片接收,并通过数据总线发送到计算机。用软件控制人工计时信号的采集、计算、处理、存储和输出,从而实现人工记时信号的采集。     

光栅莫尔条纹信号的细分与辩向新技术

本文提出了一种新的莫尔条纹数字化细分技术 ,即采用新的数字信号处理方法 ,利用 CPU的信号处理能力 ,将读数头输出的两路正弦信号经过硬件辩向电路形成每四分之一周期的正反转中断信号 ,并在中断服务程序中进行角度的加减运算 ,实现莫尔条纹的四细分。同时对这两路信号进行新的构建 ,通过 CPU及 A/ D转换器 ,采用软件编程的方法形成一三角波线性函数 ,并采用新颖的细分算法进行二十细分 ,最终实现莫尔条纹的八十细分 ,角度测量的分辨力可达 1     

基于DSP的高功率TEACO2激光器控制系统的高精度数据采集

针对基于DSP的高功率TEA CO2激光器控制系统直接利用DSP F2812内置A/D转换器（ADC）进行模拟量采样时存在转换误差较大,且模拟量易受电磁干扰等问题,从硬件和软件两个角度提出了校正DSP2812内置ADC的方法。硬件上采用硬件模拟滤波和隔离等手段对输入的模拟量进行处理;软件校正则通过将两路给定的参考电压值送入DSPF2812内置A/D转换器的两个转换通道,计算出ADC的偏置误差和增益误差,以此误差对其它通道A/D转换器进行校正。最后,实验分析了参考电压和A/D采样时钟频率对A/D转换精度的影响。结果表明,提出的方法能有效地提高A/D转换器的精度,A/D转换误差达到±3 LSB,特别是在对腔压值精度要求很高的0～12 000 Pa区段,A/D转换精度达±1 LSB,可以保证TEA CO2激光器的可靠运行。     

基于DSP的高功率TEACO_2激光器控制系统的高精度数据采集

针对基于DSP的高功率TEA CO2激光器控制系统直接利用DSP F2812内置A/D转换器(ADC)进行模拟量采样时存在转换误差较大,且模拟量易受电磁干扰等问题,从硬件和软件两个角度提出了校正DSP2812内置ADC的方法。硬件上采用硬件模拟滤波和隔离等手段对输入的模拟量进行处理;软件校正则通过将两路给定的参考电压值送入DSPF2812内置A/D转换器的两个转换通道,计算出ADC的偏置误差和增益误差,以此误差对其它通道A/D转换器进行校正。最后,实验分析了参考电压和A/D采样时钟频率对A/D转换精度的影响。结果表明,提出的方法能有效地提高A/D转换器的精度,A/D转换误差达到±3 LSB,特别是在对腔压值精度要求很高的0～12 000 Pa区段,A/D转换精度达±1 LSB,可以保证TEA CO2激光器的可靠运行。     

用于精密位移测量的微型光栅传感器开发

基于双光栅干涉扫描原理,通过复用透射光栅实现干涉扫描型光栅位移传感器的小型化开发。开发了适用于精密位移测量的光栅传感器原理样机。传感器的电路系统包括信号转换放大电路模块和置于传感器D-SUB接口外壳内的信号处理电路模块。通过15 pin接口输出四路电平为2.5±0.5 V的模拟差分信号,差分信号接口可用于高倍细分而达到高分辨率,具备RS422接口适配能力,可以提高传感器远距离传输的抗干扰能力。以电容传感器为基准,光栅位移传感器原理样机实现了±30 nm的重复性精度,满足10 mm/s的测量速度需求,10 s短时位移稳定性达到5 nm,6 h的长时间稳定性达到70 nm。     

基于AD73360电力谐波表准确度途径研究

以16位A/D转换器AD73360和高性能数字信号处理器TMS320F2812为核心的电力谐波表设计较为广泛,作为工程应用,提高准确度是工程应用成功实现的关键因素;文章给出了硬件设计框图,通过修正AD73360频率响应,基本消除了A/D转换器引入的误差,通过时域平移相位差校正法,减少非同步采样引入的误差,大大提高了测量准确度;同时给出了MATLAB仿真源代码;实验结果表明,设计中采取的频响修正技术、减小非同步误差技术以及信号调理技术提高了测量准确度,仪表的准确度满足GB/T19862-2005《电能质量监测设备通用要求》5.2.2准确度要求。     

CCD直接细分光栅位移传感器的研究

介绍一种采用ＣＣＤ为测量元件的光栅位移传感器的设计方法。该方法利用ＣＣＤ分辨率高、像素均匀的特点,对光栅刻线的像的移动进行精确定位和直接数字化,改变了以往对莫尔条纹进行位相细分的方法。该方法将细分和数字化在测量信号处理流程中的位置前移到光电转换环节,大大简化了后续电路,同时细分数也有大幅度提高,可以方便地实现数千倍的细分。在数据拼接时采用绝对栅距累加的方法,减小了光栅刻线质量对测量精度的影响。整个系统可由计算机通过并行端口进行控制     

基于LED-89C52的无人机动态信号采集处理系统设计

无人机动态信号采集与处理,是对无人机控制的关键。设计并实现了一种基于LED-89C52的无人机动态信号采集与处理系统,该系统以89C52单片机为核心,使用高质量的信号采集终端模块以及信号处理调理模块增强检测精度,提高无人机大气信号检测的动态性能,系统的硬件设计,主要包括89C52单片机、信号采集终端、信号处理板模块、信号调理模块以及传感器信号放大与A/D转换模块和显示译码驱动模块、LED数码管显示模块等,给出了系统实现动态信号采集与处理的流程图以及程序代码,实现无人机中动态信号有效采集与处理。实验结果表明,所提系统可准确获取无人机中动态信号,完成信号的有效处理,具有较高的准确率,应用前景阔。     

一种光栅信号细分算法的FPGA实现

 提出了一种基于FPGA的光栅位移传感器信号细分处理技术,采用CORDIC（坐标旋转数字计算机）解算相位,同时结合单准确度浮点运算,将辩向、粗码计数、相位解算、粗码精码浮点运算集成于单片FPGA实现,保证了细分的准确度、细分数据的有效计算准确度及信号处理的速度.设计中采用Altera公司的Cyclone II_EP2C20F484C8型芯片进行验证,对20 μm栅距的光栅尺信号进行细分处理,实验结果证实了该方法的正确性和可行性.     

基于高速移动通信的虚拟天线阵列理论研究

在高速移动通信中, 多普勒频移对通信性能产生严重的影响, 通常需要对接收信号的多普勒频移进行估计并进行补偿. 本文研究在对单个天线接收的高速移动通信信号进行频移估计和补偿的基础上产生多路无频偏的信号, 并虚拟为天线阵列的输出以提高系统的接收增益. 首先讨论了“均匀时间采样”和“均匀相位采样”的关系, 并根据两者之间的关系提出了补偿多普勒频移和虚拟天线阵列的算法, 即对采样信号进行插值、均匀相位抽取以后, 再进行均匀时间采样. 然后分析了算法对高速移动通信系统性能的改善作用, 并提出了算法的硬件实现结构. 通过数值仿真验证了算法的干扰抑制能力和误码性能, 结果表明本文提出的虚拟天线阵列算法能够改善飞机、高铁上的高速移动通信系统的性能.     

标准图像发生器及在图像板性能评价中的应用

本文介绍了一种标准图像信号发生器的原理、结构和特点。该发生器采用先进的数字合成技术，融合了ＥＰＬＤ编程技术、ＥＰＲＯＭ技术和高速、高精度１２ｂｉｔＤ／Ａ转换器，配以高性能视频放大和高阶模拟低通滤波器，产生的信号波形失真小、信噪比高。可生成正弦波、方波、三角波、线性波及直流等多种标准图像信号。并介绍了将该系统应用于图像板性能评价的具体方法。实际分析了一种图像板的时域和频域特性，主要包括线性度、Ａ／Ｄ转换精度和调制传递函数等。给出了被测图像板的调制传递函数曲线     

Adaptive frequency domain pre-equalization for white-LED nonlinearity in OFDM-based visible light communication systems

In visible light communication, orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) is an effective approach to improve the system speed. However, the nonlinearity of the light-emitting diode(LED) suppresses the transmission performance. The low-frequency part of the transmitted signal from LED suffers more from nonlinearity.Therefore, a pre-equalization scheme which suppresses the low frequency part of the OFDM signal and enhances the high frequency part can decrease the impact of LED nonlinearity. The experimental results show that the bit-error rate performance is largely enhanced by the pre-compensation.     

用于油气管道智能封堵的电磁双向通信技术研究

相对于传统的管内带压开孔封堵技术,高压智能封堵技术具有很大优势,应用前景广阔。而管内外通信技术是研发智能封堵系统的关键技术之一。针对智能封堵现场干扰强、通信速率要求不高,而金属管道对高频信号衰减大的特点,提出了一种基于频率调制和频域解调的管内外超低频电磁双向通信方法,并研发了相应的通信系统。该系统采用两个不同频率的超低频电磁信号分别表示码元0和1;发射线圈在MCU软件控制下发射频率调制的电磁信号,接收线圈将电磁信号转换为电信号;该电信号经过滤波、放大和高精度A/D采集,得到数字信号;将该数字信号送入MCU,通过实时对该数字信号作DFT,并搜索信号DFT幅度谱的最大峰值所对应的频率,来实现信号的解调解码。通过实验室模拟试验,验证了所研制的管内外电磁双向通信系统可完成向管内智能封堵器正确发送指令,同时将管内封堵器的动作状态返回地面控制单元,从而可保证管内智能封堵作业的准确可靠。     

The sampling limit in fluorescence microscopy

Sampling in fluorescence microscopy is treated using the concept of the three-dimensional (3D) optical transfer function (OTF). The border of the OTF frequency surface defines the required minimum sampling. The shape of the OTF is derived from simple considerations and valid for far-field high numerical aperture, vector theory. Optimal regular sampling is achieved by a hexagonal grid in 2D, and corresponding hexagonal structures, body-centered cubic (bcc) and hexagonal close-packed (hcp) structures, in 3D. As compared to standard (rectilinear grid) sampling a reduction of 13.4% in 2D and 29.3% in 3D can be achieved with optimized sampling. This reduction in data size is also accompanied by an imaging speed improvement, a reduction of sample bleaching, and can lead to imaging with better signal to noise ratio.     

基于光纤中四波混频效应的全光串-并转换研究

 为了实现高速信号的降速处理,设计并通过实验演示了一种高速全光串-并转换系统。在方案中,利用时钟脉冲自身的频谱宽度和光纤中四波混频的高速响应特性,可以从一个光分频时钟脉冲出发,利用光纤中群速度色散（GVD）致脉冲展宽效应,把一个重复频率为10 GHz的时钟窄脉冲在时域上展宽,并通过光纤中的四波混频过程,将一路40 Gb/s 的归零（RZ）码信号转换成为4路10 Gb/s信号,完成串-并转换功能。该方案响应速率高,对波长和码率透明,并具有很大的转换路数可拓展性。     

All optical read only memory with frequency encoded addressing technique

A semiconductor amplifier (SOA) based all optical read only memory (ROM) is proposed and discussed using non linear polarization rotation. The ROM based on 2-4 line decoder is based on frequency encoded addressing technique, which has several advantages over other encoding techniques. The SOA has sufficiently high switching speed with property of efficient ON/OFF contrast ratio, which makes it attractive for all optical processors in computation and communication. The author has discussed the addressing and storing of the characters of American standard code for exchange of information.     

Beamforming with a reduced sampling rate

The beamforming process requires a high delay resolution to avoid the deteriorating effects of the delay quantization lobes on the image dynamic range and signal to noise ratio. Wideband transducers require delay resolutions in the order of 1/16 the signal period. If oversampling is used to achieve this timing resolution, a huge data volume has to be acquired and processed in real time. This is usually avoided by sampling just above the Nyquist rate and interpolating to achieve the required delay resolution. However this increases the hardware complexity. Baseband sampling has been alternatively proposed with sampling rates as low as the transducer frequency or even lower. This approach uses two A/D converters and processing chains for every channel, thus doubling the hardware requirements. Quadrature sampling can be used instead with a single A/D converter, but the sampling rate must be a multiple of four times the transducer frequency, decreasing the application flexibility. Furthermore, it produces relatively high errors in the detected envelope if wideband transducers are used. This work presents a new approach, the selective sampling technique (SST), which keeps the lowest sampling rate required by the imaging process or the signal bandwidth (whatever is larger) and, at the same time, provides a high delay resolution to keep the highest image dynamic range. The SST is based on a second order sampling process which, differently from the mentioned approaches, does not pose any constraints in the time interval between samples and produce lower errors in the detected envelope. The hardware requirements are low (a single A/D converter and processing chain for every transducer element), working at the lowest data rate compatible with the Nyquist criterion, thus reducing the data bandwidth. Furthermore, the sampling points can be also freely chosen, so that the SST simplify the usually required scan conversion process to a simple linear interpolation easily carried out by software in real-time.