声表面波Chirp滤波器及卷积器组成的信号谱分析系统

本文报告了两种声表面波(SAW)器件组成的频谱分析系统及其实验结果.使用SAW Chirp滤波器与SAW卷积器组成两种类似的实验系统,进行了连续波信号、调制脉冲信号、以及上述两种信号同时输入的谱分析,还进行了信号加窄带干扰的谱分析.两种系统获得一致的结果.实验表明,这些系统具有8MHz带宽,可分析10μs时宽的信号,其等效滤波器数目等于80.文内给出一些实验照片. 由SAW器件组成的谱分析系统是一种模拟信号处理系统.它具有结构简单、实时、时带积大、体积小、重量轻及功耗低等优点,是七十年代发展起来的,颇受人们的重视.我们在国内首次实现了由SAW Chirp滤波器或/和卷积器组成的两类系统.     

SAW器件在扩展频谱通信中的应用

扩展频谱(以下简称“扩频”)通信在现代通信中是一种很重要的技术,具有抗干扰性强和保密性好的能力;在测距中可以改善测距精度,因为测距精度与扩展带宽有关;利用具有相同谱的码分多址,多个用户可以共用一个信道。 SAW器件在通信系统中有很多应用。本文主要是介绍SAW-MSK信号调制器/产生器和SAW卷积器在扩频通信系统中的应用并报道某些实验结果。     

SAW滤波器通带倾斜的预畸补偿设计

本文给出一种用等周期间隔的变迹换能器以补偿SAW滤波器通带倾斜的预畸设计方法.介绍了在两种基片上设计制作的三种滤波器,在补偿前后的实验结果.结果表明,这是一种简便而有效的补偿设计法.     

用埋入式光纤传感器探测建筑结构中的声发射

声发射技术已经应用于金属和混凝土结构中,作为探测内部裂缝的一种无损检测方法。目前用的技术都是由压电换能器来采集声发射信号。讨论了基于用光纤技术的声发射传感器的开发和测量方法。它是用埋入式光纤传感器来监测类似桥梁、高速公路、隧道和房屋建筑等混凝土结构中的开裂信号。     

SAW谐振器谐振频率微秒级快速检测方法

针对高速旋转环境下的谐振式声表面波(SAW)传感器信号快速检测,提出基于回波损耗测量原理的SAW谐振器谐振频率微妙级快速检测方法.对SAW谐振器进行线性扫频激励的过程中,将反射信号经功率检波与比较器转换为数字脉冲信号,使用计时器实时计算脉冲信号中心对应频率快速求得SAW传感器谐振频率.在8000 r/min转速范围内对...     

嵌入压电基底蜂窝状声子晶体声表面波带隙特性

提出了将部分镍圆柱体镶入128°YX-LiNbO₃基底的二维蜂窝状压电型声子晶体。用有限元法结合低反射边界条件计算并分析了该结构的能带结构与传输损失。结果显示:与倒圆锥体结构相比,镶入型结构具有更低的声表面波(SAW)带隙,原因是将部分柱体嵌入到基底中增加了共振体的质量。通过分析带隙边缘处振动本征模态结合传输损失发现,第一SAW带隙是由局域共振机理打开,第二SAW带隙同时具有Bragg散射特性和局域共振特性。应用质量弹簧振动系统估算了第一SAW带隙的起始频率,结果为82.98 MHz。此外,讨论了柱体几何参数对带隙特性的影响。该研究为微米尺度SAW声子晶体的带隙调控奠定了一定基础。      

用刀刃技术测SAW速度

本文介绍了一种激光探针(刀刃技术)测SAW速度的方法.用这种方法测量了s切一x传播石英晶片的自由表面SAA速度及金属化表面SAw速度。速度值的准确度优于1‰,精密度约为0.4‰。     

基于AlN声表面波滤波传感器器件的有限元仿真

声表面波器件是一种利用压电材料的压电效应与逆压电效应工作电子器件, 文章首先详细描述了声表面波器件的设计与仿真过程,运用有限元分析的方法分别计算了利用声表面波的 SAW 器件与利用体波的 BAW 器件的性能与各项参数,对相关的器件进行了计算分析,分别用上述方法研究了基于 AlN 薄膜的声表面波器件和悬臂梁结构的体波器件,推导得出了器件的电学导纳与频率之间的关系, 通过分析器件的导纳-频率曲线,推导出器件内部声波的模式以及合适的工作频率,最终得出在 IDT 周期为 8 微米的情况下,SAW 器件的理想工作频率是 0.7-1.95GHz,BAW 器件的理想工作频率在 0.6-3.2GHz 的结果。     

基于激光自混合干涉技术和小波变换的齿轮箱故障诊断

激光自混和干涉(SMI)技术是一种利用光反馈原理进行的振动检测技术,它具有结构简单,非接触式测量振动信号的特点。为了解决齿轮箱故障诊断的问题,提出了用激光自混合干涉技术提取信号,并通过小波变换对信号分析进行处理的方法。通过分析小波变换的各个分量以及最终经过小波变换去噪后的信号,能够准确地识别出齿轮箱在运转时所存在的周期性振动故障信号,实验得到的结果与理论值结果完全吻合。     

一京赫带宽的声表面波压缩接收机

一个能够分析一京(10~9)赫以上带宽的系统,如果具有中等时间和频率分辨力,可给出数字式数据,而且结构紧凑,就可用于多数现代电子侦察(ESM)系统。 虽有几种实现频率鉴别的方法,如IFM接收机、多通道传输接收机、声光接收机等,但是压缩接收机给出的是输入信号的傅氏变换,处理时间短,而且用了SAW器件后结构紧凑。     

热声转换的声表面波电压传感机制

提出了一种基于热声转换的高灵敏声表面波(SAW)电压传感机制并开展实验验证。从传热角度以及微扰理论出发建立了基于热声转换机制的SAW电压传感理论模型,探索了结构参数以及环境因素对SAW电压传感器灵敏度的影响规律。为了验证理论模型,在Y切石英基底上同芯片集成设计MEMS微型加热器与200 MHz声表面波器件以制备SAW电压传感器件,并搭建电压测试平台对传感器件开展性能测试。实验结果表明所制备的SAW传感器件电压与频率响应之间具有二次线性关系且在室温(20℃)下具有与理论相近的电压灵敏度(22.4 kHz/V),此外实验获得的环境温度对电压灵敏度的影响规律与理论相符。基于热声转换机制的SAW电压传感器能够显著的提高电压检测灵敏度。     

基于合成孔径聚焦技术的混凝土断面二维成像方法研究

针对提高混凝土结构超声无损检测分辨率的需要,提出了两种处理方法.在对低频8扫描数据进行合成孔径聚焦处理时,由于低频探测信号时间宽度大,波包会被拉伸,发生波包变形现象,为此,引入波包分解技术来解决这个问题.波包分解技术实质是用一些模型参数去描述检测信号,可以避免对回波信号所自.采样点进行处理,不仅解决了波包变形问题,而且可以简化计算.对于实验中商用超声传感器引起的余振问题,提出一种数字滤波的补偿方法,通过水浸方式采集数据建立传感器系统补偿模型,用于实际检测信号中振铃的抑制,可提高成像的时空分辨率.数值仿真和实验结果证明,采用这两种方法后内嵌目标定位更准确,成像分辨率明显提高.     

基于反射型延迟线结构的无线无源声表面波测温系统

从传感器核心元件及无线测温雷达的优化设计出发,研制了一种集成电子标签的高性能声表面波(SAW)无线无源测温系统。基于耦合模(COM)理论对作为传感元件的反射型SAW延迟线进行了优化设计,基于仿真结果,实验研制了采用YZ LiNbO_3石英基片的434 MHz反射型SAW延迟线,该器件是由一个换能器与8个反射器构成的反射型延迟线,其中3个反射器用于温度检测,另外5个反射器则用于采用相位编码的电子标签。测试结果显示所研制的反射型SAW延迟线具有良好的时域特性与较高的信噪比,并与理论仿真结果极为吻合。设计并研制了采用步进调频(FSCW)模式的测温雷达,利用高精度高低温箱对所研制的无线无源SAW测温系统进行了无线测试,系统表现出良好的线性特性,测温准确度达到了士1℃以内。      

高分辨率光纤加速度计

设计、研制了一种新型小体积,低成本,易于批量生产的高分辨率光纤加速度计.该加速度探头为全光纤结构,采用相位牛成载波(PGC)技术对光纤干涉信号进行调制和解调,获得高精度相位信号.对样机测试结果表明,该高分辨率光纤加速度计在0～100 g的大动态范围内可分辨3×10-4g,最高分辨率可达10-6.其结构采用了一种新颖的由加速度产生位移干涉信号的圆网状弹性结构和硅微镜装置,用Cosmosworks工程软件对该弹性结构进行了应变分析并与实验测试进行对比.整体设计结果与实验测量符合较好.     

主动声呐恒包络波形设计及其性能分析

为主动声呐设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声呐的虚警概率。通过优化复包络信号的自相关函数旁瓣值和互相关函数值,得到自相关性能和正交性能优良的恒包络波形,可以缓解多部声呐间的同频干扰。通过仿真分析波形的模糊度图,波形具有良好的频率分辨率和距离分辨率,可以取代峰均比过高的编码调相信号,满足主动声呐对运动目标的探测需求。     

实用声表面波线性调频变换功率谱仪设计与分析的一些问题

声表面波(SAW)线性调频变换(CZT)信号处理技术实用化研究是超声电子学重要课题之一。本文将就实用SAW CZT功率谱仪研制中涉及的诸如频率分辨率、测频精度及结构选择等设计细节,及其噪声、温度稳定性等性能分析问题作深入讨论。     

声表面波器件用在卫星通讯中

据报道,“交响乐”卫星上成功地使用了某些声表面波(SAW)器件来进行电视电话和语言通信.早在1975年,用SAW延迟线做成两种不同的解调器,在巴黎与日内瓦之间进行了通信实验.随后,于1976年又用于巴黎的联合国教科文组织总部与当时在肯尼     

实用宽带高分辨率声表面波线性调频变换功率谱仪

声表面波(SAW)线性调频变换(CZT)技术是实时傅利叶变换处理的主要支持性技术之一。其实用化研究始于七十年代末。本文将介绍作者以射电天文望远镜为直接应用对象,所研制的SKP-1型宽带高分辨率SAW功率谱仪。其中着重介绍一种扩展CZT变换器固有50％有效工作周期的新方法。并给出谱仪实验室测量的详细性能。     

压电基片与金属点阵厚度对行波模式声表面波陀螺仪检测灵敏度的影响

过低的灵敏度性能一直是声表面波(SAW)陀螺仪的瓶颈问题,对此,提出了一种结合金属点阵用以改善陀螺效应的新型行波模式SAW陀螺仪,并对其性能进行了评价。该结构由双延迟线型振荡器构成,两延迟线平行且反向制作于同一压电基片上,在延迟线的声传播路径上分布铜点阵。结合层状介质中声波传输特性的研究方法分析了两种压电晶体材料、不同金属点阵膜厚对传感器响应的影响,从而为确定陀螺仪的设计奠定理论基础。基于理论计算结果,研制了以128°YX LiNbO3及X-112°Y LiTaO₃为压电基片,铜点阵厚度分别为33000 Å,6000 Å,9000 Å的95 MHz声表面波陀螺仪。为改善振荡器的频率稳定性,延迟线采用了具有梳状结构的单相单向换能器结构。振荡器的测试频率稳定度达到了±5 Hz/h。利用精确速率转台对所研制的SAW陀螺仪性能进行了测试。测试结果表明:采用机电耦合系数较高的128°YX LiNbO₃基片并增加金属点阵厚度均能有效提高陀螺仪的检测灵敏度,所获得的最大检测灵敏度为2.7 Hz/(deg/s)。      

主动声纳恒包络波形设计及其性能分析

为了解决伪随机编码调相信号峰均比过高问题,为主动声纳设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声纳的虚警概率。通过优化复包络信号的自相关函数旁瓣值和互相关函数值,得到自相关性能和正交性能优良的恒包络波形,可以缓解多部声纳间的同频干扰。通过仿真分析波形的模糊度图可知,波形具有良好的频率分辨率和距离分辨率。该波形设计可以取代峰均比过高的编码调相信号,满足主动声纳对运动目标的探测需求。