基于光纤传感的核信号读出方法中的调制驱动模块设计和实现

基于光相位调制的核信号读出方法将探测器信号调制进光纤中，并使用光纤作为模拟信号的传输介质。在该读出方案中，调制驱动模块负责载波信号的产生及放大，是该方案读出电子学系统的重要组成部分。为了产生低相位噪声，幅度大且幅度可调的载波信号，本工作提出了基于锁相环的载波产生电路和基于MMIC射频放大器的载波放大电路的设计方案，该方案结构简单，尺寸小，性能优异。对载波产生电路使用了ADIsimPLL仿真软件进行了环路滤波器的设计和仿真，同时也对载波放大电路使用ADS仿真软件进行了设计和仿真，并在实验室条件下进行了测试。测试结果表明，输出26 dBm载波信号相位噪声好于–110 dBc/Hz@100 kHz，能够用于信号解调。     

运载仿真系统中高效测试方案的设计与应用

为解决运载系统高密度发射及人员压缩的问题,提出了一种仿真系统中高效测试的方案;在分析现役传统系统与传统现役系统区别的基础上,介绍了现役仿真系统的改进与优化;硬件系统采用分布式设计,便于设备的展开与撤收;软件系统的设计介绍中重点讨论了仿真系统软件在提高测试效率方面的设计方案,包括模拟源的数字化控制、流程状态智能化控制、模拟量输出的复用设计以及测试流程的多样性设计;给出了部分代码及程序框图;用现役系统和传统系统测试时间的比较证明了设计方法在完成原有仿真功能的同时,减少岗位人员及人工操作,缩短了测试所需时间,提高了测试效率;高效测试方案已应用于运载地面仿真测试中,应用效果良好。     

多路电能计量与控制系统的设计与仿真

在实际电路设计工程中为加快设计进度,利用现代计算机仿真技术和软件对实际电路进行了仿真设计。基于仿真元件和实际电路的差异,对电路中的独特元件磁保持继电器及其驱动电路、功率信号以及逻辑处理电路进行了分析并建立了仿真模型,设计了核心测量软件代码,成功完成了对16路用电线路的电能计量与通断等的控制,达到了项目对多路集中用电的控制和节能的目的。仿真结果节约了成本和时间,提高了设计效率,仿真过程对大部分电路设计具有借鉴意义。     

基于逻辑门限值的客车ABS硬件在环测试研究

针对ABS控制器开发过程中纯数值仿真过于理想化,实车试验成本高、周期长等缺点,设计并搭建了客车ABS硬件在环仿真测试系统;系统由xPC目标实时仿真环境、气制动系统及整车动力学模型组成;气制动系统按照真实客车制动系统并配合力传感器搭建;整车动力学模型由轮胎模型、七自由度车辆模型、制动器模型等组成,并利用Simulink建模;在ABS控制策略中引入逻辑门限值控制,在客车ABS硬件在环仿真测试系统上测试了客车在高附着系数、低附着系数及对接路面上的制动情况;试验表明:逻辑门限值控制能很好地将车轮滑移率控制在最佳滑移率附近,具有较好的控制精度及鲁棒性。     

消防机器人行走控制系统的设计与实现

近年来火灾事故频发,消防人员的安全问题无法保证,“机器换人”这一理念是处置火灾救援的一个重要手段和发展趋势。本文针对火灾现场的环境复杂性,设计了消防机器人的行走控制方案,通过设计电机驱动系统的硬件电路与针对行走控制系统进行MATLAB模拟仿真,实现并优化了消防机器人的越障及转弯功能。主要对电机驱动部分及整个系统软件流程进行设计。通过测试,验证了行走控制方案的可靠性。     

基于C++Builder的换热器性能试验平台测控软件的开发

换热器性能测试是换热器设计过程中的重要环节,对其结构优化及性能评估具有重要作用。针对传统的换热器性能测试系统存在试验周期长、组合方案少,自动化水平不高、可重用应用性较差等不足,文章基于工业控制计算机和C++ Builder软件平台开发了换热器性能试验测控与仿真系统。该系统实现了试验工况参数的控制与过程仿真、试验数据的采集记录与分析处理等各项操作的自动化。文章在简要介绍换热器性能测试系统硬件设计的基础上,具体结合系统硬件介绍了利用C++ Builder制作的换热器仿真实验测控系统的方法及过程,最后给出换热器性能测试仿真实验用户界面及仿真实验运行结果。试验结果表明,测控系统具有交互界面良好、使用方便,可靠性高等特点,能够较好地满足换热器性能测试的要求。     

基于LabVIEW的电信号傅里叶分解合成实验系统开发

基于LabVIEW设计了集电信号的傅里叶分解、合成、频率响应及频谱分析功能于一体的虚拟仿真实验系统。该软件具有图形用户界面，可调节信号类型、幅度、频率和电阻、电容、电感等各种电路参数。测试结果表明该实验系统不仅能实现电路实验箱全部功能，还能实现频率响应、频谱分析及改变电感进行傅里叶分解等实验箱不具备的功能。在实验教学中，将开发的虚拟仿真实验程序放到网上，用于疫情期间的线上教学，能有效地提高电路实验教学质量。     

450kV高功率速调管调制器系统

研制了一套用于新型速调管测试的450 kV高功率调制器系统。根据系统指标分别设计了脉冲变压器、脉冲形成网络以及充电电路等主要部件。同时,针对高功率脉冲开关的要求,对闸流管相关性能进行了比较研究,并对其触发、保护电路作了优化设计。并利用可编程控制器与触摸屏组合方式实现了调制器和速调管的控制与连锁保护。利用电力电子仿真软件Saber对调制器主电路进行了建模与仿真,脉冲电压波形仿真结果与在水负载上进行的满功率试验结果一致:脉冲宽度2.5μs,脉冲前沿1.1μs,脉冲后沿1.7μs。调制器输出脉冲电压450 kV,脉冲电流600 A,满足速调管测试需要。     

便携式数字B超收发电路的设计与实现

本文通过不同方案对比,综合权衡信号质量、功耗、面积和成本等因素,提出并实现了一种数字化便携式B超的收发电路设计。在总体结构的基础上,重点分析、介绍了高压开关、收发隔离选通和控制逻辑部分的设计方案,并给出了初步测试和实验结果。设计及测试结果表明设计的便携式B超前端收发电路具有体积小、结构简单、通道一致性好等优点,具有较高的信号质量及较低的信号失真度,并保持较低的功耗,能够实现编码发射;达到了设计目标。     

一种大功率等离子体火炬电源系统及控制策略

在大功率等离子体电弧系统中,采用PWM整流加BUCK斩波电路作为电源系统主电路,通过设计主电路参数与控制环,使电源在稳态运行时具有较强的抵抗负载扰动的能力。对系统进行的仿真模拟结果和实验结果均验证了所提方案的有效性。     

空间瞬态微光探测中对数域压缩探测方案研究

针对瞬态微光信号动态范围大、低端信号微弱的特点,提出一种新的对数域压缩探测方案.基于该方案的设计原理分析,选择合适器件,完成电路设计进行实验验证.实验研究表明,该方案可将120 dB的瞬态光信号压缩到0～5 V的范围内,在降低了电路复杂性和功耗的同时,可大大缓解后级数据采集单元的设计压力.     

空间瞬态微光探测中对数域压缩探测方案研究

针对瞬态微光信号动态范围大、低端信号微弱的特点,提出一种新的对数域压缩探测方案.基于该方案的设计原理分析,选择合适器件,完成电路设计进行实验验证.实验研究表明,该方案可将120 dB的瞬态光信号压缩到0～5 V的范围内,在降低了电路复杂性和功耗的同时,可大大缓解后级数据采集单元的设计压力.     

光纤Fizeau干涉仪的声发射检测研究

验证了一种基于光纤Fizeau干涉仪的声发射传感器,可用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析.     

空间瞬态光辐射信号定位系统电路设计与实现

研究并设计了基于光学定位法的空间瞬态光辐射信号定位系统.该系统与能量探测系统协调工作，在能量探测系统识别到目标信号后，经过定位探测、行列编码存储及DSP处理计算，最后输出闪光信号光斑的重心坐标.介绍了系统组成及各部分电路的实现方法，并给出测试结果.实验表明，系统定位准确、设计方案可行.     

用于眼轴长度测量的弱光信号检测系统设计

在眼内入射光安全的前提下，由于眼轴长度测量时角膜表面与视网膜色素上皮层2个反射面的反射率相差较大，反射的光信号强度属于微弱信号范畴。为了能够去除噪声，快速提取该信号的峰值用于眼轴长度起止点计算，采用PIN光电二极管接收微弱光信号并配合I-V转换电路、自动增益控制电路及后级处理电路搭建了一套弱光信号检测系统。实验采用ZIESS模拟眼进行测试，结果表明设计的检测系统最小能探测到0.77 nW左右的微弱光信号，最大光电转换能力可达4.5×108 V/W，信噪比达到9 dB以上，测得眼轴长度结果与实际值最大存在0.05%的误差。系统具有低噪声、高增益、大动态范围等优点，为实现眼轴长度精准测量提供了一种有效方案。     

Millimeter-Wave Profiled Corrugated Horns for the Quad Cosmic Background Polarization Experiment

In this paper we report on the design and validation process for the profiled corrugated horn antennas, which feed the bolometer array of a cosmology experiment known as QUaD located at the South Pole. This is a cosmic background radiation polarization project, which demands precise knowledge and control of the optical coupling to the signal in order to map the feeble E- and B-polarization mode structure. The system will operate in two millimeter wavelength bands at 100 and 150 GHz. The imaging horn array collects the incoming signal via on-axis front-end optics and a Cassegrain telescope, with a cold stop in front of the array to terminate side-lobe structure at an edge taper of –20dB. The corrugated horn design process was undertaken using in-house analytical software tools, based on modal scattering, specially developed for millimeter -wave profiled horn antennas. An important part of the instrument development was the validation of the horn design, in particular to verify low edge taper levels and the required well-defined band edges. Suitable feed horn designs were measured and were found to be in excellent agreement with theoretical predictions.     

A scanning laser induced fluorescence detection system for capillary electrophoresis microchip based on optical fiber

In this paper, a scanning laser induced fluorescence detection system for capillary electrophoresis microchip based on single-mode optical fiber has been established using a green diode pumped solid-state laser as excitation source. It includes laser induced fluorescence detection subsystem, capillary electrophoresis microchip, mechanical scanning platform, channel identification unit and fluorescent signal processing subsystem. Two V-shaped detecting probes composed of optical fiber for transmitting the excitation light and detecting the induced fluorescence were constructed. Parallel four-channel signal analysis of capillary electrophoresis was performed by this system using Rhodamine B sample solution. Furthermore, the separation and distinction of different concentrations of Rhodamine B sample were achieved with the constructed detection system. The lowest detected concentration is 1.0 × 10⁻⁵ mol/L for Rhodamine B sample. The results show that the constructed detection system possesses some advantages of compact structure, low cost, and better stability which could be used as reference to the design and optimization of laser induced fluorescence detection system for capillary electrophoresis microchip.     

宽光谱高分辨率二维光谱信号探测系统设计

针对宽光谱范围高分辨率的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路对二维光谱的探测需求,分析了探测器与光路系统的匹配关系,提出了面阵光谱探测系统的设计方法,设计了具有高灵敏度、低噪声等特点的二维光谱探测系统。该系统包括主控单元、探测器驱动单元、信号处理单元、数据存储单元以及数据传输单元等主要模块。以滨松S10141型CCD为核心设计的探测系统灵敏度高、动态范围大、信噪比高。结合中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路进行光谱探测实验,结果表明,该探测系统能在200～600 nm宽光谱范围内获得高分辨率二维光谱图像,在Hg灯253.652 nm处单色像斑覆盖5个像素,分辨率达到6.3 pm。     

环形光纤声发射传感器的相位调制特性研究

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的环形传感器，用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器的两个臂到达探测器时，干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换，测得了超声信号的振幅和频率.而且对传感系统的位相调制特性进行了仿真，并对实验结果进行了分析，结果表明该系统可用于固体表面传播的超声波频率特征的识别.     

固体浸没透镜光存储的信号探测技术

信号探测是固体浸没透镜成为实用存储技术的一个必需的组成部分。对在该项研究中获得的理论和实验成果进行了介绍。总结了针对固体浸没透镜机理的三维矢量理论 ,对影响信号探测的因素 ,例如头盘间距、盘片结构和光的偏振态等进行了讨论。介绍了基于固体浸没透镜光存储中信号探测的新技术和重要的实验结果。