基于FPGA的多通道同步数字锁相放大器

针对多通道弱信号检测的需求,提出了基于FPGA的多通道数字锁相同步检测技术方案。锁相放大器的相敏检波和低通滤波功能采用数字互相关算法实现。通过理论分析,优化了系统设计参数,减少了离散化效应和量化误差对锁相高次谐波抑制能力和动态储备的影响,并用仿真程序对互相关算法和选定的参数进行了验证。所研制的基于FPGA的四通道同步数字锁相放大器具有体积小和成本低等特点,其动态储备达100 dB,极限检测灵敏度达到10 nV,输入噪声密度为■,通道隔离度大于80 dB。     

数字BPM时钟锁相电路的设计与实现

为实现数字BPM时钟系统的锁相,设计了一种基于锁相环同步原理的低抖动、低相位噪声的时钟同步系统。根据锁相环电路工作原理,对数字BPM时钟同步系统的硬件及固件程序进行了设计,实现了外部输入时钟信号与系统内部产生的主工作时钟信号的锁相,并且时钟信号输出的频率及相位均可调整以满足后端ADC采样的要求。测试结果表明,设计可以完成对一定频率范围内变化的外部输入时钟信号的锁相,输出时钟信号抖动满足束流实验要求,为数字BPM后续算法研究提供了基础。     

数字BPM时钟锁相电路的设计与实现

为实现数字BPM时钟系统的锁相,设计了一种基于锁相环同步原理的低抖动、低相位噪声的时钟同步系统。根据锁相环电路工作原理,对数字BPM时钟同步系统的硬件及固件程序进行了设计,实现了外部输入时钟信号与系统内部产生的主工作时钟信号的锁相,并且时钟信号输出的频率及相位均可调整以满足后端ADC采样的要求。测试结果表明,设计可以完成对一定频率范围内变化的外部输入时钟信号的锁相,输出时钟信号抖动满足束流实验要求,为数字BPM后续算法研究提供了基础。     

锁相放大器的新进展

主要介绍了模拟锁相放大器和数字锁相放大器原理、特点、过渡和发展过程.通过数字锁相放大器的硬件的模块化结构、灵活的算法设计、软件的升级能力、应用的范围和特点以及性价比等,说明锁相放大器发展的前景和动力.     

锁相电子散斑系统

电子散斑干涉计量在变形量检测¹、无损探伤、振动分析^(2,3)等领域具有广泛的应用前景,目前它之所以未能实用化,最重要的原因就是该系统对环境的要求过高,特别是物体的振动和空气的扰动对测量结果影响很大,甚至会导致测量失败,因而国内外学者在不断寻找解决此问题的锁相技术。本文提出了一种简易的切实可行的锁相方法-光学锁相法,消除了物体的振动和空气扰动对电子散斑测量的影响。     

双弹光调制广义偏振测量的数字锁相数据处理研究

针对高精度、快速实时的偏振测量需求,提出了一种双弹光差频调制的偏振参量测量方法。对偏振测量原理进行了详细分析,针对双弹光调制器工作控制及信号解调需求,设计了基于数字可编程逻辑门阵列(FPGA)的多通道数字锁相数据处理方案。FPGA提供一定频率占空比的脉冲宽度调制波(PWM),经高压谐振电路输出正弦高压驱动弹光调制器工作,与此同时,探测器探测到的调制光信号经模数转换器(ADC)采集后进入FPGA中。FPGA提供本地参考信号完成多个频率信号的同时解调,进而单次测量便可得到4个斯托克斯分量。搭建了实验系统进行了实验验证,利用旋转1/4波片法建立了偏振产生装置,实现了对线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的测量。实验结果表明,系统测量的相对误差小于0.8%,重复性标准差小于0.2%,单次测量时间小于200ms,实现了高精度、重复性好、实时的偏振测量。     

高功率振荡器锁相的粒子模拟

用粒子(PIC,Particle-in-Cell)模拟方法研究了当前颇感兴趣的高功率振荡器的锁相问题。给出了模拟计算结果。讨论了锁相(Phase Locking)、Priming和InjectionSeeding等概念的区别。     

锁相放大器的研究进展

锁相放大器可同时在时间与幅度两个维度实现高精度信号测量,是精密系统测控的关键部件.本文以锁相放大器的概念、技术与应用的概貌作为导引,先以模拟、数字以及虚拟锁相放大器的主要关系与区分方法说明锁相放大器的发展演变,继而按照锁相环的阶与型从数学角度对锁相放大器进行分类.随后介绍锁相放大器的幅度、频率与相位噪声等主要性能的测试流程与计量标定进展,讨论相位噪声、时域抖动、阿伦方差等关键指标之间的换算关系以及和幅度噪声之间的耦合关联.最后,列举锁相放大器在光谱增强、阻抗分析、磁性测量、显微成像、空间探测领域的应用形式与效果,通过一些新型应用展望它通过智能计算、精准物联等途径从科学仪器走向工业甚至民品的前景.     

一种高速摄影机同步控制系统

介绍一种高速摄影机的控制系统,重点阐明了系统速度和相位的启动控制方法、 PID复合控制算法以及控制软件的设计,最后给出实际应用的结果,满足了系统对控制性能各个指标的要求.     

数字锁相检测在合肥光源逐圈测量系统的应用

从其原理出发,分析了数字锁相检测在逐圈束流位置测量系统中用于束流振荡阻尼率（增长率）计算的可行性,并在Matlab中对其进行了仿真计算。将该方法应用到合肥光源逐圈测量系统中,进行了Beta振荡的增长和阻尼时间的计算,结果显示振荡增长时间约为0.26 ms,阻尼时间为1.2 ms（反馈系统调试时）。仿真和实验结果都表明,数字锁相检测可以有效用于逐圈测量系统中阻尼率的计算。     

高速同步相机全数字式计算机控制系统

本文提出了一种高速同步相机的全新控制方法。概述了该系统硬件、软件设计,并就控制系统的核心算法做了较详细地论述,最后给出了控制系统的性能、指标。     

载流回路受磁场作用的一般运动趋势

本文根据学生学习的实际需求，从磁场做功和能量转换的角度论证了载流回路受磁场作用的一般运动趋势．     

非平面载流线圈的磁矩

本文定义了非平面载流线圈的磁矩，计算了它在均匀磁场中所受的磁力矩，并举例计算了线圈的磁矩和磁力矩．     

圆形电流磁场的级数解

给出了圆电流磁场的级数解，讨论了解的收敛性     

平面圆电流在远处任一点激发的磁场

文章用普通物理的方法计算了平面载流圆线圈在远处任意一点激发的磁场．     

直流等离子体原子发射光谱法测定天然水中锂

本文对应用直流等离子体原子发射光谱法测定天然水中的锂进行了研究。在天然水样中加入碳酸钾进行预处理，方便地分离了锂的主要干扰元素钙和镁。对模拟水样和天然水样进行了测定，取得了满意的结果。     

“直接线性变换”用于爆破过程高速立体摄影解析的可行性和精度问题

高速摄影作为研究岩土爆破过程的观测手段已有数十年的应用历史,观测内容主要是爆破介质的破裂和运动。研究爆破介质的运动大多是研究其整体的移动—岩(土)体表面的鼓包运动或破碎介质群体的抛掷。     

获取高速运动目标清晰图象的方法和装置

目前的高速摄影象机大多由CCD摄象机以及外加的机械快门或电子快门组成若能直接开发CCD本身的电子快门特性而不再需要外加快门,将会受到人们欢迎。 本文提出了开发CCD自身快门特性的方法:即从缩短摄象机每场的“有用光积分”时间入手,使缩短的场积分脉冲起电子快门作用。与此同时须采用“底板清洗”方法清除掉每场中除“有用积分”之外的其余时间的“无用积分”电荷,使“有用积分”电荷建立在清洗过的洁白的底板上。从而实现将普通CCD摄象机改为自带电子快门的高速摄象机。 对新开发的高速摄象机的性能作了分析之后,提出了两个应用实例。特别是利用本摄象机拍摄高速旋转体时,可以直接获得旋转变得缓慢甚至相对静止的清晰图象,而不再需要借助录相机进行快拍慢放     

高能强流负离子束系统束光学特性的数值模拟

基于负离于-中性束注入器中强流负离子束引出与加速系统的特点所建立的数值模拟模型和计算程序,通过数值模拟研究了强流负离子束系统电磁场位形、几何参数、等离子体参数、束流密度和负离子剥离损失对负离子束光学特性的影响。对8电极800keV强流负离子束系统的初步优化结果表明对引出流密度为2lmA·cm-2的H-离子束,当负离子初始温度为0.2eV时,由系统出射的85％束散角可达到0.23°。     

用同步调制方法降低偏振模色散影响的理论研究

本文利用分布Fourier变换求解在双折射光纤中的耦合非线性薛定谔方程,数值计算了在20Gb/s的光孤子通信系统中偏振模色散(PMD)的影响.通过数值计算发现用同步调制的方法可以有效的降低偏振模色散对系统的影响.