管道泄漏监测系统的研究和实现

管道泄漏监测研究具有重要的意义和应用价值。文章提出了基于负压波检测的管道泄漏监测系统,主要包括泄露定位,泄漏报警,数据管理和数据通信等四个功能模块。系统首先采用NI数据采集卡采集声压波数据,然后利用变分模式分解算法进行信号噪声去除,接着信号互相关算法计算时间差,最后利用声压波检测公式计算泄露源的位置。实验结果表明,系统可以自适应去除信号噪声,具有定位准确,应用性强的优点。     

一种MEMS陀螺晶圆级真空封装工艺

为了提高MEMS陀螺的品质因数(Q值),提出了一种晶圆级真空封装工艺。先在陀螺盖帽晶圆上刻蚀出浅腔,然后在浅腔结构上制备钨(W)金属引线,再通过PECVD工艺淀积介质层,在介质层上制备钛/金(Ti/Au)键合环,最后将盖帽晶圆与制备好的结构晶圆完成金硅共晶键合,并利用吸气剂实现晶圆的长久真空封装。经测试,采用本方案的封装的气密性与金属层厚度紧密相关,调整合适的金属层厚度后可使真空泄漏速率小于2.0×10-12 Pa·m~3·s-1。此外,设计了一种特殊的浅腔阵列结构,该结构将金硅键合强度从小于20 MPa提升至大于26 MPa,同时可防止键合时液相合金向外溢流。对陀螺芯片的性能测试表明,该真空封装工艺简单有效,封装气密性良好,Q值高达168 540,满足设计指标要求。     

基于虚拟阵叠加原理的阵列抗干扰方法研究

提出了一种基于虚拟阵叠加原理的阵列抗干扰方法。将相控阵列分解成一个主阵列和 N 个虚拟阵列,主阵列采用 Taylor 幅度加权实现低旁瓣电平,并通过相位控制使主波束对准来波方向。虚拟阵列也采用 Taylor 加权,并在主阵列旁瓣上产生 N 个零点,实现阵列的旁瓣对消, 虚拟阵的低旁瓣将减少对阵列主波束的影响,虚拟阵加权后与主阵列叠加最终得到整个阵列抗干扰的幅相权值。文中使用该方法对一个 24 元直线阵进行抗 3 个干扰的设计验证,在 3 个干扰方向实现了小于-100dB 的零点,证实了该方法的有效性。     

基于阻塞滤波器的抗主瓣干扰方法

当干扰从雷达的主瓣方向进入时,传统的自适应旁瓣相消算法会导致波束变形、主瓣指向偏移等问题。为了克服传统抗干扰方法遇到的问题,提出了基于相位编码的抗干扰方法,根据发射信号的特性设计出匹配滤波和阻塞滤波器,将接收到的回波信号分别通过两滤波器得到两路信号,然后利用旁瓣对消算法将辅路的干扰滤除。这种方法会导致目标所在多普勒单元的距离旁瓣升高,为了进一步降低目标信号所在多普勒单元的距离旁瓣,提出了将目标所在距离 多普勒频率单元去除后,再进行旁瓣对消的方法。通过仿真表明,本文提出的算法能有效抑制从主瓣进入的干扰,且目标所在的多普勒单元的距离旁瓣有所降低。     

基于红外视频的加油枪油气泄漏检测方法

加油站如果发生油气泄漏将造成巨大危害。针对加油枪泄漏油气具有的浓度低、动态发展等特性,提出一种基于红外视频的加油枪油气泄漏检测方法:利用红外相机采集加油枪工作区域的视频信号,针对其建立混合高斯背景模型,联合帧差法和背景消除法得到疑似泄漏图像;对该图像进行形态学和滤波运算,提取帧图像的形状和扩散特征,根据油气泄漏的特征范围,消除信号噪声干扰;建立图像灰度与油气浓度间的映射方程,按照国家油气泄漏浓度标准的相关规定,判断是否泄漏超标。本研究以水蒸气为模拟实验对象进行测试,结果表明该方法能较为精准的判断泄漏情况。     

一种改进的外辐射源雷达直达波对消算法

针对外辐射源雷达的直达波对消技术,传统的变步长对消算法依据参考信号或对消后瞬时误差进行步长调整,对于剩余的目标回波等信号也产生了抑制效果,同时影响了直达波信号的对消效果,为此,提出了一种基于对消信号与直达波的相关性的Sigmoid函数变步长最小均方(Variable Step Size LMS based on Sigmoid function,SVSLMS)算法,根据对消后的信号与直达波的相关性进行步长调整。理论分析与仿真结果表明,改进的SVSLMS算法对直达波对消有更快的收敛速度,同时对目标回波信号的影响更小。     

分布式有源对消及测角误差影响分析

为减小测角误差对有源对消效果的影响,进而降低有源对消对测角系统性能的要求,促进有源对消技术在雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)缩减中的应用,基于平台及单个强散射源RCS 曲线随角度变化的特点,提出了分布式的有源对消方案。推导了包含测角误差的有源辐射场表达式,分析了测角误差对有源对消效果的影响方式,为减小测角误差的影响提供了指导。采用蒙特卡罗方法仿真分析了集中式有源对消和分布式有源对消的性能随测角精度的变化。最后在一定测角精度情况下,分析了不同幅度相位误差对分布式对消的影响。结果表明,分布式对消方案具有较为稳定的对消效果,在测角误差3°的情况下,为达到6dB 的缩减,相位和幅度容差分别达到10°和2 dB。上述结果为有源对消在RCS 缩减的应用中提供了新思路。     

基于平衡式反射型调制器的反射功率对消器

基于模拟最小均方(analogue least mean square,ALMS)环路的反射功率对消器能够自适应地抑制载波干扰,故常应用于连续波雷达中。传统的反射功率对消器使用基于矢量调制器的独立馈通电路产生对消信号,对消电路复杂度高。提出一种改进的反射功率对消器,对消器使用一个平衡式反射型正交调制器产生对消信号,避免了独立馈通电路的使用,从而简化了电路结构。平衡式的正交调制器具有较好的I/Q平衡性,确保ALMS控制环路在较宽的频带内保持稳定。最终制作了工作在UHF 频段的对消器模块。测量结果显示,该模块对以915 MHz为中心频率、带宽60 MHz的线性调频干扰信号具有良好的自适应跟踪能力。在干扰功率+10 dBm 条件下,典型的等效输入噪声谱密度为-153 dBm/ Hz@100 kHz。