课程文献中心 更多>>

关键词： 传感器网络   递推分布式滤波   事件触发机制   相关噪声   动态偏差  

摘要： 本文研究了一类基于传感器网路传输的具有加性和乘性噪声的线性系统的事件触发分布式滤波问题， 并且所考虑的过程噪声和测量噪声具有一步自相关且两步交叉相关特性. 首先， 利用一个递推方程描述系统的动态偏差， 并采用伯努利分布的随机变量刻画随机丢包现象. 其次， 引入事件触发机制在确保滤波性能的前提下降低信息传输频率， 构造基于一致性的新型分布式滤波器. 再次， 利用随机分析技术建立滤波误差协方差上界的递推方程并通过最小化方差约束指标， 给出滤波增益的表达式. 最后， 通过数值仿真验证了所提出的优化滤波方法的有效性.

关键词： 光栅莫尔信号   多读数头   等分平均方法   误差补偿   FPGA   转台  

摘要： 圆光栅受刻线误差、安装偏心等多种因素的共同影响，其定位精度无法直接满足高精度测角系统的需求。多读数头等分平均方法可以实现圆光栅精度的自校准，是提高测角系统精度的有效方法。然而，商业伺服控制系统通常不支持多路读数头信号实时接入同一路伺服轴，这造成了等分平均方法的在线应用存在困难。本文针对多通道光栅莫尔信号的采样、误差补偿、实时细分和等分平均进行研究，基于FPGA平台实现了多读数头实时处理系统的研制，并在测角转台开展了应用验证。设计了细分值稳定性、控制分辨率、角定位精度和细分误差实验，验证了多读数头实时处理系统的性能。所设计的多读数头处理系统，在测角转台上可以满足0.005"的控制分辨率需求，取得了0.58"定位精度和0.06"重复定位精度等测试结果。

关键词： 取样光栅   分布布拉格反射   直接晶片键合   硅基激光器阵列   异质集成   倏逝波耦合  

摘要： 提出了一种波长间隔0.8 nm的四通道Ⅲ-V/Si激光器阵列。在四通道硅波导表面设计了两组分布布拉格取样光栅，分别作为前反射镜和后反射镜，形成Ⅲ-V/Si激光器的谐振腔。优化设计分布布拉格取样光栅的参数，选择四个通道的取样光栅的一阶子光栅对应的波长进行振荡和输出。采用直接晶片键合技术，将图案化的绝缘体上硅晶片和Ⅲ-V外延晶片非集成在一起，实现了Ⅲ-V波导与硅波导的自对准和高效倏逝波耦合。在室温下连续波条件下，制备的四通道Ⅲ-V/Si激光器阵列的硅波导输出功率均大于0.7 mW@60 mA，阈值电流均小于25 mA，激射波长分别为1 569.64 nm、1 570.45 nm、1 571.27 nm和1 572.08 nm，波长间距为0.8 nm±0.2 nm。这种四通道Ⅲ-V/Si激光器阵列经优化后可应用于密集波分复用硅光学系统。

关键词： 分布式光纤传感   阵列光栅   波分复用   光频域反射   温度检测  

摘要： 【目的】温度是衡量电网运行状况的重要状态量，对电缆接头处温度的快速、准确监测是保障电网安全的必要前提。【方法】分布式光纤传感系统具有抗电磁干扰、体积小、成本低、具备长期监测能力等优点，十分适用于电缆温度的监测。文章利用波分复用超弱光纤光栅阵列作为传感光纤，结合光频域反射定位解调技术，构建了应用于电缆接口处的快速、高分辨、高精度的分布式温度监测系统。【结果】实验所用传感光纤由360个子阵列构成，每个子阵列包含21个不同中心波长并且具有超弱反射率的光栅，共计7560个。经实验验证，文章所提系统在120m的测量范围内可实现14μm的光栅定位分辨率和16mm的传感分辨率。得益于波分复用技术以及采用平均反射率为6‰的超弱反射光栅，即使在如此大容量的情况下，末端光栅依然不存在光谱阴影效应造成的光谱畸变，极大地提高了波长测量精度以及温度传感精度。传感单元的平均温度灵敏度为10.2pm/℃，平均波长测量误差为1.1pm，等效0.1℃的测温精度。特别地，由于子阵列中光栅光谱互不重叠，可将子阵列看作整体同时进行光谱解调，极大地提高了数据处理速度，最终分布式温度场解调速度相较全同光栅阵列提高了21倍。【结论】文章所提系统具备高空间分辨、高精度、快速的分布式测温能力，为电缆接头处的温度监测提供了新的解决方案。我们的工作对保障配电网络安全稳定运行具有重要意义。

关键词： 无源多通道星载光纤滑环   可靠性   插入损耗   摩擦力矩   挥发性   寿命试验  

摘要： 随着低轨卫星技术和应用的发展，光滑环也成为卫星设计的考虑选项，光纤滑环可用于卫星静止界面与旋转界面大量重要信号的传输，成为整星的信号传输中枢，有很高的可靠性要求，目前关于光纤滑环空间应用的文献较少。通过空间可靠性设计和试验验证的无源多通道光纤滑环已成功应用于某卫星内部分系统间信号的旋转传输。本文从产品特点、应用场景、结构设计、热设计、力学设计等方面介绍了星载光纤滑环可靠性设计方法和测试验证情况。试验验证和在轨测试结果表明产品达到了空间应用要求。

关键词： 岩心填充率   自动监测   霍尔效应   深海取样  

摘要： 岩心填充率自动监测系统的研制是用以填补取心过程中缺少取心状态监测的不足。岩心填充率自动监测系统由主控制器、预留温度压力监测模块、霍尔传感器模块、数据储存模块、串口调试模块组成，其中实现取心状态监测的原理是基于霍尔效应。该系统可监测的取心速度范围为：0～30 mm/s，监测精度约为1%，系统选用STM32系列单片机、大容量存储器、高速USB接口等器件或模块，具备在线调试、编程、升级功能。采用研制的样机进行了海上试验，结果表明该系统可在水深3000 m的环境下（0～35 MPa的孔底压力）自动监测岩心贯入岩心管的过程，可为深海取样现场取样器类型的选择和取样器工作参数优化提供理论指导，具有广阔的应用前景。

关键词： 光栅尺   位移测量   误差补偿  

摘要： 针对集成电路设备工业生产中高精度加工和定位的需求,研究了利用反射光栅的增量式光栅尺测量系统.根据高精度平面光栅尺测量原理,建立了反射式光栅尺位移测量系统.利用读数头光束与光栅平面的几何关系,建立光斑位移与位移平台的位置关系,实现了将光栅反射的光信号转化为位移平台的位置信息.设计了光栅反射信号处理的位移测量实验平台,开展了反射式增量光栅尺测量系统原理验证实验、测量一致性实验和测量稳定性实验.实验结果表明:光栅尺位移测量系统原理正确;光栅尺测量系统测量精度达到±2μm/cm,能够满足集成电路设备工业生产中高精度加工和定位的需求.

关键词： 矢量水听器   光纤   加速度计   相移灵敏度  

摘要： 提出了一种基于一体化结构光纤加速度计的同振式三维光纤矢量水听器。利用质量-弹簧系统的一体化结构设计及其工作原理，研制了基于一体化结构的光纤加速度计。在此基础上，采用推挽式结构和6只光纤加速度计，设计制作了一只同振式三维光纤矢量水听器。利用驻波管比较法和差分延时外差解调技术进行测试，结果表明，该光纤矢量水听器在20～500 Hz频率范围有较平坦的加速度相移灵敏度频率响应。以X通道为例，其平均灵敏度为34.7 dB (re. 1 rad/(m·s-2))，与声质点振动理论计算结果（36.5 dB）和有限元仿真分析结果（35.5 dB）接近。

关键词： 相对导航   激光栅格   协同编队   飞行器   全向  

摘要： 飞行器编队之间的相对导航对于协同作战条件下的指挥决策和战场态势的把握至关重要，在卫星拒止、强电磁对抗和无线电静默环境下，全球卫星导航及数据链导航方式无法精确测量飞行器编队间相对位置，急需新型飞行器高精度导航技术。为此，本文提出了一种全向激光栅格相对导航技术，该技术在每个飞行器周向生成高精度全向激光栅格场，通过对激光栅格场内包含的空间位置及时间信息进行编解码，实现飞行器编队间的全向相对导航。研制了全向激光栅格导航样机，外场实验结果表明，全向激光栅格导航样机空间相对角度测量误差小于0.05°，斜距测量误差小于1m，测量范围可实现飞行器方位的全向覆盖，充分验证了该技术的可行性。全向激光栅格相对导航技术可为飞行器集群编队在强电磁对抗、无线电静默等环境下实现高精度相对导航提供一种全新的技术途径。

关键词： 含沙量检测   超低功耗   LoRa   径流  

摘要： 【目的】我国水土流失现象严重，通过对水土流失状况进行有效、可靠的检测，为研究人员提供可靠的数据依据，助力水土流失和水土保持效益定量评价，更好的掌握水土流失情况和治理效果。【方法】本研究基于物联网架构，设计了一套基于远距离无线电（Long Range Radio，LoRa）组网的坡面土壤侵蚀动态检测系统，该系统采用LoRa Standby-CAD工作策略实现超低功耗。【结果】与传统技术相比，本系统可降低40%能耗，待机时长可提高8.5倍；基于ECharts框架和华为云平台设计可视化大屏，实现检测数据可视化。经多次实地测试，本系统与采用传统比重法相比，检测数据相对误差均值为3.08%。【结论】本研究设计的系统能持续地实时检测野外坡面径流小区径流含沙量及降水量，相比传统物联网技术方案，系统功耗低，测试精度高、数据可视化、投产建设及维护成本低，可为相关生产、研究工作提供真实有效的实测数据及解决方案。