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基于二次调制原理的绝对式角位移测量方法研究

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基于二次调制原理的绝对式角位移测量方法研究

作者：康成蓥重庆理工大学

学位级别：硕士

精密位移检测技术服务于先进制造、科研分析、航空航天等领域,实现了设备运行全过程中准确、稳定的空间感知和最佳控制,具有基础性、战略性作用。随着现代化、信息化、智能化进程,现代装备制造业对精密位移检测技术提出了小型化、高精... 详细信息

精密位移检测技术服务于先进制造、科研分析、航空航天等领域,实现了设备运行全过程中准确、稳定的空间感知和最佳控制,具有基础性、战略性作用。随着现代化、信息化、智能化进程,现代装备制造业对精密位移检测技术提出了小型化、高精度、高分辨率的需求。常用位移检测装置包括光栅、磁栅、容栅等,分别适用于不同的应用场景,光栅具有高精度、高分辨率的优点,牢牢占据了高端制造领域。但国内相关技术研究和发展存在滞后,且国外对相关设备和技术采取单方面限制和封锁,严重阻碍了我国向制造强国转变的进程。因此,发展我国精密位移检测前沿技术,建立国家现代化先进测量体系已刻不容缓。作者所在课题组长期致力于精密位移测量领域,创新性的提出了时空转换思想,并基于该思想提出了以交变电场构建匀速运动系,将空间角位移与时间量关联实现精密角位移测量的电场式时栅传感器。电场式圆时栅在无需精密栅线刻划条件下依然具有高精度、高分辨率的优点。本文基于时空转换原理与电场式圆时栅测量理论,提出基于二次调制原理的多层绝对式角位移测量方法,在传感器径向尺寸不变的前提下,通过轴向空间实现信号的二次调制,提升传感器的测量分辨率,满足制造行业对位移检测装置小型化、高精度、高分辨率需求。本文具体工作如下:1)提出了基于二次调制原理的多层绝对式角位移测量方法。在增量电场式圆时栅结构基础上沿轴向增加一级传感结构,将第一级电场耦合得到的感应信号输入至第二级作为激励信号完成第二级电场耦合,实现信号的二次调制。传感器分为内外两环,内环经二次调制得到等效于整周为单对极的粗测信号用于绝对定位,外环经二次调制后得到对极数加倍的精测信号,可将测量分辨率提升1倍。2)对传感器对极内误差以及整周误差进行了理论推导与分析:(1)建立了第一级对极内测量误差理论模型以及第一级对极内误差传递至第二级时误差传递规律的数学模型;(2)建立了传感器内外环同时工作时的相互串扰引发的对极内测量误差模型;(3)建立了传感器安装偏心与倾斜时整周测量误差的数学模型。根据相应的误差模型,通过仿真得到了各误差模型下传感器的误差变化规律。3)设计了相应的硬件电路,完成了FPGA中激励信号产生与信号采集处理的模块设计,并搭建了上位机模块实现数据显示与误差处理。采用印制电路板工艺(PCB)制作了传感器样机,其外径为100mm,内径为50mm,样机第一级内外环对极数均为60,第二级内环对极数为59,外环对极数为60,依靠高精度RPI转台和超精密实验室搭建了实验平台。4)实验验证与优化。针对所建立的传感器误差模型,设计了相应的验证实验,实验数据与理论分析一致,并根据实验数据和相应的误差模型提出了对传感器分时施加激励的优化方法,并在优化方法下对传感器整体性能进行了测试。综上,本文根据所提出的绝对式角位移测量方法,完成了测量机理与误差机理的理论分析建模,并搭建实验平台以实验数据对理论模型进行验证,并进一步提出分时施加激励的优化方法。基于该方法的传感器样机可实现绝对定位,在整周范围内原始测量精度达到±4.3″,实际测量分辨达到0.5″,有望应用于小型化、高精度、高分辨率需求的工业场合。

关键词：精密位移测量圆时栅二次调制多层结构绝对式

基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器

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仪器仪表学报 2021年第5期42卷 90-98页

作者：刘小康柳康蒲红吉于治成彭凯重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

提出了一种基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器,该传感器由单圈绝对式传感器与多圈计数模块组成。首先,采用两级单排式时栅角位移传感器构成单圈绝对式传感器,通过第一级传感器构建四路正交的行波信号,将差动的两路行波信... 详细信息

提出了一种基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器,该传感器由单圈绝对式传感器与多圈计数模块组成。首先,采用两级单排式时栅角位移传感器构成单圈绝对式传感器,通过第一级传感器构建四路正交的行波信号,将差动的两路行波信号直接反射,作为精测信号;同时,利用第一级四路正交的行波信号作为第二级传感器的激励信号进行二次调制,获得整周单周期信号,作为粗测信号,精测信号结合粗测信号实现高精度单圈绝对式角位移测量。在此基础上,结合韦根多圈计数模块记录圈数信息,从而实现高精度多圈绝对式角位移测量。通过印制电路板技术制作了原理样机,搭建了实验平台,并进行了测试,实验结果表明:该传感器在整周范围原始精度可达±8″,并且在上电、断电情况下实现了圈数的准确记忆。

关键词：二次调制多圈绝对式时栅角位移传感器

二次调制信号与PSK类信号的自动盲识别算法

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科学技术与工程 2014年第25期22卷 87-90,114页

作者：郭兴林高勇四川大学电子信息学院成都610065

研究了卫星通信中常用的二次调制信号和PSK类信号的自动盲识别算法。从信号时域和频域出发,提取了能反映调制方式差异的瞬时特征,并对这些特征进行了理论分析。在区分非恒包络信号时,引入了自相关处理,改进后瞬时幅度包络特征差异更加明... 详细信息

研究了卫星通信中常用的二次调制信号和PSK类信号的自动盲识别算法。从信号时域和频域出发,提取了能反映调制方式差异的瞬时特征,并对这些特征进行了理论分析。在区分非恒包络信号时,引入了自相关处理,改进后瞬时幅度包络特征差异更加明显,在对二次调制信号进行识别时,引入了FM盲解调用于恢复内调制信号,内调制PSK信号的识别采用基于谱线特征的识别算法。最后通过计算机仿真验证了其识别性能,在信噪比不低于4 dB时,对信号集内的信号识别率达到90%以上。

关键词：二次调制调制识别 FM盲解调

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基于二次调制的远程通信信息安全系统设计

现代电子技术 2019年第22期42卷 81-84页

作者：吴育宝杨一涛南京森林警察学院信息技术学院

为了解决传统远程通信信息安全系统存在的运行效率低、安全性差等问题,提出并设计了基于二次调制的远程通信信息安全系统。设计系统的整体框架结构,在确定整体结构后进行系统的硬件与软件设计,硬件部分的模块为主控模块、采用二次调制... 详细信息

为了解决传统远程通信信息安全系统存在的运行效率低、安全性差等问题,提出并设计了基于二次调制的远程通信信息安全系统。设计系统的整体框架结构,在确定整体结构后进行系统的硬件与软件设计,硬件部分的模块为主控模块、采用二次调制的通信模块、安全模块。在此基础上,根据远程通信信息系统的安全需求完成系统软件设计。最后进行实验验证所提系统的整体性能。实验结果表明,所设计的基于二次调制的远程通信信息安全系统具有较高的运行效率,且信号覆盖全面性较高,具有一定的实际应用性。

关键词：信息安全远程通信二次调制框架设计安全需求性能验证

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光纤传输电视伴音的二次调制技术

光通信技术 1992年第1期16卷 73-77页

作者：龙清重庆电视发射台 630042

本文简述光纤传输电视伴音的二次调制技术的基本原理,并对实现二次调制的实际电路进行了详细分析。

关键词：二次调制非线性校正反馈箝位

基于二次调制的超短波航空数据通信系统设计与实现研究

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基于二次调制的超短波航空数据通信系统设计与实现研究

作者：张一电子科技大学

学位级别：硕士

在超短波航空通信中,单纯的话音电台在传输语音信息时不仅效率低下,无法传输较复杂的信息数据,且容易出错。在保留话音通信的同时,超短波航空通信将重点向数据通信系统过渡,以增加地空通信信息容量,扩大通信覆盖率,改善通信的连接性和... 详细信息

在超短波航空通信中,单纯的话音电台在传输语音信息时不仅效率低下,无法传输较复杂的信息数据,且容易出错。在保留话音通信的同时,超短波航空通信将重点向数据通信系统过渡,以增加地空通信信息容量,扩大通信覆盖率,改善通信的连接性和互通、互操作性能。在技术发展和工程实践中,利用话音通信电台来传输战术数据和航管数据,将原有话音电台的功能进行扩展,使之成为既能作为航空话音通信,又支持数据传输的话/数两用电台,无论在技术上还是实用效果上都将有良好收效。本文从应用分析入手,分析了航空通信的传输模型和信道特征,介绍了影响通信距离的因素和通信质量判决标准,以超短波航空通信数传电台的研制为契机,围绕航空数据通信的有效性、可靠性和实时性,对超短波航空常规话音电台向数据电台改进的关键技术进行了详细的分析。文中给出了数传电台内部的组成、信号流程和接口时序等总体架构,重点介绍了采用“二次调制技术”的MODEM模块和接收发射通道的详细实现方案。同时对MODEM的硬件平台、功能分配、信号处理和软件流程等进行了详尽的介绍和分析,并给出了适应“二次调制技术”的接收机前端、AGC控制、中频滤波器、FM调制和解调器、宽带线性功放、收发开关等的硬件改进方案。文中重点阐述了FM-PSK二次调制与解调技术在信道带宽利用率上的优势,计算了FM-PSK两级信号质量,核算了满足误码率要求的所需射频信号电平。文中围绕FM-PSK二次调制的实现,还分析了纠错编解码的能力,阐述了系统帧格式设计和载波及码元同步方案,明确了接收和发射通道的改进要点,并给出了接收和发射通道详细电路方案。在本课题的研究中,运用了大量的技术分析、理论论证、试验仿真、实验验证、比对测试等手段,对发射功率、收发转换时间、通带内波动、发射和接收时延、话音灵敏度、数传灵敏度、残留误码率等指标进行了详细的测试,最终给出了试验结果和测试结论。在实验室测试和实际外场试飞中,具有较好的数传灵敏度和通信距离,在信号质量较好时具有令人满意的掉包率,完全达到了工程使用对通信距离和通信质量的要求。

关键词：超短波航空通信数据通信二次调制 FM-PSK

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二次调制卫星测控信号检测方法研究

电信技术研究 2013年第1期 1-6页

作者：姚山峰严航刘思沉

针对低信噪比二次调制卫星测控信号的检测问题，通过双通道采集信号进行二维互相关处理，实现对低信噪比条件下卫星测控链路信号的检测，并得出了如下结论：随着信号输入信噪比、带宽与积累时间的增加，检测概率不断增大。实验验证了算... 详细信息

针对低信噪比二次调制卫星测控信号的检测问题，通过双通道采集信号进行二维互相关处理，实现对低信噪比条件下卫星测控链路信号的检测，并得出了如下结论：随着信号输入信噪比、带宽与积累时间的增加，检测概率不断增大。实验验证了算法的有效性，仿真分析表明本文算法能够有效地检测到-15dB以下的信号。

关键词：二次调制测控信号相关检测

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二次调制—M序列地址码

计算机与网络 1975年第1期 78-90页

一、M序列的某些特性由通信理论可知,对于脉冲编码调制来说,如果代表码元各种状态的不同信号的自相关函数为1,而任意两信号间的互相关函数是0的话,那么这样的传输系统将是抗干扰性较强的系统。例如白色随机噪声就具有这样的特性(图1)。... 详细信息

一、M序列的某些特性由通信理论可知,对于脉冲编码调制来说,如果代表码元各种状态的不同信号的自相关函数为1,而任意两信号间的互相关函数是0的话,那么这样的传输系统将是抗干扰性较强的系统。例如白色随机噪声就具有这样的特性(图1)。它的自相关函数是位于j=O的冲击脉冲,而与其本身的任意一个移位信号的互相关函数均为O。因此,若二进制通信系统利用白色随机噪声在时间上错开的两段作为1和-1,那这种传输系统将是比较理想的。但由于接

关键词：伪随机序列相关特性随机噪声加法器二次调制 PN码求和器 △调制脉冲调制增量调制数字匹配滤波器伪随机码移位寄存器地址码自相关函数

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一种二次相位调制信号的锁相环相干解调算法

计算机仿真 2020年第6期37卷 169-172,267页

作者：宋青平余跃齐建中王乐北京控制与电子技术研究所信息系统工程重点实验室北京100038 北方工业大学电子信息工程学院北京100144

针对二次相位调制信号,设计了一种二次相干解调算法,按顺序依次进行残留载波锁相环相干解调和抑制载波Costas环相干解调,最后经过位同步及判决,得到了原始信息比特。通过对两个环路的鉴相器和滤波器的合理设计,保证了环路的稳定锁定以... 详细信息

针对二次相位调制信号,设计了一种二次相干解调算法,按顺序依次进行残留载波锁相环相干解调和抑制载波Costas环相干解调,最后经过位同步及判决,得到了原始信息比特。通过对两个环路的鉴相器和滤波器的合理设计,保证了环路的稳定锁定以及信号的可靠传输。该算法适用于远距离低速通信,并可以工作在低信噪比环境中。仿真结果表明,当信噪比为-10dB时,两次解调环路依然能够有效地完成载波同步并正确地进行码元判决,因此有着良好的应用前景。

关键词：二次调制相位调制相干解调锁相环载波同步