一、仪器和测量技术中的DSP（论文文献综述）
白卓娅[1]（2021）在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中认为实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射（频闪）可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3～20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
肖博文[2]（2021）在《智能钻探中数据采集单元设计》文中进行了进一步梳理
陈光[3]（2021）在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中认为光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信（RoF）系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制（OTSSBM）和光正交单边带频谱复用（OOSSBM）的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。（1）设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件（单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等）下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率（BER）低于10-9,品质因数达到6以上。（2）分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔（MRR）结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）;利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数（Q-factor）和误码率（BER）的验证和测试。（1）利用上下分插型（或称作“上传下载型”）硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。（2）设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器（DE-MZM）,其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器（VOA）,并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号（如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合）的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。（3）为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm～1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃～80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数（Q值）和信号光功率（光信噪比）的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。（1）基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器（DP-DPMZM）,设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。（2）借助MZM的单边带（SSB）调制（用于加载射频信号）和半导体光放大器（SOA）的光学非线性效应（慢光效应和相干布居振荡）,设计了一种滤波通带（中心波长）和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围（FSR）,中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300（对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302）,滤波器带外抑制比达到41 dB。（3）采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构（SOA-MZI）,设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
戴卓勋[4]（2021）在《基于热传导的恒温差式低产液量检测仪研制》文中提出由于传统液体流量计在低渗透油田小流量检测中存在灵敏度低、重复性差、分辨率低等缺点,因此小流量的精准检测已成为国内低渗透油田亟待解决的技术难题。本文针对油田小流量无法精准检测问题开展了对热传导原理和热式流量计测量原理的理论研究,建立了基于恒温差法的井下低产液量检测系统;设计了以增量型PID控制算法实现对加热功率的闭环控制,以保持恒定的温差值;采用数据运算速度快、功耗较低的TMS320F2808作为主控芯片,研制了一款新型热式低产液检测仪。（1）论文分析了油田现有井下流量检测仪器工作原理的优缺点,针对油田目前存在的亟待解决的微小流量测量问题,提出基于热传导原理的恒温差法小流量测量方法,设计了测速传感器和测温传感器,建立了测速传感器加热电压和流量的数学模型,开展了检测仪的硬件电路设计。（2）设计和调试了热式低产液检测仪电路和软件。系统软、硬件均采用模块化设计思想,电路模块主要分为电源模块、电缆总线驱动模块、数据处理模块、模拟信号采集模块和加热电压控制模块;系统软件主要实现数据的采集、处理、运算,建立信号的编码、解码以及通讯。仪器总线通讯采用测井仪器常用DDL3模式,抗干扰能力强。主要程序模块有GPIO口初始化模块、AD转换模块、SPI通信模块、数据发送模块和PID控制模块等。（3）通过实验验证了恒温差式低产液检测仪性能。通过搭建室内流量标定测试平台,制造完成了两支低产液检测仪样机,对样机进行了室内高温试验、振动试验、冲击试验和流量标定试验,测试了仪器的技术指标和工作性能,并在长庆油田董x井完成了现场注水井试验。试验结果表明,该低产液检测仪对1～10m3/d的小流量检测具有较高的重复性、灵敏度和分辨率。
乔钧[5]（2021）在《基于FPGA的数字中频板的设计与实现》文中提出软件无线电在商业和军事的通信基础设施中广泛应用,数字中频技术是软件无线电的关键技术之一。软件无线电的大部分功能是由可编程的信号处理器件来实现,这就使得无线电系统能够改变其运行参数来适应新的特征和功能。数字中频技术是软件无线电技术中的关键技术,它是连接射频前端与数字信号处理后端的桥梁。FPGA具有专用集成电路的高性能的特点并且有通用DSP器件的灵活性,FPGA已经广泛应用到各种通信系统中,并且在数字中频技术中的信号处理方面也越来越收到欢迎。本文对数字中频技术展开研究,对该领域的关键技术进行了详细研究,基于FPGA完成数字中频板的硬件与逻辑设计。首先,本文介绍了数字中频技术的研究背景,介绍了软件无线电中数字中频的应用,同时介绍了国内外的研究现状。分析了数字中频过程中运用的原理,阐述了数字上变频、数字下变频的原理,介绍了CIC抽取滤波、CIC插值滤波、FIR抽取滤波、FIR抽取滤波的方法,介绍了采样定理以及数模/模数转换的原理。其次,完成了数字中频板的系统硬件整体设计,各个分模块:电源模块、时钟模块、数模转换模块、模数转换模块及FPGA外围电路的设计。然后,完成了系统的逻辑设计:数字下变频、数字上变频、FIR抽取/插值滤波及高速通信接口srio、aurora以及时钟配置接口SPI的设计,同时对滤波器的功能进行了仿真验证,仿真结构与设计目的基本一致。最后,完成数字中频板的硬件状态的检测,对系统逻辑功能进行了验证。抓取的信号表明数字下变频的输出符合预期目标,从DAC输出的信号与计算结果一致,高速通信的接口可以正确的传输数据,最终结果表明设计符合预期目标。
杨鑫钰[6]（2021）在《基于DSP与FPGA的半线圈感应测井系统设计》文中指出随着油气勘探的深入,水平井和大斜度井越来越多的应用于实际作业中,具有远探测功能的地质导向技术是实现目的层中有效钻井的关键技术。半线圈测井是一种可实现随钻地质导向的新方法。本论文设计了基于DSP与FPGA的半线圈感应测井实验系统,它可进行信号的发射和接收,对源距和线圈间的夹角进行调节,为实验室中进行半线圈的各项特性的研究提供了实验装置。主要研究内容和成果如下。第一部分完成了半线圈感应测井原理分析与实验系统总体设计。根据感应测井理论推导出半线圈接收电压的计算公式。设计了实验系统的整体结构框图。提出了半线圈感应测井实验系统发射和接收模块的技术指标要求,以及总体实验系统的功能要求。第二部分为半线圈感应测井实验系统的发射模块设计。具体包括软件设计和硬件电路设计。其中软件设计包括设计基于TMS320F28335的最小子系统,用以控制AD9833产生实验要求的20KHz正弦信号。硬件电路包括DDS波形产生模块,差分放大模块,功率放大模块。硬件电路设计包括AD8221差分放大模块的电路焊接,功率放大模块的电路焊接。采用NI Multisim仿真软件进行差分放大模块和功率放大模块的仿真,以验证是否符合设计需求,完成了实验系统要求频率信号的产生,并将其放大至驱动线圈负载。仿真结果表明:AD8221差分放大电路可有效减少共模抑制比。采用二级放大的功率放大电路可对电流和电压同时进行放大。第三部分为半线圈感应测井实验系统的接收模块设计。包括软件设计和硬件电路设计。软件部分主要是通过Verilog硬件语言来进行采样控制和数据存储,AD7606进行采样速率的控制,以及数据的缓存以及DSP读取。硬件部分包括前置放大电路,用以接收线圈上的微弱信号放大;低通滤波电路,采用巴特沃斯低通滤波进行高频噪声滤除;AD采集电路,进行接收线圈上的信号离散采集和FPGA与DSP数据通信。完成了实验系统的信号接收模块,并且采样速度快,精度高。第四部分为半线圈实验系统调试与结果分析。首先依据信号流向完成发射模块和接收模块的调试,其次对整个系统进行整体电路和软件调试,调试结果表明:半线圈感应测井实验系统信号发射与接收稳定,满足技术指标要求。然后进行实验系统功能性分析,包括方位角变化、源距变化以及匝数变化。最后进行了线圈探边特性分析。结果表明:半线圈系具有方位角度敏感以及对高电导率物体有敏感性,具有一定的边界探测能力,且半线圈接收信号强度高于全线圈。本实验系统具有对半线圈的各项特性验证功能,包括半线圈对旋转角度敏感性、对边界条件变化的敏感性以及信号接收强度大于全线圈的特性。通过各项分析验证了半线圈实验系统的有效性。实现了在实验室中对半线圈各项特性探究。实验系统达到了预期实验指标要求以及功能需求。
王凤祥[7]（2021）在《越障式履带机器人系统设计与研究》文中进行了进一步梳理随着人类社会的发展进步,移动机器人技术备受各国关注,并且伴随着科学技术不断提高,机器人技术在融入包括人工智能、生物仿真技术等在内的多学科门类后,俨然成为科学研究的前沿,应用前景广泛。本文通过查阅国内外相关文献,设计了一款能够在在野外复杂环境下正常行进的越障式履带机器人系统。该机器人系统的设计初衷是能够通过搭载实验室研制的测试设备在野外环境进行动态测试等试验工作。根据履带机器人系统设计目的,制定了相关技术指标,并且以系统搭载的TMS320F28335型数字信号处理器作为控制系统基础,规划了系统硬件、软件整体设计方案。本文内容的主要安排如下:根据履带机器人系统的硬件设计方案,将履带机器人系统划分为电源及调理模块、履带底盘模块、DSP控制模块、六自由度机械臂模块、摄像头模块、升降台模块、蓝牙遥控模块等。并且分别完成各模块的机械结构设计、硬件实物搭建以及电气原理控制。针对履带机器人系统装载的两台YS11/22型24V无刷直流中置电机,进行了控制原理介绍与转动模型分析,以便更好地设计电机控制程序,实现转速的精准控制。同时针对六自由度机械臂模块进行了基于D-H模型的正、逆运动学分析,并且通过分析解算机械臂各关节的空间坐标,实现对机械臂的控制与抓取物品的实验。根据履带机器人系统的软件,完成系统主程序以及控制各模块子的程序的设计与编译,其中包括履带底盘模块电机控制子程序设计、机械臂模块六路子舵机控制程序设计、升降台模块升降控制子程序设计以及摄像头模块控制子程序设计等。完成系统硬件搭建、软件及子程序的开发与调试后,对履带机器人系统进行了全面的实验测试与性能分析,其中包括履带底盘测试、机械臂抓取测试、升降台承重测试等。并且通过测试结果表明,机器人系统满足预期设计要求。最后对论文完成过程中遇到的问题进行总结,并据此引出对问题的思考以及对解决这些问题有帮助的研究方向的探讨。
刘志伟[8]（2021）在《近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用》文中进行了进一步梳理本论文选题来源于国家重点研发计划项目:《近海底高精度水合物探测技术》（编号:2016YFC0303900）。海水溶解二氧化碳（CO2）是地球碳循环的主要载体之一,由于时刻同大气进行着交换作用,因此与全球气候、环境状况息息相关;另外,海水中CO2的含量及碳同位素特征分布信息,对于海洋生物和化学过程的探究有着重要的指导意义,可促进海洋生态环境监测、海底沉积资源勘探等科学领域的快速发展。随着近年来人们对海洋探索的不断深入,基于地球化学手段进行海水溶解气体的原位定量探测,逐步成为海洋科学中一个重点突破方向,相关探测技术需要具有高精度、多分析参量、快速响应、长时间持续测量等特点,并可逐渐适应近海底深水区的应用场景。可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是目前发展较为成熟的痕量气体检测方法,相比于现有的海水溶解气体原位探测技术,具有系统结构简单、选择性好、响应速度快等优势,同时采用中红外波段的分子吸收谱线可以达到ppbv（parts per billion in volume,十亿分之一体积分数）量级的超高测量精度。结合高效率气液分离装置,基于TDLAS技术的气体检测仪器有着较大的深海气体原位探测应用潜力。面向近海底CO2气体含量及碳同位素丰度(δ13CO2)的高精度原位测量,本论文研制了高分子脱气膜辅助下的中红外激光波长调制光谱（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）气体传感系统,研究工作在海洋地球化学分析领域具有十分重大的意义。针对仪器在深海环境下应用所面临的关键问题,对传感系统进行了详细的技术研究与优化。基于4319 nm附近的CO2同位素分子吸收谱线组,使用带间级联激光器（Interband cascade laser,ICL）作为激光源,结合多次反射型吸收池（Multi-pass cell,MPC）,设计了体积最小化的紧凑型自由空间激光光路结构,解决了大气中高浓度的CO2背景吸收的影响,使系统得以小型化集成,且检测过程对外界气体环境的干扰免疫;研制了基于脱气膜装置的水中溶解气体采样分析系统,能够高精度实时控制气体分析环境的温度和压强;针对不同待测气源的气量条件,提出了双模式气体吸收池低压调控机制,提高系统在不同环境下的应用能力;设定吸收池检测压强为40 Torr,从而独立提取不同的分子谱线;基于数字信号处理器（Digital signal processor,DSP）研制了小型化、低功耗的系统主控电路,以其为系统控制核心,提出了用于宽动态范围CO2浓度测量和δ13CO2同步分析的多谱线复用光谱信号处理方案;设计了系统在水下的自动工作流程和控制程序,开发了Lab VIEW甲板上位机数据监测及仪器控制平台,并制定了仪器与上位机之间的RS-485远距离通信协议;面向深海实际应用,先后设计并集成了两代传感器样机,通过精密的机械设计,第二代海试样机实现了内部空间的最大利用率,所集成长方体仪器的外形尺寸为836×175×150 mm3。基于多谱线复用方案,所研制传感器的准确CO2浓度测量区间为0～500 ppmv（parts per million in volume,百万分之一体积分数）。在2 s的原始数据输出间隔条件下,其探测下限达到0.72 ppbv,接近TDLAS技术的光谱检测极限精度。在50～400 ppmv的CO2浓度范围内,可进行较为准确的δ13CO2分析,对于不同的样品浓度,δ13CO2的检测灵敏度有所差异,经实验表征,仪器最佳的δ13CO2分析灵敏度在50 s的平均时间条件下为0.769‰。通过对气体采样分析系统参数的优化,动态气流分析模式与脉冲式进样的静态气体分析模式的响应时间均不足1min,分别为30 s、47.5 s。所提出的静态气体分析模式不仅使传感器在气量不充足的情况下仍能正常工作,还可进一步扩大传感器的CO2浓度测量范围,并且测量范围可以通过自主开发的软件程序自动调整。通过科考船拖曳的方式,集成的传感器样机在中国南海神狐海域进行了实地应用试验,试验环境为2000 m深的近海底,主要面向海底天然气水合物矿产资源的勘探。传感器在下潜阶段实时测量了海水溶解CO2的浓度及δ13CO2值。在试验的全过程中,传感器工作状态良好并实时上传了测量数据。这也是中红外TDLAS气体传感技术首次在深海原位气体探测上的成功应用。与现有的国外相关商用仪器对比,所研制的CO2传感器在多项重要性能指标上处于先进水平,表明了仪器高精度、快速响应、多分析参量的海洋溶解气体原位探测能力,展示了该项研究不同寻常的发展前景。本论文工作的创新点在于:1、为了减小仪器体积、实现近海底深海探测应用,研制了ICL专用的多自由度精密光学调整架,设计了基于中红外ICL光源的紧凑型直线式光路结构,最大程度地简化了光学系统结构,同时提升了机械稳定性,实现了仪器的小型化集成。2、为了避免空间光路中常压大气高浓度的CO2气体对低压气室内极低浓度CO2样品检测存在的干扰,提出了强大气背景吸收下优化波长调制深度的方法,通过多项式拟合提取并扣除了二次谐波（2f）光谱信号中的背景谐波成分,提高了检测精度。3、针对深海环境不同气液分离效率和溶解气量可能造成的气体样品量不足的问题,提出了双模式气体吸收池低压调控机制,在传统PID（Proportional-Integral-Derivative,比例-积分-微分）动态压力控制模式的基础上,设计了新型脉冲式进样的静态气体分析模式,可以适应微小气量的气源条件;同时,通过引入载气增加了浓度检测范围,扩展了量程。4、研制了用于深海溶解气体原位探测的传感系统,达到ppbv量级的CO2浓度探测下限和小于1‰的δ13CO2分析精度,同国际上现有的海水溶解CO2探测仪器相比,该指标处于先进水平;利用该仪器在中国南海神狐海域开展了2000m深海的应用试验,这是中红外TDLAS气体传感器首次应用于深海原位气体探测。
辛世杰[9]（2021）在《红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术》文中进行了进一步梳理红外遥感技术是采集地球数据信息的重要技术手段,具有覆盖面积广、探测时间长、机动性强等诸多特点,因而被广泛应用于农业生产、土地利用、国土资源管理、大气监测以及地质灾害检测和调查等各个领域。随着技术的不断进步,气候变化观测和数值天气预报等领域对红外遥感数据提出了更高要求,特别是气候变化观测要求来自红外遥感载荷的测量数据不确定度水平优于0.1K,其10年内的稳定性要求优于0.04K。要实现如此高定量化水平的目标,不仅需要稳定可靠的红外探测设备,还需要高精度的在轨红外辐射源。其中红外探测设备的正常运行需要载荷为其提供稳定的工作环境温度,而辐射源的定标性能更是与其温度直接相关。基于上述重大应用需求,本课题研究设计了红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理系统。通过对红外辐射基准载荷的系统组成进行分析,选定其中对温控需求最高的红外辐射源作为本课题设计系统的主要控制研究对象,并研究了其基本架构及溯源链路。针对红外辐射源中的各项核心组件的需求进行了分析,并分配了该辐射源的温度不确定度。在空间应用中,由于电子器件老化及其性能易受环境温度波动的影响,现有的温度测量方法会出现非线性标定性能劣化的问题,导致测量结果出现偏差。本课题在阻值比率测温方法的基础上,提出了一种新的多参考阻值比率测温方法,实质上是将铂电阻与参考电阻的比率限定在较小的范围内,减小了当铂电阻阻值远离参考电阻阻值时,电路非线性对测温结果所造成的影响。将该方法电路与目前测温水平较高的单参考阻值比率测温电路置于恒温箱中进行比较实验,实验结果表明,在5℃～45℃的环境温度下,本方法的最大测量误差约为0.004℃,而单参考阻值比率测温电路的最大测量误差约为0.03℃。因此,该方法基本解决了非线性标定劣化的问题,无需载荷对其进行精密温控,减轻了载荷的热控成本,在环境温度变化剧烈场合中的非线性标定劣化程度更小,更加适合环境温度变化剧烈的应用场景。测量领域常用数字均值滤波器来降低测量噪声,但同时也会造成信号的失真,引入不确定度,现有滤波器评价工具难以对该滤波器对测量结果的影响进行量化。为解决该问题,本课题提出了一种数字均值滤波器不确定度评定方法,通过对温度缓变对象的温度变化率分布函数进行建模,利用该模型模拟生成温度测量序列并将其输入至滤波器中,最后利用不确定度A类评定方法来进行不确定度计算。对黑体实物进行了实验分析,得到了不确定度与采样周期、均值数目的关系曲线,该评定方法为数字均值滤波器设计提供新的考虑方向。针对红外辐射源升降温控制系统进行了热力学模型研究,提出了基于TEC散温器及驱动电压双反馈模型。相较于基于TEC驱动电压的单反馈模型而言,双反馈模型的优点在于考虑了TEC散温器温度波动对温度控制的干扰,可实现干扰的超前控制。设计了基于最长循环周期线性移位寄存器序列的温控系统模型辨识方案,采用增广最小二乘法对系统模型参数进行了辨识与分析,得到该红外辐射源升降温控制系统在制冷及加热模式下的精确数学模型。针对红外辐射源温控系统模型大时滞、非线性、参数时变的特点,研究并设计了一种简化变论域模糊PID控制器,该控制器在保证变论域优点的基础上,删减了变论域中输入变量论域变换的过程。将该控制器与普通变论域模糊PID控制器、模糊PID控制器、PID控制器进行对比实验,仿真实验表明:在不同温度控制幅度下,该控制器均无超调量,而其他控制器的超调量从3.44%至6.70%不等,同时该控制器的稳定时间也要优于其他控制器。为模拟天基应用环境,于在轨真空状态中对红外辐射源温控系统样机进行了性能测试,其温控范围为-20℃～60℃,温度稳定性优于0.027K,温度均匀性优于0.072K;对空间基准红外辐射源在10m处的亮温不确定度进行了评定,其扩展不确定度优于0.143K（k=2）。对样机上微型镓相变固定点的相变温度进行了测量,可根据该相变温度对红外辐射源上铂电阻进行校准,满足ITS-90国际温度标准定义,使得红外辐射源温度具备在轨溯源能力,对提高红外辐射基准载荷的定量化水平具有重要意义。本课题研究成果支撑了航天红外遥感温度量值溯源关键技术研究及应用项目,该项目获得了2020年度中国计量测试学会科学技术进步应用研究类一等奖。
沈铖武[10]（2021）在《车载光电瞄准平台主动隔振关键技术研究》文中提出为保证车载导弹打击精度,在发射前,需要通过定向准直测量设备对弹上棱镜的方位角进行测量,从而确定导弹的初始发射方位角度。目前国产车载导弹配套的定向准直测量设备在使用过程中,测量设备必须放置在具有独立基座的光学测量平台上。独立基座与载车分离,以防止载车振动对定向准直测量设备的测量精度产生影响。设备的展开作业操作难度大、作业时间长,因此严重影响了装备的机动性能。随着装备现代化水平的发展,对定向准直测量设备进行隔振处理,从而使其能够摆脱对独立平台的依赖,实现与载车固连状态下的稳定测量,将极大地提高装备的自动化水平和快速反应能力。针对载车振动主要集中在低频段的特点,本文选择主动隔振方案,进行对载车振动的隔离研究,主要研究工作和研究成果如下:1.理论分析了振动对陀螺仪测量稳定性和自准直测量的影响,建立了单级主动隔振系统的动力学模型,确定了车载测量平台主动隔振系统的总体方案。2.采用经验模态分解法对载车振动的频谱特性进行分析。对经验模态分解过程中产生的模态混叠现象进行聚合经验模态分解,分解后模态混叠并未得到有效抑制。针对复杂信号的模态混叠现象,本文提出噪声延展聚合经验模态分解法,并应用该方法对载车振动进行分解,使分解过程中的模态混叠得到了有效抑制。3.通过运动方程建立了单级主动隔振系统的力传递率模型,通过理论建模和实验建模两种方式对VT-300电磁作动器静态特性和动态特性进行研究,建立该电磁作动器的输出信号与输入信号频率、幅值之间关系的数学模型。根据建立的模型,进行了模糊PID控制下的主动隔振效果仿真。4.设计了嵌入式信号采集与处理电路。采用TMS320VC33作为处理芯片,将A/D、D/A、I2C等数字接口电路都集成在一个高密度FPGA芯片内。通过直接存储器存取数据,使数据采集与数据处理同时进行,简化了电路,提高了系统集成度。5.完成主动隔振样机的制作,在实验室搭建模拟实验平台,开展实验验证。实验结果表明经过主动隔振后,传递到作动器输出端面的振动衰减了21.3d B,寻北仪的定向误差为138″,自准直仪的测量不受振动影响。本文通过数字化手段进行隔振控制,为实现定向准直测量设备与载车固连状态下的稳定工作提供了技术保障,使光电测量设备在保证测量精度的同时,摆脱了对独立支撑平台的依赖,提高了装备的机动性,对装备整体性能的提升起到了积极的推动作用。
二、仪器和测量技术中的DSP（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、仪器和测量技术中的DSP（论文提纲范文）
（1）基于超快光学技术的实时测量系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快光学技术简介 |
| 1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
| 1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
| 1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
| 1.3.1 超快实时成像系统 |
| 1.3.2 实时光谱测量系统 |
| 1.3.3 实时传感系统 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
| 2.1 色散傅里叶变换原理 |
| 2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
| 2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
| 2.2 光学时间拉伸技术原理 |
| 2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
| 2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
| 2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
| 2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
| 2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
| 2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
| 3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
| 3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
| 3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
| 3.3.1 系统结构 |
| 3.3.2 相位分集仿真 |
| 3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
| 3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
| 3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
| 3.4.3 Tikhonov正则化 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 相位分集测试 |
| 3.5.2 电放大器频率响应测试 |
| 3.5.3 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
| 4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
| 4.2.2 差分光电探测 |
| 4.3 瞬时频率测量系统结构 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 单音信号测量 |
| 4.4.2 双音信号测量 |
| 4.4.3 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 频谱整形和频时映射原理 |
| 5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
| 5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
| 5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
| 5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.4.1 少模光纤 |
| 5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
| 5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
| 5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
| 5.4.5 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的研究内容与成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 A 缩略语 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）光载射频信号处理若干技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
| 1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
| 1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
| 1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
| 1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
| 1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
| 2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
| 2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
| 2.1.2 双光源外差混频技术 |
| 2.2 光电上变频和下变频技术 |
| 2.2.1 MZM实现上变频 |
| 2.2.2 EAM实现上变频 |
| 2.2.3 光电下变频技术 |
| 2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
| 2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
| 2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
| 2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
| 2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
| 2.4.1 谐波失真问题研究 |
| 2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
| 2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
| 3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
| 3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
| 3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
| 3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
| 3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
| 3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
| 3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
| 3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
| 3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
| 3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
| 3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
| 4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
| 4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
| 4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
| 4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
| 4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
| 4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
| 4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
| 4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
| 4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
| 4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
| 4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
| 4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
| 4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
| 4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
| 5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
| 5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
| 5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
| 5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
| 5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
| 5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
| 5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
| 5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
| 5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
| 5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
| 5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
| 5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
| 5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究成果 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
（4）基于热传导的恒温差式低产液量检测仪研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究目的 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 基于热传导的恒温差式低产液测量原理分析 |
| 2.1 热传导原理 |
| 2.2 热式流量计测量原理分析 |
| 2.2.1 恒功率测量原理 |
| 2.2.2 恒温差测量原理 |
| 2.2.3 恒温差式和恒功率式测量方法选择 |
| 2.3 流量传感器选型和设计 |
| 2.3.1 测温元件的选型 |
| 2.3.2 测温传感器设计 |
| 2.3.3 测速传感器设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 系统方案设计 |
| 3.1 系统方案总体设计 |
| 3.2 电源模块选型 |
| 3.3 模拟信号采集模块设计 |
| 3.3.1 基准电压电路设计 |
| 3.3.2 模数转换电路设计 |
| 3.4 数据处理模块设计 |
| 3.4.1 MCU介绍 |
| 3.4.2 供电电路设计 |
| 3.4.3 时钟电路设计 |
| 3.4.4 复位电路设计 |
| 3.4.5 JTAG接口电路设计 |
| 3.5 电缆总线驱动模块设计 |
| 3.5.1 电平转换电路设计 |
| 3.5.2 整形滤波电路设计 |
| 3.6 加热电压控制模块设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 系统软件设计 |
| 4.1 开发环境与流程 |
| 4.2 主程序设计思路 |
| 4.3 系统初始化设计 |
| 4.3.1 系统时钟初始化设计 |
| 4.3.2 程序启动位置初始化设计 |
| 4.3.3 中断初始化设计 |
| 4.3.4 外围模块初始化设计 |
| 4.3.5 GPIO口初始化设计 |
| 4.4 子程序设计 |
| 4.4.1 信号采集模块设计 |
| 4.4.2 滤波模块设计 |
| 4.4.3 数据发送模块设计 |
| 4.4.4 中断模块设计 |
| 4.4.5 PID模块设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 试验验证 |
| 5.1 室内试验 |
| 5.1.1 整板性能测试 |
| 5.1.2 温差值选取 |
| 5.1.3 PID调节参数的确定 |
| 5.1.4 流量标定 |
| 5.1.5 高温试验 |
| 5.1.6 振动和冲击试验 |
| 5.2 注水井试验 |
| 5.2.1 试验设备 |
| 5.2.2 现场试验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 6.1 完成工作和结论 |
| 6.2 对后续工作的建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（5）基于FPGA的数字中频板的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 FPGA在数字中频技术中的应用 |
| 1.4 论文的主要内容及章节安排 |
| 2 相关理论与开发平台 |
| 2.1 采样定理 |
| 2.2 数字中频原理 |
| 2.3 模数/数模转换 |
| 2.4 多速率信号处理 |
| 2.5 开发平台 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 数字中频板硬件设计 |
| 3.1 模数转换模块 |
| 3.2 数模转换模块 |
| 3.3 FPGA单元硬件设计 |
| 3.4 电源设计 |
| 3.5 时钟模块 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 数字中频板的软件设计 |
| 4.1 数字正交下变频 |
| 4.2 数字上变频设计 |
| 4.3 数据接口设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 系统测试 |
| 5.1 系统测试方案 |
| 5.2 硬件状态检测 |
| 5.3 ADC模块的测试 |
| 5.4 数据接口协议测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）基于DSP与FPGA的半线圈感应测井系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 感应测井发展现状 |
| 1.2.2 半线圈感应测井发展现状 |
| 1.2.3 DSP测井发展现状 |
| 1.2.4 FPGA测井发展现状 |
| 1.3 本论文主要研究的内容 |
| 第二章 半线圈感应测井系统原理与结构分析 |
| 2.1 半线圈感应测井系统理论分析 |
| 2.1.1 均匀介质中的感生电动势计算原理 |
| 2.1.2 半线圈感应测井原理 |
| 2.2 半线圈感应测井实验系统整体结构 |
| 2.3 发射技术指标要求 |
| 2.3.1 发射电路模块技术指标要求 |
| 2.3.2 接收电路模块技术指标要求 |
| 2.3.3 半线圈感应测井实验系统功能指标要求 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 半线圈感应测井系统发射模块设计 |
| 3.1 发射电路总体方案设计 |
| 3.2 发射电路器件选择 |
| 3.2.1 DSP主控芯片STM320F28335 |
| 3.2.2 DDS芯片AD9833 |
| 3.3 发射模块电路设计 |
| 3.3.1 主控模块设计 |
| 3.3.2 DDS波形发生模块 |
| 3.3.3 DDS模块原理 |
| 3.3.4 DDS电路设计 |
| 3.3.5 差分放大电路仿真与设计 |
| 3.3.6 功率放大电路仿真与设计 |
| 3.4 发射电路信号产生软件设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 半线圈感应测井系统接收模块设计 |
| 4.1 接收电路的总体设计 |
| 4.1.1 接收电路结构设计 |
| 4.1.2 接收电路芯片选择 |
| 4.2 接收模块电路设计 |
| 4.2.1 前置放大模块设计 |
| 4.2.2 低通滤波模块仿真与设计 |
| 4.2.3 A/D转换电路 |
| 4.2.4 FIFO缓冲队列 |
| 4.2.5 FPGA硬件设计 |
| 4.3 接收模块的软件设计 |
| 4.3.1 FPGA开发环境和设计流程 |
| 4.3.2 FPGA软件设计 |
| 4.3.3 ADC采样控制 |
| 4.4 数据缓存 |
| 4.5 DSP接收软件设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 系统调试与结果分析 |
| 5.1 调试方案设计 |
| 5.2 实验环境搭建及探头制作 |
| 5.3 半线圈感应测井系统调试 |
| 5.3.1 DDS波形发生模块调试 |
| 5.3.2 差分放大模块调试 |
| 5.3.3 功率放大模块调试 |
| 5.3.4 接收模块调试 |
| 5.3.5 总体电路调试 |
| 5.4 线圈匝数影响分析 |
| 5.5 半线圈旋转角度变化影响分析 |
| 5.6 线圈收发间距影响分析 |
| 5.7 线圈探边特性分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（7）越障式履带机器人系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 履带机器人技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究内容及章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 履带机器人系统设计方案 |
| 2.1 越障式履带机器人功能要求 |
| 2.2 机器人硬件结构设计方案 |
| 2.3 机器人软件结构设计方案 |
| 2.3.1 系统软件开发环境介绍 |
| 2.3.2 软件结构框架的搭建与设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 履带机器人系统硬件结构设计 |
| 3.1 电源及调理模块设计 |
| 3.2 DSP控制模块 |
| 3.2.1 TMS320F28335 型数字信号处理器介绍 |
| 3.2.2 主控芯片 |
| 3.3 履带底盘模块设计 |
| 3.3.1 底盘主梁结构设计 |
| 3.3.2 底盘承重减震结构设计 |
| 3.3.3 底盘动力传输结构设计 |
| 3.3.4 前轮及张紧结构设计 |
| 3.4 双电机结构及驱动控制电路设计 |
| 3.4.1 无刷直流电机概念及工作原理 |
| 3.4.2 无刷直流电机转动模型 |
| 3.4.3 无刷直流电机驱动及控制电路 |
| 3.5 六自由度机械臂模块设计 |
| 3.5.1 机械臂模块机械结构设计 |
| 3.5.2 机械臂模块执行机构设计 |
| 3.5.3 机械臂模块基于D-H模型的运动学分析 |
| 3.6 摄像头模块设计 |
| 3.7 剪叉式升降台模块设计 |
| 3.7.1 升降台模块机械结构设计 |
| 3.7.2 升降台模块动力装置设计 |
| 3.7.3 升降台模块电机驱动电路设计 |
| 3.8 PS2 蓝牙遥控模块设计 |
| 3.8.1 遥控手柄工作原理 |
| 3.8.2 遥控手柄按键资源分配 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 履带机器人系统软件及模块子程序设计 |
| 4.1 机器人系统主程序设计 |
| 4.2 履带底盘模块双电机控制子程序设计 |
| 4.2.1 蓝牙遥控模块与DSP控制器通信建立 |
| 4.2.2 遥控手柄对底盘模块转向控制子程序设计 |
| 4.2.3 遥控手柄对底盘模块速度控制子程序设计 |
| 4.3 机械臂模块六路舵机控制子程序设计 |
| 4.3.1 遥控手柄对舵机控制子程序设计 |
| 4.3.2 上位机软件对舵机的控制方式 |
| 4.4 升降台模块升降子程序设计 |
| 4.5 摄像头模块控制子程序设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 履带机器人系统实验测试 |
| 5.1 履带底盘性能实验测试 |
| 5.1.1 履带底盘前进后退实验测试 |
| 5.1.2 履带底盘转向性能实验测试 |
| 5.1.3 履带底盘爬坡性能测试 |
| 5.1.4 履带底盘越障性能测试 |
| 5.2 机械臂抓取能力测试 |
| 5.3 升降台载重能力测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 附件1 |
| 附件2 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的论文及科研成果 |
| 致谢 |
（8）近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 海洋溶解气体原位探测技术概述 |
| 1.2.1 水下拉曼光谱技术 |
| 1.2.2 水下质谱技术 |
| 1.2.3 半导体气敏传感技术 |
| 1.2.4 红外吸收光谱技术 |
| 1.3 红外气体检测精度的提升方法 |
| 1.4 中红外激光气体传感技术的发展现状 |
| 1.4.1 中红外激光光源概述 |
| 1.4.2 中红外TDLAS技术的国内外研究现状 |
| 1.5 研究目标与工作内容 |
| 第2章 海水溶解CO_2的激光探测原理与方案 |
| 2.1 研究整体方案及技术路线 |
| 2.2 气液分离技术原理 |
| 2.2.1 气液平衡理论 |
| 2.2.2 高分子聚合物膜脱气技术 |
| 2.3 红外气体检测及同位素分析原理 |
| 2.3.1 分子红外吸收光谱理论 |
| 2.3.2 TDLAS气体传感原理 |
| 2.3.3 分子谱线展宽机制与低压谱线分离原理 |
| 2.3.4 碳同位素丰度分析方法及其温度依赖性 |
| 2.4 中红外激光CO_2传感系统的整体方案设计 |
| 2.4.1 ~(12)CO_2、~(13)CO_2吸收谱线的选择与分析 |
| 2.4.2 检测方案与传感系统结构设计 |
| 2.5 深海原位探测面临的问题与挑战 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 深海原位探测系统的关键技术研究与仪器集成 |
| 3.1 中红外激光光学系统的设计与优化 |
| 3.1.1 光学系统的组成 |
| 3.1.2 光源的特性参数表征 |
| 3.1.3 ICL专用多自由度调整架的研制 |
| 3.1.4 激光光路结构的建立与优化 |
| 3.1.5 强大气背景吸收下的波长调制深度优化 |
| 3.1.6 大气背景吸收的抑制和消除 |
| 3.2 恒温低压气体采样分析系统的研制 |
| 3.2.1 基于脱气膜的气液分离系统 |
| 3.2.2 气体吸收池温度控制系统 |
| 3.2.3 基于精密电控比例阀的吸收池低压控制系统 |
| 3.2.4 基于PID压力控制的动态气流分析模式 |
| 3.2.5 新型脉冲式进样的静态气体分析模式 |
| 3.3 系统自动工作流程的电学控制机制研究 |
| 3.3.1 基于DSP处理器的系统主控电路研制 |
| 3.3.2 多谱线复用的光谱信号处理方案设计 |
| 3.3.3 LabVIEW上位机平台与系统通信协议设计 |
| 3.3.4 系统水下运行流程的设计与优化 |
| 3.3.5 其他电路模块 |
| 3.4 传感器的机械结构设计与集成 |
| 3.4.1 第一代样机的设计与集成 |
| 3.4.2 第二代海试样机的设计与集成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 传感器的性能测试与分析 |
| 4.1 系统噪声的主要来源分析 |
| 4.2 集成仪器的机械稳定性测试 |
| 4.3 气体采样分析系统的性能测试 |
| 4.3.1 气密性检测 |
| 4.3.2 吸收池动态压力控制精度 |
| 4.3.3 静态气体分析模式的运行流程 |
| 4.4 传感器的标定 |
| 4.4.1 多区间CO_2浓度标定 |
| 4.4.2 δ~(13)CO_2标定 |
| 4.5 主要性能指标测试与表征 |
| 4.5.1 CO_2浓度探测下限 |
| 4.5.2 δ~(13)CO_2分析灵敏度 |
| 4.5.3 动态气流分析模式的响应时间 |
| 4.5.4 静态气体分析模式的响应时间 |
| 4.6 大气环境下的传感器应用试验 |
| 4.6.1 载气流量补偿的动态自来水溶解CO_2检测 |
| 4.6.2 室内空气中CO_2的动态分析 |
| 4.6.3 基于静态模式的自来水溶解CO_2分析 |
| 4.7 传感器与现有商用仪器的性能对比 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 传感器的深海示范应用 |
| 5.1 面向中国南海可燃冰勘探的海试概况 |
| 5.2 传感器的水下拖曳方案 |
| 5.3 海试测量结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 待优化的问题与未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（9）红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 遥感技术发展现状 |
| 1.1.2 在轨辐射定标技术瓶颈 |
| 1.2 在轨辐射定标基准源研究现状及技术难点 |
| 1.2.1 研究现状 |
| 1.2.2 技术难点 |
| 1.3 高精度温控技术研究现状及技术难点 |
| 1.3.1 研究现状 |
| 1.3.2 技术难点 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 第2章 红外辐射基准载荷的高精度温控应用需求研究 |
| 2.1 红外辐射基准载荷系统组成及分析 |
| 2.1.1 系统组成 |
| 2.1.2 高精度温控需求分析 |
| 2.2 空间红外基准辐射源基本原理 |
| 2.2.1 空间红外基准辐射源基本架构 |
| 2.2.2 空间基准载荷红外辐射源溯源链路 |
| 2.3 红外辐射源核心组件需求分析 |
| 2.3.1 温度测量组件 |
| 2.3.2 半导体制冷器及其散温组件 |
| 2.3.3 红外辐射源结构设计 |
| 2.3.4 绝热棉及多层绝热组件 |
| 2.3.5 微型相变固定点单元 |
| 2.4 不确定度分配 |
| 2.4.1 基本原理 |
| 2.4.2 空间基准载荷红外辐射源不确定度分配 |
| 第3章 面向红外辐射基准载荷应用的高精度测温技术研究 |
| 3.1 主流测温电路原理及局限性分析 |
| 3.2 测量电路非线性校正原理简介 |
| 3.3 基于电阻比率测温结构的多参考阻值比率测温方法研究 |
| 3.3.1 针对非线性误差问题的研究 |
| 3.3.2 针对铂电阻阻值计算不连续问题的研究 |
| 3.4 基于同激励源及同信号路径的可扩展式电阻阵列研究 |
| 3.4.1 工作原理 |
| 3.4.2 快速判定电阻区间算法 |
| 3.5 数字均值滤波器的不确定度评定方法研究 |
| 3.5.1 现有滤波器评价工具的局限性研究 |
| 3.5.2 温度测量系统信号模型的研究 |
| 3.5.3 典型温度信号序列的构建方法 |
| 3.5.4 数字均值滤波器的不确定度评定算法 |
| 3.5.5 黑体温度特性模型验证 |
| 3.5.6 均值滤波器的不确定度评定测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于多参考阻值比率结构的测控温系统电子学设计 |
| 4.1 低漂移高精度恒流源电路研究 |
| 4.1.1 恒流源电路基本原理及影响因素研究 |
| 4.1.2 低漂移高精度恒流源电路设计 |
| 4.2 测控温系统硬件设计 |
| 4.3 电路性能分析与实验 |
| 4.3.1 多参考阻值切换调节因子作用效果实验 |
| 4.3.2 温度测量稳定性等效实验 |
| 4.3.3 温度测量分辨能力等效实验 |
| 4.3.4 温度测量非线性标定劣化实验 |
| 4.3.5 温度测量电路校准与检定 |
| 4.3.6 热控驱动电路分辨能力实验 |
| 4.3.7 热控驱动电路输出稳定性实验 |
| 4.3.8 功率测量电路分辨能力实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 红外辐射源温控系统建模与研究 |
| 5.1 红外辐射源升降温控制系统热力学模型研究 |
| 5.1.1 半导体制冷器基本原理 |
| 5.1.2 红外辐射源温控系统的热力学模型研究 |
| 5.1.3 基于TEC散温器温度及驱动电压双反馈的模型研究 |
| 5.1.4 基于TEC驱动电压单反馈的模型研究 |
| 5.1.5 单反馈模型与双反馈模型的比较 |
| 5.2 红外辐射源温控系统模型辨识方法研究 |
| 5.2.1 基于最长循环周期线性移位寄存器序列的黑体温控系统模型辨识 |
| 5.2.2 基于增广最小二乘法的模型参数辨识 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 空间红外辐射基准源的温度控制技术研究 |
| 6.1 变论域模糊PID控制基本原理简介 |
| 6.2 针对输入变量的简化变论域研究 |
| 6.3 红外辐射源温控系统的控制器设计及其关键参数 |
| 6.3.1 模糊化和解模糊设计 |
| 6.3.2 模糊规则设计 |
| 6.3.3 模糊推理设计 |
| 6.3.4 基于简化变论域对模糊化环节的重设计 |
| 6.3.5 红外辐射源温控系统控制器关键参数 |
| 6.4 遗传算法对控制器关键参数的优化 |
| 6.4.1 基本原理 |
| 6.4.2 适应度函数设计 |
| 6.5 温控仿真结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 空间红外辐射基准源温控系统性能测试及评估 |
| 7.1 红外辐射源温控性能仿真实验 |
| 7.1.1 红外辐射源机械结构设计 |
| 7.1.2 辐射源温控性能仿真与分析 |
| 7.2 空间红外基准辐射源性能测试 |
| 7.2.1 短期稳定性及均匀性实验 |
| 7.2.2 温控曲线波动及异常扰动分析 |
| 7.2.3 长期稳定性及均匀性实验 |
| 7.2.4 微型镓相变固定点相变温度测量 |
| 7.2.5 相变温度随加热功率的变化关系研究 |
| 7.2.6 红外辐射源空腔发射率仿真 |
| 7.3 空间红外基准辐射源不确定度评定 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）车载光电瞄准平台主动隔振关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 定向准直技术 |
| 1.1.2 隔振技术 |
| 1.2 国内外主动隔振技术研究与应用 |
| 1.2.1 主动隔振技术的研究 |
| 1.2.2 主动隔振技术的应用 |
| 1.3 论文研究工作的意义 |
| 1.4 论文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 车载平台主动隔振系统总体方案 |
| 2.1 车载平台振动影响分析 |
| 2.1.1 振动对陀螺仪的影响 |
| 2.1.2 振动对自准直测量的影响 |
| 2.2 车载平台主动隔振系统总体方案 |
| 2.2.1 单通道前馈控制 |
| 2.2.2 单通道反馈控制 |
| 2.2.3 基于前馈反馈的主动隔振系统方案 |
| 2.3 车载平台主动隔振关键技术 |
| 2.3.1 载车振动的频谱特性分析 |
| 2.3.2 作动器的特性分析及建模 |
| 2.3.3 控制器设计及控制方法研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 车载平台振动频谱特性分析 |
| 3.1 常用的时频分析方法 |
| 3.2 经验模态分解的基本理论 |
| 3.3 模态混叠与聚合经验模态分解 |
| 3.4 噪声延展聚合经验模态分解的提出 |
| 3.5 载车振动频谱特性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 车载平台主动隔振系统建模 |
| 4.1 车载平台主动隔振系统动力学建模 |
| 4.2 VT-300 电磁作动器 |
| 4.3 VT-300 电磁作动器理论建模 |
| 4.4 VT-300 电磁作动器实验建模 |
| 4.4.1 滞回特性 |
| 4.4.2 动态特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 主动隔振控制器设计与控制仿真 |
| 5.1 控制器功能需求 |
| 5.2 控制器设计 |
| 5.2.1 总体功能实现 |
| 5.2.2 加速度计信号调理 |
| 5.2.3 振动信号采样 |
| 5.2.4 驱动信号转换 |
| 5.2.5 驱动信号调理 |
| 5.2.6 数据处理 |
| 5.3 模糊PID控制方法研究 |
| 5.3.1 模糊PID控制 |
| 5.3.2 模糊PID控制仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 车载平台主动隔振系统实验 |
| 6.1 隔振效果评价方法 |
| 6.2 主动隔振系统实验平台构建 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.3.1 主动隔振效果测试 |
| 6.3.2 定向准直测量测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 完成的研究工作 |
| 7.2 取得的创新性成果 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、仪器和测量技术中的DSP（论文参考文献）
- [1]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021
- [2]智能钻探中数据采集单元设计[D]. 肖博文. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]基于热传导的恒温差式低产液量检测仪研制[D]. 戴卓勋. 西安石油大学, 2021(09)
- [5]基于FPGA的数字中频板的设计与实现[D]. 乔钧. 中北大学, 2021(09)
- [6]基于DSP与FPGA的半线圈感应测井系统设计[D]. 杨鑫钰. 西安石油大学, 2021(09)
- [7]越障式履带机器人系统设计与研究[D]. 王凤祥. 中北大学, 2021(09)
- [8]近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用[D]. 刘志伟. 吉林大学, 2021(01)
- [9]红外辐射基准载荷的高精度温控信息获取与处理技术[D]. 辛世杰. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [10]车载光电瞄准平台主动隔振关键技术研究[D]. 沈铖武. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)