微波干涉仪的设计与应用

发布时间：2017-06-30 16:12

  本文关键词：微波干涉仪的设计与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微波干涉仪广泛应用于国防、航天、生产等领域,对于微波干涉仪的设计与应用进行研究具有重要意义。本文首先简要介绍了微波干涉仪的原理,采用单天线的结构,完成了微波干涉仪的射频前端硬件电路的设计,实现了系统的小型化,并根据工程需要设计了基于AD+FPGA的双路信号采集系统,完成系统调试。其次,基于以上微波干涉仪系统,研究了微波干涉仪测量相对位移的应用。分析了测量原理,推导出测量公式,重点研究了测量过程中的三项关键技术：相位解缠、环形器泄露误差分析及校准以及正交混频器的误差分析,并经过实验测试,对数据进行分析,经过校准的微波干涉仪测量精度达到0.01mm。再次,还研究了基于微波干涉仪的微动目标特征提取技术,在此基础上对旋转机械故障检测的应用进行了分析。简要介绍了微动概念和微动特征,建立线形转动目标模型,重点推导出线形转动目标的微动特征参数提取公式,并进行实验测试,误差小于5%。针对旋转机械故障的检测,研究两种检测方法,一种是根据微动目标特征提取的方法检测机械故障,另一种是基于短时傅里叶变换(STFT)检测机械故障,并通过实验验证了方法的可行性,比较了两种方法的优劣。最后,对本文的研究工作进行了总结,并提出了进一步的改进措施。
【关键词】：微波干涉仪 射频前端 测距 微动 特征提取 故障检测
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN015;TH17
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 微波干涉仪发展与研究现状7-8
• 1.2 常见微波干涉仪结构及分析8-11
• 1.3 论文的主要内容及章节安排11-12
• 2 微波干涉仪的设计与实现12-29
• 2.1 微波干涉仪系统结构12
• 2.2 微波干涉仪射频前端设计12-20
• 2.2.1 电源模块设计12-13
• 2.2.2 信号源设计13-16
• 2.2.3 功分器设计16-17
• 2.2.4 低噪声放大器设计17-18
• 2.2.5 功率放大器设计18-19
• 2.2.6 正交混频器设计19-20
• 2.2.7 其他模块设计20
• 2.3 微波干涉仪射频前端小型化20-21
• 2.4 数据采集硬件模块设计21-23
• 2.5 FPGA系统硬件模块设计23-29
• 2.5.1 FPGA芯片介绍23-24
• 2.5.2 电源模块电路设计24-25
• 2.5.3 配置模块电路设计25-27
• 2.5.4 JTAG模块电路27
• 2.5.5 时钟模块电路设计27-29
• 3 微波干涉仪测量相对位移研究29-47
• 3.1 微波干涉仪测量相对位移系统分析29-30
• 3.2 微波干涉仪测距关键技术研究30-43
• 3.2.1 相位解缠30-36
• 3.2.2 环形器泄漏误差分析及校准36-39
• 3.2.3 正交混频器的误差分析39-43
• 3.3 实测数据分析43-47
• 3.3.1 实验环境43
• 3.3.2 实验数据43-44
• 3.3.3 数据分析44-47
• 4 微动目标特征提取及故障检测研究47-64
• 4.1 微动目标概念及特征介绍47-50
• 4.1.1 微动概念47-48
• 4.1.2 微多普勒特征48-50
• 4.2 线形转动目标特征提取50-54
• 4.2.1 线形转动目标的多普勒谱50-53
• 4.2.2 线形转动目标的参数估计53-54
• 4.3 实测数据及仿真计算54-57
• 4.4 旋转机械故障检测简介57-59
• 4.4.1 旋转机械故障检测意义57-58
• 4.4.2 旋转机械故障检测研究概况58-59
• 4.5 基于STFT的旋转机械故障检测技术59-62
• 4.5.1 短时傅里叶变换(STFT)59-60
• 4.5.2 基于短时傅里叶变换的故障特征量提取60-61
• 4.5.3 仿真分析61-62
• 4.6 基于微动目标特征提取的旋转机械故障检测技术62-64
• 4.6.1 检测原理62
• 4.6.2 仿真分析62-64
• 5 总结与展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 叶幼璋 ,钱尚介;微波干涉仪与微波吸收仪[J];原子能科学技术;1965年03期

2 张宏荫;徐德明;李启瑞;孙文森;;用于测量低密度等离子体的三厘米微波干涉仪[J];核聚变;1980年03期

3 丁玄同,宋先锋,张术明;易于数字化处理等离子体密度的微波干涉仪[J];核聚变与等离子体物理;1987年01期

4 罗清茂;;微波相位干涉仪介质杆天线设计探讨[J];制导与引信;1989年04期

5 杨于杰;;利用微波频域干涉仪无损检测非金属构件内部伤的深度[J];宇航计测技术;1989年05期

6 王定明 ,温杨西 ,邵维易 ,王秀芹;大相移直读式微波干涉仪[J];核聚变与等离子体物理;1981年03期

7 张宏荫,徐德明,李启瑞;2mm波段单道基模-过模混合型微波干涉仪[J];核聚变与等离子体物理;1984年04期

8 杨敏涛;微波干涉仪在武器研制中的应用[J];火炮发射与控制学报;1996年04期

9 王黎明;赵昕;刘洪涛;于永强;;微波干涉仪测试数据处理方法[J];火炮发射与控制学报;2004年04期

10 廖复中;;近代大尺寸测量的新工具—无线电干涉仪简介[J];计量工作;1964年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 何璐;等离子体推进器羽流电子密度微波干涉仪测量数据处理研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2015年

2 毛军见;扫频式微波干涉仪系统的研究[D];电子科技大学;2014年

3 杨恒;微波干涉仪的设计与应用[D];南京理工大学;2016年

4 蔡德全;分数阶傅里叶变换在微波干涉仪中的应用[D];西安电子科技大学;2010年

5 张小奇;微波干涉仪数据处理系统关键技术研究与实现[D];南京理工大学;2012年

6 李继文;微波干涉仪测量系统的信号处理研究[D];电子科技大学;2006年

7 何昌委;弹道靶尾迹微波扫频干涉仪诊断系统设计[D];电子科技大学;2003年

  本文关键词：微波干涉仪的设计与应用，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：502561