现代微波跟天线测量技术_第1讲
现代微波与天线测量技术
第一讲：概述
彭宏利博士
2008.09
微波与射频研究中心
上海交通大学－电信学院－电子工程系
1.意义
谈论“现代微波与天线测量技术”的意义，不能不先从“电磁场与微波技术”的意义谈起。
1870年，Maxwell创立的电磁场方程组标志人类对于电场和磁场本质认识的统一。这一认识后被Richard Feynman称之为19世纪人类科学的最高成就。在21世纪之初的今天，全世界仍然有无数的电磁科学家和工程师继续在采用计算机，努力地在寻找19世纪Maxwell方程组的解。针对这种现象，人们不禁会问：“投入大量资源，继续研究电磁场与微波技术对于当今社会意义何在？”
下面回答这个问题。
20年前，人们研究“电磁场与微波技术”的动力主要来自于国防军事需要。
近20年来，电磁场与微波技术的研究主要动力迅速从军用转到了高速通信和高速计算等民用需要方面。
1.1.军用领域
2战期间，UHF和微波雷达对于拯救England以及盟军的后来胜利，发挥了至关重要的作用。随后的45年，雷达技术与反雷达技术在空中防御力量的较量，一刻也没有停止过。雷达技术，始终是围绕着一系列电磁技术而开展工作的。图1给出了用100MHz雷达波束照射喷气式飞机，在飞机导体上激起表面电流的计算结果。
图1 100MHz雷达波束在飞机导体上激起表面电流的计算结果
问题1:这架飞机能承受多强的照射？能隐性吗？如何进行测试验证？
1960年后，刺激人们研究电磁技术的因素是原子弹爆炸后会产生强烈的电磁脉冲EMP，该EMP能量巨大，足以烧地面上方圆数百英里之内的所有电子设备。由此产生了EMP预测和防护技术。
问题2:如何进行EMP测试验证？
1980年后，高功率微波HPM尖锐波束技术的出现，吸引人们研究HPM透射机理
图1 10GHz雷达HPM波束穿过导弹表面介质层瞬间
（计算结果）
问题3：如何进行HPM测试验证？
1.2.民用领域
高速电子器件的EM设计
以下是来自于Intel、Motorala、IBM等公司的认识：
超高速光集成电路
直径5.0um的AlGaAs谐振器与线宽0.3um的AlGaAs光波导耦合
间距0.1um
微谐振腔激光设计
基于Maxwell电磁场方程组的大尺度解，构造人工光子晶体阵列，成果设计出世界上最小的激光源。图6显示了光是如何被约束在微型谐振腔的。首先，半波长厚折射率介质板在垂直方向囚禁电磁场；其次，水平方向构造人工光子晶体禁带，局域化电磁场能量。这样化电磁场能量之内沿着既定路线传播。
图6 微型激光谐振腔
飞秒级光开关
人体组织的微波成像
1.3.电磁场与微波技术又是支撑现代无线电技术的三大基石之一
错误！链接无效。
微波与天线测量技术是电磁场与微波技术学科的重要组成部分；它与电磁场理论（场理论）、微波网路理论（路理论）一起，是研究和解决电磁场与微波技术问题的3种手段之一。
2.主要特点
体现在以下3方面
基本测试量：场分布、功率、频率，不是低频电路的电流和电压；
基本测量域：时域、频域、空域、极化域，不是低频电路的时域和频域；
测量电路是分布参数电路，不是低频电路的集总参数电路。
上述特点，决定了现代微波与天线测量对测量环境、测试仪器和测试方法有更高的要求。？
3.基本任务和主要内容
3.1.基本任务
通过实验手段，了解和评价试验对象的微波、天线特性参数；例如，新设计的微波部件、天线部件等。
通过实验手段，验证微波与天线新概念、新理论；光子晶体、左手材料、微波纳米材料、纳米天线新理论。
通过实验手段，揭示微波、天线与其它物质新的作用机理或者效应。比如，电磁波在周期媒质中的传播新机理。
3.2.主要测量内容
特性参数测量
信号特性参数测量；
信号的频率和波长、场强和功率、波形和频谱、振荡器的振荡特性、接收机的噪声特性等。
网络特性参数测量
反射特性参数、传输特性参数
天线特性参数测量
主要为电路特性和辐射特性两个方面，前者与馈电电路特性有关，包括阻抗特性、频率特性、效率和匹配等。后者与辐射特性有关，包括方向图（相位、幅度）、主瓣宽度、副瓣电平、增益、方向系数、极化、相位特性以及有效面积、有效高度等。
媒质电磁特性参数测量
（复）介电常数、（复）磁导率以及导电率参数测量
散射特性参数测量
散射截面、散射谱等
4.微波与天线测量技术发展新趋势
4.1.开发频谱、扩大微波资源
微波资源的开发和利用，推动着微波与天线测量技术的进步。目前THz频段是尚未开垦的频段，微波与天线测量技术必然会向上述频段发展。
4.2.宽带、多参数测量
目前网路分析仪可测范围达到了10Hz－300GHz，动态范围可达150dB。
在测量平台上完成多进程、多任务、多参数测量。
4.3.数字化、智能化和自动化
数字化是所有仪器的发展方向，目前8位分辨率的AD采用速率已达GHz量级，微波信号取样的数字化时代已经来临，为智能化和自动化测试创造了有利的条件。
4.4.标准化和模块化
是产业化保障。
4.5.虚拟仪器测量
4.6.微波测量网络化
现代测量技术实验2
西华大学实验报告 西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：电气与电子信息学院 实验室6A217 实验时间 ：2016年 5 月20日 学 生 姓 名 学 号 成 绩 学生所在学院 年级/专业/班 课 程 名 称 现代测试技术及应用 课 程 代 码 6002699 实验项目名称 数字存储示波器原理和应用 项 目 代 码 2（必做） 指 导 教 师 王维博 项 目 学 分 一、实验目的： 1、了解示波测量的基本原理。 2、熟悉虚拟数字存储示波器的操作，对几种电压波形进行参数测量并观察波形的显示。 二、实验原理： 数字示波器原理：数字存储示波器是用 A/D 变换器把模拟信号转换成数字信号，然后把数据存储在半导体存储器 RAM 中。当有需要时，将 RAM 中存储的内容调出，通过 LCD 用点阵或连线的方式再现波形，其原理框图可以参考图2－1。在这种示波器中信号处理和信号显示功能是分开的，它的性能主要取决于进行信号处理的AD 、RAM 和微处理器的性能。由于采用 RAM 存储器，可以快写数慢读数，使得即使在观察缓慢信号时也不会有闪烁现象。 图2－1 虚拟数字存储示波器 虚拟示波器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。通过相关的软件可以设计出的操作方便、形象逼真的仪器面板，不仅可以实现传统示波器的功能，而且具有存储、再现、分析、处理波形等特点，还可以进行各种信号的处理、加工和分析，完成各种规模的测量任务。而且仪器的体积小、耗电少，方便携带，可以在不同的计算机上使用。 因此，在SJ-8002B 中，也引用了虚拟数字存储示波器的原理来实现数据的采集。其中的信号调理、AD 转换、存储数据的SRAM 以及控制逻辑都在是实验平台中，计算机主要起到了数据的处理和显示的作用。 SJ-8002B 电子测量实验箱示波器硬件结构 （1）测试范围及采集参数调整范围 测试电压幅度范围：－20V ～＋20V （峰峰值） 测量频率范围：1Hz ～1MHz 第 组
微波技术与天线课后题答案
1-1 解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> 此传输线为长线 1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===?<< 此传输线为短线 1-3答： 当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略 的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其 为分布参数。用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。 1-4 解： 特性阻抗 050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cm B 1=ω C 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()220 1 j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'= - 将 22233 20,2,42 i r U V U V z πβλπλ'===?= 代入 3 32 2 3 4 20220218j j z U e e j j j V ππλ-'==+=-+=- ()34 1 2020.11200 z I j j j A λ'== --=- ()()()34 ,18cos 2j t e z u z t R U z e t V ωλπω'=??''??==- ????? ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=??''??==- ????? 1-6 解： ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''== ()()()2123 2 1 100j j z z U z e U z e πβ' ' -''== ()() ()() 6 1 1100,100cos 6j U z e V u z t t V ππω'=? ?=+ ?? ?
现代测量技术
上海第二工业大学 现代测量技术 学号084812099 姓名钱杰 班级08机自A2 院系机械制造及自动化 2011 年11 月 5 日
目录 前言 一、激光传感器简单介绍及其优点 (3) 二、激光测距传感器 (5) 1.激光测距的原理 (5) 2.激光测距传感器的优势: (5) 3.测距传感器的工作原理 (6) 三、激光测长传感器 (6) 四、激光精密测量的现状与未来发展 (6) 五、参考文献 (7)
激光测量 摘要:激光传感器已经广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等各方面，激光传感器正以自己独特的优势焕发勃勃生机,本文简单介绍了激光测距传感器工作的原理和用。 关键词：激光测距、望远镜、激光测距原理与应用、应用实例 Laser measurement Abstract: laser sensor has been widely used in national defense, manufacturing, medica l and non electric measurement etc, laser sensor with its own unique advantages of vi gour and vitality, this paper briefly introduces laser ranging sensor working principle a nd use. Key words: laser rangefinder、telescope、laser ranging principle and application、examples 一、激光传感器简单介绍及其优点 激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。 激光具有4个重要特性： （1）高方向性（即高定向性，光速发散角小），激光束在几公里外的扩展范围不过几厘米； （2）高单色性，激光的频率宽度比普通光小10倍以上； （3）高亮度，利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度。 （4）高相干性，两束光交迭时，产生明暗相间懂得条纹（单色光）或彩色条纹（自然光）的现象称为光的干涉。只有频率和振动方向相同，周相相等或周相差恒定的两束光才具有相干性。
微波技术与天线复习知识要点
《微波技术与天线》复习知识要点 绪论 微波的定义： 微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。 微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~ 0.1mm 微波的特点（要结合实际应用）： 似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析） 第一章均匀传输线理论 均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性） 定义： 传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注： 均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。 两个特性： 1、λ／2重复性： 无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)=Z in(z+λ／2)
2、λ／4变换性:Zin(z)-Z in(z+λ／4)=Z 02 证明题： (作业题) 均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）参数 |Γ|ρZ 1行波01 匹配驻波1∞ 短路、开路、纯 电抗行驻波 0＜|Γ|＜1 1＜ρ＜∞ 任意负载 能量电磁能量全部 被负载吸收电磁能量在原 地震荡 1.行波状态： 无反射的传输状态 匹配负载：
负载阻抗等于传输线的特性阻抗 沿线电压和电流振幅不变 电压和电流在任意点上同相 2.纯驻波状态： 全反射状态 负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态 3.行驻波状态： 传输线上任意点输入阻抗为复数 传输线的三类匹配状态（知道概念） 负载阻抗匹配： 是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。源阻抗匹配： 电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。此时，信号源端无反射。 共轭阻抗匹配： 对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。 共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。 传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17) 阻抗圆图的应用（*与实验结合）
现代测量技术在工程中的应用
现代测量技术在工程中运用情况 摘要：我国从20世纪80年代以来，一直都在不断引进各种先进的测绘技术，测绘技术逐渐成了工程测量中的重点。本文介绍数字测绘与城市或工业信息系统技术的应用与发展；城市地下管线探测技术发展与应用；变形监测技术应用与发展；卫星定位技术在工程测量中的应用与发展；工业测量技术的兴起、发展与应用；精密与大型工程测量现状与发展。 关键字：现代工程测量；控制测量；地形测量；施工测量；竣工测量 一、引言 工程测量是一门应用学科，传统的工程测量包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测五大部分。随着测绘技术的高速发展，工程测量技术形成了两个发展趋势：一是在上述五个部分不断出现新仪器、新方法和新手段；二是工程测量的应用领域不断扩展，出现了工业测量和地下管线探测等新的领域，还将测量新技术应用到了建筑测绘中。下面分六个方面介绍工程测量技术近几年的应用现状和发展趋势。 二、数字测绘与城市或工业信息系统技术的应用与发展 我国数字测绘技术从20世纪90年代初开始，经过十几年的发展已日渐成熟，形成了自己的方法和开发出多个具有自主版权的国产软件。现在的数字测绘正在从2维向3维发展，形成3维测绘技术。城市地理信息系统已经得到了足够的重视，工业企业地理信息系统也正在兴起。 现在数字化测绘技术已经普及，大比例尺地形图、地籍图、房产图、竣工图、地下管网图、导航电子地图等基本上都已经实现了数字化测绘，白纸测图方法已经淘汰。主要数字化测图系统有全站仪＋PDA＋地形图绘图软件，全站仪＋便携机（PDA掌上电脑）＋带有地物编码的地形图绘图软件，GPS RTK + PDA ＋地形图绘图软件，摄影测量进行大比例尺测图，数字摄影技术＋GPS＋便携机（PDA 掌上电脑）＋导航图测绘软件。
《微波技术与天线》实验指导书
微波技术与天线实验指导书 南京工业大学信息科学与工程学院 通信工程系
目录 实验一微波测量系统的熟悉和调整.................. - 2 -实验二电压驻波比的测量......................... - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 .................... - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 ............. - 17 -
实验一 微波测量系统的熟悉和调整 一、实验目的 1. 熟悉波导测量线的使用方法； 2. 掌握校准晶体检波特性的方法； 3. 观测矩形波导终端的三种状态（短路、接任意负载、匹配）时，TE 10波的电场分量沿轴向方向上的分布。 二、实验原理 1. 传输线的三种状态 对于波导系统，电场基本解为ift rm ift r e E e a b r V E --== ) /ln(0 (1) 当终端接短路负载时，导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( 00π π -=- 在x=a/2处 z E e e E E y ift ift y y βsin 2)(00-=+=+- 其模值为：z E E y y βsin 20= 最大值和最小值为： 2min 0max ==r r r E E E (2) 终端接任意负载时，导行波在终端部分被反射――行驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( ' 00π π +=- 在x=a/2处 z E e E E e E e E e E e E e E e E E y ift y y fit y fit y fit y ift y fit y fit y y βcos 2)()()('0 ' 0'0 '0'00'00+-=++-=+=----- 由此可见，行驻波由一行波与一驻波合成而得。其模值为：
现代检测技术样本
现代检测技术 姓名: 周慧慧 学号: 124056 任课老师: 冯晓明 现代检测技术 一、概述
随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步, 现代化生产的规模越来越大, 管理的形式和方式趋于多样性, 管理也更加科学, 人们对产品的产量和质量的要求也越来越高, 这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测, 从一般的参数量值测量到参数的状态估计, 从确定性测量到模糊的判断等, 已成为当前检测领域中的发展趋势, 正受到越来越广泛的关注, 从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法, 这些技术和方法统称为现代检测技术。 二、传感器的基本原理及检测技术的特点 利用某种转换功能, 将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输, 加上计算机只能处理电信号, 因此, 从狭义上说, 传感器又能够定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件; 从广义上讲, 传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置; 简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。因此它由敏感元器件( 感知元件) 和转换器件两部分组成, 有的半导体敏感元器件能够直接输出电信号, 本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多, 就其感知外界信息的原理来讲, 可分为: ①物理类, 基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类, 基于化学反应的原理。③生物类, 基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。一般据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。 检测技术的特点能够归纳为: (1)从待测参数的性质看, 现代检测技术主要用于非常见的参数的测量, 对于这些参数的测量当前还没有合适的传感器对应, 难以实现常规意义的”一一对
现代检测技术大作业
2015年—2016年度第1学期 课程名称：现代检测技术 专业：控制工程 研究生姓名：陈俊亚 学号：2016232011 任课教师姓名：冯晓明
第一部分：现代检测技术的内容 一、概述 随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数量值测量到参数的状态估计，从确定性测量到模糊的判断等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。 二、传感器的基本原理及检测技术的特点 利用某种转换功能，将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输，加上计算机只能处理电信号，所以，从狭义上说，传感器又可以定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件；从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为：①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类，基于化学反应的原理。③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。检测技术的特点可以归纳为： (1)从待测参数的性质看，现代检测技术主要用于非常见的参数的测量，对于这些参数的测量目前还没有合适的传感器对应，难以实现常规意义的“一一对应”的测量；另一种情况是待测参数虽已有传感器，但测量误差比较大，受各种因素的影响比较大，不能满足测量要求。 (2)从应用的领域看，现代检测技术主要用于复杂设备、复杂过程的影响性
现代微波跟天线测量技术_第1讲
现代微波与天线测量技术 第一讲：概述 彭宏利博士 2008.09 微波与射频研究中心 上海交通大学－电信学院－电子工程系
1.意义 谈论“现代微波与天线测量技术”的意义，不能不先从“电磁场与微波技术”的意义谈起。 1870年，Maxwell创立的电磁场方程组标志人类对于电场和磁场本质认识的统一。这一认识后被Richard Feynman称之为19世纪人类科学的最高成就。在21世纪之初的今天，全世界仍然有无数的电磁科学家和工程师继续在采用计算机，努力地在寻找19世纪Maxwell方程组的解。针对这种现象，人们不禁会问：“投入大量资源，继续研究电磁场与微波技术对于当今社会意义何在？” 下面回答这个问题。 20年前，人们研究“电磁场与微波技术”的动力主要来自于国防军事需要。 近20年来，电磁场与微波技术的研究主要动力迅速从军用转到了高速通信和高速计算等民用需要方面。 1.1.军用领域 2战期间，UHF和微波雷达对于拯救England以及盟军的后来胜利，发挥了至关重要的作用。随后的45年，雷达技术与反雷达技术在空中防御力量的较量，一刻也没有停止过。雷达技术，始终是围绕着一系列电磁技术而开展工作的。图1给出了用100MHz雷达波束照射喷气式飞机，在飞机导体上激起表面电流的计算结果。 图1 100MHz雷达波束在飞机导体上激起表面电流的计算结果 问题1:这架飞机能承受多强的照射？能隐性吗？如何进行测试验证？ 1960年后，刺激人们研究电磁技术的因素是原子弹爆炸后会产生强烈的电磁脉冲EMP，该EMP能量巨大，足以烧地面上方圆数百英里之内的所有电子设备。由此产生了EMP预测和防护技术。 问题2:如何进行EMP测试验证？ 1980年后，高功率微波HPM尖锐波束技术的出现，吸引人们研究HPM透射机理
现代检测技术
《现代检测技术》综述 前言: 随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数的量值测量到参数的状态估计，从确定性的测量到模糊的判断等等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。 检测的发展和现代检测技术： 检测是指在各类生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量，而工业化的发展则对传统的检测提出了更高的要求，为了保证生产过过程能正常、高效、经济的运行，严格控制生产过程中某些重要的工艺参数（如温度、压力、流量等）进行严格的控制，基于这样的理念现代检测呼之欲出。 1 检测的发展： 检测技术是20世纪六十年代发展起来的一门具有广泛应运价值的交叉学科，发展过程经历了三个阶段。 (1)第一阶段是依靠人工为主。通过专家现场获取设备运行时的感观状态，感知异常的震动、噪声、温度等信息，凭经验确定可能存在何种故障或故障隐患。 (2)第二阶段是信号分析监测与诊断阶段。随着传感器技术、测量技术以及分析技术的发展，状态监测逐步发展为依靠传感器和测量仪器获取设备的工作参数(如频率、振幅、速度、加速度、温度等参数)，通过与正常工作状态下的参数进行对比，确定故障点或故障隐患点。 (3)第三阶段是现代化状态监测与故障诊断阶段。随着信号处理技术、软测量技术、计算机技术和网络技术的发展，状态监测与故障诊断技术也发展到计算机时代，数据采集工作站采集现场的各种传感器信号，通过计算机网络将数据发送到远程的监测与诊断工作站，利用各种信号处理技术和分析软件对设备状态进行监测。 2 现代检测 2.1现代检测技术 现代测试技术是一门交叉性学科，是自动化、电子信息工程、电气自动化、机电一体化等专业的专业基础课程。 尽管现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多，用途、性能千差万别，但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测，其组成单元按信号传输的流程来区分：通常由各种传感器（变送器）将非电被测物理或化学成分参量转化成电信号，然后经信号调理、数据采集、信号处理后显示并输出，由以上设备以及系统所需要的交、直流稳压电源盒必要的输入设备便组成了一个完整的检测系统，涉及内容主要包括传感器原理与技术、信号调理、数据采集、信号处理、
微波技术与天线实验4利用HFSS仿真分析矩形波导
实验3：利用 HFSS 仿真分析矩形波导 一、 实验原理 矩形波导的结构（如图1），尺寸a×b, a>b ，在矩形波导内传播的电磁波可分为TE 模和TM 模。 图1 矩形波导 1） TE 模，0=z E 。 cos cos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2 cos sin x mn c z n m x n y E H b a b j k e γπππωμ-= 2 sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γωμπππ-=- 2sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a b γλπ ππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γλπ ππ-= 其中，c k =2 2 m n a b ππ???? ? ????? +而mn H 是与激励源有关的待定常数。 2） TM 模 Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。注意：对于mn TM 和mn TE 模， m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。 mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即
c k （mn TM ）=c k （mn TE ） = 所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即 c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）= 2 2 2?? ? ??+??? ??b n a m c f （mn TM ）=c f （mn TE ） 对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ 关于现代距离测量技术 摘要：现代科学技术的发展，进入了许多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距等新型测量技术。本 文将简单介绍当前距离测量的意义、方法、原理及现状，以及各种测量 方法的测量原理及方法的简单对比，方便人们可以在生产生活中结合实 际灵活运用各种测量技术。 关键词：距离测量；传感器；原理及运用 About the modern distance measurement technology Abstract：The development of modern science and technology, has gone into many new areas has emerged, while the ranging laser ranging, microwave radar ranging, ultrasonic ranging and infrared ranging new measurement techniques. This article will briefly describes the significance of the distance measurement, a simple comparison of the methods, principles and the status quo, as well as a variety of measurement methods, measurement principle and method to facilitate the people in the production and living combined with practical flexibility in the use of various measurement techniques. Key words：Distance measurement; Sensor; Principle and Use 现代测量技术的应用 当今时代是一个发展极为迅速的时代，随着科技的不断发展，测量技术的应用也更为广泛。现代测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科,涉及广泛的学科领域,它在我们的日常生活生产中有着不可小觑的力量。 一、激光测量 激光测量是一种非接触式测量，它不影响被测物体的运动，精度高、测量范围大、检测时间短，具有很高的空间分辨率。激光技术日益受到重视，这与激光的特性有着密不可分的关系： （1）亮度高：由于激光的发射能力强和能量的高度集中，所以亮度很高，激光束经过会聚，可在焦点出产生几千到几万度的高温。 （2）方向性好：激光发射后发散角非常小，在几公里外的扩展范围不过几厘米。 （3）激光的波长基本一致，谱线宽度很窄，颜色很纯，单色性很好。 （4）相干性好：激光是受激辐射光，具有极强的相干性。 利用激光的上述特性，激光传感器可用于测量速度、长度、距离、震动等物理量。 激光测距的原理和无线雷达相同：激光对准目 标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即 得到往返距离，在激光测距仪基础上发展起来的激 光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运 速度和加速度等，已成功地用于人造卫星的测距和 跟踪，例如采用红宝石激光器的激光雷达，测距范 围为500～2000公里,误差仅几米。 激光测震则是基于多普勒原理测量物体的振 动速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的观察 者相对于传播波的媒质而运动，那么观察者所测到 的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向。这种测振仪在测量时由光学部分将物体的振动转换为相应的多普勒频移,并由光检测器将此频移转换为电信号,再由电路部分作适当处理后送往多普勒信号处理器将多普勒频移信号变换为与振动速度相对应的电信号，最后记录于磁带。它的优点是使用方便，不需要固定参考系,不影响物体本身的振动,测量频率范围宽、精度高、动态范围大。缺点是测量过程受其他杂散光的影响较大。 激光测速也是基多普勒原理的一种激光测速方法,用得较多的是激光多普勒流速计，它可以测量风洞气流速度、火箭燃料流速、飞行器喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。 二、摄影测量 提到摄影大家并不陌生，摄影测量则是是通过影像研究被摄物体构像信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。摄影测量的主要特点是对影像或相片进行量测和解译，无需接触被研究物体本身，因而很少受到各种条件限制。相片及其他各种类别影像均是客观物体或目标的真实反应，信息丰富、图像逼真，人们可以从中获取被研究物体的大量几何信息和物理信息。 在生活当中，摄影测量常常被用来测制各种比例尺的地图、建立地形数据库、并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。 一、实验目的 学会用ADS进行集总参数匹配电路设计。 二、实验步骤 1、打开“ADS（Advanced Design System）”软件：点击图标。 2、点击“Close”键，关闭Getting start with ADS窗口（如图1）。 图1 3、在“Advanced Design System 2009（Main）”窗口中点击“File>New Project”（如图2）， 图2 在“New project”窗口中的“C:\users\default\”后输入“matching”，点击“OK”（如图3）。 图3 4、默认窗口中的选项（如图4（a）），关闭窗口“Schematic Wizard:1”，进入 “[matching-prj]untitled1(Schematic):1”窗口（如图4（b））。 图4（a） 图4（b） 5、找到“Smith Chart Matching”，并点击（如图5）。 图5 点击“Palette”下的“Smith chart”图标，弹出“Place SmartComponent:1”窗口,点击“OK”按钮（如图6（a））。在操作窗口中点击出一个smith chart，然后点击鼠 标右键选择“End Command”（如图6（b））。 图6 （a） 图6（b） 6、点击“Tools>Smith Chart”（如图7（a）），出现“Smith Chart Utility”以及 “SmartComponent Sync”窗口，点击“Smartcomponent Sync”窗口中的“OK”（如 图7（b））。 图7 （a） 《微波技术与天线实验》课程实验报告 实验二: 学院通信工程 班级13083414 学号13041403 姓名李倩 指导教师魏一振 2015年11 月12 日 实验名称：集总参数滤波器设计 1.实验目的 （1）通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验来进一步熟悉MWO2003 的各种基本操作。 （2）本次实验我们需要用到MWO2003 的优化和Tune 等工具，要求熟练掌握MWO 提供的这些工具的使用方法和技巧。 2.实验内容 设计一个九级集总参数低通滤波器，要求如下： 通带频率范围：0MHz～400MHz 增益参数S 21：通带内0MHz～400MHz S 21 >--0.5dB 阻带内600MHZ以上S 21 <-50dB 反射系数S 11：通带内0MHz～400MHz S 11 <-10dB 3.实验结果 实验电路原理结构图： 运行结果： 4.思考题 （1）如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化那几个步骤？ 带宽和截止频率参数的设计、结构图的设计需要改变，所以原理图属性设置、画结构图、元件参数设置、参数优化步骤需要改变。 首先需要改变电路图的结构，如下图 将原来的电容接地改成电感接地。 之后在优化参数进行重新设置。也就是将原来0~400MHZ的优化条件改成400MHZ~MAX的频率范围。原来的600~MAX的改为0~600MHZ的频率范围。如下图 之后重复上述仿真可以得到如下结果 可见这样设计并不是十分的完美，在0~300MHZ内基本满足条件，在之后增益略微有偏差。反射系数在某个区域内比较符合。 （2）你在优化设计过程中，那些参量调解对优化结果影响最大？（最敏感）在优化过程中，电容c1和c0的参量调节对优化结果影响最大。 微波：是电磁波中介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短（频率最高）的波段，其频率范围从300Mhz（波长1m）至3000GHz（波长0.1m）. 微波的特性：1.似光性2.穿透性3.宽频带特性4.热效应特性5.散射特性6.抗低频干扰特性. 与低频区别：趋肤效应，辐射效应，长线效应，分布参数。 微波传输线的三种类型:1.双导体传输线，2.金属波导管3.介质传输线。 集总参数：在一般的电路分析中,电路的所有参数,如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上,各个元件上,各点之间的信号是瞬间传递的,这种理想化的电路模型称为集总电路。 这类电路所涉及电路元件的电磁过程都集中在元件内部进行。用集总电路近似实际电路是有条件的，这个条件是实际电路的尺寸要远小于电路工作时的电磁波长。对于集总参数电路，由基尔霍夫定律唯一地确定了电压电流。 分布参数： 电路是指电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同。这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时间的函数外，还是空间坐标的函数。 分布参数电路的实际尺寸能和电路的工作波长相比拟。 对于分布参数电路由传输线理论对其进行分析。 均匀传输线方程（电报方程）： t t z i L t z Ri z t z u ? ? + = ? ?) , ( ) , ( ) , (， t t z u C t z Gi z t z i ? ? + = ? ?) , ( ) , ( ) , ( 传输线瞬时电压电流： ) cos( ) cos( ) , ( 2 1 z t e A z t e A t z u z zβ ω β ωα α- + + =- + )] cos( ) cos( [ 1 ) , ( 2 1 z t e A z t e A Z t z i z zβ ω β ωα α- + + =- + 特性阻抗: C j G L j R Z ω ω + + = (无耗传输线R=G=0.) 平行双导线(直径为d,间距为 D): d D Z r 2 ln 120 ε = 同轴线（内外导体半径a,b）: a b Z r ln 60 ε = 相移常数： λ π ω β 2 = =LC 输入阻抗： ) tan( ) tan( 1 1 0z Z Z z Z Z Z Z inβ β + + = 反射系数：z j z j e e Z Z Z Z zβ β- -Γ = + - = Γ 1 1 1 ) ( 终端反射系数:1 | | 1 1 1 1 φj e Z Z Z Z Γ = + - = Γ 学校名称 现代测绘技术及应用 年级: 学号: 姓名: 专业: 指导老师: 二零一八年六月 摘要 随着信息化的高速发展，我国城市测绘技术取得了突飞猛进的发展。测绘技术在土地调查、土地规划以及土地勘测工作中起到至关重要的作用。现代测绘技术无论在理论水平、精准程度、还是在应用围方面都取得到了极大发展，为人类的自然开发、社会规划、经济建设等方面贡献了不可或缺的力量。 关键词：现代测绘技术；应用与发展 目录 摘要.............................................................. IV 第1章前言. (1) 第2章测绘的种类 (2) 2.1传统测绘 (2) 2.2现代测绘 (2) 第3章现代测绘技术的应用 (2) 3.1现代测绘技术主要表现 (2) 3.2加强城市的信息化管理 (3) 3.3支持城市地理方位信息的绘制 (3) 第4章现代测绘技术的发展 (3) 4.1GPS技术的广泛采用 (3) 4.2工程控制网与监测网的优化 (3) 4.3测绘的数字化 (3) 4.4空中摄影测量技术的广泛应用 (3) 4.5遥感技术将更全面的应用 (4) 4.6海洋测绘的发展 (4) 第5章结语 (4) 参考文献 (4) 1.前言 当今，经济的迅猛发展为了，满足人们对出行和居住等条件的需求，建筑工程市场的竞争越来越激烈。施工企业发展生存的根本就是工程的施工质量，一个企业要想长久的存活下去，必须对其旗下的工程的质量严格把关。此外，自改革开放以来，我国测绘技术由传统测绘模式进入了数字化测绘模式，数字化测绘模式不仅提高了测绘的工作效率，也推动了其他各行业的发展，自上个世纪90年代以来，信息产业作为一个新兴产业在世界围发展起来，世界围测绘界已经出现了面向地理信息服务的变革新动向。我国也正在努力建设一个高效、完善、先进的国家公益信息基础网，例如：数字中国地理空间基础框架、数字城市、数字地球等项目，这些可为中国地理空间信息服务提供宝贵的基础地理信息资源，因此我国测绘事业有了新的发展，在信息化时代的背景下信息化测绘事业在数字化测绘的基础上飞速发展，我国开展了国家基础测绘项目，也就是“大专项”工程，它的建立不仅标志着我国由传统测绘向数字化测绘转变，也标志着由数字化测绘向信息化测绘的飞跃。 2.测绘的种类 2.1传统测绘 传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测五个部分。 2.2现代测绘 现代测绘中常用的技术有卫星定位； GPS导航电文及信号；GPS伪距定位原理；载波相位测量原理；差分GPS测量；GPS定时；GPS定位的几何误差； GPS坐标转换；GPS高程； GPS 在地形、海洋测绘中应用；“3S”系统；测深的基本知识；多波束系统的测深方法和工作原理；多波束系统的声速改正技术；多波束系统的换能器吃水改正技术；多波束数据的精度评估；多波束数据的后处理。 3．现代测绘技术的应用 测绘技术对土地测绘起到了重要的作用，在城乡建设规划、国土资源的合理利用、农林牧渔业的发展、环境保护以及地籍管理等工作中，必须进行土地测量和测绘各种类型、各种比例尺的地图，以供规划和管理使用。在地质勘探、矿产开发、水利、交通等国民经济建设中，则必须进行控制测量、矿山测量和线路测量，并测绘大比例尺地图，以供地质普查和各种建筑物设计施工用。在国防建设中，除了为军事行动提供军用地图外，还要为保证火炮射击的迅速定位和导弹等武器发射的准确性，提供精确的地心坐标和精确的地球重力场数据。 3.1 现代测绘技术主要表现 现代测绘技术主要表现为：信息化测绘技术，现阶段，测绘成果应用最广泛的就是城市规划部门和城市管理部门，因此，以城市规划为目标，针对信息组织、数据建库和应用进行研究和开发，信息化测绘体系为城市规划的管理、审批提供了更有针对性，更详实的服务。 实验报告 实验课程：微波技术与天线 学生姓名： 学号： 专业班级： 2011年 6月3日 目录 实验一微波测量系统的认识及功率测量 实验二微波波导波长、频率的测量、分析和计算 实验三微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算 实验四微波网络参数的测量、分析和计算 实验一微波测量系统的认识及功率测量 一、实验目的： （1）熟悉基本微波测量仪器； （2）了解各种常用微波元器件； （3）学会功率的测量。 二、实验内容： 1、基本微波测量仪器 微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试技术。它主要包括 微波信号特性测量和微波网络参数测量。 微波信号特性参量主要包括：微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等。微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。 测量的方法有：点频测量、扫频测量和时域测量三大类。所谓点频测量是信号只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络 分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析；时域测量是利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。 图1-1 是典型的微波测量系统。它由微波信号源、调配器/ 衰减器/隔离器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。 图1-1 微波测量系统 2、常用微波元器件简介 微波元器件的种类很多，下面主要介绍实验室里常见的几种元器件：（1）检波器（2）E-T 接头（3）H-T 接头（4）双T 接头 （5）波导弯曲（6）波导开关（7）可变短路器（8）匹配负载 （9）吸收式衰减器（10）定向耦合器（11）隔离器 3、功率测量 按图1-1 所示连接微波测量系统，在终端处接上微波小功率计探头，接通电源开关，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录。 三、实验数据及处理 1、实验数据如下表： 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 衰减器位置 (mm) 11.5 11.3 10.8 9.4 7.5 6.0 4.1 2.6 1.8 1.0 功率计读数 (μw) 现代测量技术与误差分析（作业） 摘要：本文根据作业要求设计数据采集及输出控制电路，经过分析选用常用的8位处理器89C51作为处理器。由殳计任务要求采集两路压力传感器信号，并且输出端同样要求控制两路电机，而设计要求的ADC和DAC芯片仅提供单路，因此需要加上多路控制开关，实现分时采集及控制，以减小设计成本。另外本设计增加滤波放大电路等提高实验精度。 1.实验任务及要求 输入端：两个通道 1、压力传感器的最程：0~100Kg; 2、传感器灵敏度：0.01Kg; 3、传感器分辨率：0.01Kg; 4、传感器信号输出频率：＜1000Hz; 5、测试系统工作量程:O~5OKg; 6、测试过程中具有髙频扰动； 7、测试系统工作温度范围：-40e C?60?C。 8、传感器输出采用电流输出：4?20mA标准电流输出 输出端：两个通道 9、电机所需驱动电压：一IOVTOV; 10、电机所盂驱动电流：＜100nιA; 11、测试系统工作温度范I札 -40e C-60 °C： 要求： 1、设计完整的数据采集及输出控制电路，ADC釆用AD976： DAC 采用AD669 2、各通道测控周期＜5ms; 3、详细说明采集电路的设计依据： 4、C PU可不指定型号，采集电路与CPU的接口由示意图形式表示； 5、Sl 出采集电路所有用到的元器件的具体型号、参数,主要考虑的 指标: 6、 提供主要元器件的说明书； 7、 给出ADC 、DAC 的驱动程序。 2 ?总体设计 本设计任务要求有信号采集和输出控制两部分。其中数据采集传感器输出信 号为带有高频噪声干扰的4一一20InA 的电流信号。 图1 总体设计框图 3?数据釆集电路 根据实验任务要求，需要采集网路床力传感器输出的电流信号，同时采集的 信 号帝有高频噪声干扰。根据设计需耍，应刘传感器输出的电流信号就行信号调 理放大滤波等操作，然后进行A ?D 转换存进CPU ψo 1.信号调理模块 设计要求采集两路压力传感器输出的电流信号，而所提供的的AD976芯片只 提 供单通道输入，为节约设计成本，在满足设计任务要求的情况下采用多路模拟 开关CD4066控制输入和输岀的选择。CD4066是一种双向模拟开关，在集成电路 内有4个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。每个开关有一个输人端 和一个输出端，它们可以互换使用，还有一个选通端（乂称控制端），当选通端 为高电半时，开关导通：当选通端为低电半时，开关截止。使用时选通端是不允 许悬空的。 Kl 号路择关 压力传需務 MiaiiS 波放 大电路 1-2OmA - O -一 IOT 转换M关于现代距离测量技术
现代各种测量技术的应用
微波技术与天线实验3利用ADS设计集总参数匹配电路
《微波技术与天线实验》2
微波技术与天线(重点)
现代测绘技术及应用
南昌大学微波技术与天线实验报告
现代测量技术与误差分析报告