输出频率特性

输出频率特性（精选三篇）

输出频率特性 篇1

振荡器上变频器AD9552和LVDS/CMOS时钟扇出缓冲器ADCLK854共同构成灵活的引脚可编程时钟分配解决方案。AD9552配有一个SPI端口，用于对器件进行编程。此接口支持最高达900 MHz的宽输出频率范围。另一方面，它也可以通过引脚编程，从而简化许多不需要软件可编程性能的设计应用。在引脚可编程模式下，最多可提供64种标准输出频率，具体视输入频率选择而定。因此，AD9552可以像频率引脚可编程VCXO一样工作。此外，AD9552还能采用输入端的晶体谐振器工作，以提供更大的灵活性。AD9552的简化框图如图1所示。

ADCLK854是一款时钟扇出缓冲器，其LVDS和1.8 V CMOS输出均可通过引脚进行编程。ADCLK854提供最多12路LVDS输出、24路CMOS输出或二者的组合。如果需要较少的输出或不同的输出逻辑选择，可以用ADI公司其他几个时钟扇出缓冲器代替ADCLK854。

电路描述

图2的简化电路显示AD9552与ADCLK854客户评估板之间的设置。AD9552可采用26 MHz晶体谐振器工作。然后，AD9552 LVPECL输出驱动ADCLK854评估板，以实现LVDS和/或CMOS扇出功能。选择LVPECL输出是因为它具有较低的抖动和相位噪声。对于低抖动时钟分配，AD9552和ADCLK854是非常合适的组合。两款器件均具有引脚可编程特性，因而可实现独立的时钟发生器解决方案，无需将接口控制线连回FPGA或微控制器。此外，两款器件的尺寸均很小。有关内部连接和材料清单的详细信息，请参考AD9552评估板和ADCLK854评估板文档。

下面的程序说明如何使用板上跳线和拨动开关对AD9552评估板进行手动编程，以便设置用于所选输入和输出频率的逻辑电平。本例中，晶振频率为26 MHz，输出频率为625 MHz。

(1) 确保跳线JMP3处于手动控制位置;

(2) 确认连接器P2上的所有5个跳线均已移除;

(3) 将S3拨动开关的位置设为0111，表示在使用26 MHz晶振;

(4) 将S2拨动开关的位置设为0010，并将S1拨动开关的位置设为0011;

(5) 将示波器、频谱分析仪或其他实验室设备与板右上侧J3至J6 SMA连接器中的任一个相连;

(6) 将评估板插入USB端口，以提供电源;

(7) OUT1 SMA连接器上应能观察到625 MHz的频率;

(8) 如果需要其他输出频率，请从USB端口断开。然后改变拨动开关设置，再次连接USB端口。

每次设置拨动开关后，必须移除USB电缆，使AD9552断电，以便对AD9552重新编程。有关引脚编程的详细说明请参考AD9552数据手册。

ADCLK854输出也是引脚可编程的，可提供最多12路差分LVDS输出或24路单端1.8 V CMOS输出。跳线CTRL_A、CTRL_B、CTRL_C和SLEEP用于配置输出。欲将输出配置为所需设置，请参考网页上表格。

典型环节和系统频率特性的测量 篇2

姓名: 学号: 班级:同组人：实验指导老师：

成绩：

一、实验目的

1.了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法； 2.根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。

二、实验数据或曲线

输入正弦信号图像：

图1 实验曲线

1.惯性环节

性环节的电路图 ：

系统传递函数为：

G(s)uo(s)K1 ui(s)TS10.1s1波形图像：

a、正弦波的频率在0.2Hz到2Hz的时，采样频率设为1000Hz

THBCC-1实验平台 1 5/17/2012 8:55:00 AM

b、正弦波的频率在2Hz到50Hz的时，采样频率设为5000Hz。

2.二阶系统

二阶系统的电路图：

THBCC-1实验平台 1 5/17/2012 8:55:00 AM 系统传递函数：

n15 W(S)22220.2SS1S5S5S2nSn波形图像：

2a、当RX100K时

b、当RX10K时

THBCC-1实验平台 1 5/17/2012 8:55:00 AM

3.滞后—超前校正网络

无源滞后—超前校正网络的电路图

传递函数为：

(1R2C2S)(1R1C1S)(1T2S)(1T1S)GC(S)(1R2C2S)(1R1C1S)R1C2S(1T2S)(1T1S/)

幅频特性曲线：

THBCC-1实验平台 1 5/17/2012 8:55:00 AM

三、实验思考：

1.在实验中如何选择输入正弦信号的幅值？

答：通过THBCC-1软件，我们得到输入正弦信号波形图，在通过测量波形的峰峰值并不断调整峰峰值就能得到所需的正弦信号幅值。

2.用示波器测试相频特性时，若把信号发生器的正弦信号送入Y轴，被测系统的输出信号送至X轴，则根据椭圆光点的转动方向，如何确定相位的超前和滞后？ 答：如果输入和输出信号交换输入的话，则判断超前和滞后的方法也要反过来，即顺时针为滞后，逆时针为超前。

3.根据上位机测得的Bode图的幅频特性，就能确定系统（或环节）的相频特性，试问这在什么系统时才能实现？

输出频率特性 篇3

关键词： 石油生产； 流量； 光纤； 湍流； 振动

中图分类号： TN 253文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.02.003

Study of optical fiber fluid flow monitoring system

using pipe vibration frequency characteristic

LIU Xiaohui1， LIU Suxiang2， SHANG Ying1， WANG Chang1

（1.Key Laboratory of Optical Fiber Sensing Technology of Shandong Province，

Laser Institute of Shandong Academy of Sciences， Jinan 250014， China；

2.Shandong Academy of Sciences， Jinan 250014， China）

Abstract： Fluid flow is an extremely important parameter in the oil production field. Realtime monitoring of fluid flow parameter provides a scientific basis for increasing reservoir recovery. An optical fiber fluid flow monitoring system based on pipe vibration frequency characteristic is proposed. The vibration of the pipe is induced by turbulent flow when fluid flow passes through the pipe. The fiber optic sensors wrapped around the pipe outside the wall are used to detect the vibration information. The frequency characteristics of the vibration of the pipe are summarized. Then the relationship between mean flow rate and standard deviation of the vibration of the pipe induced by turbulence is determined.

Keywords： oil production； fluid flow； fiber optic； turbulent flow； vibration

引言石油生产中，流量是油气井下的重要物理量，实时流量监测能够为提高原油采收率提供可靠的科学依据。石油工业中被测流体的成分复杂，流态多种多样，工作现场的条件十分恶劣，传统电子传感器在井下恶劣环境诸如高压、高温、腐蚀、电磁干扰下无法正常工作。与传统电子传感器比较，光纤流量传感器具有如下优点：（1）灵敏度高，动态范围广，准确性高；（2）易于远距离测量；（3）耐高压高温，电气绝缘性好，抗电磁干扰，安全可靠；（4）体积小，质量轻，集传感与传输于一体[15]。本文利用湍流诱发振动特性以及光的相位特性，提出了一种光纤流量监测系统，该系统的光信号在光纤传输的过程中会受到管壁振动信号调制，采用相位载波（phase generated carrier，PGC）调制解调技术完成流量信号的提取。光纤作为感知流量信号的传感器，结构简单可靠，灵敏度高，在石油测试仪器中具有广阔的应用前景。1光纤流量监测系统原理

1.1管壁振动测试原理研究表明，流体分子到达管壁时具有的动能有90%以上转化为压力的形式，故压力是流体与管壁传递能量的主要形式[6]。关于圆管湍流的研究表明，压力脉动和流速脉动成正比[7]，即p∝u—v—（1）式中：u—为轴向平均速度；v—为径向平均速度。充满液体的油管可以简化为一维梁，具有关系p′（x）=d2Mdx2=dVdx（2）式中：V为剪切力；M为弯矩；x为轴向位移；p′（x）为单位长度载荷函数。光学仪器第37卷

第2期刘小会，等：基于管壁振动频率特性的光纤流量监测系统

由工程力学可知p′（x）=EId4ydx4（3）式中：y为径向位移；EI为抗弯强度。由梁的振动式可以得出2yt2=-gAγEI4yx4（4）式中：t为时间；g为重力加速度；A为截面积；γ为比重。结合式（3）和式（4）得出p′（x）∝2yt2（5）式（5）表明管壁振动的加速度和压力脉动成正比。根据文献[8]中湍流强度的推导可以得出1N-1∑Ni=1ui（t）-u—2∝u—（6）式中N为采样点数。由式（6）可以看出管道振动的标准方差和平均流速成正比。由于平均流量和平均流速成正比，故管道振动的标准方差和平均流量成正比。由以上公式的推导可以得出平均流量与振动加速度标准方差有定量关系，这是光纤流量测量系统的理论基础。

1.2光纤相位调制原理光相位信息由光纤波导的总物理长度、折射率及其分布、光纤波导的横向几何尺寸决定。假定光纤波导折射率分布保持恒定，并已知施加在光纤上的扰动（外界信号），光通过长度为L的光纤后，出射光波相位延迟为[9]φ=2πnLvc（7）图1光纤流量传感单元

nlc202309032139

Fig.1Optical flow sensing unit式中：n为光纤纤芯折射率；c为真空中光速；v为光频。由此得出光相位的变化式为Δφ=2πnLvcΔnn+ΔLL+Δvv（8）引起相位变化的因素可分为温度效应和应力应变效应。温度效应所引起的相位变化较为缓慢，可采用信号处理的办法消除其引起的相位变化，因此本文的光纤流量监测系统主要采用应力应变效应。光纤流量传感单元如图1所示，在油管外壁选择流量监测点，在流量监测点处缠绕特定长度的高灵敏传感光纤，并在传感光纤末端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元。当流体经过油管时，光纤流量传感单元感应湍流引起的压力脉动，经过PGC技术解调出相应的流量信息。

1.3相位载波调制解调原理迈克尔逊干涉仪干涉信号可表示为I=A+BcosΦ（t）（9）式中：A为平均光功率；B=κA，κ≤1为干涉条纹可见度；Φ（t）为干涉仪的相位差。设Φ（t）=Ccos（ω0t）+φ（t），则式（9）可写为[10]I=A+Bcos[Ccos（ω0t）+φ（t）]（10）式中：C为调制深度；ω0为相位载波角频率；φ（t）=Dcos（ωst）+Ψ（t），其中，D为传感器信号幅值，ωs为传感器信号的角频率，Ψ（t）是扰动信号等引起初始相位的缓慢变化。根据Bessel函数，式（10）可表示为I=A+BJ0（C）+2∑∞k=0（-1）kJ2k（C）cos（2kω0t）cosφ（t）-

2∑∞k=0（-1）kJ2k+1（C）cos（（2k+1）ω0t）sinφ（t）（11）图2PGC解调原理图

Fig.2Diagram of PGC图2是PGC解调原理图，迈克尔逊干涉仪的输出信号I分别与二倍频、基频相乘，为了克服信号畸变和消隐现象，分别对两路相乘后的信号进行了微分交叉相乘（DCM），微分交叉相乘后的信号经过差分放大、积分运算后变换为信号S1，即S1=B2GHJ1（C）J2（C）φ（t）（12）式中：G为基频系数；H为倍频系数。将φ（t）=Dcos（ωst）+Ψ（t）代入式（12）可以得出信号S2，即S2=B2GHJ1（C）J2（C）[Dcos（ωst）+Ψ（t）]（13）由式（13）可以看出，积分后得到的信号包含传感信号Dcos（ωst）和外部干扰信号，后者通常是慢变信号，通过高通滤波器（HPF）消除外部干扰信号，光纤流量监测系统的最后输出信号S为S=B2GHJ1（C）J2（C）Dcos（ωst）（14）2新型光纤干涉流量计实验系统

2.1光路设计连续稳定的激光被声波调制器调制为重复频率为100 Hz、脉宽为1 μs的脉冲激光，脉冲激光信号在经过马赫曾德尔干涉仪后形成两个脉冲激光信号，如图3所示，两个脉冲激光信号依次注入光纤流量传感器，经过一系列光纤光栅反射，在接收端信号形成含有传感信号的脉冲序列。

2.2实验系统设计液体循环系统如图4所示，系统主要由油管、阀门、注水口、出水口、水泵、光纤流量传感器以及电磁流量计组成。首先通过注水口往油管内注入液体，使得液体充满整个循环系统，然后开动水泵，使得液体在油管内循环流动起来，通过调节阀门A和阀门B控制流过光纤流量传感器的流量，在光纤流量传感器附近安装一个电磁式流量计用于标定光纤流量传感器。本系统为了能够检测到0～40 kHz的传感信号，在实验中采用了频率为80 kHz的载波频率。通过分析解调油管中传感信号的频率特性，确定流体振动信号频率范围主要集中于10～30 kHz，实验结果如图5所示，在此频率范围内光纤流量监测系统能较好地完成流量监测。图3光纤流量监测系统光路图

Fig.3Schematic diagram of the fluid flow monitoring system

图4流量测试实验系统

Fig.4Schematic diagram of the

experimental system图5频率范围10～30 kHz下的光强与流量关系图

Fig.5Relationship between light intensity and

flow in the frequency range between 10 kHz and 30 kHz

3结论采用光纤传感技术将湍流振动产生的动态压力信号转化为光相位信号，确立了光相位信号与流量的二次曲线关系。通过研究流体流过管道时湍流引起的振动信号的频率特性，提出了一种光纤流量监测系统，成功实现了非浸入式测量范围为5～50 m3/h流量的在线测量。通过实验发现，在大流量的情况下测量精度较高，测量精度为±5%，为进一步实施油井实地实验提供了参考。 参考文献：

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（编辑：刘铁英）