高功率装置紫外脉冲的光纤取样技术研究

针对高功率激光装置激光束数多、脉冲短、角漂移大等问题,在紫外光时间脉冲波形测试中采用成像光纤耦合取样技术,理论设计并制作透镜成像的耦合取样系统,实验测试该系统对时间脉冲波形测试产生影响。实验结果表明,取样系统耦合角度范围大于±1’、对光束平移量在±2mm范围能够不失真的探测时间波形,脉冲幅度起伏变化在2倍,时间脉冲波形测试畸变量在20ps内。该技术有效地解决了时间脉冲波形测试中稳定耦合问题,保证了测量系统的可靠性。     

基于光脉冲源的标准脉冲法的宽带取样示波器校准技术研究

本文构建了基于光脉冲源的示波器校准系统,用标准脉冲法实现了对宽带取样示波器Agilent 86100C的70GHz取样模块86118A的校准.在校准实现过程中,首次综合研究了三种时基误差对校准结果的影响,并采用互相关算法去除时基漂移,最小二乘法修正时基失真,利用反卷积去除时基抖动.实验结果表明,本文方法实现了对70GHz宽带取样示波器的校准,有效地去除了时基误差,满足校准精度的要求.     

神光-Ⅲ原型装置多路激光近红外时间波形测量系统

为了解决大型高功率激光装置激光脉冲宽度窄、光束口径大、路束多,以及输出光束远场漂移量大等特点导致的激光脉冲时间波形难以准确测量的难题,研制了多路激光近红外时间波形测量系统.该系统使用光束匀滑进行光纤耦合取样的方法,采用时分复用的光纤传输技术,实现了神光-Ⅲ原型装置8路纳秒激光脉冲时间波形的测试.结果表明,通过对2008年度原型装置时间波形的测量数据分析,该测量系统的测量相对扩展不确定度小于2.5%,提高了系统的抗干扰能力和可靠性,同时也降低了激光装置参量诊断系统的建造成本.     

单模光纤干涉仪反馈稳定系统的简单电路

单模光纤干涉仪用在水听器和其他类型的传感器中时,要在因温度波动和其他扰动而使干涉仪两臂间产生差分相位漂移的情况下获得最大灵敏度和线性度,必须加反馈稳定系统.本文阐述了一种简单有效的电子电路来稳定干涉仪.反馈环路带宽为5kHz,这一带宽足以包括信息信号以及附加其上的漂移校正信号,用一个高通滤波器把漂移校正信号从信息信号中滤去.     

频宽1000兆赫的晶体管取样示波器

本文介绍一种宽频的晶体管取样示波器,它的有效频宽在1000兆赫以上。取样示波器由比较器,取样脉冲发生器,取样门等部件组成。设备采用了普通的漂移晶体管和微波晶体检波器。本文讨论了应用雪崩晶体管作为取样脉冲和实现宽频取样门的问题,并且分析了取样的稳定度。应用本仪器曾观察上升时间约0.5毫微秒的快速脉冲和脉冲调制的100兆赫正弦振荡波形。最后,对本仪器的改进提出初步意见。     

高分辨率探地雷达步进系统的研究与实现

基于对探地雷达回波信号的分析,提出了等效时间取样的探地雷达系统的设计方法.并分析了天线中心频率、分辨率和取样间隔的关系,构建了一种步进时间达到1.25×10-2ns的步进系统,实现了高分辨率的探测.最后,采用研制的探地雷达实验系统进行了实际探测实验,探测结果表明,等效时间取样技术对该系统是有效的,且步进系统的稳定性是较高的.     

抑制模板漂移的目标跟踪算法

 本文提出了一种解决目标跟踪中模板漂移现象的新算法.模板漂移现象指的是,由于不断进行模板更新,目标会逐渐移出模板,而背景物体则逐渐占据整个模板.本文为了解决这个问题,提出了一组能够精确描述模板漂移对于模板更新滤波器的影响的表达式,以使得考虑了模板漂移影响后的模板更新滤波器能够在空间及时间上自适应地实现及时更新目标外观与避免模板漂移之间的近似最优平衡.大量的包含不同目标外观变化类型的实景视频流的实验结果证实了本文算法的有效性.     

红外探测器的漂移特性对测温精度的影响

介绍了基于黑体标定的目标表面温度测量系统的系统组成及测量原理,利用黑体对红外探测器标定得到表面温度的测量曲线.分析了红外探测器的漂移特性,拟合漂移曲线并对探测器的能量漂移进行补偿.对一个温度可控的面辐射源进行测温实验,比较漂移补偿前后的测温数据,补偿后的测温精度得到了明显的提高.     

连续染料激光器的外腔稳频

连续染料激光器因其波长连续可调,在激光光谱、激光化学以及激光同位素分离等获得了广泛的应用.但因染料喷流的不稳以及受外界振动、温度、市电等影响,频率稳定度较差.例如S-P380A环形染料激光器及国内同类产品,取样时间小于1秒的峰峰频率波动约为20MHz,1秒至3秒时为40MHz,取样时间再长漂移更大.为提高其频率稳定性、压缩其线宽以满足高分辨激光光谱的要求,可把它锁频于一稳定的外部参考腔.     

试论非均匀取样周期信号的数字频谱

在许多高速数据采集系统中,由于取样时基抖动等因素影响,取样过程实际上是非均匀的。本文首先介绍这类非均匀取样模型及数字频谱分析的一般原理,然后详细地导出了非均匀取样周期信号的数字频谱表达式,讨论了它们的一些重要特性;最后分析了四种典型的非均匀取样现象,得出了估计非均匀取样周期信号信噪比(S/N)的一般公式及若干结论。本文的思想和有关结论对开展非均匀时间序列分析、谱估计理论研究及高速数据采集系统的设计都有明显价值。     

分布式光纤温度传感器信号处理系统的研究

信号处理系统是分布式光纤温度传感器的重要组成部分，它的研究和设计对降低探测器和放大器的输出噪声，提高传感器的时间分辨率和温度分辨率有重要的意义。本文从提高时间分辨率的角度介绍了传感器对信号处理系统的要求，提出并行取样积分器方案及其所能达到的时间分辨率；介绍了由此而建立的信号处理系统。     

COLORED NOISE PREDICTION BASED ON NEURAL NETWORK

A method for predicting colored noise by introducing prediction of nonlinear time series is presented. By adopting three kinds of neural networks prediction models, the colored noise prediction is studied through changing the filter bandwidth for stochastic noise and the sampling rate for colored noise. The results show that colored noise can be predicted. The prediction error decreases with the increasing of the sampling rate or the narrowing of the filter bandwidth. If the parameters are selected properly, the prediction precision can meet the requirement of engineering implementation. The results offer a new reference way for increasing the ability for detecting weak signal in signal processing system.     

Drift reduction in ion-sensitive FETs using correlated double sampling

A discrete-time technique, correlated double sampling (CDS), as a method to reduce drift during ion-sensitive field effect transistor (ISFET) operation is presented. The CDS technique exploits switched capacitors to resolve low-frequency signal errors such as drift and 1/f noise, which are generated by an ISFET and its readout. In conjunction with post-processing, experimental results confirm drift reduction using this technique.     

基于虚拟仪器的光泵磁力仪测控系统设计

为了降低激光泵浦磁力仪的噪声,首次将虚拟仪器技术应用到了光泵磁力仪的测控系统中。采用Labview编程工具和基于PXIe总线的工控系统,完成了数据采集、信号处理和信号发生三个模块的一体化设计。在分析各个模块实现的基础上,重点研究了数字信号处理算法的设计。通过改进FIR结构低通滤波器解决了噪声水平和系统带宽的矛盾,采用梯形积分增量式PID控制算法,提高了系统的抗干扰能力和鲁棒性,使得控制系统的噪声水平达到了0.01 V的量级。结合激光稳频技术和稳功率技术,有效地消除了激光的频率漂移和功率抖动所引入的噪声,将磁力仪的噪声降低到了0.7 pT/Hz0.5@1 Hz。     

基于FPGA的振动信号采集处理系统设计

在振动信号采集和处理系统设计中,信号的处理时间与可靠性决定着系统应用的可行性。本文设计了一种基于FPGA的振动信号采集处理系统,该系统通过振动信号采集电路、抗混叠滤波电路、AD采样电路将电荷信号转化为数字信号送入FPGA,在FPGA处理设计中利用数据流控制方法并行实现了信号的采样和处理,并在数据存储和访问过程中采用时钟时标方法判断信号采样过程中的数据丢失情况,有效提高了振动信号处理的实时性及可靠性。本设计在真实环境中进行了验证,系统运行稳定可靠,满足各项技术应用要求。     

一种抗混叠的非均匀周期采样及其频谱分析方法

非均匀采样可以突破采样定理的限制,但非均匀采样信号的频谱在所有频率段均存在混叠频谱噪声,这些频谱噪声会淹没真实信号中的一些频谱幅度较小的信号,使得非均匀采样无法检测小信号。本文提出一种非均匀周期采样方法,该方法既具有非均匀采样抗混叠的特性,又具有均匀采样的消除混叠频谱噪声的特点。文中详细分析了非均匀采样产生混叠频谱噪声的原因,提出了基于非均匀周期采样的傅里叶变换方法,并给出了实验结果。理论和实验表明,非均匀周期采样方法是一种行之有效的采样方法。     

基于DSP的液晶性能测试系统研制

介绍了一种基于DSP芯片TMS320LF2407的动态液晶测试系统,可实现液晶阻抗参数的实时动态测量。详细描述了系统的硬件设计及软件实现。借助芯片的捕获功能,计算信号的实时频率,实现了整周期采样,保证了数字信号处理的精度。利用离散傅里叶变换计算相位差和幅值,消除了温漂和噪声的影响。     

基于类对比度的CCD相关双采样自适应技术

相关双采样技术作为CCD视频信号标准预处理技术之一,能有效地抑制CCD复位噪声。双采样时钟位置是相关双采样技术中的关键参数。针对自动确定采样时钟位置这一问题,提出了类对比度评价函数,通过固定场景改变信号采样时钟位置和复位采样时钟位置,最大化类对比度评价函数,自动确定CCD相关双采样时钟位置,并对类对比度作为评价函数的原理进行了详细的论证。为了验证算法的有效性,设计了验证平台。实验表明:该方法能够有效地确定相关双采样时钟的位置,而且算法确定的位置不稳定度低至3%,对不同亮度具有较强的鲁棒性,同时该方法相对于传统方法能够有效提高获取图像的信噪比。     

Software-synchronized all-optical sampling for fiber communication systems

This paper describes a software-synchronized all-optical sampling system that presents synchronous eye diagrams and data patterns as well as calculates accurate Q values without requiring clock recovery. A synchronization algorithm is presented that calculates the offset frequency between the data bit rate and the sampling rate, and as a result, synchronous eye diagrams can be presented. The algorithm is shown to be robust toward poor signal quality and adds less than 100-fs timing drift to the eye diagrams. An extension of the software synchronization algorithm makes it possible to automatically find the pattern length of a periodic data pattern in a data signal. As a result, individual pulses can be investigated and detrimental effects present on the data signal can be identified. Noise averaging can also be applied. To measure accurate Q values without clock recovery, a high sampling rate is required in order to establish the noise statistics of the measured signal before any timing drift occurs. This paper presents a system with a 100-MHz sampling rate that measures accurate Q values at bit rates as high as 160 Gb/s. The high bandwidth of the optical sampling system also contributes to sampling more noise, which in turn results in lower Q values compared with conventional electrical sampling with a lower bandwidth. A theory that estimates the optically sampled Q values as a function of the sampling gate width is proposed and experimentally verified.     

小波阈值降噪法在Φ-OTDR扰动传感系统中的应用

针对目前基于相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）的分布式光纤扰动传感系统信噪比较差的问题,提出采用小波阈值降噪法对系统采样信号进行信号处理的前期降噪。分析系统有效信号特征,采用小波阈值降噪法中强制阈值降噪法、软阈值降噪法以及硬阈值降噪法分别对采样信号进行降噪处理,经过比较选择了阈值降噪法作为降噪算法。定量对比降噪前后扰动信号的信噪比,证明采用小波阈值降噪法中硬阈值法处理后的数据在进行后期定位算法时,信噪比提高近一倍。