用于光纤光栅传感解调系统的线阵InGaAs驱动时序电路的设计

从理论上分析了线阵InGaAs光电探测器阵列在采用光谱成像技术的光纤光栅传感解调系统中的的成像原理,在此基础上,对日本滨淞光子公司生产的G9212 型号的线阵InGaAs结构、工作方式等光电信号处理过程进行讨论.针对该型号的光电探测器阵列设计了使其正常工作的驱动时序电路,并用Verilog HDL 语言进行模块描述和CPLD实现驱动时序电路的仿真.实验结果表明,设计符合光纤光栅传感解调系统中线阵InGaAs实际工作需要.     

线阵InGaAs扫描FBG反射谱的传感解调方法

研究并实现了一种基于256像元线阵InGaAs扫描的光纤布拉格光栅传感解调系统。针对线阵InGaAs探测器,分析了光纤光栅反射谱中心波长定位原理,可实现多个FBG光谱的同时解调,单通道解调传感器数量取决于FBG的带宽和中心波长漂移范围。对256个像素点的光谱数据,通过设置的阈值判断反射谱的个数,分别对每一个谱峰进行拟合,基于高斯指数曲线模型实现了寻峰算法,获得了中心波长。搭建FBG解调系统采集光谱数据,寻峰算法的稳定性达到0.5 pm。该解调方法无机械移动部件,实现了多光纤光栅波长寻峰的并行快速响应,波长解调范围为1 525～1 570 nm,为多光纤光栅传感提供了高速解调方案。     

线阵InGaAs光谱谱线定标方法的应用

根据光纤光栅传感解调系统中检测中心波长偏移的特点,提出了一种利用线阵InGaAs作为光谱接收器件的波长解调系统,光谱谱线定位受系统中透射光栅狭缝和线阵InGaAs像元尺寸大小的影响,需要对该解调系统进行标定.在分析线阵InGaAs成像模型的基础上,用最小二乘法进行曲线拟和,获得谱线波长与线阵光电探测器阵列像元之间定位的数值计算方法,以确定光谱线在线阵InGaAs上的精确定位,使光谱谱线的定位精度得到提高.实验结果证明了该方法的可行性和有效性,提高了解调系统的精度.     

InGaAs焦平面探测器成像组件的设计与实现

针对InGaAs短波红外成像在军事装备、安全防范和工业检测等领域中的应用,提出了一种基于FPGA技术架构的InGaAs焦平面探测器组件的设计方案.讨论了InGaAs焦平面探测器的时序驱动、TEC温控、非均匀性校正、图像增强和自动曝光等关键技术的实现方法.经试验验证,依据该方案研制出的InGaAs焦平面探测器成像组件灵敏度高、对比度好、透雾效果明显.     

基于InGaAs探测器的日光条件光子计数实验

介绍了基于InGaAs单光子探测器的日光条件测距实验,通过压缩激光接收视场、使用超窄带滤光片、结合超快主动淬灭电路等降低InGaAs单光子探测器死时间的方法,成功地进行了基于InGaAs单光子探测器的日光条件光子计数测距实验。分析实验数据,分别获取基于InGaAs探测器和Si基探测器的系统探测灵敏度、系统测距精度等参数,并进行比较。实验结果表明:经过高速主动淬灭电路优化后的InGaAs探测器,其死时间与Si基探测器的死时间相当;在背景光噪声一定的情况下,使用InGaAs探测器可以提高系统的探测灵敏度,从而增加系统的最大测程;得益于InGaAs探测器的低抖动时间,在提高系统最大测程的同时,系统的测距精度不受影响。     

短波InGaAs红外面阵视频成像系统技术研究

短波红外是红外探测领域的重要应用波段。针对短波红外在薄雾、阴霾、夜晚等条件下的视频成像应用背景,提出了完整的面阵凝视视频成像系统方案,基于320×256短波红外InGaAs面阵探测器完成了成像系统原理样机的设计和性能测试,且为满足视频级数据流的实时性要求,基于FPGA实现了硬件上的非均匀性校正。实验结果表明:成像系统电路设计合理有效,噪声低、体积小,满足系统指标和探测器工作要求,探测器在视频工作条件下性能良好,获取了有效的高质量短波红外视频图像。     

基于线阵CCD的降水粒子探测高速数据采集系统

针对线阵CCD图像扫描技术探测降水粒子的情况,设计了一种基于高速模数转换器(ADC)、先进先出缓存器(FIFO)和数字信号处处理器(DSP)的线阵CCD数据采集系统。能实现以该线阵CCD驱动时序最高频率16.6 MHz的数据采集,系统运行稳定;数据存储和处理循环进行,保证信号转换的稳定性和避免数据存储丢失;详细描述前端调理电路、数据采集系统的原理、硬件构成和逻辑控制模块,给出了数据处理算法设计和系统试验结果。     

640×512数字化InGaAs探测器组件

数字化InGaAs探测器是短波红外探测器技术发展的一个重要方向,它不仅可以提升系统的集成度,还可以提升成像系统的各项技术指标。通过将模拟-数字转换器（ADC）集成到读出电路中实现数字化读出电路是数字化InGaAs探测器的技术核心。文中介绍了640×512数字化读出电路的设计与实现,并与InGaAs探测器通过铟柱进行倒装互联形成了数字化InGaAs探测器组件。通过对探测器组件的测试得到读出噪声为230 μV,峰值量子效率为65%,在300 K温度下探测率为1.2×1012 cmHz1/2/W,在60 Hz帧频下功耗为94 mW。测试结果表明,数字化InGaAs探测器组件具有低读出噪声,高线性度,高传输带宽,高抗干扰性等特点。     

基于线阵CCD的周视图像实时采集系统设计

为了获取具有较大视场的图像数据,设计了一种基于线阵CCD的高分辨率周视图像实时采集系统。完成了系统各硬件电路的模块设计,并采用VHDL语言编程设计了TCD1209线阵CCD驱动时序及A/D转换等控制时序。提出了基于VC多线程技术的线阵CCD图像动态实时采集的新方法,并详细介绍了在Visual C++6.0环境下,实时图像采集应用程序的实现过程。软硬件仿真与调试达到了预期的要求,完成了周视图像的实时采集,实验结果表明该方案具有一定的可行性。     

一种高速线阵CCD采集系统的设计

针对线阵CCD（ChargeCoupledDevice）及其外围器件时序复杂的特点,设计了一种高速线阵CCD采集系统。该系统采用MSP430单片机产生PWM信号实现各器件驱动时序,并将采集结果通过串口发送至上位机。介绍了系统组成及各器件时序同步的设计方法。实验结果表明,该线阵CCD采集系统能够很好的满足设计要求,可作为模块化电路集成到其它测量系统中。     

一种基于FPGA的实时红外图像放大模块

为了提高红外成像系统图像放大算法的资源利用率和实时性。在此基于传统线性插值算法,充分考虑红外探测器信号的输出方式,并根据红外成像平台的结构特点,提出了一种适用于FPGA的改进型线性插值算法,该算法基于并行流水线方式实现,充分发挥了FPGA的高速并行处理能力。该算法已应用于工程实践中,经过大量的实验和实际应用,稳定可靠,成像质量较好。与以往传统的实现方法相比,图像质量没有变化,实时性得到了很大的提高,资源占用少,具有很大的创新性和实用性。     

基于虚拟仪器的氦质谱检漏仪监控系统设计

基于虚拟仪器技术,使用LabVIEW开发平台,设计了应用于氦质谱检漏仪的监控系统。利用计算机、数据采集卡和单片机,实现了数据存储功能,达到了自动控制检漏仪部分动作的目标。该系统提高了氦质谱检漏仪的自动化水平,提高了真空系统检漏的效率。     

影响四象限探测器探测精度的因素

主要分析了影响四象限探测器跟踪精度的因素。对光斑大小、光斑位置、质心计算公式、探测器噪声、放大器噪声等因素进行了理论分析,通过计算和仿真的方法对各种因素的作用进行了验证,并通过实验验证了方法的正确性。研究结果表明,采用常用的四象限质心算法,只要采用合适的光学系统和信号检测电路,就可以实现高精度的跟踪误差检测。     

一种改善导航雷达恒虚警检测效果的算法

传统的恒虚警检测器在进行目标检测时,容易受到其他目标和强海杂波的干扰,造成自遮蔽效应,使得大目标和大块地物（陆地、岛屿）回波出现“挖空”现象.通过自适应调整参考单元与保护单元的设置以适应不同的检测环境,在理论上可以有效克服“挖空”现象,但是这种自适应技术在实际雷达中很难应用.针对这种“挖空”现象,以某型导航雷达为例,利用陆地（或岛屿）杂波和大目标在幅度上与海杂波回波的差异对一定范围内的数据进行修复,最后基于导航雷达的实测数据对文中算法进行验证,结果表明,该算法明显改善了导航雷达的回波显示质量,有利于目标的凝聚与跟踪,且运算量适中,便于工程实现.     

基于CFAR的SAR目标检测

CFAR检测是由事先定好恒定虚警概率进行目标检测的一种算法,其前提是目标相对于背景具有较强的对比度。CFAR算法通过单个像素灰度和某一门限的比较达到检测目标像素的目的。文中研究了恒虚警概率检测算法,推导了不同拟合分布的具体形式,给出了几种代表性检测器,如CA-CFAR检测器,通过仿真结果证明,在均匀杂波区域中,3种检测器的结果相当,都能检测出目标。但从整体看,CA-CFAR的检测性能更好。     

三红外火焰探测器软件算法设计与实现

通过对三红外火焰探测器软件算法的研究,提出一种三红火焰探测的具体软件算法实现方案,该算法融合了阈值法、信号间数字相关分析法和平均功率法解决三红外火焰探测问题,同时通过具体编程及试验验证,实现了三红外火焰探测器远距离探测技术要求,完成了软件算法的具体实现。试验结果表明提出的方案可行,算法能够有效提高三红外火焰探测器探测灵敏度,降低虚警率。     

智能室内定位系统研究

针对现阶段室内定位系统定位精度有限、规划管理困难、系统封闭交互性差等问题,在分析室内定位系统的目标场景和主要定位技术的基础上,提出了一种智能定位系统方案。该智能定位系统通过融合算法实现多种定位技术相结合的高精度定位。结合数据分析和仿真技术实现定位场景的识别,定位系统软硬件规划及定位算法的管理和优化。通过设计开放接口实现定位系统内数据与系统外部应用之间的数据交互,解决定位系统封闭、定位应用不丰富的问题。     

用CCD测量激光束的光强分布

本文介绍一种采用微机进行数据处理和面阵CCD作探测器的激光束光强分布的测量系统。论述了该系统设计、软件设计和误差分析。实现了对脉冲或连续激光束光强分布的实时、自动测量。     

基于热电偶动态校准的非线性拟合方法研究

为了提高热电偶动态校准的准确性,采用半导体激光器、红外探测器和被校准热电偶组成新的热电偶动态校准系统,分析了动态校准中红外探测器静态校准目的。根据反向传播神经网络原理,确定了反向传播神经网络的结构和参量,同时针对普通K型铠装热电偶进行了动态校准实验,得到红外探测器静态校准数据,由此数据采用最小二乘法和反向传播神经网络分别进行数据的非线性拟合,对两种方法的拟合结果进行了分析,并给出了拟合曲线。结果表明,在样本数据少、分布不均匀的情况下,反向传播神经网络拟合效果优于传统的最小二乘法,减小了由于数据拟合所带来的误差,能够更加准确地获得热电偶动态特性,实现热电偶动态补偿。这一研究结果对于热电偶动态特性研究具有重要的参考价值。