基于伪随机序列的聚合物光纤微弱光信号检测

提出了一种利用FPGA发出的伪随机序列检测微弱光信号的方法。用伪随机序列调制LED或LD光源,注入测量光纤,输出光信号经过光电转换后与伪随机序列的调制信号做相关检测。由于伪随机序列具有与白噪声相近的相关特性,测量过程中的干扰、噪声对相关峰值影响很小。因此,可以检测到微弱的输出光信号,提高了测量精度。测量系统由LabVIEW虚拟仪器实现。     

微弱光信号检测系统的研究北大核心

为了解决光电检测系统检测微弱光信号时的噪声问题,通过建立等效电路模型,推导出了光电检测电路输出信噪比公式并分析了影响系统噪声性能的关键因素。设计了一种可探测微弱光信号、具有宽动态范围和自动换档功能的光电检测系统。实验结果表明,该系统可对微弱光信号进行精确探测。     

激光陀螺反射镜最佳透射率实验研究

通过检测与计数电路可以将激光陀螺输出的光电信号进行放大、整形、鉴相,输出与陀螺转角成正比的脉冲信号。由于激光陀螺输出的是微弱光电信号,且检测电路存在散粒噪声和热噪声等干扰,因此提高检测电路信噪比对保障计数电路功能正常来说至关重要。为提高检测电路信噪比,需保证陀螺输出光功率尽可能大。根据激光器的功率输出公式推导计算了使陀螺输出光功率最大的反射镜最佳透射率,并进行了实验验证。理论计算和实验结果均表明,采用最佳透射率反射镜能够有效提高激光陀螺输出光功率。     

基于分段线性随机共振模型的信号检测电路研究

提出了一种新的分段线性随机共振模型,建立了模型的数学关系,通过强噪声背景下微弱周期信号检测的数值仿真,验证了模型的有效性.根据该模型设计了硬件电路,对不同噪声强度背景下微弱周期信号以及无噪声周期信号进行了随机共振实验研究和对比分析,结果表明,该电路可以实现对强噪声背景下的微弱周期信号检测,并能显著增强输出信噪比.     

利用随机共振解调微弱MFSK信号

采用随机共振解调微弱MFSK信号解决了传统解调方法误码率高的问题.根据大噪声环境下信号能借助噪声能量发生随机共振这一理论,先将微弱MFSK信号通过双稳态随机共振系统以提高其信噪比,对随机共振系统的输出信号用FFT来区分每段信号的载波频率,最后依据判决准则解调MFSK信号.当信噪比较高时,可向信号中人为添加白噪声来使之适...     

基于平均周期图法提高光纤光栅微弱振动信号检测能力的研究

光纤布拉格光栅(FBG)用于微弱振动检测时,当被测振动太微弱时系统输出传感信号的信噪比小于1,从时域采集的数据很难直接测得到信号的幅度和频率信息。提出一种信号处理方法,即将传感器在时域测量获得的连续数据分段后,对每段数据分别进行快速傅里叶变换获得其对应的功率谱信号,然后将频域信号做叠加平均得到新的数据。实验结果表明,采用这种频域叠加平均的方法处理后,FBG传感信号在频域内的信噪比提高了15.6dB,明显提升了微弱信号的检测能力。初步实验表明:该系统对FBG波长变化的检测灵敏度可提高到1.5fm。该信号处理方法特别适合噪声环境恶劣、被测信号以一定频率持续存在的工程应用领域,对实际环境下微小振动的识别与检测具有较大的意义。     

伪噪声干涉仪

引言本文阐述数字匹配滤波技术在射频干涉仪中的一种特殊应用。此系统用于测量协同式射频源相对于多天线接收阵的方位。在该系统中,射频源发射的射频能量由伪噪声序列来调制或由一侧音与一伪噪声序列相组合来调制。然后再用这些信号对载波调相。所选用的伪噪声序列其特性是类噪声的,因而具有类似于脉冲函数的自相关函数。接收天线阵由两个天线和有关的信号处理设备组成。所求的量是被测射频源发射的由伪噪声序列调制的信号之到达时间,如下所述,这些时间的差与所求的方位角有关。如用一伪噪声序列作调制信号,则取数字匹配滤波器输出的相关脉冲发生时间为到达时间(数字匹配滤波器是接收机信号     

保偏光纤模式耦合分析及其相干检测

当保偏光纤存在结构不均匀或者受到外部扰动时,将使其内部传输的一部分偏振光耦合到与其正交的偏振态上去。分析了保偏光纤内偏振光模式耦合的原理,给出了基于白光干涉法的偏振模式耦合检测方法,并用迈克尔逊干涉仪对保偏光纤的偏振模式耦合的耦合强度和耦合点发生的空间位置进行了测试。通过步进电机控制迈克尔逊干涉仪扫描臂的反射镜移动,改变干涉仪两臂之间的光程差,来补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差,实现了对偏振耦合的测量。为提高检测系统的灵敏度,需提高输出信号的信噪比,对光源发出的光进行高频调制,通过频谱搬移和相干解调,有效地抑制了各种干扰和噪声,使输出信号的峰值信噪比提高了5.1 dB,耦合强度测试最小值也由-57.6 dB提高到-62.7 dB,增强了测试系统检测微弱偏振耦合的能力。     

基于随机共振的微弱OFDM子载波数估计改进算法

针对OFDM信号中实际子载波数的估计问题,以提高检测峰值、降低信噪比门限、增大估计精度为目的,在倒谱法及其小波改进法的基础上,引入随机共振实现了微弱信号的增强,使子载波个数估计性能得到了提升。仿真结果表明,基于随机共振的改进算法稳健性强,可以较大程度地提高系统输出的局部信噪比,最高可达14dB,有效降低估计误差,在较差的高斯白噪声信道下仍然可以准确无误差地估计该参数,信噪比门限可降低约5 dB,为OFDM信号的信息恢复等后续工作打下良好的基础。      

基于数字信号处理的集成光学陀螺信号检测方法

集成光学陀螺的输出信号叠加了多种噪声成分,干扰了有用信息的检测.根据集成光学陀螺输出信号的特点,提出了一种在高速数字信号处理器组成的数字系统中,利用数字滤波器及互相关理论,对集成光学陀螺的含噪声信号进行处理的方法.结果表明在信噪比为10 dB的情况下,该技术可以将信号误差基本控制在3%以下,实现了复杂噪声环境下集成光学陀螺系统信号的检测.     

基于集成量子压缩光源的量子增强多普勒激光雷达（特邀）

传统激光雷达探测灵敏度不断提高,但仍然受激光光源的量子噪声以及探测端引入的额外噪声等因素限制。为了进一步提高激光雷达的探测性能,提出利用量子压缩态光场作为激光雷达的本振信号提高激光雷达探测精度的新方案,分析了所提出方案提高激光雷达探测精度的关键因素。制备了集成化低噪声压缩态光场并进行了激光雷达多普勒信息测量实验。实验结果表明,相较于传统相干多普勒激光雷达探测方案,所提方案实现了多普勒信息探测灵敏度3 dB的提升,为量子激光雷达中多普勒信息等微弱信号的探测提供研究途径。     

低噪声单微粒散射光检测电路

针对单微粒散射光信号弱、脉宽窄的特性,设计了一种低噪声宽动态范围光电检测电路.首先对单微粒散射光脉冲检测原理进行了分析;然后根据散射光脉冲信号特征对检测电路进行了设计;最后搭建了实验系统并对检测方法性能指标进行了评估.实验结果表明:设计的电路带宽为1.5 kHz～1.2 MHz,总输出噪声的均方根值为3.51 mV,计算结果与实验结果基本一致,误差为3.33％.该光电检测电路能够有效地对微弱的散射光信号实现低噪声放大,为后续处理提供了稳定的信号.     

基于紫外荧光法的SO_2检测系统的研究

根据二氧化硫(SO_2)气体在紫外光照射下激发出一定波长荧光的机理,结合光纤传感技术,研制出一种大气SO_2浓度检测系统.整个系统由光学系统和电路系统两部分组成.光学系统采用了以脉冲氙灯作为激发光源的双光路检测方法,克服了光源不稳定带来的误差,使测量结果具有更高的精度.电路系统应用了微弱信号检测技术,使淹没在噪声信号中的微弱荧光信号得到有效的提取和放大.通过性能实验表明,在浓度范围为(0～1 500)×10~(-9)的SO_2,该系统有良好的线性和稳定性,且具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力.     

基于背景分析的蓝绿激光探测信号检测

针对机载海洋激光探测系统接收信号噪声的非平稳性及与信号的相关性问题,文中利用局部相关特性建立了一种广义空间相关模型,把与信号相关的噪声转化为独立于信号的加性噪声,提出了一种基于背景分析的三重相关检测弱小信号的方法,实验结果表明该方法是一种抗噪性能强,自适应性能好的弱信号检测方法。     

非扫描式光纤法 珀解调仪分析与设计

利用相关解调原理研制了非扫描式光纤法 珀解调仪,进行了理论分析和系统优化。仪器以线阵电荷耦合器件(CCD)为光电探测器,结合现场可编程门阵列器件(FPGA)和上位机(ARM)处理,实现信号的实时处理。线性光不均匀性和杂散光所带来的背景噪声,导致不能准确检测出相关信号的极大值。为此,提出了一种能有效滤除背景噪声信号处理算法,提高了仪器对微弱信号的探测能力和稳定性,使其对光纤法 珀传感器腔长测量的相关系数达到0.999 9,测量波动仅为7 nm。实验结果表明,该仪器能实现对传感器腔长的实时测量,且测量精度高,稳定性和一致性好。     

基于初值敏感性混沌弱信号检测的性能研究

混沌微弱信号检测研究是当前在时域检测信号的新方法,该文通过仿真计算研究了Duffing振子检测弱正弦信号的性能.首先分析了Duffing方程的运动状态,指出利用初值敏感性进行混沌弱信号检测时背景噪声必然对过渡过程产生影响;为分析噪声的影响,研究推导了连续系统仿真输入噪声的生成表达;仿真试验结果表明系统的最终运动状态跟随噪声强度的变化,由试验结果分析得出Duffing弱信号检测的最低信噪比,为混沌弱信号的实际应用提供指导.     

基于相敏检波和位置探测器的位移检测系统

为了实现对微小位移的测量,研制了一套基于单模光纤输出半导体激光器和2维位置敏感探测器的位移检测系统,可以有效地抑制环境光噪声。对半导体激光器的注入电流进行1kHz的调制,实现输出光功率的调制。在信号处理电路中,采用相敏检波技术,解调探测器的输出交流信号,得出光斑能量中心位置,消除外界干扰。结果表明,测量精度优于1μm。这一结果对于多自由度误差检测是有帮助的。     

微弱光信号检测电路的设计和噪声分析

针对光信号检测电路对微弱光信号放大所带来的带宽和信噪比的问题,设计了一种微弱光信号检测电路。通过动态补偿的方法,在保证低噪声的同时使电路拥有良好的响应度。并通过电路的波特图形分析了电路的噪声,给出了减小电路噪声的方法。该电路主要用于检测快速变化的微弱光信号。     

移动机器人激光测距中微弱信号的检测与分析

由于移动机器人在激光接收信号过程中,包含各种噪声会使测量的相位误差大。数字式平均算法的原理可以定量解释对噪声的改善状况,通过激光测距的信号作为研究的对象,解析噪声与信号的本质,来比较了检测方法对与改善信噪比的不同情形,研究激光测距系统中微弱信号的检测技术,可以来提高信噪比,达到研究目的。     

微弱信号锁相检测的电路研究

在利用红外光谱技术进行工业检测的系统中,有用信息通常是淹没在强噪声背景中的微弱信号,因此可采用微弱信号检测技术中的锁相放大器来实现有用信号的提取。该文阐述了微弱信号检测的基本原理,比较了不同参考波形的优劣。设计运用AD630作为相关乘法器的锁相放大器,实现了在强噪声环境中有效地提取信号。测试结果表明,该电路结构简单,线性度高,信噪比得到改善可达62dB。