基于FPGA的核磁共振测井仪控制逻辑设计

核磁共振（NMR）测井仪以CPMG脉冲序列为测量基础,按照CPMG脉冲序列的时序要求完成大功率射频脉冲的发射和微弱回波信号的接收, 在脉冲发射完成后快速泄放天线中储存的能量. 该文介绍一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的NMR测井仪控制逻辑和典型脉冲序列,详细说明在CPMG脉冲序列下FPGA的工作时序和流程;讨论NMR测井仪发射电路、Q-转换电路和隔离电路的控制原理和时序要求,给出各电路的控制逻辑仿真结果;最后,利用所设计的控制逻辑和自制NMR测井仪探头,在实验室条件下对水溶液进行了测量,得到满意的结果.     

面向谐振式微光学陀螺应用的球形谐振腔DQ乘积优化

基于谐振式光学陀螺高灵敏度、低成本与微型化的发展需求, 为了实现高灵敏度的谐振式微光机电陀螺, 提出了以集成光学微谐振腔领域里高Q值、大直径谐振腔的制作为目标, 应用方向为谐振式光学陀螺的球形光学微谐振腔核心敏感单元. 在实验中以氢火焰作为热源采用熔融法制备球形光学微谐振腔. 通过调节氢气的流量控制氢火焰热源面积, 制备了不同直径(300-2200 μm)的球形谐振腔, 分析了球形谐振腔Q 值、DQ乘积、陀螺灵敏度与谐振腔直径D的对应关系及其原因, 获得了最优参数的面向谐振式光学陀螺的球形谐振腔敏感单元. D=1260 μm时, 球腔品质因数 Q=7.18×10⁷, 得到的最优陀螺灵敏度约为10°/h, 满足商业级应用的需求, 为芯片级、高精度、低成本的新型谐振式光学微腔陀螺的研究奠定了实验基础.     

能量收发效率对共焦点反射式光通信组网天线系统性能的影响

激光通信组网天线系统能量发射效率与接收效率的高低决定了其通信能力的强弱。针对这一问题,提出了一种新型组网天线系统基本模型,分析其能量发射效率与接收效率的算法并进行数学建模,推导出了其能量发射效率与接收效率的计算公式,深入讨论了能量发射效率和能量接收效率与旋转抛物面上下开口直径、焦距以及会聚透镜单元口径、焦距等光学结构参数的准确函数关系,相关结论可应用于激光通信组网天线光学结构的设计与优化。最后以三颗低地球轨道(LEO)卫星在距离1000km范围内、以高于2.5Gb/s的速率进行组网通信为背景,通过分析和计算得出满足通信条件的激光器最小发射功率、组网天线系统的发射效率随跟踪通信角度的变化曲线以及接收效率。     

在玻璃转变温度及其以上温区聚苯乙烯/聚氧化乙烯共混物的动力学弛豫行为

用熔融共混法制备了不同组分的聚苯乙烯(PS)与聚氧化乙烯(PEO)共混物(PS/PEO).在玻璃转变温度T_g及其以上温区,利用相对能量耗散技术研究了该共混物的动力学行为.结果发现,在能量耗散-温度曲线上出现了两个弛豫型的耗散峰(α峰和α′峰).分析表明,α峰是与PS玻璃转变有关的特征耗散峰; α′峰则对应于一种“液-液转变”.两者的弛豫时间τ都不满足Arrhenius关系.此外,还研究了组分对这两个弛豫型耗散峰的影响,并给予了定性的解释. 关键词： 相对能量耗散 玻璃转变 力学弛豫     

适用于探地雷达应用的低振铃单周期脉冲发生器

设计了一种新型的适用于道路检测探地雷达的单周期脉冲发生器。该脉冲发生器包含驱动电路、阶跃恢复二极管(SRD)脉冲形成电路和脉冲整形电路三部分。驱动电路可以使TTL形式的触发脉冲变为电流更大的快前沿脉冲,用来形成给后级电路的驱动脉冲;SRD脉冲产生电路选取渡越时间较小的阶跃恢复二极管结构,通过对前级电路产生的驱动脉冲整形得到负极性高斯脉冲,然后利用微带短路线、肖特基二极管和电容并联实现生成单周期脉冲和振铃抑制的功能,提高超宽带天线辐射的效率以及测量信噪比。测量结果表明,在1 MHz脉冲重复频率的情况下,峰峰值最大为23 V,脉冲半高宽为138 ps,振铃水平为1.25%,而当脉冲重复频率提高到5 MHz,该脉冲发生器产生脉冲波形幅度和带宽基本没有太大变化。这些特征说明,该脉冲发生器具有很高的频率稳定性,且在高分辨率探测应用情景中将会有很好的表现。     

基于双参考源的数字磁共振控制台相位相干技术

本文提出了一种在数字磁共振控制台中保证发射机与接收机之间相位相干的方法.该方法通过可编程数字逻辑在发射机与接收机中各设计了一个同频的数字参考源,脉冲序列执行过程中,当发射机或接收机由于进行了频率切换而失去相位相干性时,通过重新设置它们的相位以确保它们与各自的参考源同步,从而恢复两者之间的相位相干性.经过水膜成像实验验证,该方法具有良好的成像效果,且既不需要额外的硬件电路,也不增加序列设计的复杂度,具有很高的实用性.     

高k栅介质应变Si SOI MOSFET的阈值电压解析模型

在结合应变Si,高k栅和SOI结构三者的优点的基础上,提出了一种新型的高k栅介质应变Si全耗尽SOI MOSFET结构.通过求解二维泊松方程建立了该新结构的二维阈值电压模型,在该模型中考虑了影响阈值电压的主要参数.分析了阈值电压与弛豫层中的Ge组分、应变Si层厚度的关系.研究结果表明阈值电压随弛豫层中Ge组分的提高和应变Si层的厚度增加而降低.此外,还分析了阈值电压与高k栅介质的介电常数和应变Si层的掺杂浓度的关系.研究结果表明阈值电压随高k介质的介 关键词： 应变Si k栅')" href="#">高k栅 短沟道效应 漏致势垒降低     

Ce3+对Er3+/Yb3+共掺氟磷酸盐玻璃光谱性质的影响

研究了能量接受离子Ce3+对Er3+上转换发光强度以及Er3+在1.5 μm附近波段发光性能参数的影响,并从能量匹配及能级结构角度出发对Er3+/Ce3+间的能量转移机制进行了分析.分析认为,4 I11/2能级的Er3+通过无辐射能量转移把能量传递给2F5/2能级的Ce3+激发其跃迁至2F7/2能级,而4I11/2能级上的Er3+则无辐射弛豫至4I13/2能级,从而有效降低氟磷酸盐玻璃中Er3+的上转换发光.当Er3+浓度为1.11×1020 cm-3时,Ce3+的最佳掺杂浓度为2.22×1020 cm-3,此时Ce3+的引入不仅可以降低上转换发光,而且有助于提高Er3+在1.5 μm附近波段的荧光强度、发射截面以及4I13/2能级荧光寿命.     

利用相干光照明的纹影成像装置研究飞秒激光脉冲烧蚀铝靶喷射物相位的超快时间演化

本文提出了一种基于纹影成像装置的新型相位检测方法, 并使用该方法对飞秒激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化过程进行了实验研究. 与传统的纹影法不同, 本文的相位检测方法使用相干光作为成像照明光, 利用未透过样品的背景光作为参考光, 借助透过样品后在纹影装置刀口处衍射的照明光与背景照明光的干涉, 检测样品的相位; 其最显著的优点是能够清晰反映被测样品mπ或2mπ (m为整数) 的相位改变. 利用该方法, 结合抽运-探测技术, 研究了激光流量为5.4 J/cm²的50 fs脉冲激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化. 实验发现, 烧蚀过程中形成的喷射物可分为三个相位不同的区域, 分别对应等离子体态的喷射物、后续的垂直靶面喷射的物质和冲击波. 其中, 等离子体态的喷射物在0–9.0 ns的时间延迟内, 由于膨胀和电子复合作用, 相位变化超过π; 而后续的垂直靶面的喷射物在此时间内的相位变化没有超过π. 关键词： 相位检测方法 纹影成像技术 相干光照明 抽运-探测技术     

短波接收天线系统核电磁脉冲注入试验

为评估高空核电磁脉冲(HEMP)对某型短波接收天线系统的威胁,对包含浪涌保护器在内的天线前端设备进行HEMP传导注入试验。采用纳秒级快前沿方波源和双指数波电流源,分别测试不同浪涌保护措施的快脉冲响应。结果表明,主要由于天线末端的气体放电管在高过压比下很快动作(1 ns量级)、信号浪涌保护器内瞬态电压抑制器(TVS)限幅、信号传输设备内放大器饱和限幅等多重作用,注入幅度约3.5 kV的快前沿方波、电流峰值1.8 kA的双指数波(20/500 ns)脉冲都能及时泄放,只在传输设备输出端产生一个幅度饱和(< 3 V)、持续μs量级的干扰信号。对这一类低工作电压天线系统,利用基于市售浪涌保护器的多重防雷措施能够同时实现对核电磁脉冲传导环境的防护。     

Mathematical modeling of TE CO2 laser with SF6 as a saturable absorber

A mathematical model describing the dynamic emission of a single mode TE CO₂ laser with saturable absorber has been adapted. A six-temperature model has been used to describe the amplifying medium, while a four-coupled energy level is used to describe the selective absorbing medium. The suggested mathematical model allows the investigation of the effects of the intracavity absorber on the mode characteristics of the TE CO₂ laser and, moreover, the study of the effect of the laser input parameters on the output laser pulse. The model simulates the passive Q-switch in both low- and high-pressure cases in the absorbing medium.

In addition, numerical solutions of a non-linear rate equation system of the suggested model are quantitatively discussed. The solutions describe the photon number density, the population inversion and the energy transfer processes of amplifying and absorbing media.     

Simulation of a double 45°, z-cut KDP, electro-optic Q-switch by desk-top computer

This paper describes how a programmable desk calculator can be used to study the expected performance of an electro-optic Q-switch. The calculator was programmed to simulate the Q-switch, and to plot graphs of excitation ratio dependence on any chosen variable.     

Stochastic resonance for a metapopulation system driven by multiplicative and additive colored noises

We investigate the stochastic resonance(SR) phenomenon induced by the periodic signal in a metapopulation system with colored noises. The analytical expression of signal-to-noise is derived in the adiabatic limit. By numerical calculation, the effects of the addictive noise intensity, the multiplicative noise intensity and two noise self-correlation times on SNR are respectively discussed. It shows that:(i) in the case that the addictive noise intensity M takes a small value, a SR phenomenon for the curve of SNR appears; however, when M takes a large value, SNR turns into a monotonic function on the multiplicative noise intensity Q.(ii) The resonance peaks in the plots of the multiplicative noise intensity Q versus its self-correlation time τ1 and the addictive noise intensity M versus its self-correlation time τ2 translate in parallel. Meanwhile, a parallel translation also appears in the plots of τ1 versus Q and τ2 versus M.(iii) The interactive effects between self-correlation times τ1 and τ2 are opposite.     

主动型氢原子钟原子弛豫时间的测量和分析

氢原子钟的原子弛豫时间是原子系统经过选态去除基态超精细能级（F = 0,m_F = 0）态和（F = 1,m_F = −1）态原子后,部分氢原子从（F = 1,m_F = 0）态跃迁至（F = 0,m_F = 0）态直至原子系统达到平衡状态所需的时间,该参数反映了原子的寿命,并直接影响氢原子钟的稳定度指标.为了测量主动型氢原子钟的弛豫时间,进而评估其性能,通过Raspberry Pi（RPI）产生时序信号,控制数字衰减器和电离源供电电路的继电器,从而控制微波探测信号的开启和原子束流的通断,并与数据采集等电路组成了氢原子自由感应衰减测试系统.通过对采集的自由感应衰减信号建模拟合,测算了氢原子钟的弛豫时间.该方法对于评估和优化原子线宽,改进主动型氢原子钟稳定度指标具有重要的参考意义.     

Magnetic resonance imaging of the normal and pathologic muscular system

Evaluation of the muscular system with magnetic resonance (MR) was conducted: (1) to assess the capability of MR to depict muscular abnormalities; (2) to evaluate the ability of MR to discriminate between various types of muscular pathologies based on relaxation parameters; and (3) to determine the optimal spin echo (SE) sequence that produced optimal contrast. Retrospective analysis was performed on 59 consecutive patients with a variety of muscular abnormalities. MR muscle analysis included visual inspection of contour and size; muscle intensity changes in relation to various TR/TE combinations; measurement of T1 and T2 relaxation and spin density; and calculation of percent contrast variation with different SE imaging combinations. Contour and size abnormalities were not reliable for detection of muscular pathology. For each individual subject intensity and relaxation times of all muscles involved by pathology differed from normal muscle. Although all pathologies caused increase in signal intensity of muscle, the alterations in relaxation times were variable. Fatty atrophy caused a decrease in T1 and increase in T2; while post-surgical changes, infection, acute intramuscular hemorrhage, and tumor invasion caused an increase in both T1 and T2. Percent contrast indicated that the optimum sequence for evaluation of fatty atrophy was a short (0.5 sec) repetition time (TR) and echo delay time (TE) of 56 msec, while for demonstration of the remaining muscular abnormalities, including post-surgical changes, infection, acute intramuscular hemorrhage, and tumor invasion, a long TR (TR = 2.0 sec) and TE (56 msec) was optimal. Differentiation between various benign and malignant muscular abnormalities (excluding fatty atrophy) was not possible using either quantitative intensity values or relaxation times.     

Accurate intensities of broad NMR lines from composite pulse experiments

Accurate determination of integral intensities of broad lines is difficult when spin relaxation during the applied pulses cannot be neglected and/or when ringing of the tank circuit interferes with the signal. Here we present an extension of the analytical solution of the generalized Bloch equations (G. A. Morris and P. B. Chilvers, J. Magn. Reson. A 107, 236 (1994)), which is then used to evaluate the signal intensity obtained in a composite pulse experiment designed to cancel ringing effects. Comparing intensities of broad and narrow (81)Br spectral lines tests and proves the accuracy of this approach.     

具有时滞反馈的非对称双稳系统中的振动共振研究

研究了具有时滞反馈的非对称双稳系统中的振动共振现象. 在绝热近似条件下, 应用快慢变量分离法得到系统响应振幅的解析表达式Q, 分析了时滞参数α和不对称参数r对振动共振现象的影响. 结果表明: 在Q-α平台上, α可以诱导响应幅值的极大值以输入高频信号和低频信号的周期出现. 不对称参数并不影响共振发生的位置, 但是能够增强响应幅值. 在Q-B (B为高频信号振幅)平台上, 共振发生的位置B_VR随着α呈现两种不同的周期关系, 且周期分别为输入高频信号和低频信号的周期. 在Q-Ω (Ω高频信号频率)平台上, 随着时滞参数的增大, 当B较小时, 在Ω的小值区间内, Q呈现出多重共振现象, 在Ω的大值区间, Q趋于定值.     

超高速大电流半导体开关实验研究

 利用自行研制的固态半导体开关RSD，采用电容储能方式，研究了RSD的电压响应时间、大电流特性、电流上升率等。在测试RSD的电压响应时间时，得到了25 ns的电压下降曲线。在主电容电压为8 kV时，得到峰值为10.1 kA、脉宽为34 μs、电流上升率为2.03 kA/μs的大电流脉冲。通过调整主电路，在主电容为3 kV时，得到的电流脉冲峰值为8.5 kA、脉宽为2.5 μs、电流上升率为7.2 kA/μs。结果表明，RSD是一种开通快、通流能力强、电流上升率高的大功率半导体开关器件。     

一种降低井下核磁共振振铃的新方法

核磁共振（NMR）测井仪在测量过程中,振铃噪声幅度一般很高,会影响回波信号的检测. 常用的交叉相位对脉冲序列（PAPS）虽然能有效地降低振铃影响,但由于振铃与频率有关,使PAPS叠加只能在同频率之间展开,大大降低了NMR测井的纵向分辨率. 利用回波信号和振铃噪声的相位特征,设计了一种脉冲序列,采用PAPS和回波间叠加相结合的方式降低振铃噪声. 研究表明,相对于PAPS技术,提高了测量效率,同时提高了回波串的信噪比和NMR测井的纵向分辨率.