频谱测量中的边带噪声误差估测

将频谱测量中的误差分为两大类，即被测信号的误差和频谱仪本身的误差。图1为仪器输入信号Vin中包含的噪声Vn和信号Vs的频谱，则瞬时噪声Vn=Vin-Vs,在频域上关于信号工对称。笋析证明边带噪声是由幅度噪声和相位噪声组成，并用小信号调制理论来描述，     

高精度线偏振辐射计数据采集系统设计

根据高精度线偏振辐射计应用需求,设计了基于电容积分法的可见光至短波红外波段偏振辐射计信号采集系统。简要介绍了高精度线偏振辐射计的工作原理,分析其采集系统具有的探测信号动态范围大、采样频率低和探测精度高的特点;建立了基于跨阻放大法和电容积分法的2种放大电路噪声模型,并推导出信噪比公式,采用DDC112的电容积分法放大电路的数据采集系统能够有效减小系统噪声、简化电路设计、提高系统灵活性和系统信噪比;实验测试了系统的动态范围、等效噪声辐亮度、信噪比、稳定性和线偏振度,并进行了外场试验。实验结果表明:该数据采集系统具有较高的响应动态范围,等效噪声辐亮度比较理想,常规气溶胶探测波段信噪比≥127,典型地表探测波段信噪比≥147,仪器稳定性优越,线偏振度测量精度优于0.5%,达到仪器设计指标。     

基于权重变分模型的地基IDOAS条带噪声去除

成像差分吸收光谱技术是成像光谱技术和差分吸收光谱技术的结合,能够采集图谱合一的数据立方,并通过光谱反演得到痕量气体浓度的二维分布信息。地基IDOAS仪器通过安装平台的水平旋转实现摆扫成像,可用于识别污染气体的排放源和监测气体的扩散情况。然而和所有的成像光谱技术相类似,地基IDOAS也容易出现条带噪声的问题,会产生相应的伪结构,影响后续的信息提取和数据分析。目前星载和机载IDOAS中常见的条带噪声去除算法有均匀区域校正法、传输模型模拟法、傅里叶变换频域滤波法、多项式拟合法等,应用到地基仪器中均存在不适用的问题。介绍了一种基于权重变分模型的条带噪声去除算法,该算法首先通过分块自适应阈值分割得出表征遮挡区域的权重矩阵,然后利用条带噪声的方向性和稀疏性建立各向异性的变分模型,最后通过交替方向乘子算法迭代求解。为检验去条带算法的可靠性,使用稀疏、稠密、周期、随机、整行、部分、单行、多行等多种模拟噪声进行了性能测试。测试结果证明权重变分算法能够有效去除各种常见的条带噪声,目视效果和四种全参考评价指标均有良好的表现。地基IDOAS于2018年夏季在四川乐山进行了外场实验,实验中仪器的水平扫描范围覆盖360°全方位角,扫描间隔为1°,垂直方向仪器同时采集0°～30°仰角内的光谱。仪器的积分时间设置为500 ms,每组全景扫描的工作时间约为15 min。利用DOAS技术对采集到的太阳散射光谱进行反演,最终得到的NO₂和SO₂气体的二维浓度分布图的像素大小为360×48。从反演结果来看,条带噪声对不同时间和不同气体的观测结果的影响大小均不同。经权重变分算法处理后,多组NO₂和SO₂浓度分布中的条带噪声情况得到极大的改善,并且没有出现过度平滑的情况。结果表明,该算法适用于地基IDOAS数据的条带噪声去除。     

南海夏季海洋环境噪声与海面风速相关特性分析

海洋环境噪声是影响潜艇作战及远程目标探测和定位的重要参数,由于海洋环境噪声具有很强的时空变异性,因此只能通过试验数据测量和处理了解环境噪声的统计特性。本文以2013年4月30日至8月1日,南海典型海域布放海洋环境噪声测量潜标系统所收录的环境噪声为研究对象,数据处理结果表明,在整个频率范围内,海洋环境噪声与对数风速具有很好的线性关系,但环境噪声随风速变化的斜率与频率相关,在1kHz附近达到最大值。本文通过波束形成分析了海洋环境噪声的垂直指向性,并给出了“垂直方向噪声”、“水平方向噪声”和“全向噪声”与风速相关性分析结果,可以看出,在风浪噪声与远处航船噪声都有贡献的中频段,“垂直方向噪声”与海面风速的相关性好于“全向噪声”和“水平方向噪声”与海面风速的相关性,且“垂直方向噪声”随风速变化的斜率略大于“全向噪声”随风速变化的斜率。     

噪声对滑动移除近似熵的影响

受外强迫和仪器本身的测量误差等因素的影响, 观测数据中经常包含噪声和扰动等一些虚假的信息. 针对这一问题, 本文研究了各种不同噪声对滑动移除近似熵的影响. 研究结果表明, 滑动移除近似熵的检测结果受尖峰噪声和高斯白噪声的影响较小, 意味着其具有很强的抗噪能力, 这为该方法在实际观测资料中的广泛应用提供了坚实的实验基础.     

CCD噪声标定及其在边缘定位中的应用

成像过程中的CCD噪声将给图像测量结果带来误差,因此能否有效地抑制这些噪声是提高测量精度的关键。分析了CCD暗电流噪声和随机噪声的特性,并针对各自特性提出了相应的噪声标定技术以及抑制方法。结合精密图像测量任务,分别研究了暗电流噪声和随机噪声对一维边缘定位、结构光相移法相位提取的影响。通过仿真和实验,比较了噪声抑制前后的测量结果,结果表明,噪声抑制后边缘定位精度有很大的提高,证实了该CCD噪声标定技术和抑制方法的有效性和必要性。     

多功能太阳辐射计

太阳辐射计是测量太阳直接辐射光谱特性的仪器,本仪器的设计特点是不仅能测量太阳直接辐射的光谱特性,还能测量太阳角散射(日晕)辐射特性。仪器在PC微机控制下,能自动对准和跟踪太阳,完成转换滤光片、调整增益、定时采集和存储数据等全部测量工作。现场实验表明所得大气光学厚度数据有较高的精度,甚至可以得到其变化情况。     

高速串行数据链路中基于相位噪声时钟抖动测量

传统并行数据通信随着速度的增加,传输时延已难以准确控制,使得高速串行数据传输成为通信的主要方式,当数据速率超过Gb/s水平,时钟信号引入的抖动已成为系统抖动的主要成分,低数据速率抖动分析技术已难以满足要求,相位噪声测量技术在高速串行数据链路抖动分析中提供了解决方案,文章从原理上论述了相位噪声与抖动的关系,以实例给出了通过相位噪声测量间接测量抖动的工程计算方法。     

发光二极管可靠性的噪声表征

通过对发光二极管内部结构的研究，发现N_t(界面态陷阱密度)和扩散电流比率 是影响发光二极管性能的重要因素，并与器件可靠性有密切关系.器件内部存在的多种噪声 中，低频1/f噪声可表征N_t和扩散电流比率.在深入研究发光二极管工作原理及1 /f噪声载流子数涨落理论和迁移率涨落理论的基础上，建立了发光二极管的电性能模型及1/ f噪声模型.在输入电流宽范围变化的条件下测量了器件的电学噪声，实验结果与理论模型符 合良好.通过对其测量结果分析，深入研究了噪声和发光二极管性能与可靠性的关系，证明 了噪声幅值越大，电流指数越接近于2，器件可靠性越差，失效率则显著增大. 关键词： 1/f噪声 发光二极管 陷阱 光功率     

热像仪空间 NETD 测量技术

凝视阵列型热像仪的空间噪声制约着热像仪对远距离目标的探测、分辨、跟踪性能。为解决热像仪空间噪声实际测量问题,分析了热像仪的空间噪声测量原理,给出了热像仪基于信号传递函数的空间噪声测量数学模型,介绍了热像仪某一组、某一区域或全部像素如何剔除时间域NETD ,再通过统计计算得到其空间NETD的数学模型。对制冷型MCT320×256凝视列阵热像仪的SiT F和空间NETD进行测量,当背景黑体温度为5℃时,FOV区域中心信号传递函数（SiTF）为27．29 mV/℃,NETD为0．128℃,20℃时 FOV 区域中心SiTF为29．03℃, NETD为0．121℃。测量结果表明：该方法可评估空间噪声对热像仪性能的影响。