激光频率调制线型分析

在激光频率调制的理论分析中,一般采用正弦波调制、正弦波解调,而没有讨论调制和解调的其它情况。本文主要分析了Guass线型吸收的情况下,锯齿波调制、方波解调的一次、二次谐波相检结果和三角波调制、方波解调的一次、二次谐波相检结果,以及调制深度对信号谱形和信号强度的影响。我们发现,在锯齿波调制、方波解调情况下,一次、二次谐波谱形和正弦波调制情况区别很大;但在三角波调制、方波解调情况下,可以获得和正弦波调制、正弦波解市场相似的结论。另外,不同的调制深度对输出的调制谱形也有重要的影响。我们还用甲烷的可调谐 红外光调制吸收光谱实验验证了理论分析结果。最终得到结论：频率调制谱的信号谱形及信号强度与调制波形、解调波形和调制深度均有关系。     

可调谐二极管激光吸收光谱技术参数选择及优化

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)系统性能受调制参数,如调制度、调制频率、扫描幅度及扫描频率影响,实际测量中各参数不存在明确的选择依据。针对此问题,文章在一定的理论基础上通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响,通过分析检测信号的特征,如幅值、信噪比、对称性及峰宽得出其变化规律,总结出在不同系统功能和需求下系统各调制参数的优化依据及方法。系统在计算浓度和温度时应优先考虑幅值和信噪比,从而使调制度达到最佳值,调制频率和扫描频率取较小值;在线形推导压强时优先考虑信号的对称性和峰宽,根据计算的具体要求确定调制参数;扫描幅度的确定以得到完整谐波信号为准;再根据系统的速度和精度需求调整扫描频率。该研究为此类系统工作状态的确定提供了实验依据。     

TDLAS波长调制法中调制深度与高次谐波中心幅值关系的研究

可调谐半导体激光光谱技术（TDLAS）是近年来发展十分迅速的光谱检测技术,相较于其他光谱检测技术,它具有高灵敏度、高分辨率、实时监测、便携性好、小型化等优点,在工业环保、医疗检测、气象监测等领域得到了广泛的应用。TDLAS波长调制法中谐波信号易受气压影响,经研究发现气压的影响是调制深度对谐波信号的影响,基于TDLAS技术谐波法的原理,研究了各次谐波与调制深度的关系,通过计算四次谐波与二次谐波中心幅值比,利用调制深度函数推算当前气压环境的调制深度,调整调制频率幅度,使得调制深度接近各次谐波最佳调制深度值,使谐波信号信噪比最佳,提高检测精度。实验通过国瑞智GRZ5031湿度发生器产生固定为1 000 ppm的水汽,调节气阀控制密封箱内不同的气压环境,采用TDLAS水汽检测系统获得了10.2~177.9 kPa气压条件下的二次谐波和四次谐波信号,并进行了仿真与实验分析。仿真结果显示：四次谐波与二次谐波中心幅值比的理论值和仿真值最大相对误差为-1.44%,调制深度的理论值与仿真值最大相对误差为1.78%,说明了仿真下的调制深度函数曲线与理论一致。实验结果显示：根据调制深度函数推算调制深度值,当m=2.226 7时,实测的二次谐波中心频率幅值达到最大值,当m=4.061 0时,实测的四次谐波中心频率幅值达到最大值,与理论结果一致;在30.2 kPa<p<177.9 kPa时,调制深度与气压乘积mp值相对误差较小,最大相对误差不超过±3.2%,说明了此气压条件下的mp值波动不大,通过调制深度函数推算的调制深度值与实际值近似,验证了调制深度函数理论的准确性。     

光纤气体传感器解调方法的研究

利用可调谐激光光谱技术并结合二次谐波检测的波长调制方法对气体浓度进行检测,大大提高了检测灵敏度.然而光的传输和电路自身延时都会产生未知的相位延时,含有气体浓度信息的被测信号和二倍频参考信号的相位差变化严重影响二次谐波信号测量结果.本文设计出一种4路乘法锁相解调电路,设计中分别用正弦信号和余弦信号对被测信号进行解调,经积分电路后得到两路分别与相位差的正弦值和余弦值相关的解调信号.将两路解调信号平方,再通过加法器相加后消除相位差,得到完全与相位差无关的幅值信号.实验证明当被测信号相位在0°—90°变化时,解调 关键词： 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制 解调电路 相位差     

中红外量子级联激光气体检测系统

为了满足基于室温连续量子级联激光器(QCL)的中红外气体检测系统的需求,研制了板级量子级联激光器的驱动电路以及谐波锁相放大电路。通过信号发生电路产生高精度的直流偏置信号、低频锯齿波扫描信号和高频正弦波调制信号,控制激光器的工作电流,进而扫描/调制激光器的输出波长;为了探测痕量气体吸收光谱的二次谐波信号,并获得较高的信噪比,研制了锁相放大电路,主要包括倍频电路、正交转换电路和数据转换电路;为了提高系统的稳定性和可靠性,研制了高稳定性的线性供电电路以及保护电路.采用中科院半导体所研制的波长为4.76μm的QCL作为光源,开展了电学系统的功能验证实验以及气体检测实验.实验结果表明:QCL驱动电路线性度为0.006 3%,长期电流稳定度为5.0×10~(-5),QCL光强稳定度为5.07×10~(-4);锁相放大器系统具有较高的稳定性和较低的误差,一次谐波的最大误差在2.4%以内,二次谐波的最大误差在5.5%以内.通过动态配气方式开展了低浓度一氧化碳(CO)气体检测实验,在0~100×10~(-6)范围内,二次谐波信号的幅值与CO气体浓度具有较高的线性度(拟合优度0.99),表明所研制的电学系统具有良好的稳定性和可靠性,为中红外CO气体的检测提供了安全可靠的保障.     

可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波检测方法的研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是利用二极管激光器的波长扫描和电流调谐特性来实现痕量气体吸收曲线二次谐波检测的一种新技术,具有高灵敏、高选择性、高精度等特点。理论分析和实验结果表明:利用二次谐波检测到的信号特征除了与被测气体的吸收特征有关外,还与波长扫描参数和电流调制参数有密切的关系。通过研究不同波长的扫描参数和在功率调制参数下的二次谐波曲线,分析了它们的波形特征和稳定性,以便寻求最佳的波长扫描参数和功率调制参数,从而使二次谐波曲线的稳定性和形状达到最佳。     

简并光学参量振荡器混沌反控制

提出一种实现简并光学参量振荡器混沌反控制的方法，用正弦信号调制简并光学参量振荡器的基模衰减率，使简并光学参量振荡器从定态输出转化为混沌态.数值模拟结果表明，选择不同的调制幅度和调制角频率，只要满足系统的最大李雅谱诺夫指数大于零，即可实现不同的混沌轨道重构.通过比较最大李雅谱诺夫指数λ_max随调制幅度和调制角频率变化曲线， 指出系统从周期态调制到混沌态比从无亚谐波输出的定态调制到混沌态更容易，有更宽的调制幅度和调制角频率选择范围. 关键词： 简并光学参量振荡器 混沌反控制 调制     

双稳随机动力系统信号调制噪声效应的数值分析

用数值方法研究了双稳随机动力系统的信号调制噪声效应.结果表明，正弦信号在系统输出中的效应仍为正弦信号，白噪声的效应则为维纳过程，通过选择合适的系统参数，可以减小系统输出中信号和噪声之间的耦合效应，系统可以大大抑制噪声，从而在双稳系统中可以产生信号调制噪声效应. 关键词： 双稳系统 信号调制噪声效应 随机共振     

基于1654nm分布反馈激光器的甲烷检测系统

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术及波长调制技术,采用波长为1 654nm的分布反馈激光器,结合开放式光学探头以及高灵敏度的铟镓砷光电探测器,研制了近红外甲烷气体检测系统。自主设计研发了分布反馈激光器驱动电路,主要包括模拟PID温度控制电路与电流驱动电路。其中,温度控制电路具有较高的控制精度及稳定性,长时间工作时激光器温度波动小于±0.02℃,温度与激光器波长呈线性变化。温度不变时,改变驱动电流可以使激光器中心波长线性变化,同时还提供了5kHz正弦波和10 Hz锯齿波的调制信号,用于谐波检测。为了提取差分信号的一次谐波及二次谐波,研制了正交锁相放大器,一次谐波和二次谐波的提取误差分别为3.5%和5%。系统中采用的开放式光电探头通过一次反射,使有效吸收光程增加了一倍,达到了40cm。通过对1%~5%的甲烷气体进行检测,成功提取了一次及二次谐波,得到了气体浓度与谐波信号幅值的拟合关系曲线。在更换不同输出波长的激光器后,该系统还具有检测其他气体的能力。     

非标定波长调制吸收光谱气体测量研究

为消除可调谐激光调制吸收光谱气体测量技术对于标定过程的依赖,研究了二次谐波信号的非标定波长调制气体测量方法.通过对测量的二次谐波线型进行分析,给出相同工况下二次谐波模拟信号,并利用测量与模拟二次谐波信号进行线性拟合直接计算气体浓度.实验室内采用非标定波长调制气体测量方法,利用 6336.24 cm^-1处特征吸收谱线对10 cm长气体吸收池内的CO₂进行了测量.结果表明,非标定波长调制气体测量方法可适应各种不同条件,适合于现场气体在线测量.当调制系数在1.8—3. 关键词： 波长调制 二次谐波 吸收光谱 半导体激光器     

光磁共振实验中扫场和水平场关系的探究

光泵磁共振实验中,在磁共振信号观察时,常常会有光抽运信号同时出现的现象,这严重影响了实验的有效观察和准确测量。本文阐述了取合适的扫场和水平场的大小的关系,从而避免实验过程中磁共振信号和光抽运信号的同时出现,以确保实验的精准。     

光泵磁共振实验探究

本文分析了光磁共振实验中,观察到光抽运信号和磁共振信号的条件,并重点对方波和三角波扫场对光抽运信号和磁共振信号的作用和影响进行了讨论,阐明了应如何选择方波和三角波扫场信号的大小和方向,才能得到理想的光抽运信号和磁共振信号。     

光磁共振实验中扫场的作用和影响

讨论了方波和三角波扫场对光抽运信号和磁共振信号的作用和影响,阐明了应如何选择方波和三角波扫场信号的大小和方向,才能得到理想的光抽运信号和磁共振信号的方法．     

微波电子自旋共振谱仪的调试

从实验操作者的角度，对微波电子自旋共振谱仪的原理及实验现象进行分析。     

Symbolic transfer entropy-based premature signal analysis

In this paper, we use symbolic transfer entropy to study the coupling strength between premature signals. Numerical experiments show that three types of signal couplings are in the same direction. Among them, normal signal coupling is the strongest, followed by that of premature ventricular contractions, and that of atrial premature beats is the weakest. The T test shows that the entropies of the three signals are distinct. Symbolic transfer entropy requires less data, can distinguish the three types of signals and has very good computational efficiency.     

微波电子自旋共振实验波形分析

详细分析了微波段用可调反射式谐振腔做电子自旋共振实验中共振信号的形成原理,分析指出下凹和上凸波形都为共振吸收信号,当波形的上下两部分等大时,为色散信号,波形的上下两部分不等大时,为色散信号和共振吸收信号的合成。从理论上解释了共振信号的变化所反映的物理过程。     

Symbolic transfer entropy-based premature signal analysis

In this paper,we use symbolic transfer entropy to study the coupling strength between premature signals.Numerical experiments show that three types of signal couplings are in the same direction.Among them,normal signal coupling is the strongest,followed by that of premature ventricular contractions,and that of atrial premature beats is the weakest.The T test shows that the entropies of the three signals are distinct.Symbolic transfer entropy requires less data,can distinguish the three types of signals and has very good computational efficiency.     

利用LabVIEW软件的数据采集与处理系统设计

以北京双诺测控技术有限公司生产的MP420-USB数据采集卡为例,系统的介绍了基于LabVIEW语言的温度数据采集与信号处理的主要流程和处理结果比较。结果表明,利用LabVIEW语言进行信号采集、处理系统是十分方便的,可以方便的移植到其他实验室数据采集过程中。     

一种Duffing弱信号检测新方法及仿真研究

研究了利用混沌相变进行弱信号检测的理论及仿真试验.对基于Duffing振子初值敏感性检测弱信号的方法分析后指出，过渡过程会影响检测性能，提出一种改进的弱信号检测方法.对仿真输入噪声生成和仿真步长选择进行研究后建立了仿真模型，在典型噪声背景下检测弱正弦信号.实验结果表明：所提出的方法有较好检测性能；混沌临界态的Duffing系统对噪声敏感导致相变方法难以精确确定最小检测幅值.指出了这类方法的局限性. 关键词： 混沌 信号检测 周期信号 白噪声     

互相垂直方向的非正弦周期信号的合成

通过复变函数和傅里叶级数，分析了2个互相垂直的非正弦周期信号的合成，得出了类似于李萨如曲线的规律.