基于数字式MEMS传感器的声阵列成像系统设计*

常规驻极体传声器阵列成像系统存在数据采集系统复杂、体积大的问题,因而阵列传感器数量一般不超过60个,成像质量较差。为此,本文以数字式MEMS声传感器基础设计了260个传感器的声阵列,数据采集系统由FPGA控制,并嵌入到前端阵列中,后端是在另一个FPGA控制下的1个DSP芯片和2个PC104模块组成的集成系统,其中高速DSP芯片完成阵列信号处理以实现声成像功能。该系统能够实现对普通车间环境下机械设备噪声、气体泄漏噪声的现场成像测试,形成动态声像图。测试表明,该系统抗干扰能力强、声像分辨率高、成像速度快,实用效果良好。     

基尔霍夫近似下激光海面漫反射组网通信特性

 针对激光点对点通信方式的不足,根据舰艇编队通信的实际需要,提出了利用海面作为激光漫反射媒介的一对多的组网通信方法,并且采用基尔霍夫近似的方法对激光海面漫反射通信的特性进行了研究。通过对激光光束入射海面后产生的散射场的分析计算,采用遮蔽函数对计算过程中的阴影效应加以修正,得出了较为准确的2维激光海面双站散射系数和后向散射系数,并进行了实验验证,说明了激光海面漫反射组网通信方法的可行性。     

基于弱相干态光源的非正交编码被动诱骗态量子密钥分配

基于改造的弱相干态光源,提出了一种非正交编码被动诱骗态量子密钥分配方案.该方案不主动制备诱骗态,而是根据发送端探测器是否响应,将接收端的探测结果分为响应集合和未响应集合,以此分别作为信号态和诱骗态,并利用这两个集合来估计参量和生成密钥.数值仿真表明,非正交编码被动诱骗态方案的密钥生成效率和安全传输距离都优于现有的被动诱骗态方案,且性能非常接近主动无穷诱骗态方案的理论极限值;未响应集合对密钥生成的参与使方案性能免受发送端探测效率的影响,弥补了实际探测器探测效率低下的缺陷;由于不需要主动制备诱骗态,该方案实现非常简单,适用于高速量子密钥分配的场合. 关键词： 量子光学 量子密钥分配 被动诱骗态 密钥生成效率     

改进的测量设备无关协议参数优化方法

实际量子密钥分发中参数的优化选择能大幅提升系统密钥生成率和最大传输距离,由于全局搜索算法的成本过大,本地搜索算法被广泛地应用.然而该算法存在两个问题,一是所得解不一定为全局最优解,二是算法的有效性极大地受制于初始值的选择.利用蒙特卡罗方法对密钥生成率函数是否为凸函数进行了证明,并仿真分析了密钥生成率函数在不同参数维度上的特性,提出了粒子群本地搜索算法并与本地搜索算法进行仿真比较.结果表明,密钥生成率函数为非凸函数,但合理设置初始值,本地搜索算法仍能求得全局最优解;在传输距离较远时,本地搜索算法因难以通过随机取值的方法得到有效的初始值而失效,粒子群本地搜索算法能克服这一缺点,以轻微增加算法复杂度为代价,提升了系统的最大传输距离.     

激光空泡在近自由液面运动特性的实验研究

采用激光技术聚焦击穿液体产生空泡,利用高速摄像系统开展激光空泡与自由液面的相互作用的实验研究。实验研究发现,空泡与自由液面之间的无量纲距离对水下空泡的脉动特性和自由液面的水冢现象存在影响。通过大量实验总结了无量纲距离与空泡半径、空泡脉动周期、自由液面水柱的最大高度和产生水冢时间的相互关系。实验表明无量纲距离越小,空泡脉动周期越短,自由面的水冢现象越明显。同时统计出了在不同无量纲距离范围内所出现的5种不同水冢现象的规律。研究内容为空泡与自由液面相互作用的理论提供了实验依据。     

含气量对激光空泡在刚性壁面空蚀的影响

采用强脉冲激光器设计液体环境下刚性壁面空蚀实验平台,改变液体中含气量,利用高速相机观察不同含气量条件下激光空泡在壁面附近的脉动过程,并对刚性壁面造成的空蚀结果进行了观测。实验研究发现,随着液体中相对空气含量的提高,激光空泡脉动的最大尺寸增大,空泡的膨胀运动变剧烈,溃灭运动速度降低,空泡的溃灭强度降低,从而影响到溃灭冲击波和壁面微射流对刚性壁面的冲击速度,减弱了壁面空蚀,而液体中含气量的提高能够降低激光空泡对刚性壁面的空蚀程度。     

非共轴激光雷达系统参数对几何因子的影响

介绍了非共轴激光雷达几何因子的物理意义,通过数值模拟分析了激光雷达各系统参数包括：激光发散角、接收视场角、光轴间距、光轴失调夹角对几何因子的影响。结果表明：光轴离轴失调对激光雷达影响最大,在系统设计时应极力避免。结合自行研制的CSY2型能见度激光雷达,将理论计算与实验测量值进行对比,实验结果表明两种计算结果基本一致。     

激光雷达湍流大气探测

基于湍流对激光束的扩散和漂移效应,提出了一种采用激光雷达观测湍流强度的方法。湍流对光束产生扩散和飘移作用,使激光光束偏离激光雷达接收视场,造成后向散射光能量损失。对比常规散射回波信号与畸变回波信号的差别可以测量湍流强度。实验表明该方法与其他方法的测量结果具有一致性,证明了该方法的有效性。     

激光探测与传统方法预测蒸发波导的对比分析

从理论上分析了蒸发波导的成因,并总结了其形成过程。概括了基于气象参数、雷达回波和激光探测预测蒸发波导方法的主要特征,通过对比分析,介绍了激光探测蒸发波导的基本原理和优点,并利用蒙特卡罗方法仿真了水汽压变化对气溶胶粒子的激光后向散射的影响,进一步验证了利用激光技术探测蒸发波导的可行性。     

基于激光偏振特性的水下声信号探测方法研究

水下航行体辐射的声波传播到水-空气分界面上时,会在水表面形成微扰,使水表面元产生微倾角.提出一种利用激光偏振特性对水下声信号进行探测的方法,不直接利用散射光强信息,而是利用激光在布儒斯特角附近入射水表面时,反射光偏振特性随入射角剧烈变化的特点对水表面微扰进行高精度探测.建立了该方法的理论模型,得到了入射波、出射波垂直分...