空间瞬态微光探测中对数域压缩探测方案研究

针对瞬态微光信号动态范围大、低端信号微弱的特点,提出一种新的对数域压缩探测方案.基于该方案的设计原理分析,选择合适器件,完成电路设计进行实验验证.实验研究表明,该方案可将120 dB的瞬态光信号压缩到0～5 V的范围内,在降低了电路复杂性和功耗的同时,可大大缓解后级数据采集单元的设计压力.     

DSP图像处理技术在空间瞬态光辐射定位探测中的应用

在分析空间瞬态光辐射信号成像特点的基础上,提出了一种在空间瞬态光辐射信号定位系统中,用高速浮点DSP芯片实现图像处理的方案.图像处理过程为：首先通过阈值分割滤除背景和弱噪音;然后根据目标信号的时空连续性进行目标识别以去除强噪音;最后对识别出的目标像点进行重心位置的提取.实验表明,该硬件图像处理方案具有高的实时处理性和定位准确性,可以很好的满足系统要求.     

非临界压缩光场探测的实验方案研究

压缩态光场作为一种重要的量子光源,在量子计算、量子通信、精密测量等领域有广泛的应用前景.在非临界压缩光场产生的理论预测中,阈值以上泵浦的简并光学参量振荡器(DOPO)产生横向空间分布为一阶厄米高斯模式的非临界压缩光场,具有对泵浦光功率波动鲁棒性的量子特性,因此在实验中具有重要的应用价值.然而该非临界压缩光场的横向幅角随机旋转,导致无法利用本底探针光对其压缩特性进行稳定的平衡零拍实验探测.本文提出利用DOPO同时产生的与压缩光场空间正交的明亮光场作为本底探针光的实验探测方案.理论分析表明,该方案虽然引入了真空噪声,但可以很好地抵消压缩光场空间模式随机旋转引入的探测输出动态波动,得到3 d B的稳定探测结果,且对本底探针光的相位波动具有鲁棒性.因此该探测方案对于非临界压缩光场的实验研究具有重要的实用价值.     

基于探测信号叠加的推扫式压缩多光谱关联成像

针对推扫模式下多光谱关联成像重构图像模糊、信噪比低问题,提出了一种利用探测信号叠加提高重构图像信噪比的多光谱关联成像方案.该方案基于稀疏约束关联成像光谱相机实验系统,通过单次曝光获得一帧探测信号,对前后帧连续探测信号进行错位叠加,计算出系统总探测矩阵,结合标定测量矩阵,采用压缩感知算法得到待测目标物体重构图像.数值模拟和实验结果表明:适当延迟曝光时间可以提高系统重构图像质量;相同曝光时间条件下,利用探测信号错位叠加的推扫10帧重构图像信噪比明显高于单帧多光谱重构图像.     

一种新的水声换能瞬态校准方案

本文研究水声换能器瞬态校准技术。用Ｐｒｏｎｙ参数模型来进行采样的瞬态信号的分析，大大扩展了由校准水域有限尺寸限定的可校准的低频限；提出了通过设计最小相位信号来补偿换能器发射特性起伏，而提高换能器校准精度的新方案；并由设计的模拟校准实验和实际校准实验证明了其有效性。     

基于互逆光纤色散的微波光子雷达系统设计和实现

提出一种基于互逆光纤色散的微波光子雷达系统设计方案,既可以产生宽带线性调频信号,又可以实现线性调频信号的光域脉冲压缩.在发射端利用互逆色散光纤产生线性调频信号.在接收端,雷达回波信号通过马赫-曾德调制器调制到预啁啾的光信号上,然后经过色散光纤的进一步色散.最终在探测器端可以得到目标回波信号脉冲压缩后的结果.该方案无需脉冲压缩过程中数字化和离线处理,且具有脉冲压缩比的调谐作用.理论、数值仿真和实验证明了该设计方案能有效进行线性调频信号的光域脉冲压缩.实验产生了C波段下时宽1.2ns,带宽3.2GHz的线性调频信号,并通过互逆色散光纤将该信号压缩到了0.09ns,脉冲压缩比达13.3.     

基于非线性频率调制的光脉冲压缩反射测量方案

为了克服线性调频技术中的旁瓣过高的缺点,提出一种基于非线性调频技术的光脉冲压缩反射仪方案.将非线性调频脉冲信号通过单边带调制器调制到光信号上,并将光电探测器接收到的瑞利散射、端面反射等信号和该非线性调频脉冲信号进行匹配滤波,得到脉冲压缩曲线.理论、数值仿真和实验证明了非线性调频技术能有效抑制光脉冲压缩反射仪中的旁瓣.实验结果表明,使用相干长度为2km的光源,该方案的测量距离可达5.4km、空间分辨率达16.5cm、非线性调频的旁瓣抑制比比线性调频高5.8dB.     

面向低信噪比的自适应压缩感知方法

在压缩感知工程应用中, 信号往往被噪声和干扰所影响, 常规的压缩感知方法难以达到理想的重构效果, 特别是低信噪比应用场景中, 稀疏重构往往会失效. 分析了压缩感知中噪声对重构性能的影响, 从理论上解释了压缩感知中的噪声折叠原理, 并在此基础上提出了一种基于方向性测量的自适应压缩感知方案. 该方案通过后端信号处理系统估计出噪声的相关信息并反馈至压缩感知前端, 前端根据反馈的噪声信息调整测量矩阵, 从而改变感知矩阵的方向, 自适应地感知稀疏谱, 从而有效地抑制信号噪声. 仿真实验表明, 所提的自适应压缩感知方法对稀疏信号重构性能有较大的提升.     

基于飞秒瞬态反射/透射技术的纳米Au半透膜热效应研究

以飞秒激光放大器作为光源联合使用瞬态反射/透射实验技术研究了纳米Au半透明纳米薄膜中非平衡载能粒子的热传导过程. 在相同实验条件下, 发现该薄膜的瞬态透射和反射信号明显不同并且延迟时间在5.0–7.5 ps时瞬态透射信号的符号发生改变. 对纳米薄膜的透射和反射信号进行了对比分析, 分别使用双温模型和Crude近似进行数据模拟并拟合, 分析认为沿膜厚方向的温度梯度变化和界面热阻效应引起介电函数的变化不同, 从而引起了瞬态透射信号和反射信号的不同. 对于半透明金属纳米薄膜需要同时考虑其瞬态透射和反射影响才能得到准确的瞬态吸收结果. 随着抽运脉冲能量的增加, 可以看到上升时间约为1.0 ps, 电子-晶格弛豫时间增加.     

利用介观LC电路制备薛定谔猫态

提出了一种制备相干态的叠加态，即薛定谔猫态的方案. 该方案是基于将外加冲激信号作用于介观LC电路系统而设计的. 在该薛定谔猫态下，介观电路系统有非经典的量子压缩效应. 关键词： 介观LC电路 冲激信号 薛定谔猫态     

瞬态微光探测系统逻辑控制设计与实现

提出一种系统探测的逻辑控制方案．该方案以FPGA设计技术为核心，基于模块化编程思想，实现整个系统的逻辑控制功能．通过计算机仿真和实际电路测试，给出ens、ad_elk、oe、hbe等关键信号的逻辑时序仿真和测试波形．信号处理通道转换、电路延时、功耗等指标分析与测试表明，设计具有实时性、高集成度、高可靠性、低功耗和灵活性等特点．     

无线光通信系统中的光接收机设计

介绍了无线光通信的特点，比较了光电检测器、光纤接收模块、自聚焦透镜和多模光纤接收机耦合三种设计方案，提出了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计是最优方案。详细讨论了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计和电信号处理过程。试验证明，采用该方案后系统输出信号的信噪比显著提高，完全可以满足通信系统的要求。     

Generation of linearized optical single sideband signal for broadband radio over fiber systems

We propose a new scheme to generate broadband linearized optical single-sideband （OSSB） signal for radio over fiber systems. By using an unbalanced dual parallel Mach-zehnder modulator （DPMZM） followed by optical filtering, a linearized OSSB signal is obtained. With coherent detection, radio frequency （RF） signal can be recovered with simultaneously suppressed second-order distortion and third-order intermodulation. This scheme can be used to realize broadband systems with wide dynamic range.     

基于FPGA的便携式轴承状态监测仪设计

本文提出了一种基于FPGA的便携式轴承状态监测巡检仪的设计方案。介绍了模拟信号放大电路、滤波电路、包络检波电路和电源管理电路等硬件电路设计以及FPGA功能模块设计和软件工作流程。本仪器通过提取分析加速度高频包络信号实现了轴承状态监测功能,利用了FPGA的并行处理优势实现低功耗高性能的优点。     

光纤Fizeau干涉仪的声发射检测研究

验证了一种基于光纤Fizeau干涉仪的声发射传感器,可用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析.     

Instantaneous frequency measurement using two parallel I/Q modulators based on optical power monitoring

A scheme for instantaneous frequency measurement(IFM)using two parallel I/Q modulators based on optical power monitoring is proposed.The amplitude comparison function(ACF)can be constructed to establish the relationship between the frequency of radio frequency(RF)signal and the power ratio of two optical signals output by two I/Q modulators.The frequency of RF signal can be derived by measuring the optical power of the optical signals output by two I/Q modulators.The measurement range and measurement error can be adjusted by controlling the delay amount of the electrical delay line.The feasibility of the scheme is verified,and the corresponding measurement range and measurement error of the system under different delay amounts of the electrical delay line are given.Compared with previous IFM schemes,the structure of this scheme is simple.Polarization devices,a photodetector and an electrical power meter are not used,which reduces the impact of the environmental disturbance on the system and the cost of the system.In simulation,the measurement range can reach 0 GHz-24.5 GHz by adjusting the delay amount of the electrical delay lineτ=20 ps.The measurement error of the scheme is better at low frequency,and the measurement error of low frequency 0 GHz-9.6 GHz can reach-0.1 GHz to+0.05 GHz.     

环形光纤声发射传感器的相位调制特性研究

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的环形传感器,用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器的两个臂到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.而且对传感系统的位相调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体表面传播的超声波频率特征的识别.     

电子散斑干涉条纹信号实时处理系统的研究

本文给出一种电子散斑干涉条纹信号实时处理系统的实现方案;详细分析了物体变形前后信号延迟对相关性的影响;并导出条纹信号频率范围与离面位移的关系式及散斑背景噪音最低频率估算式,从获取低背景噪音条纹图角度给出光学系统优化设计的依据;最后给出实验结果．     

Digital audio signal encryption with a virtual optics scheme

A novel approach for enciphering digital audio signal is presented in this article. The operating principle of the approach is on the basis of a virtual optics scheme whereby we apply both virtual wavelength and virtual diffraction distance in conjunction with a complex-valued random mask to design multiple-locks and multiple-keys in the course of audio data encryption and decryption. The audio signal is converted into a sound map, thus the encoded sound map can be encrypted as done for an image. Numerical experiment results show that proposed method is with high sensitivity to parameter discrepancy of virtual optical scheme. The correlation analysis of decrypted audio signal in comparison with original signal is also performed to verify the capability of presented virtual optics scheme for audio signal encryption.