微弱信号检测讲座 第一讲 微弱信号检测概论

实验物理科学的发展,与其说先有原理,毋宁说是新的检测技术提供新数据,从而发现新现象．开辟新领域．科学史上许多事实说明,实验方法的建立对整个科学进展影响很大．人类对自然界的认识越来越深入,也就是说所检测的样品越来越小,浓度越来越低,激励越来越弱．例如,半导体硅及陶瓷中杂质含量达１０－１０ｇ／ｇ;表面ｌ－１０ｎｍ内存在１０－１０—１０ｇ／ｃｍ２极微量物质的成分、元素分布、原子排列、化学结合等差异?...     

微弱信号检测讲座第七讲 信号平均

本讲座的第三讲介绍了锁相放大器利用相关检测原理实现对周期信号振幅的检测．然而,在实际的信号检测中,往往还希望从噪声中恢复信号的波形．它通常是一个很复杂的宽带函数．这时,利用锁相放大器已不再有效,需要借助其它微弱信号检测方法和仪器来恢复原始信号波形．假如被噪声混杂而变得模糊的信号是在已知时刻重复出现的,则可利用信号平均技术使它清晰地复现．ＢＯＸＣＡＲ平均器、数字多点平均器和数字ＢＯＸＣＡＲ平均?...     

微弱信号检测讲座 第四讲 引力波检测

类似于投石激起平静水面的涟漪,引力波（又称引力辐射）是物质加速运动使引力场产生的波动．广义相对论预言：引力波类似于电磁波,也是横波,并以光速传播,且具偏振性质．引力波产生的潮汐力能使两分离粒子间的距离产生变化,检测这些变化可以了解波源物质运动的信息．理论计算表明,物质运动辐射引力波以及物质对引力波的吸收,其效率都十分低．这是因为引力相互作用十分微弱,而动量守恒定律又决定了不可能有偶极引力辐射?...     

微弱信号检测讲座：第五讲 超导电子器件在微弱电磁信号检测中的应用

超导电子器件是一种低温电子器件,它是基干约瑟夫森(Josephson)效应而研制成功的一种新型电子器件.它的基本结构如图1中的插图那样,是一个具有三层结构的二端器件,其中S1和S2是两块超导体。中间由一薄层绝缘体隔开,这层绝缘体的厚度只有几nm. 一、超导电子器件的特性 1.它的直流 I-V 曲线如图1中的曲a　所示.如果逐渐增大通过此二端器件的电流,那么在开始时,器件两端电压为零;当通过的电流达到Ic时,电压从零跳到Vg;当电流继续增大时,电压沿着一条二次曲线上升.如果在此二端器件上加一个直流磁场,则 Ie会减小;当磁场从零增加到某个值Hl时…     

微弱信号检测讲座第三讲 相关检测及其在锁相放大器中的应用

实际信号的检测,不可避免地要受到各种噪声的干扰．这种噪声干扰限制了测量所能达到的精确性和灵敏度．所以,信号检测的首要问题是抑制噪声提高信噪比．线性滤波是一种常用的抑制噪声方法．但是,当噪声功率超过信号功率很多时,简单的滤波不再有效,需要借助专门的微弱信号检测技术来检测和恢复原始信号．相关检测是其中重要的方法之一．它是人们利用周期信号及噪声自相关函数特性的不同以及信号与噪声不相关等特性,实现在?...     

微弱信号讲座第六讲 弱光的测量

光测量广泛用于各个领域,例如光谱学、天文学、激光光谱分析以及光纤特性测量等．由于噪声的影响,弱光测量不同于强光的测量,因此必需采用特殊的方法来降低噪声,改善信噪比,以提高测量精度．本文将通过对噪声的分析及改善信噪比方法的介绍来讨论弱光测量中的问题．一、光检测系统光检测系统通常包括四个部分（如图１所示）,即检测对象和应用目的;检测器,例如测辐射热计、光电倍增管、视象管、固态摄象管、光二极管阵列?...     

太赫兹微弱信号检测系统噪声处理方法研究

为了能够量化物体太赫兹辐射的大小,对黑体辐射中的太赫兹信号进行测量,使测量系统处于真空状态下,并且使用液氮制冷来屏蔽外界杂散辐射。黑体辐射的太赫兹信号由卡塞格林系统聚焦于探测器上。探测器的输出信号用锁相放大器进一步处理,并观察不同时间常数下锁相放大器的输出信号。实验结果表明:当黑体温度为323 k时,实验装置使用液氮制冷前后的测量结果有所不同,前后相差约3 v左右。时间常数对输出结果影响也很大,实验使用3 s比较合适。由于噪声来源复杂、噪声水平很高,黑体在太赫兹波段辐射能量极为微弱,所以系统对温度分辨率要求不是很高。     

色噪声背景下微弱正弦信号的混沌检测

提出一种利用混沌在特定状态下对参数的敏感性来实现微弱正弦信号检测的新方案-该方案可以有效地将深陷在色噪声背景中的微弱正弦信号检测出来-给出了混沌检测的方法,分析了混沌检测中噪声对系统状态的影响-仿真实验表明该混沌检测系统对小信号非常敏感，对任何零均值色噪声均具有极强的抑制能力- 关键词： 微弱正弦信号 混沌检测 色噪声 信噪比     

混沌噪声背景下微弱脉冲信号的检测及恢复

构建了一种在混沌噪声背景下检测并恢复微弱脉冲信号的模型.首先,基于混沌信号的短期可预测性及其对微小扰动的敏感性,对观测信号进行相空间重构、建立局域线性自回归模型进行单步预测,得到预测误差,并利用假设检验方法从预测误差中检测观测信号中是否含有微弱脉冲信号.然后,对微弱脉冲信号建立单点跳跃模型,并融合局域线性自回归模型,构成双局域线性(DLL)模型,以极小化DLL模型的均方预测误差为目标进行优化,采用向后拟合算法估计模型的参数,并最终恢复出混沌噪声背景下的微弱脉冲信号.仿真实验结果表明本文所建的模型能够有效地检测并恢复出混沌噪声背景中的微弱脉冲信号.     

红外测温中检测强噪声下微弱信号的新途径

就“BHJ 400”型便携式电脑红外测温仪的研制从理论和实践角度介绍了以下内容：①提高 红外光学系统信噪比的方法和途径;②提高红外探测器输出信号的方法和途径;③在探测器 输出信号处理电路中滤除广白噪声、有效提取并放大深埋在强噪声中微弱目标信号的方法和 途径.从而使该红外测温仪性能得到了最大限度地提高,实验结果和理论分析值相符,达到 了设计要求. 关键词：     

微弱信号检测实验教学研究

根据教学实践，阐述微弱信号检测实验开设的必要性，介绍了微弱信号检测的物理模型，设计了近代物理实验微弱信号检测专题实验的开设方案．     

天体物理学讲座第二讲 活动星系核物理

星系的活动是星系核心大质量黑洞吸积周围的气体释放巨大的辐射功率的过程,它是强引力场物理,高能物理和辐射流体物理的天然实验室,文章介绍了活动星系核中黑洞吸积,发射线形成和外流的观测事实和基本物理过程等,指出了现有理论存在的一些问题。     

微弱信号的检测(上)

一、引言众所周知,在小信号测量技术中不可避免地出现令人讨厌的噪声．这种噪声可来自外部,例如城市噪声（电火花、电磁、电动机、感应炉、日光灯等的噪声）和自然噪声（雷电和雨滴、尘土的静电噪声,太阳、星球的天体噪声等）．这类噪声一般的克服办法是采用严密的电磁屏蔽,使噪声降至最小．但遗憾的是测量仪器本身所用的电子器件及传感器的本底噪声是不能用屏蔽的办法来克服的．这类噪声如电子热运动的白噪声,载流子的复?...     

第二讲发光学讲座 发光动力学

本文通过对辐射跃迁、无辐射跃迁和能量传递过程的讨论,介绍发光动力学的主要内容．     

全国微弱信号检测学术交流讨论会简讯

根据1978年中国物理学会年会的决定.“全国微弱信号检测学术交流讨论会”于1979年8月8日至15日在北京召开.会议由中国科学院二局主持,中国科学院物理研究所具体筹办.在筹备过程中,得到全国有关单位的热烈支持.会议收到论文及提纲70余篇,经审阅选择51篇论文在会上宣读.参加单位50个,代表78名.大会由中国科学技术大学付校长钱临照同志任领导小组组长,中国物理学会付理事长甘柏同志任付组长.中国科学院付院长钱三强同志出席大会并作了重要讲话.会议得到中国仪器仪表学会的关心和支持.会议期间展出了国内外有关弱信号检测仪器.并作了表演. 正如…     

Duffing振子微弱信号检测方法研究

在前期实验工作的基础上,从理论分析的角度,提出了利用Duffing振子从大周期态向混沌态的相变 作为判据的微弱周期信号检测方法,给出了检测原理,并论证了其可行性;从过渡带影响和检测概率两方面 将该方法与传统的检测方法进行了比较分析,并对两者的检测性能进行了仿真对比.分析和仿真结果都显示,相同条件下, Duffing振子从大周期态向混沌态的相变受过渡带影响更小,所提方法具有更好的检测性能. 实验数据还表明, Duffing振子检测微弱信号只能基于单向相变, 利用阵发混沌进行频差检测只适用于待测信号信噪比较高的情况. 关键词： Duffing 混沌 检测 过渡带     

微弱光信号检测电路的实现

为将微弱光信号有效地转换为电信号以方便后级电路处理,设计了微弱光信号检测电路。电路由光电转换和前置放大两部分组成。光电转换电路采用低输入偏置电流运算放大器AD 549实现;前置放大电路使用对称三极管组成的对数比率放大电路实现,并在同等条件下与集成电路LOG 100组成的前置放大电路相比较。实际测量表明,该放大电路设计可有效放大低于1 nW的微弱输入信号,同时对噪声也有很强的抑制作用,而由LOG 100组成的电路对噪声的抑制能力明显衰减。     

微弱激光脉冲信号的相关检测

利用二元光电探测器接收激光脉冲信号,然后根据互相关检测的原理设计了信号处理电路,对接收到的信号进行处理,使其信噪比得到改善。在实验中选用不同的延迟时间τ进行检测,并给出了实验结果,且对实验结果进行了比较。实验表明,根据实际情况选择正确的延迟时间,可以达到较高的信噪改善比,满足大多数使用需求。