频谱分析型激光多普勒测速仪信号处理技术

为了提高激光多普勒测速仪的测量精度,提出对激光多普勒信号先进行跟踪滤波,再进行频谱细化和频谱校正的信号处理方法,并利用信号处理系统对实测的多普勒信号进行了实验研究。实验结果表明:跟踪滤波器在滤除基底信号及系统的部分噪声的基础上,实时跟踪多普勒信号的频率,信噪比明显提高,所得结果与多普勒频率的真实值相一致;频谱细化技术大大提高了频谱分辨力,频谱校正技术使校正后的频率更接近真实值。     

HL-2M 装置上汤姆逊散射系统中多色光谱仪的优化设计

设计并优化了一种新型多色仪。该方案中滤光片和探测器更加易于安装,缩短了光程长度,提高了对散射信号的探测本领,减少了透镜的使用数量,提高了多色光谱仪的传输率。通过数值计算,得到在200~20000eV 温度范围内多色光谱仪的通道数为7 是最优化结果。最后,对7 通道多色仪的相关参数进行优化设计,使用模拟退火法计算优化各通道干涉滤光片的波长范围。     

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设计并优化了一种新型多色仪。该方案中滤光片和探测器更加易于安装,缩短了光程长度,提高了对散射信号的探测本领,减少了透镜的使用数量,提高了多色光谱仪的传输率。通过数值计算,得到在200~20000eV温度范围内多色光谱仪的通道数为7是最优化结果。最后,对7通道多色仪的相关参数进行优化设计,使用模拟退火法计算优化各通道干涉滤光片的波长范围。     

高速转镜相机转速测量的同步传感系统

 同步传感系统新方法主要是利用激光的抗电磁干扰及可高速处理的性能得到转镜的时间信息，再经过光电转换来实现转速的测量。探测电路部分采用限幅放大，在一个大的动态范围内，都可以得到稳定的脉冲信号。为满足精度的需求，信号处理部分采用ASIC计数单元，精度为0.2 ns，然后通过嵌入式控制模块，方便地实现人机通信。由实验结果得到该方法的误差在ns级，比传统的高速相机传感器在精度上提高了一个数量级。     

8mm波段外差时序多色仪实验

诊断托卡马克及其他磁约束聚变装置等离子体电子温度分布的有效手段之一是测量其电子迴旋辐射谱。现在世界上各聚变实验室为此所使用的谱仪有两大类:一类是时序谱仪,其中有扫频外差接收机和各种扫描干涉仪(如法-玻干涉仪,迈克尔逊干涉仪等);另一类是多色仪(如光栅光谱仪)。谱仪的频率范围一般在毫米波和亚毫米波段。对时序谱仪的要求除具有一定的频带宽度和接收灵敏度外,最主要的是扫描速率(指完成一幅给定谱宽的测量所需的时间T_t)。目前以返波管为本振的扫频外差接收机扫描速率最高。如60—90GHz扫频仪,T_t=1—10ms。各种扫描干涉仪则由于采用机械扫描,速率较低。     

基于LabPQR降维的多色打印机光谱特征化模型研究

研究多色打印机的光谱特征化,提出了一种基于降维的光谱特征化模型,保证了多色打印机颜色转换的精度,同时也提高了特征化的运行效率。该模型结合颜色分区理论和LabPQR非线性降维方法,首先将高维光谱数据降低至LabPQR六维空间中,然后通过胞元搜索算法查找目标颜色所属的胞元空间,最后利用反向四面体插值算法对目标的LabPQR值进行计算,得到打印机最终的通道信号输出值。检测颜色样本的实验数据表明,正向模型和反向模型的平均色差达到0.714和1.016 NBS,模型的运行时间为2.03和9.05 s。新算法能够实现多色打印机光谱数据与通道信号值间的准确转换。     

基于脉冲计数的零相位差跳变补偿外差干涉信号处理方法

在基于脉冲计数的外差干涉信号处理中,提出了一种零相位差跳变补偿的大小数相位结合处理方法,可实现外差干涉信号处理中大小数的准确结合。大数测量采用对两路干涉信号进行脉冲计数同步对减的方法实现,小数测量采用混频降频方法来提高测量分辨率,并采用锁相环对拍频信号跟踪产生用于混频降频的动态基准信号,解决外差信号拍频变化的问题,以提高小数测量分辨率的稳定性。基于信号发生器对实现的外差干涉信号处理方法进行了验证,包括测量精度、大数计数、小数相位测量。构建了双通外差干涉位移测量光路,通过对精密导轨位移的测量来验证大小数结合处理方法的有效性和信号处理方法在外差干涉位移测量应用中的可行性。     

基于二维细分技术的时栅信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的动态性能及测量精度,提出了一种基于FPGA和二维细分技术的时栅位移传感器信号处理系统。利用二维细分技术对插补脉冲进行倍频处理,降低了对插补脉冲频率的要求,通过倍频后的高频脉冲插补时栅感应信号和参考信号之间的相位差完成了时栅角位移的测量,提高测量精度。该系统在FPGA内基于NiosII软核完成数据的采集和处理,简化了系统,并加入自定义指令提高了数据处理效率。实验表明,采用该系统后,时栅位移传感器在960MHz插补脉冲下测量误差峰峰值为±1.3″,实现了时栅的高精度角位移测量。     

基于LabPQR降维的多色打印机光谱特征化模型研究（英文）

研究多色打印机的光谱特征化,提出了一种基于降维的光谱特征化模型,保证了多色打印机颜色转换的精度,同时也提高了特征化的运行效率。该模型结合颜色分区理论和LabPQR非线性降维方法,首先将高维光谱数据降低至LabPQR六维空间中,然后通过胞元搜索算法查找目标颜色所属的胞元空间,最后利用反向四面体插值算法对目标的LabPQR值进行计算,得到打印机最终的通道信号输出值。检测颜色样本的实验数据表明,正向模型和反向模型的平均色差达到0.714和1.016NBS,模型的运行时间为2.03和9.05s。新算法能够实现多色打印机光谱数据与通道信号值间的准确转换。     

基于LED-89C52的无人机动态信号采集处理系统设计

无人机动态信号采集与处理,是对无人机控制的关键。设计并实现了一种基于LED-89C52的无人机动态信号采集与处理系统,该系统以89C52单片机为核心,使用高质量的信号采集终端模块以及信号处理调理模块增强检测精度,提高无人机大气信号检测的动态性能,系统的硬件设计,主要包括89C52单片机、信号采集终端、信号处理板模块、信号调理模块以及传感器信号放大与A/D转换模块和显示译码驱动模块、LED数码管显示模块等,给出了系统实现动态信号采集与处理的流程图以及程序代码,实现无人机中动态信号有效采集与处理。实验结果表明,所提系统可准确获取无人机中动态信号,完成信号的有效处理,具有较高的准确率,应用前景阔。     

时间序列散斑干涉场中相位函数的计算

散斑干涉或电子散斑干涉计量应用于连续运动或变形物体时,就会产生一个时变的散斑干涉场,通过摄像系统连续地采集这一时变散斑场,可获得一系列时间序列散斑干涉图,通过对序列散斑图上各点在时间轴上光强值的变化进行分析,提出了一种基于时间序列的分析方法,用以提取干涉场的相位值,进而获得物体全场变形信息。     

连续振动悬臂梁的瞬时三维形貌测量

提出一种连续振动悬臂梁瞬时三维形貌的测量方法。利用影栅云纹法在连续振动悬臂梁表面产生包含有三维形貌信息的云纹,采用准直双光源提高亮度,通过高速摄相机获取随时间变化的一系列变形条纹,利用傅里叶变换方法对序列图像进行处理,采用补零延拓法对数据进行处理,以减小频谱泄漏所引起的相位计算误差。将相位解包裹方法用于动态过程瞬时三维相位场的相位展开中,重建了悬臂梁的瞬时三维形貌,再现了悬臂梁的连续振动过程。     

Visualization of light propagation

Abramson has demonstrated that by using the finite coherence properties of light, holograms can be constructed that allow one to visualize the path that a simulated light pulse takes through an optical system. We have demonstrated that using an alternate hologram construction and readout geometry, light with a very long coherence length can also be used to visualize light propagation. Experimental results showing well resolved time-sequence photographs of reflection, refraction, and diffraction in an optical system are given.     

基于时域小波变换相位提取的三维形貌测量

提出基于时域小波变换的连续振动物体相位提取方法,恢复连续振动物体的瞬时三维形貌。将小波变换用于序列影栅云纹相位分析中,对连续振动物体的序列影栅图像进行处理,利用小波变换的多分辨力特点,对各点的灰度变化进行连续复小波变换,通过提取小波脊所对应的相位,得到各点相对于基准光栅的完整相位调制信息,从而获取运动物体的瞬时三维形貌。利用该方法对连续振动悬臂梁进行了分析,得到连续振动悬臂梁的瞬时速度及瞬时三维形貌,再现了悬臂梁的连续振动过程。为研究动态物体瞬时特性提供了一种新的方法。     

TIR透镜优化设计在LED微投影显示系统中的应用

发光二极管（lighting emitting diode,LED）取代传统光源作为投影仪,特别是微投影显示系统的光源是一种趋势。采用由非球面构成的TIR透镜代替锥形光管和CPC集光器,并通过整个系统最终在目标屏上形成的照明效果为依据,对TIR透镜的内部结构尺寸参数进行优化设计,采用经过优化设计的TIR 透镜作为对LED光源所发光束进行收集整形的光学元件,克服了在传统投影显示系统中经常出现的锥形光管或复合抛物面集光器 (compound parabolic concentrator,CPC) 给整个系统所带来的光学体积大的缺点。以单片式LCOS（liquid crystal on silicon）结构为基础,利用RGB LED时序方式进行混色,设计了一套LED微投影显示系统,并通过光线追迹程序对其光学性能进行模拟评估。结果表明：在考虑时序混色方式影响的情况下,整体系统光能效率为2.38%,系统光学体积仅为125cm3,达到了对系统结构简单紧凑的设计要求。     

Synchronization of ultraviolet-preionization in a Marx-driven TEA CO2 laser

In a TEA CO₂ laser a two-stage spark gap was used to control the predischarge, which produced the ultraviolet-preionization, and to generate a trigger pulse for the Marx bank, which excited the main discharge. The time-sequence of the predischarge and the trigger pulse could be reversed so that the main discharge could commence before the preionization process. This set-up has enabled temporal synchronization on the laser performance, or basically the time delay between the pre- and the main discharges, to be investigated from about − 150 ns to 600 ns.     

H-Theorems from Macroscopic Autonomous Equations

The H-theorem is an extension of the Second Law to a time-sequence of states that need not be equilibrium ones. In this paper we review and we rigourously establish the connection with macroscopic autonomy.If for a Hamiltonian dynamics for many particles, the macrostate evolves autonomously, then its entropy is non-decreasing as a consequence of Liouville's theorem. That observation, made since long, is here rigorously analyzed with special care to reconcile the application of Liouville's theorem (for a finite number of particles) with the condition of autonomous macroscopic evolution (sharp only in the limit of infinite scale separation); and to evaluate the presumed necessity of a semigroup property for the macroscopic evolution.     

脉冲激光测距机性能综合测试技术

提出利用室外消光法与室内时序增益系数比检测相结合的方法进行激光测距机最大测程测试,利用精密光电延时与激光回波模拟技术相结合的方法实现对测距机测程范围、测距精度、选通范围及精度、距离分辨力等主要性能参数的室内模拟测试。对测试原理进行了论述,并对激光测距机的实验数据进行了分析。实验结果表明:利用所提出的综合测试技术可实现对脉冲激光测距机多个主要性能参数的准确测试,为客观评价激光测距机的性能提供了可靠的测量数据。     

Global magnetohydrodynamic simulations of the magnetosphere

The authors demonstrate the use of a global MHD (magnetohydrodynamic) simulations to study the magnetospheric configuration by reviewing some of the results obtained from the Ogino model. The authors start by considering the steady-state configuration of the magnetosphere in the absence of an IMF (interplanetary magnetic field), and then demonstrate how that configuration is changed when a northward or southward IMF is introduced. It is noted that the magnetosphere is very dynamic and since global MHD simulations are intrinsically time-dependent, they offer the possibility of modeling the time-sequence of events in the magnetosphere. Finally results of a calculation in which a magnetospheric substorm is modeled are presented     

干涉图特征信息自动采集方法

介绍了一种用于计算全息数字波面干涉仪中采用数字图像处理技术采集干涉图的特征信息的方法。它分为图像二值化、条纹细化、条纹修补、跟踪、标记、采样等步骤,对于没有闭合条纹的简单干涉图和有闭合条纹的复杂干涉图,都能得到较好结果。