光子计数激光测距技术研究

光子计数激光雷达采用了灵敏度极高的单光子探测器,能够将激光雷达系统的灵敏度提高2—3个数量级,具有极大的发展潜力和技术优势。介绍和分析了光子计数激光测距技术的基本原理和优点。设计了光子计数激光雷达实验系统,采用盖革模式的雪崩二极管(Geiger-mode APD),开展了测距验证实验。实验结果表明,采用光子计数激光测距能够在单光子灵敏度和强噪声背景条件下,获取目标的距离信息,距离测量精度达到6.23 cm。     

光子计数成像探测系统及其在生命中的应用

给出了一种用光子成像头，高帧频ＣＣＤ摄像机，图像采集系统和计算机组成的光子计数成像探测系统。系统可用于探测生物的超微弱发光现象，灵敏度兹一般的弱光成像器件高出１０＾４倍以上；系统 极微弱的发光现象进行实时的光子计数像，并用计算机进行处理和分析；最后，用实 说明该系统的应用效果。     

光子计数的微弱光自动测量系统

设计了一套用于实现极弱光实验过程中光强的自动检测系统．该系统对光子计数器和计算机接口进行同步触发，使每个计数循环后，光子计数器的模输出被计算机接口接收并进行模数转换以及数据贮存，然后自动开始新的循环．该系统克服了现有利用光子计数器中的人工记录的缺点     

光子计数成像探测系统及其在生命科学中的应用

给出了一种用光子成像头、高帧频ＣＣＤ摄像机、图像采集系统和计算机组成的光子计数成像探测系统．系统可用于探测生物的超微弱发光现象，灵敏度比一般的弱光成像器件高出１０４倍以上；系统可以对极微弱的发光现象进行实时的光子计数成像，并用计算机进行后处理和分析；最后，用实例说明该系统的应用效果．     

光子计数用PMT SER稳定性的测量

本文结出了一种可和单光子计数器有相同的计数率动态范围上限的PMT SER稳定性测量系统及相应的测量结果。结果表明,存在直到其计数率动态范围上限内SER对时间与光强稳定性均良好的PMT;为满足某些特殊需要而对PMT SER稳定性进行精心挑选是可行的。测量系统的不足之处在于信号利用率较低,但通过多次测量累加平均等措施后测量结果的不确定度可限制在2％以内。     

光子计数平台的设计

本文介绍了基于SPOC(可编程片上系统)技术的光子计数平台的基本原理、结构以及软硬件各部分实现方法.整个系统硬件结构合理,功能符合设计要求,还体现出了设计灵活、移植性强等许多特点.     

叶片衰老过程中的光子计数统计实验研究

采用生物超微弱发光探测技术对植物叶片衰老过程中的超微弱发光进行测量,并用量子光学中的光子计数分布统计叶片衰老过程中的规律.结果表明:植物叶片幼叶及衰老黄化老叶的光子计数分布与泊松分布基本吻合,而成熟期叶片的光子计数则与泊松分布偏离很多.分析认为,可能是由于叶片的不同生长时期,发光来源不同造成的.     

基于激光二极管的光子计数激光测距技术

为实现轻小型光子计数测距仪,利用905 nm激光二极管(laser diode,LD)以及硅基单光子探测器(single photon avalanche diode,SPAD)搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905 nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明:905 nm激光二极管由于其具有体积小、功率高的特点,同时硅基单光子探测器在905 nm波段具有较高的响应率。基于以上两点,通过激光二极管以及小口径的接收望远镜能够实现远距离的光子计数激光测距。可见,激光二极管适合作为轻小型光子计数激光测距仪的光源,降低了系统的体积,有利于提高测距系统的集成度。     

一种基于光子计数技术的时间分辨荧光免疫分析系统设计

以稀土荧光配合物作为标记物的时间分辨荧光免疫测定法在医学与生命科学的实践与研究中正发挥着越来越重要的作用.为此,设计了一种结构简单、成本低廉的基于FPGA的时间分辨光子计数器系统,改进了原有的Prony算法从而实现了对双组分五参数荧光信号的处理,并使用异氰酸苄基二乙烯三胺四乙酸络合铕(DTTA-Eu3+)和模拟的双组分荧光信号对系统和算法进行了实验验证.实验结果表明,系统对于DTTA-Eu3+的检测具有较高的准确度与线性度,相关系数r=0.996 2.对于双组分荧光信号,当两个荧光信号的差值在10倍以上时,使用改进后的Prony算法进行处理具有较高准确度,误差低于5%.     

光子相关系统中的计数器设计

光子相关器设计的关键问题是实现高速实时相关运算,光子计数器作为光子相关器的重要装置,需要实时采集并存储光子计数值.针对其高频特点,提出了基于FPGA技术实现高速实时光子计数采集的方法,在FPGA内部构造双计数器,实现无缝光子计数.     

基于AD500-9激光测距系统的设计

基于AD500-9型雪崩光电二极管设计以窄脉冲发射、 雪崩光电二极管偏置、 弱光信号处理和计时电路为主要结构的激光测距系统. 利用标准时基发生器对计时电路进行验证, 采用线性拟合方法使时间测量的精度为10^-10量级. 采用软件校准方法将测距实验中的测量误差控制在±0.1 m以内, 并对误差进行分析.     

数字同步解调测相的激光测距技术研究与仿真

基于数字同步解调测相技术,以三角形角反射器为实物预想目标,在MATLAB环境中对整个测相过程进行了仿真.仿真实验结果证明了采用数字同步解调测相技术方法的可行性.     

Performance and observation summary of Changchun Satellite Laser Ranging Station

This note introduces the performance and observation summary of the SLR system at Changcun Observatory, the Chinese Academy of Sciences. The performance of the SLR system has been greatly improved since August 1997. The single shot precision is improved from 5–7 cm to 1–2 cm and the normal point precision reaches 4–7 mm. The long-term stability is better than 1 cm. The amount of observation has been increased from 1000 to over 3000 passes. The whole performance of Changcun SLR system has reached the advanced level among the worldwide SLR stations.     

基于调频测相的激光引信测距方法研究

为提高激光引信测距精度和实时性并降低系统实现难度,提出了一种基于调频测相的激光测距方法,该方法采用正弦调频+相位测距的方式实现测距. 重点分析了调频测相激光测距原理,指出了影响测距精度的主要因素. 提出采用基于Hilbert变换的相位差测量方法可提高测相精度,并进行了相关的仿真验证. 仿真结果表明,在信噪比为14 dB的情况下测距精度优于0.1 m,且有较强的测距实时性,此方法可用于激光近炸引信.     

基于激光测距的双机器人管道测绘方法

为解决传统天然气管道测绘设备只能测绘直管道且测绘距离近的问题,提出基于激光测距的双机器人管道测绘方法.管道分为水平直管道段、90°水平弯管道段、上/下坡管道段和复合管道.方法中两机器人从管道入口处开始交替匀速前进,直至离开管道,通过解算机器人获取的距离数据,得到每段运动中管道段的三维模型,最后进行拼接,完成对整条管道的测绘.实验结果表明,本方法实现了对不同管道的测绘,并有效提升了管道测绘的距离,2000m距离误差在4m内,误差率约为0.178%.     

基于激光测距的非接触式齿轮倒角轮廓测量系统

为了满足倒角齿轮的倒角轮廓测量需求,采用先进的计算机检测与控制技术及现代化的传感器技术,研制了一种非接触式齿轮倒角轮廓激光测量系统.测量系统以计算机为控制中心,用激光位移传感器和光栅尺获取数据,利用X-Y精密移动平台实现测量位置的准确定位,实现了倒角轮廓的测量.实验表明,测量系统精度满足倒角齿轮测量的工业应用要求.     

微光图象光子计数器象管的测试研究

提出了微光图象光子计数器象管主要参数（暗计数、光子增益）的测试原理和方法，建立了测试系统．对微光图象光子计数器象管的暗计数和光子增益进行了实测，给出了测试结果，并与常规二代微光象增强器进行了比较     

基于机器视觉和激光测距的输电线故障定位

结合定位技术和激光测距技术,提出了一种基于机器视觉的电力巡线故障定位新方法.通过无人机搭载可见光相机进行巡线拍摄,将航拍图像实时传回地面站进行处理.采用数学形态学的图像处理方法和模式识别方法进行故障检测与识别.通过惯性测量系统进行初步定位,得到无人机的经纬度坐标.利用无人机机载激光测距模块,测量故障点到无人机的距离来修正坐标.最后,经过空间大地坐标系和空间直角坐标系的变换,以及两个空间直角坐标系的基准转换,计算出了故障点的准确位置,并且很大程度地提高了定位的准确性,其空间直角坐标测量精度可达0.11m.     

利用回波模拟对激光测距精度检验系统的设计

为解决激光测距在实际测量中受外部因素而导致结果不准确的问题, 设计了一种回波模拟系统对实测结 果进行检验。 测距系统向回波系统发射一束窄脉宽激光, PIN(Positive Input Negative)对激光采集和光电转换, 将转换完成的电信号发送至 FPGA(Field-Programmable Gate Array)中, FPGA 通过内置 PLL(Phase Locked Loop) 对电信号进行 15 倍频操作和高精度延时。 激光驱动部分利用 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)管开关性质产生窄脉冲信号, 对激光器进行调制模拟实际测量中的回波激光,最后在测距系统中得 出模拟结果。 通过对同一距离和不同距离的多次测量结果表明, 系统稳定性较高, 精度达到 0. 17 m, 误差为 0. 03 m。