激光告警装置背景光干扰消除方法及实现

为了有效抑制周围环境背景光对光谱型非成像类脉冲激光告警器的干扰,在采取滤光、滤波、比较器阈值限制等方式进行背景光噪声消除后,针对近距离、大能量的背景闪光干扰情况,根据背景闪光与脉冲激光在时间长度上的相异性,采用高速可编程逻辑器件对告警器的入射光时间进行了计时并判断,对背景闪光干扰进行了消除。经过实际测试,应用该方法后,告警装置12h内由太阳光引起的虚警次数为0,采用多种方式模拟近距离、大能量背景闪光干扰,告警装置均无虚警情况出现。结果表明,该方案可为由背景光引起的激光告警装置虚警问题的解决提供较好的实例和实验方案,其时长判断方法仅通过一片复杂可编程逻辑器件即可实现,硬件电路集成度高、程序编写简单,具有较好的应用价值。     

本刊对来稿中统计学符号书写要求

利用甲烷气体在倍频2ν3带较强吸收线R(4)支的波长为1 650.96 nm,基于气体红外特征光谱吸收原理,设计了一套多点实时监测甲烷气体浓度的光纤传感器网络,并建立了谐波检测的数学模型.该系统以1 650 nm波段的分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,采用锁定放大器SR830对微弱电信号进行处理.实验表明,系统中单个传感器的分辨率可达200×10-6,长时间的精确度和稳定性均可满足实际要求,单个传感器的响应时间小于2 s.通过理论分析得出系统中各传感器可放置于离地面20 km以上的矿井中,且系统可在多场合进行多点的实时监测.     

双等效斜楔型静态傅里叶变换干涉具

为了在传统静态傅里叶变换干涉具原有尺寸的条件下提高光谱分辨率,通过双等效斜楔的设计来增加干涉具的有效光程差.在推导分析了传统静态傅里叶变换干涉具和双等效斜楔型静态傅里叶变换干涉具光程差函数的基础上,进一步推导出了切除干涉具边缘畸变干涉条纹长度的计算公式.经仿真计算得知,双等效斜楔型静态傅里叶变换干涉具光程差的理论最大值...     

弹光调制器压电晶体阻抗匹配特性的研究

根据弹光调制干涉具的工作原理,利用等效电路的方法,对压电晶体的阻抗特性进行了分析与计算,推导出了压电晶体与信号源间的理想匹配条件,得出了匹配网络中电感、电容的理论关系.根据理论关系,在信号源与压电晶体间作相应的阻抗匹配,搭建系统并进行相关实验验证.实验结果表明,通过该阻抗匹配网络,可使弹光调制干涉具的振动性能达到最佳,提高了驱动控制器的电品质因数,进而将弹光调制干涉具调制光程差提高了40％,达到了提高弹光调制傅里叶变换光谱仪光谱分辨率的目的.     

基于DSP的弹光调制干涉具干涉数据的实时处理系统

弹光调制干涉具中光程差的非线性带来了干涉信号的非均匀变化,在光谱复原过程中,如不对干涉数据修正直接采用快速傅里叶变换(FFT)复原光谱会导致光谱严重失真,难以满足实时处理要求。首先提出采用非均匀快速傅里叶变换算法(NUFFT)实现光谱复原,其次设计了一种基于高性能DSP芯片OMAP-L138的干涉数据处理系统,它将高速数据采集卡PCI-5122采集到的671.1 nm激光干涉数据进行存储并完成其实时光谱复原。研究结果表明:这套干涉数据实时处理系统操作简单,运行可靠。复原671.1 nm激光的波长误差小于1 nm,谱线位置误差小于0.1％,为后期采用高性能DSP的弹光调制傅里叶变换光谱仪提供了很好的前提基础。     

基于半导体激光器模式跳变的甲烷浓度检测方法研究

基于单模半导体激光器的模式跃变特性,用两个不同的驱动电流交替驱动激光器使其交替输出两个波长相近的激光,一个位于甲烷的一个窄带吸收峰处,被甲烷吸收;另一个错开稍许,不被甲烷吸收,用作参考光束.光束通过气体吸收室后,经光电转换输出方波电信号,两个波长光的强度分别对应方波信号的顶部和底部,随甲烷浓度变化的光,与其相对应方波的顶部也将随着甲烷气体浓度的变化而变化;参考光束的光不被甲烷吸收,与其对应的方波的底部将不随甲烷气体浓度的变化而变化,于是方波的幅值与甲烷浓度成一一对应关系.由于二者的波长相近,当它们通过媒介气体时,尘埃引起的散射或者衰减基本相同,可以用数学方法将其消去.实验结果表明,该方法在不采用昂贵的数字锁相放大器,且气体吸收光程只有10cm的条件下,达到了0.05%的探测灵敏度.     

近红外波段气溶胶的消光特性研究

在已知大气气溶胶折射率和气溶胶谱分布的基础上,对近红外波段的气溶胶消光特性进行了研究。利用Mie散射理论计算并讨论了气溶胶的消光、散射、吸收效率因子随尺度参数的变化和消光系数随半径和波长的变化,并且在MATLAB中对各种变化情况进行了仿真。结果表明,三种气溶胶粒子的消光和散射能力依次为沙尘性粒子,水溶性粒子,烟煤。消光系数在粒子半径和入射波长相近时达到最大,并且粒子半径对消光、散射、吸收系数的影响比入射波长更明显。这些结论可以为红外辐射在大气中的衰减计算和分析提供依据。     

红外光谱仪中微弱信号检测电路的低噪声设计

被动式傅里叶变换红外光谱(FTIR)遥感技术越来越多的应用在开放环境中探测目标化合物和气相鉴定,该文设计了基于HgCdTe光电导型红外探测器的红外信号检测电路,该电路在红外遥感系统中用作信号调理,具有高信噪比、高灵敏度的工作特性。根据探测器接收干涉光后输出的微弱电信号来设计微分电路和二级放大电路,运用标准的电路理论为检测电路建立等效噪声模型,通过叠加法计算出电路输出端总的电压噪声和信噪比,最后从工程设计角度提出了抑制噪声的方法。实验结果表明,检测电路在室温,一个标准大气压下能稳定的输出大气干涉红外光转换成的电信号,可实现对大气的红外遥测。     

基于HgCdTe红外探测器的微弱信号检测电路设计

 被动动态傅里叶变换红外光谱（FTIR）仪可用于周围环境红外辐射的光谱分析,其中红外信号检测是光谱仪中的重要组成部分。基于高信噪比、高灵敏度、温漂小和抗干扰能力强的电路设计原理,采用滤波电源供电,使用高速低噪声高精度的运算放大器,通过合理的电路布局和元器件选择来设计红外信号检测电路。在大气环境和室内气室的实验条件下,红外信号检测电路组成的红外光谱仪对目标气体进行红外遥感,并对实验结果进行了分析和探讨。实验结果表明：在系统中运行的检测电路具有较高的信噪比和较好的稳定性,测量精度高,可实现对大气环境的红外遥感。     

A Novel Method for Enhancing Goos-Hänchen Shift in Total Internal Reflection

Due to the tiny shift in order of optical wavelength for Goos-Hǎnchen （GH） shift, it is very difficult to directly measure and apply the GH shift. We develop a new method for enhancing GH shift of both TE and TM polarized waves. The method is based on a total reflection prism made of BK9 glass combined with a precise measurement of the resulting spatial displacement with a one-dimensional charge coupled device （CCD）. Measurements are performed to examine the validity of the method. Experimental and theoretical results indicate the feasibility of the method with an enhancement in optical wavelenghth shift at millimetre scale. The method is advantageous to application the GH shift in the optical domain, and is also meaningful for measuring even smaller changes in the refractive index of a liquid.