A handheld mid-infrared methane sensor using a dual-step differential method for additive/multiplicative noise suppression

A miniature mid-infrared (mid-IR) methane (CH₄) sensor system was developed by employing a wide-band wire-source and a semi-ellipsoid multi-pass gas cell. A dual-step differential method instead of the traditional one-step differential method was adopted by this sensor to tune measuring range/zero point and to suppress the additive/multiplicative noise. This method included a first subtraction operation between the two output signals (including a detection signal and a reference signal) from the dual-channel detector and a second subtraction operation on the amplitudes of the first-subtraction signal and the reference signal, followed by a ratio operation between the amplitude of the second-subtraction signal and the reference signal. Detailed experiments were performed to assess the performance of the sensor system. The detection range is 0–50 k ppm, and as the concentration gets larger than 12 k ppm, the relative detection error falls into the range of −3% to +3%. The Allan deviation is about 4.65 ppm with an averaging time of 1 s, and such value can be further improved to 0.45 ppm with an averaging time of 124 s. Due to the cost-effective incandescence wire-source, the small-size ellipsoid multi-pass gas cell and the miniature structure of the sensor, the developed standalone device shows potential applications of CH₄ detection under coal-mine environment.     

Capacitance and potential coefficients at large distances

The design of capacitive sensors and devices for new and emerging applications would benefit from simple and reliable methods to estimate the capacitance between conductors in terms of the capacitance of the isolated bodies and of the distance between them. The coefficients of potential and capacitance of a pair of conductor are approximated with the first terms of an expansion formula in the inverse of their distance. The form given applies to conductors of generic shapes and position in space. A comparison with the exact value for two spheres shows agreement even for rather small distances.     

基于耦合Duffing振子的局部放电信号检测方法研究

以双向环形耦合Duffing振子系统为对象, 研究脉冲信号激励下耦合振子间动力学行为变化特征时, 发现其与单向环形耦合Duffing振子系统类似, 在一定的参数条件下, 脉冲信号能引起其中一个振子与其他振子运动轨迹间出现短暂失同步的现象即瞬态同步突变现象. 基于这种现象, 提出了一种微弱脉冲信号检测的新方法, 用于检测强噪声背景中的局部放电脉冲信号. 实验测试表明, 利用本文方法对不同放电电极的局部放电脉冲信号进行检测时, 在低信噪比条件下可取得良好的检测效果, 进而扩展了现有的Duffing振子对非周期信号的检测范围及应用领域. 关键词： 耦合Duffing 振子 微弱信号检测 瞬态同步突变 局部放电脉冲信号     

多量级多向梯度海空复杂背景红外弱点目标检测

由于红外图像一般带有较大的噪声，采用传统的目标检测方法效果不理想。本文提出了一种新的海空背景下受强杂波和噪声污染的红外图像弱点目标检测算法。用多个量级梯度对图像目标进行检测，并对检测的结果进行了表决融合。结果表明，基于表决融合的多量级多向梯度检测消除了云层、海浪和海天线等背景干扰，在实现高检测概率的同时，不仅可以达到较低的虚警概率，而且可检测信杂比为1的点目标。     

强背景下模糊闪烁成像目标探测与跟踪

 强背景下空中运动目标主要表现为边缘残缺、模糊,甚至出现闪烁、间断等复杂成像特性,这成为制约目标探测和成像跟踪的瓶颈问题。结合跟踪过程反馈信息来确定目标点扩展函数,利用一种新的Ben-Ezra图像复原模型,解决了目标运动模糊的图像复原问题;采用基于特征伴随值的相似性判断方法,构造联结机制的联想网络模型,来解决目标闪烁和残缺特征的联想问题。对提出的方法进行了图像序列的仿真,取得了较好的实验结果。     

阵不变量匹配主动声呐目标深度辨识

水面/水下目标深度辨识可以在主动声呐探测过程中快速筛选感兴趣目标。根据目标多径返回信号到达时间与目标深度的关联性,该文提出了基于水平线阵的主动脉冲响应匹配目标深度辨识方法,该方法利用主动信号传播特性结合阵不变量理论提取脉冲响应,并与拷贝声场匹配实现目标深度估计。在校正了目标多径回波的方位变化后,该方法提取的时域特征较为稳定,并且只在时延估计距离处进行深度搜索。通过水平阵收集的宽带实验数据,在连续的多次回波中实现了对水面/水下目标92%的辨识成功率,验证了该方法在浅海环境下的目标深度估计能力。     

平面图3色可染的一个充分条件

Steinberg猜想既没有4-圈又没有5-圈的平面图是3色可染的. Xu, Borodin等人各自独立地证明了既没有相邻三角形又没有5-和7-圈的平面图是3 色可染的. 作为这一结果的推论, 没有4-, 5-和7-圈的平面图是3色可染的. 本文证明一个比此推论更接近Steinberg猜想的结果, 设G是一个既没有4-圈又没有5-圈的平面图, 若对每一个k∈{3, 6, 7}, G都不含(k, 7)-弦, 则G是3色可染的, 这里的(k, 7)-弦是指长度为7+k-2的圈的一条弦, 它的两个端点将圈分成两条路, 一条路的长度为6, 另一条路的长度为k-1.     

分支问题开折的强（r|s）稳定性与弱（r|s）稳定性

该文讨论了分支问题开折的强（r,s）稳定性及弱（r,s）稳定性,并给出了（r,s）无穷小稳定性、强（r,s）稳定性及弱（r,s）稳定性的等价性．     

聚乙撑二氧噻吩导电聚合物上吗啡的电化学检测

在水相中电沉积制备得到了聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）导电聚合物膜,研究了沉积电量、沉积电位等因素对聚合物膜的电化学活性及其在水溶液中检测吗啡的电化学响应的影-向．结果表明．沉积电量为20～40mC,沉积电位为1．2V（相对于Ag／AgCl电极）时所得的聚合物膜对吗啡具有最高的电化学响应．在此基础上,研究了PEDOT膜修饰电极在不同浓度的吗啡水溶液中的电化学检测,发现在0．05～6mmol·L^-1浓度范围内具有很好的线性响应．最低检测限为0．05mmol·L^-1,相关系数达0．995．     

大数据量遥感图像处理系统算法模块的设计及实现

介绍了一个采用自顶向下、逐步细分的结构化软件设计方法,以Visual C++6.0为软件开发平台设计并实现的自主版权的大数据量遥感图像数字处理系统的算法模块的设计、结构,以及系统实现中采用的关键技术.提出了美国ERDAS图像处理系统在滤波算法的图像边界处理及图像处理后象元值超限处理两方面的不足,同时提出并实现了新的优化方法.实践证明在这两方面的优化更有利于图像分析和信息提取.