1 中电科芯片技术(集团)有限公司, 重庆 401332
2 重庆大学 光电工程学院, 重庆 400044
为了能够在复杂环境下实现风速风向的高精度和高稳定性测量, 在基于声学共振原理的风传感器系统的基础上, 采用闭环控制扫描技术改进了系统的性能指标。采用声学共振的方式, 同时对换能器产生的信号进行频率调制和强度调制, 实现对超声换能器的线型扫描。频率调制解决了在不同压力、温度等环境因素影响下导致的共振频移的问题, 强度调制解决了换能器性能随时间衰减问题, 极大地提高了信噪比。实验结果表明, 采用闭环控制的方法可以准确测量风速风向。风速测量范围0~50 m/s, 风速测量精度为±0.5 m/s(≤15m/s)/±5%(＞15 m/s且＜35 m/s)/±9%(＞35 m/s)。改进后的系统在复杂环境下受环境变化影响小、精度高、稳定性好、抗干扰能力强。
闭环控制 频率调制 线型扫描 共振频移 风速测量 closed-loop control frequency modulation linear scanning resonance frequency shift wind speed measurement
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
分布式拉曼光纤放大器（DRFA）因其一系列优异特性被广泛应用于现代通信系统中。基于目前DRFA增益控制存在的一些问题，文章研究并改进了通过带外放大自发辐射（ASE）对DRFA进行自动增益控制（AGC）的方法。针对DRFA增益受光纤链路性能影响较大的特点，文章理论分析了光纤链路中距离泵浦源0位置处接头损耗对拉曼增益控制的影响，然后将距离泵浦源不同位置处的接头损耗等效为0处的接头损耗，修正了拉曼增益与带外ASE功率的关系，从而更精确地实现了DRFA的AGC。DRFA模块内部集成了光时域反射仪（OTDR）的功能，用于探测工程光纤链路中接头损耗到泵浦源的距离以及损耗值的大小。经实验验证，文章所提AGC方法能将接头损耗对DRFA增益的影响控制在0.2 dB以内。
自动增益控制 分布式拉曼光纤放大器 接头损耗 光时域反射仪 AGC DRFA joint loss OTDR 强激光与粒子束
2022, 34(7): 075012
1 北京大学物理学院 重离子物理研究所，北京 100871
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西 西安 710024
通过粒子模拟(PIC)的方法研究了可用于全高半宽度10 ps量级快脉冲光信号脉宽测量的时间拉伸漂移管。分别模拟了光阴极半径、加速管长度、加速电压、漂移区长度、螺线管中心磁场强度、初始光电子能量和初始光电流对时间拉伸漂移管展宽系数的影响。分析了时间拉伸漂移管展宽系数的主要影响因素，同时给出了漂移管展宽系数对初始电子能量和初始光电流的线性关系，证明了所设计的时间拉伸漂移管能够满足逆康普顿散射源的束长测量。研究结果可为逆康普顿散射源电子束长测量提供技术手段。
时间拉伸漂移管 逆康普顿散射源 粒子模拟 束长度 展宽系数 time dilation drift tube inverse Compton scattering source particle-in-cell beam length coefficient of spread 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 448
1 合肥工业大学工业与装备技术研究院,安徽 合肥 230009
2 航空结构件成形制造与装备安徽省重点实验室,安徽 合肥 230009
针对线结构光条纹中心提取的效率和精度影响测量结果的问题,提出一种主成分分析与灰度重心相结合的方法。首先对图像进行高斯卷积并采用阈值分割法初步提取图像中有效的光条纹信息;然后计算光条纹图像的梯度分布和幅值,选取幅值为零的点作为初始点;接着采用主成分分析法得到点的法线方向,沿法线方向在初始点两侧以幅值最大的两点作为边界点;最后采用灰度重心法求出边界内的光条纹中心以确定下一个初始点,通过迭代处理提取光条纹中心。在平均处理时间以及方均根误差方面对所提方法进行验证。实验结果表明,所提方法的平均处理时间约为1.701 s,提取精度比Steger法少0.0500 pixel。
测量 线结构光 中心提取 主成分分析 灰度重心 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0112005
西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 陕西西安 710024
在“剑光一号”上搭建了二极管平台, 理论估计了二极管阻值, 进行了平板二极管阻抗和束流分布测量实验。结合法拉第筒阵列测得的束流密度分布、粒子模拟 (PIC)仿真结果对二极管阻抗特性进行了全面的对比分析。结果表明, 二极管工作于弱箍缩状态, 阻抗阻值略低于估计值, 阻抗曲线、法拉第筒波形以及束流箍缩程度三者间存在高度的相关性。当阻抗曲线处在前端(导通前)和末期(崩溃段)时, 束流均处在未箍缩期间, 法拉第筒信号无有效数据; 阻抗曲线处在平区时, 二极管工作平稳, 束流箍缩情况和法拉第筒信号稳定, 阳极边缘处的法拉第筒波形呈现双峰, 与束流箍缩运动情况相符。
阻抗 束流箍缩 强流平板二极管 法拉第筒 impedance beam pinching high -current plain diode Faraday cup 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 338
随着无线通信的发展, 小区密度与频谱利用率不断增加, 高频率复用度使得处于小区边缘的用户受到严重的来自邻小区的同频干扰。提出一种长期演进(LTE)多小区干扰环境下的信道估计算法, 当服务小区与强干扰小区使用相同的导频位置, 且两小区之间存在时偏与频偏时, 联合估计服务小区与干扰小区的信道频域响应(CFR)；根据导频位置、导频序列、时偏和频偏大小信息建模, 通过求解方程组得到服务小区与强干扰小区的信道时域响应(CTR), 对服务小区与强干扰小区CTR分别进行傅里叶变换得到CFR。仿真结果表明, 在服务小区信干噪比(SINR)较小时, 与传统信道估计算法相比, 所提方法在归一化均方误差(NMSE)、误比特率(BER)性能上均有明显提升。
长期演进 多小区 信道估计 正交频分复用 导频干扰 Long Term Evolution multi-cell channel estimation Orthogonal Frequency-Division Multiplexing(OFDM) pilot interference 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(4): 609
强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所), 西安 710024
以强流脉冲电子束为研究对象, 提出了一种基于离散时间、限定靶面位置, 通过测量靶面不同时刻入射角分布, 利用蒙卡程序计算得到电子束的能量(r,z)二维分布沉积值的方法。给出了典型弱箍缩平板二极管(电压峰值700 kV、阻抗7 Ω)阳极靶面不同位置时域的能量沉积值, 分析了(0,0°), (25 mm,135°), (36 mm, 270°)三个位置纵切剖面的能量沉积特性, 结果表明: 在各个时间段内电子束入射能量确定的情况下, 能量沉积特性与入射角呈现相关性, 仿真结果与实验结果符合较好, 偏差均小于10%; 距阳极靶心25 mm以外的靶面位置, 受束流箍缩影响, 入射角分布变化较大; 当入射角较小时(小于40°), 强流电子束能量沉积峰值深度约0.2 mm; 当入射角超过40°时, 能量沉积峰值深度减小到0.1 mm左右; 而阳极靶心位置附近, 受束流箍缩影响较小, 这些位置的能量沉积特性更接近于小角度入射角情形。
强流电子束 能量沉积 二维分布 蒙特卡罗 intense electron beam energy deposition r z distribution Monte Carlo 强激光与粒子束
2018, 30(2): 026001
中国地质大学(武汉)数学与物理学院, 湖北 武汉 430074
运用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术得到了美国地质勘探局(USGS)系列地质标样的等离子发射光谱。使用人工神经网络测定了不同地质标样的铁元素含量, 测得BCR-1G、BHVO-2G、BIR-1G、GSD-1G、GSE-1G标样的铁元素含量与标准含量的相对误差分别为1.86%、5.73%、0.27%、3.86%、2.63%, 表明LIBS结合人工神经网络可以很好地测定USGS系列地质标样的铁元素含量。
光谱学 激光诱导击穿光谱 人工神经网络 地质标样 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 053003
1 复旦大学 光科学与工程系, 上海 200433
2 上海秉睿实业有限公司, 上海 201800
激光雷达是一种精确的遥感风速测量方法。介绍了一种全光纤相干多普勒激光测风雷达, 系统所有光学元件之间采用光纤连接, 结构简单, 调节方便。首先, 使用该激光雷达系统的数据处理方法, 对计算机模拟的探测器表面的中频多普勒频移信号进行测量, 噪声的功率越大, 信噪比越小, 误差也越大。其次, 使用该激光雷达系统对硬靶目标进行了速度测量, 测量结果与标准值比较一致, 最大误差的绝对值不超过0.046 m/s。最后, 使用该激光雷达系统对水蒸气目标进行了速度测量, 测量结果与标准值基本相近, 最大误差的绝对值小于等于0.925 m/s。仿真和实际实验的测量结果均证明了该激光雷达系统测量结果的准确性和稳定性。
激光雷达 全光纤 多普勒频移 测风 light detection and ranging(LiDAR) all-fiber Doppler shift wind measurement 红外与激光工程
2016, 45(s1): S130001
