1 中国工程物理研究院 计量测试中心，四川 绵阳 621000
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
针对高压脉冲幅度的量值传递需求，开展了脉冲幅度1～20 kV、脉宽1～100 μs的高压脉冲幅度校准装置设计。校准装置以高压MOSFET器件为核心，搭建多级Marx结构实现高压脉冲成型，同时通过截尾回路的设计缩短脉冲下降时间，实现矩形脉冲波形的输出。在Marx结构基础上开展装置整体设计，通过触发脉冲信号及高压直流电源电压调节脉宽与幅度，通过隔离电源及光信号保证了高压隔离强度。装置采用高准确度高压探头和数据采集卡构成校准装置的内部测试系统，其测量值作为校准装置的标准量值，经评定装置脉冲幅度不确定度为2%，并通过两台比对法进行了验证。采用其他多型高压探头对校准装置进行实验测试，结果表明与低压脉冲校准源测试相比，高压脉冲可明显有效地表征高压探头的性能及测量准确度，同时本装置也可作为高压脉冲发生器应用于脉冲功率领域其他用途。
脉冲功率 脉冲幅度 校准 MOSFET Marx pulse power pulse amplitude calibration MOSFET Marx 强激光与粒子束
2023, 35(2): 025005
华中光电技术研究所- 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
高帧频中波制冷红外探测器在机载光电吊舱、红外警戒系统、光电跟踪瞄准系统中有着广泛应用。传统的碲镉汞中波制冷红外探测器在保证成像质量前提下, 受积分时间限制, 帧频一般受限于25~100 Hz。而锑化铟中波红外探测器具备较好的非均匀性、较低的盲元率以及高帧频输出特性, 可进一步提高红外系统作用距离和跟踪精度。基于中波红外锑化铟探测器设计了高速稳定的图像采集系统, 实现了640×512分辨率数字视频200 Hz的图像输出。高帧频模式下, 解决了探测器积分时间与读出时间信号串扰的问题, 有效改善了红外图像的非均匀性。该系统通过探测器开窗设置, 将帧频进一步提高, 可实现对高速目标的红外探测、搜索、识别、侦察、情报搜集、跟踪等。
锑化铟 碲镉汞 红外探测器 高帧频 现场可编程门阵列 InSb HgCdTe infrared detector high frame rate FPGA
中国工程物理研究院计量测试中心，四川绵阳621999
高功率电脉冲装置常使用电容分压器来监测其电压值。电容分压器的幅度线性度表征了分压器在大电压与小电压下分压比的一致程度，线性度的好坏直接关系到监测的电压值的准确程度。本文通过对介质基板电容分压器进行原理分析，并通过仿真软件在脉宽为200 ns 的矩形脉冲高压源(500 V~4 kV)与半高宽约为10 μs 的冲击高压源(10~100 kV)下分别对介质基板电容分压器的性能进行仿真，并设计加工。之后分别采用两种高压源对分压器进行实验研究，结果显示，介质基板电容分压器的幅度线性度在500 V~100 kV 之内为1.16%，线性度较好，可以将小信号下校准的分压比用于大信号的测量中。
介质基板 电容 分压器 自积分 线性度 dielectric substrate capacitor voltage divider self-integration linearity 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(11): 1218
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心, 重庆 400044
传统CT采用积分式探测器采集投影数据, 反映的是物体的平均衰减特性, 会在一定程度上造成信息损失, 无法对物体进行较好的定性定量测量。 基于光子计数探测器的能谱CT通过设定多个能量响应阈值能够探测不同能量范围内的X射线光子, 采集更多被测物体的物质组成信息, 有助于识别不同物理特性的材料, 基于此, 能谱CT被广泛的应用于小病灶、 低对比度结构以及微细结构的成像。 然而将整个能谱划分为多个能量段进行数据采集时, 范围较窄能量范围内的有效光子数比例相对降低, 导致图像中包含较多的噪声, 图像质量较差, 影响能谱CT的临床应用。 为了有效的抑制能谱CT不同能量段内重建图像中的噪声, 提出了一种基于深度学习的能谱CT图像降噪方法。 我们将全卷积网络和金字塔残差网络结合为全卷积金字塔残差网络(FCPRN), 实验中, 利用能谱CT在不同的能量范围扫描小鼠样本, 使用FDK算法和基于压缩感知的Split-Bregman算法进行重建并分别作为训练数据和标签数据训练全卷积金字塔残差网络。 为了验证网络的降噪性能, 选取了常见的降噪网络模型denoising convolutional neural networks(DNCN)以及residual encoder decoder convolutional neural network (REDCNN)进行对比, 训练三种网络的使用的数据和实验配置都是完全相同的, 实验结果表明训练模型可以有效抑制不同能量范围内重建图像的噪声, 且使用的全卷积金字塔残差网络的降噪性能优于其他网络模型。 模型训练好后, 可以对FDK算法重建出的图像进行降噪, 由此提高能谱CT图像降噪效率, 保证能谱CT重建图像的质量。
能谱CT 图像降噪 深度学习 光子计数探测器 Spectral CT Image Denoising Deep learning Photon-counting detector 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2950
中国工程物理研究院 计量测试中心，四川 绵阳 621999
高功率电脉冲装置常使用电容分压器监测其电压值。电容分压器的幅度线性度表征了分压器在大电压与小电压下分压比的一致程度。线性度的好坏直接关系到监测的电压值的准确程度。本文对陶瓷电容分压器进行原理分析，并通过仿真软件在脉宽为200?ns的矩形脉冲高压源(500?V~4?kV)与半高宽约为10?μs的冲击高压源(10~100?kV)下分别对陶瓷电容分压器的性能进行仿真，并设计加工。之后分别采用两种高压源对分压器进行实验研究，研究显示，陶瓷电容分压器的幅度线性度在500?V~100?kV之内为1.5%，线性度较好，可以将小信号下校准的分压比用于大信号的测量中。
陶瓷电容 分压器 自积分 线性度 ceramic capacitor voltage divider self-integration linearity 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(6): 1151
中国工程物理研究院 计量测试中心，四川 绵阳 621999
在激光打靶实验过程中会产生电磁脉冲(EMP)信号，测量这些电磁脉冲信号所使用的电场探头输出信号多数为微分信号，需要进行积分后才能得到测量结果。模拟积分器由于带宽限制，不能满足测量要求，需通过数字积分器完成积分。本文基于小波变换与傅里叶变换对数字积分器进行设计，采用小波软阈值法与低频去零漂法对微分信号中高频随机噪声及零漂误差进行处理。经过研究分析，可对上升时间小于100?ns的电磁脉冲信号进行积分，并取得较好的效果。
电磁脉冲 数字积分 小波 软阈值 零漂 Electro Magnetic Pulse digital integration wavelet soft threshold zero driftz 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 857
1 华中光电技术研究所，湖北 武汉 430223
2 湖北久之洋红外系统股份有限公司，湖北 武汉 430223
系统性地分析了红外点目标探测系统的作用距离理论模型。通过建立大气分层模型，结合MODTRAN模型计算了中波红外光和长波红外光在典型大气条件下的透过率。两者计算结果的对比数据可为红外探测系统设计中的波段选择提供参考依据。通过对目标红外辐射强度的理论模型进行分析，计算了几种典型目标在不同波段的红外辐射强度，为系统作用距离的指标论证提供了支撑。从红外图像噪声的概率密度分布函数出发，推导出了图像信噪比与系统检测概率及虚警概率的理论公式，为检测门限设置提供了参考依据。红外点目标探测系统的作用距离理论模型分析结果对于提升红外探测系统作用距离指标论证的可信度和系统参数设计的合理性具有非常重要的理论支撑作用。
红外 点目标探测 探测距离 理论模型 infrared point target detection detection range theoretical model
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室， 湖北 武汉 430223
与可见光图像相比，红外图像的分辨率较低，景物边缘较为粗糙，传统的自动调焦技术无法直接用于红外热成像系统。为了解决这一问题，采用基于红外图像边缘特性的自动对焦算法，建立快速有效的对焦评价函数，驱动高精度光机闭环控制单元，以实现快速、准确的红外自动对焦。系统包含数字处理单元和运动控制单元。其中数字图像处理单元主要进行红外数字图像的采集，利用Roberts梯度算子提取红外图像中的信息量，并统计边缘点数以评价图像的清晰度，实时计算序列红外图像中细节和信息量的变化量和趋势，从而提供运动控制单元所需的位置给定。运动控制单元则主要进行调焦电机的控制及驱动，完成自动聚焦的过程控制。最后，通过实验证明了该方案的有效性。
红外图像 自动对焦 边缘特性 Roberts梯度 阈值分析 infrared image auto-focusing edge characteristics Roberts operator threshold analysis
中国科学院 上海高等研究院 新型显示技术研究中心，上海201210
采用六联苯(p-6P)和氧钒酞菁(VOPc)作为有源层材料，利用弱外延生长技术制备有机薄膜晶体管(OTFT)。在相同的工艺条件下制备了顶栅结构(top-gate)和底栅结构(bottom-gate)两种器件构型，发现两种不同结构的OTFT器件特性存在较大的差异，top-gate OTFT的迁移率比bottom-gate OTFT 高很多。在顶栅结构的器件构型中获得了较高的器件特性参数，迁移率达到1.6 cm2/V·s。研究了弱外延生长技术应用在两种不同器件构型中的差异，并解释了顶栅结构OTFT迁移率较高的原因。
有机薄膜晶体管 顶栅结构 弱外延 氧钒酞菁 organic thin film transistor top-gate configuration weak epitaxy growth VOPc
1 中国科学院 上海高等研究院 新型显示技术研究中心，上海201203
2 上海中科联和显示技术有限公司，上海201203
讨论了有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistor,OTFT) 作为开关器件来驱动电子纸的像素设计，特别是像素电路结构、HSPICE模拟用模型参数和像素平面结构。讨论了有机薄膜晶体管制造过程，并用HSPIC 模拟分析了有机薄膜晶体管结构和存贮电容大小对像素波形的影响，结果表明TFT结构的选择依赖于存贮电容的大小。
电子纸 有机薄膜晶体管 像素设计 e-paper organic thin film transistor pixel design
