随着高速模数转换器的出现, 数字化脉冲滤波成形算法被广泛应用于核仪器。 现行的滤波成形算法中梯形成形算法输出脉冲宽度可调, 有利于提升核仪器的脉冲通过率; 高斯成形算法具有优越的信噪比, 使得核仪器的能量分辨率较优。 为保留高斯成形算法的优点, 提升其对重叠核脉冲的分辨能力, 必须使其输出脉冲宽度变窄。 该研究在假设输出脉冲形状为高斯函数、 幅度与输入脉冲相等的情况下, 基于傅里叶变换推导了数字化脉冲对称高斯成形算法的递推公式。 该递推公式仅由乘法和加法运算构成, 易于在现场可编程门阵列中实现。 通过对理想脉冲仿真发现: 随着输出脉冲标准差的增加, 对称高斯成形算法成形后脉冲越宽, 对重叠脉冲的分辨能力也越弱; 对称高斯成形算法成形后脉冲宽度比梯形成形后最窄脉冲更小, 说明对称高斯成形算法具有更优的重叠脉冲分辨能力。 通过对18种信噪比的脉冲各10 000次仿真发现: 在同一输出脉冲标准差下, 随着输入脉冲的信噪比增加, 输出脉冲幅度均值先增加, 当信噪比大于55 dB后输出脉冲幅度维持稳定; 随着输出脉冲标准差增加, 输出脉冲更平滑, 结合频谱图发现切断频率亦更小, 说明其去除噪声的能力更强, 有利于提升核仪器的能量分辨率。 在全反射X荧光仪硬件平台上现场测试发现: 随着输出脉冲标准差增加, 谱仪能量分辨率提升了5.42%, 进一步证实了增大输出脉冲标准差可提升噪声去除能力、 脉冲幅度提取亦更准确; 能谱总计数率下降了13.02%, 进一步证实了成形后脉冲越宽丢弃的重叠脉冲亦越多。 上述结论充分证实本文所设计的对称高斯成形算法提升了高斯成形算法的重叠脉冲分辨能力, 并能有效应用于数字化多道脉冲幅度分析器实现脉冲高速实时处理。

在轻元素自身和实测元素间的特征X射线相互影响之下, 受仪器能量分辨率的制约, 实测Ｘ射线荧光光谱会产生严重重叠。 以色谱分离度Rs判定谱峰重叠程度, 针对Rs低于0.3的重叠峰, 提出一种解析EDXRF光谱的新方法, 并对模拟Ｘ射线荧光光谱进行了新方法的验证。 首先, 详细介绍基于四阶导的峰锐化法和提出误差小波变换。 通过仿真结果发现: 当Rs=0.27时, 两种方法皆不能单独实现重叠谱峰的解析与识别; 然而, 原始信号在四阶峰锐化法处理后保留了峰位特征的同时, 还出现了Rs明显增大的有利现象。 因此, 只需要通过调节四阶峰锐化法的权重完成对低分离度重叠峰的初步锐化处理, 再对锐化后的信号进行误差小波变换, 结果实现了对模拟重叠峰的分解, 证明了结合后的新方法(锐化误差小波变换)针对极低分离度的重叠谱峰具有强大的分解能力。 对两组重叠谱峰采用叠加的高斯函数进行模拟, 分别是Mn的Kβ能量峰与Fe的Kα能量峰的重叠光谱(Rs=0.19)以及Al的Kα能量峰与其Kβ能量峰的重叠光谱(Rs=0.11)。 用新方法对谱线进行处理, 实现了重叠峰分解, 结果表明针对极低分离度的重叠谱峰该方法具有可行性。 通过锐化误差小波对实测的EDXRF光谱进行解析, 通过对三组数据解析特定三种低分离度重叠峰进行对比实验, 均成功解析与识别了低分离度的重叠谱峰。 结果表明: 针对极低分离度的重叠谱峰, 锐化误差小波变换可以有效分解, 具有突破性, 实用性和创新性。

该文从理论上仿真了切割方向为165°Y，传播方向为75°Y的LiNbO3晶体(简称165Y LN)的表面波声光调制器的场分布及其重叠积分、驱动功率随波导厚度变化的关系，并与其他切割方向的仿真结果进行了比较。该方向位于材料退耦面内，且在该面具有最大的机电耦合系数，是潜在的高性能切割方向。测试表明，165Y LN的TE模和TM模在低频区均有较低的驱动功率和较大的重叠积分带宽，可被用于制作具有高性能且对偏振不敏感的表面波声光器件。

针对远距离无线光通信中光束跟踪受长距离大气传输不确定因素影响大的问题，提出了一种利用双反射镜的无线光系统结构。针对双反射镜到接收端的短轴跟踪控制设计了滤光片转盘模块，通过给反射光斑施加频率扰动的方式来实现对相机探测面上双光斑的辨别，并以探测面上双光斑的重叠情况作为判别光束对准的依据。对于存在偏移的重叠双光斑图像，提出多光斑/重叠光斑中心提取的思路，利用最小二乘法椭圆拟合实现重叠光斑的分割，并对无重叠、较少重叠以及较多重叠三种情况下的光斑图像进行分割实验。研究结果显示，在光斑重叠的场景下，光斑中心定位与实际位置之间的标准差小于0.5 pixel，因此所采用的算法在重叠光斑的分离方面具有很好的效果。

微脉冲激光雷达技术是大气气溶胶观测的重要手段, 当使用紫外激光光源时, 可利用激光诱导荧光信号探测环境中的有机气溶胶。建立了微脉冲荧光激光雷达水平探测有机气溶胶的仿真模型, 并对回波光子数及信噪比进行了数值仿真计算。根据仿真结果设计并搭建了一台微脉冲荧光激光雷达, 通过对系统进行几何重叠因子标定, 减小了近场荧光回波信号的强度误差。以营养肉汤溶液为气溶胶样本对该激光雷达系统开展了测试实验, 实验表明该MPFL系统空间分辨率为7.5m, 实验最大探测距离达到200m。同时与另一台低重频高脉冲能量的荧光激光雷达进行了对比实验, 对比结果显示, 两型激光雷达接收的荧光信号强度变化趋势具有很好的一致性, 相关系数达82%以上。在相同的累加时间下, MPFL荧光信号变化率矩阵标准误差小于0.02%, 具有更好的抗干扰性能, 能够实现对有机气溶胶准确探测, 验证了系统有效性和实用性。

提出一种新型光纤布拉格光栅（FBG）传感网络系统，根据监测区域的优先级灵活配置传感器数目，从而提高带宽的利用效率，增加重点区域的传感器数量。由于各通道的光谱重叠程度存在差异性，实现重叠光谱的快速分类和精准解调尤为重要。基于连续小波变换 （CWT）-粒子群优化（PSO）算法实现了FBG传感网络的重叠光谱分类及解调。首先利用CWT分割光谱信号，根据重叠光谱的特征完成重叠光谱分类；然后使用PSO解调多个FBG重叠的光谱。仿真结果表明，所提方法有效降低了解调时间，且解调误差最大不超过10 pm。该研究工作为实现大容量FBG传感网络重叠光谱的快速精准解调提供了新思路。

云和气溶胶是地球大气系统的重要组成部分，对大气环境、气候变化和人类健康有着重要影响。近几十年来，Mie散射激光雷达以其全天候、高时空分辨率和垂直分布探测的优势备受关注，在云和气溶胶特性研究及大气环境监测中获得了广泛应用。本文简要介绍了Mie散射激光雷达的探测原理和发展历程，重点梳理了Mie散射激光雷达中的重叠因子修正、层次检测和信号反演等关键问题的研究进展与挑战，并对相关技术和方法的特点及其适用性进行了探讨，最后对Mie散射激光雷达数据反演的未来研究方向进行了展望。