1 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站，吉林 长春 130117
2 中国科学院大学，北京 100049
自由空间激光时频传递是未来空间高精度时频传递的重要技术发展方向。高精度的事件计时器是实现自由空间激光时频传递的关键核心设备，提出了组合确定性因素和随机因素的性能评估模型，通过测量精密频率源的时序数据得到不同事件计时器基于最小二乘的频率准确度、频率漂移率，表征频率稳定度的时域方差包括Allan方差、Modified Allan方差、Time方差和Hadamard方差，依据幂律谱模型分离出事件计时器测量数据的随机游走噪声、调频白噪声、调频闪烁噪声、调相白噪声和调相闪烁噪声五种随机噪声。对比分析了性能处于同一量级的两种典型高精度事件计时器A033和GT668的性能差异，在频率测量准确度上，A033事件计时器优于 ${\text{7}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$，而GT668事件计时器优于 ${\text{3}}{\text{.1}} \times $$ {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$，频率漂移率A033为 ${\text{2}}{\text{.096}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 15}}}}$，而GT668则是 ${{ - 1}}{\text{.071}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 15}}}}$，短期（1 d）稳定性Allan标准差由 ${\text{7}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$变化到 ${\text{4}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$；GT668在随机游走噪声曲线走势上更为稳定，调频闪烁噪声和调频白噪声没有明显差异。实验表明，通过文中性能分析方法可以对高精度事件计时器性能进行评估分析，对其准确性和可靠性进行判定，为高精度事件计时器的使用提供分析依据。
激光时频传递 事件计时器 时域方差 幂律谱噪声 laser time-frequency transmission event timer time-domain variance power-law spectrum noise 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220913
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200241
多波束单光子雷达在对地测绘和远距离成像等领域具有重要应用，而多通道计时测量技术很大程度上决定了整个系统的性能。因此，提出了一种基于时钟相移法的多通道时间数字转换并行测量方法。该方法可在单块Xilinx Artix-7系列现场可编程门阵列芯片上实现了100通道单光子信号的同时计时测量，计时分辨率可达到1.0 ns，测量精度为360 ps，量程为65 μs。基于该装置可实现稳定性高、功耗小、速度快、结构紧凑的多通道单光子回波信号的高精度测量，满足多波束单光子雷达系统的计时需求。
探测器 单光子雷达 时钟相移法 现场可编程门阵列 计时测量 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0204001
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室， 成都 610054
针对传统自适应导通时间控制DC-DC变换器工作频率范围窄的问题，提出了一种宽频应用的自适应计时电路。在锁相环调制DC-DC变换器的基础上，采用全CMOS电流乘法器，将振荡器的电流引入计时电路，使计时电路的中心频率跟随振荡器的基准频率变化，从而使自适应导通时间控制DC-DC变换器工作在较宽频率范围。基于0.18 μm BCD工艺对该自适应计时电路进行仿真验证。结果表明，应用该自适应计时电路的DC-DC变换器频率范围为0.27~3 MHz。
自适应计时 锁相环调制 宽频应用 CMOS电流乘法器 adaptive timing phase-locked loop modulation broadband application CMOS current multiplier
北京工业大学 材料科学与工程学院, 北京 100124
电致变色WO3的离子传输动力学过程对其变色性能和循环稳定性具有重要的影响。离子传输过程涉及到WO3电极的结构变形、相转变等复杂过程, 导致通过传统的电化学阻抗谱很难进行有效研究。计时电位法是通过施加电流, 测量电极材料响应电位的一种电化学表征方法。与其它电化学表征方法(阻抗谱法和伏安法)相比, 该技术能够直接探测溶液-电极系统中不同状态下的电压分布, 并经常被用于研究电极系统中的物质传输动力学行为, 例如电极表面附近的质子吸附和传输现象。本工作采用计时电位技术研究和调控WO3薄膜中的离子传输行为, 结果表明: 大的Li+离子插入通量可拓宽WO3/电解质界面处离子的传输通道, 有助于离子传输动力和光响应速度的提升。然而, 反复的离子插入/抽出行为会通过“离子球磨效应”减小WO3/电解质界面处WO3晶粒的尺寸, 使得WO3薄膜的致密性增强, 阻碍离子传输和电解质渗透, 导致插入的Li+及反应产生的LixWO3在WO3结构中不可逆积累, 薄膜的光学调制幅度和电致变色活性明显下降。该工作为电极材料中离子传输动力学分析和离子传输行为控制提供了一种有效的方法。
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200006
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 中国科学院生物医学检验技术重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 苏州科技城医院 检验科, 江苏 苏州 215153
石墨烯(Graphene, GR)作为一种革命性的材料具有优异的理化特性, 其优异的导电性对凝血电化学传感器的研制极其重要。目前大型凝血检测仪器操作复杂、耗时较长, 且对活化部分凝血活酶时间(APTT)指标的POCT检测较少。针对这一现状, 设计制作一种可以用于APTT指标检测, 基于丝网印刷技术的GR改性增强型电化学传感器十分必要。通过凝血酶切割凝血酶底物实验验证计时电流法检测活化部分凝血活酶时间原理的可行性, 测量血浆活化部分凝血活酶时间参数, 同时使用SYSMEX CS 5100光学凝血仪验证测量结果。实验表明, 丝网印刷GR改性电极具有良好的一致性, 其阻抗测试变异系数为2.71%。凝血酶实验中, GR改性电化学传感器检测的电流响应强度较改性前的电化学传感器增加了16±1%, 重复出峰时间和峰值电流变异系数分别为3.29%和3.13%。选取3组血样APTT值, 能够清晰地显示出区分度, 且每组APTT重复实验的出峰时间变异系数分别为3.20%, 3.25%和2.84%, 实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.978。GR改性增强型电化学传感器在APTT测试中显示出了较好地重复性, 具有在多种场合下进行即时检测的潜力。
石墨烯 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 活化部分凝血活酶时间 graphene electrochemical sensor chronoamperometry blood coagulation detection Activated Partial Thromboplatin Time(APTT)
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所中国科学院生物医学检验技术重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
4 苏州科技城医院 检验科, 江苏 苏州 215153
针对目前凝血检测仪器存在的成本昂贵操作复杂等问题, 制作了一种基于丝网印刷技术的多壁碳纳米管(MWCNTs)增强型电化学传感器用于凝血酶原时间(PT)测量。利用凝血酶切割凝血酶底物实验验证了计时电流法检测凝血酶原时间原理的可行性。接着对血浆凝血酶原时间参数进行测量, 并用SYSMEX CS 5100光学凝血仪验证测量结果。经过测试, 凝血酶验证性实验中MWCNT型电化学传感器的电流响应强度较普通电化学传感器增加了(36±1)%, 重复实验出峰时间和峰值电流变异系数分别为2.99%和3.27%。测试不同血样PT值, 能够清晰的显示出区分度, 且挑选三组血样进行PT重复实验, 出峰时间变异系数分别为2.26%、3.22%和2.96%, 实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.986。MWCNTs增强型型电化学传感器用于PT测试具有良好的重复性和一致性, 易于批量生产, 大大降低了凝血测量的成本, 且适合多种场合的测量, 在即时检测领域具有极大潜力。
多壁碳纳米管 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 凝血酶原时间 Multi-Walled Carbon Nanotubes(MWCNTs) electrochemical sensor chronoamperometry blood coagulation detection Prothrombin Time(PT)
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
星载激光测高地面定标系统具有布设场地大、探测器数目多、环境恶劣的特点,为了实现地面定标系统激光信号光斑质心计算和精确计 时的高效性,设计了地面定标系统软件,并详细介绍了软件各个模块的实现算法。该软件通过在计算机系统外部扩展外设,主要实现了数据 处理和计时功能,软件包含时间戳数据处理模块、激光光斑地面质心计算模块、大气折射延迟校正模块、计时模块。使用该软件对资源 三号02星场地外场实验进行数据处理,实验结果表明,该方案切实可行。
地面定标 激光测高仪 计时 软件 ground-based calibration laser altimeter timing software
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
星载激光高度计广泛地用于多种地形地貌的科研分析,例如冰层和植被覆盖变化。针对星载激光高度计数据的定量化应用,研究了激光 高度计的定标方法,并设计了激光高度计地面定标模拟系统加以验证。该系统包含探测器阵列和高精度脉冲计时系统两部分,用于定标星载 激光高度计的对地指向角和时间戳。对定标系统的性能进行实验测试和软件仿真,结果显示:探测器能够探测平均能量3 nJ/cm2的光斑,探测范围 为1～16 nJ/cm2,计时系统计时精度为1.25 ns。
激光高度计 地面定标 足印定位 高精度计时 laser altimeter ground-based calibration footprint location accuracy of timing 大气与环境光学学报
2017, 12(4): 313
中国科学院国家天文台云南天文台, 云南 昆明 650011
千赫兹(kHz)激光测距是增加卫星激光测距观测数据和提高标准点精度的有效措施之一。分析研究了基于共光路的kHz激光测距系统的实现原理和方法，包括光路、电路和计算机控制等。给出了使用旋转快门实现共光路kHz激光测距的新思路，开发1.2 m望远镜共光路kHz激光测距系统。该系统已用于常规观测，实际观测结果表明，系统性能较好且工作稳定，地靶测距精度约为5 mm，卫星测距精度优于2.0 cm。
测量 千赫兹激光测距 收/发共光路 卫星激光测距 天文仪器 事件计时器
