1 91977部队, 北京 100036
2 海军工程大学电气工程学院, 湖北 武汉 430033
针对美军导航传感器系统接口的导航信息源融合算法存在参数设置依赖经验且未对航向进行融合的问题, 提出了一种基于自适应指数加权移动平均的导航信息源融合算法。该算法利用分段的估计误差函数对NSI算法的参数进行自适应调整, 从而避免了初始参数设置不当对融合精度的影响, 进一步提高位置融合精度。此外将该算法应用于航向, 实现了航向的融合。在仿真实验和实测数据试验下, 将该方法与普通基于EWMA的NSI方法进行了对比。结果表明, 提出的基于自适应EWMA的NSI方法具有自适应参数调节功能, 避免了复杂的调参过程, 并有效地融合多种传感器的信息, 抑制捷联惯导系统的误差发散。
综导系统 信息融合 导航传感器系统接口 导航信息源融合算法 指数加权移动平均 integrated navigation system information fusion navigation sensor system interface navigation sources integration exponentially weighted moving averages
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春 130012
2 吉林省红外气体传感技术工程研究中心，长春 130012
基于非分散红外吸收光谱技术，利用CO气体分子在4.6 μm处的基频吸收带，采用宽带红外热光源和双通道热释电探测器，研制了一种用于早期火灾探测的红外CO传感系统。根据系统检测原理，对CO分子在红外波段的吸收谱线进行了选择；推导了光学矩阵理论，设计并优化了气室结构，优化后气室的吸收光程达到180 cm。对研制的锁相放大器进行标定，1σ检测下限为0.15 μV，背景噪声为38.89~43.23 μV。对传感系统的性能进行了实验测试。结果显示，CO的检测分辨率优于2.00×10-5，响应时间为35~38 s。对纯氮气（N2）样品进行了长达80 min的监测，其浓度波动范围为-1.42×10-5~1.51×10-5，当积分时间为0.25 s时，系统的检测下限为1.54×10-6；当积分时间为300 s时，系统的理论检测下限可达3.50×10-7。引入卡尔曼滤波算法来提高系统的稳定性，对纯氮气进行长达80 min的探测，引入该算法后系统的检测下限降低到原来的23%，同时，当积分时间为0.25 s时，检测下限降低到3.60×10-7。利用该传感系统，开展了棉花、纸张和木材的火灾阴燃实验，研究了CO浓度随阴燃时间的变化关系，验证了可通过CO浓度的变化来探测火灾发生的方法，证实了该传感系统呈现出良好的早期火灾探测能力。
传感系统 红外吸收光谱 矩阵光学 气体检测 火灾探测 Sensor system Infrared absorption spectrum Matrix optics Gas detection Fire detection
1 浙江师范大学工学院，浙江金华 321000
2 东南大学毫米波国家重点实验室，江苏南京 211189
3 IHP，Microelectronics，Frankfurt Oder，15236，Germany
4 Heinz Nixdorf Institute，Paderborn University，33102，Germany
为了实现太赫兹气体频谱分析传感器，对 245 GHz次谐波接收机芯片的片外测试展开研究。建立了 245 GHz次谐波接收机片外测试系统以及基于 245 GHz接收机芯片及发射机芯片的气体频谱分析传感器片外展示测试系统，对 245 GHz次谐波接收机芯片转换增益和带宽进行测试。片外测试系统得到 15 dB转换增益和 15 GHz带宽；片外展示测试系统得到 9 dB转换增益和 16 GHz带宽。片外测试系统和片外展示测试系统结果基本吻合。在片外展示测试系统中加入气腔，即构成气体频谱分析传感器。与现有同类型传感器相比，本文的次谐波接收机具有高增益、高带宽、集成本地振荡信号、低功耗等优势，非常适用于消费电子领域小体积的智能气体频谱分析传感器。
245 GHz次谐波接收机 片外测试系统 片外展示测试系统 气体频谱分析传感器系统 高增益 高带宽 低功耗 245 GHz subharmonic receiver off -chip measurementsystem off -chip demonstratormeasurement system gas spectroscopy sensor system high gain wide bandwidth low power consumption 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 358
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
构建了一套高分辨率的可复用光纤光栅波长解调系统.采用波长调谐范围为1 546 nm至1 558 nm的紧凑型可调谐半导体激光器作为光源, 来提高系统的紧凑性、波长分辨率以及响应速度, 加入标准气室作为波长基准以提高系统的长期稳定性.使用多个电极电流共同调谐的办法, 实现了在12 nm范围内半导体激光器波长分辨率高达1 pm的准连续波长扫描.利用重心算法提高光纤光栅中心波长的解调精确度和稳定性,并对解调过程进行模拟.解调系统的波长分辨率优于1 pm, 精确度接近2 pm.整个光纤布拉格光栅温度传感系统在1 550 nm附近实现了0.1℃的温度分辨率.
光纤光学 光纤光栅传感系统 可调谐半导体激光器 重心算法 Fiber optics Fiber Bragg grating sensor system Tunable laser diode Centroid algorithm 光子学报
2016, 45(7): 070706003
北京航空航天大学 光电技术研究所，北京 100191
激光器的频率漂移对相位敏感光时域反射计的定位有重要的影响，其直接导致定位的信噪比下降。提出一种频谱分析结合选取特征频段的定位算法，在算法中通过选取合适的特征频段，对影响系统定位的激光器频漂进行误差抑制。特征频段的选取通过实验信噪比的高低决定。通过实验验证，结果显示该算法提高了系统定位性能并进一步提高了信噪比。
频率漂移 相位敏感光时域反射计 频谱分析 定位算法 frequency drift distributed fiber-optic disturbance sensor system spectrum analysis location algorithm
南京大学光通信工程研究中心, 江苏 南京 210093
设计了一种基于频谱分区的高精度光纤光栅波长解调系统。在传统的法布里-珀罗滤波器法中加入法布里-珀罗标准具动态校准滤波器的波长读取值，很好地消除了由滤波器调谐的温度漂移和蠕动引起的测量误差；同时利用标准具及放大自发辐射(ASE)光源特性进行频谱分区解调，大大降低了滤波器调谐时非线性的影响，使得解调系统具有很高的解调精度和很好的稳定性。实验结果表明，系统的稳定性为0.97 pm，分辨率达到了0.33 pm，温度解调线性度为0.9999。
光纤光学 光纤光栅解调系统 可调谐法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 频谱分区解调
中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 跨尺度制造技术重点实验室, 重庆400714
水中硝酸根含量的实时监测是一个亟待解决的现实问题, 为了满足硝酸根监测的实时性要求, 避免采样、预处理等繁琐的步骤, 提出了一种新型的原位监测硝酸根传感器系统的研究设计, 介绍了系统的工作原理和构成, 该仪器利用双光束单波长标准测量法, 不仅能有效消除材料及粒子散射对测量的干扰, 而且简化了设计结构。并用紫外分光光度计进行了模拟实验, 实验证明, 这种新型的传感器系统能够满足指定水域的硝酸根实时监测要求。
水污染 三氮污染 硝酸根传感器系统 water pollution nitrogen in groundwater nitrate sensor system
中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
介绍了机载综合传感器系统的由来, 给出了综合传感器系统的实现方法及特点。对美国“全球鹰”无人机综合传感器系统的体系架构进行了分析, 最后对我国无人机光电与射频探测综合传感器系统的发展提出了几点建议。
无人机 综合传感器系统 光电探测 合成孔径雷达 UAV integrated sensor system EO detection SAR
1 安徽大学光电信息获取与控制教育部重点实验室,安徽 合肥 230601
2 北京市微技术研究所,北京 100200
基于保偏光纤中正交偏振模干涉,提出了一种简单、新颖的光纤光栅动态应变解调系统, 并且通过实验证实了该方案的可行性。该解调系统光学核心部分仅由一段带有反射镜的高双折射光纤和 一个光纤起偏器构成。实验中动态应变解调分辨率达到了0.5nε/Hz,频率范围为0.1～7.9 kHz微纳 幅度振动信号获得了保真拾取。实验表明,该系统适合宽频率范围、 微纳幅度的动态应变检测,为光纤光栅传感提供了一种简单、经济、适用范围更广的解调方案。
纤维与波导光学 偏振模干涉 光纤光栅 动态应变 传感系统 fiber and waveguide optics interference of polarized mode fiber Bragg grating dynamic strain interrogating sensor system
苏州科技学院 电子与信息工程学院，江苏 苏州215011
基于啁啾光纤光栅和长周期光栅，文章提出一种应用于聚合物微环传感器和微环传感器阵列的信号解调方法。通过调整长周期光栅的峰值波长来匹配感测范围，从而实现线性边沿滤波。该系统由全光纤器件组成，这种解调可以达到31 pm的高分辨率。双通道系统中，每个通道的波长带宽为2.4 nm。
微环传感器系统 啁啾光纤光栅 信号解调 micro-ring sensor system chirped fiber grating signal demodulation
