弹光调制干涉图的预处理及相位校正方法

弹光调制傅里叶变换干涉信号是高速、连续非线性变化。为了实现等时间采样干涉信号的准确光谱重建,有必要对弹光调制干涉信号的预处理技术和相位校正方法进行研究。为了从连续的干涉数据中获取一幅完整的干涉图,文中利用干涉图零光程差点的幅值最大特性,获取一幅完整的干涉图。同时,为了克服干涉图的非对称性,提出将改进的Mertz相位校正方法与非均匀快速傅里叶变换算法（NUFFT）相结合,提高重建光谱的速度和准确度。在实验中,通过仿真产生300 K红外黑体的非对称弹光调制干涉图,采用该数据处理方法提高了重建光谱的精度,并以大气窗口为被测对象,比较准确地重建了大气光谱曲线,实现了气体成分的定性分析。     

弹光调制干涉具干涉数据的获取及光谱复原

为了获得弹光调制干涉具干涉信号的频谱,需进行光谱反演,但因其相位是非线性的,直接采用快速傅里叶变换反演光谱会导致光谱严重失真,因此提出采用非均匀快速傅里叶变换算法对干涉数据进行光谱反演的方法。首先采用基于高速数据采集卡PCI-5122设计的虚拟示波器获取652.6nm激光经弹光调制干涉具的干涉数据,然后在MATLAB环境中对干涉数据进行光谱反演,得到了相应的频谱信息。结果表明,对采集的652.6nm激光波长测量误差小于1nm,谱线位置误差小于0.1%,验证了该算法在弹光调制非均匀干涉数据光谱反演的可行性,这对弹光调制高性能傅里叶变换光谱仪的设计有借鉴应用价值。     

弹光调制非线性光程差干涉信号的快速反演

为了提高弹光调制中非线性光程差干涉信号的光谱反演效率,采用非均匀快速傅里叶变换算法对弹光调制相位非均匀采样干涉信号反演光谱进行了仿真,得到1024点反演速率较直接计算提高20倍,平均误差达到0.87%的结果。结果表明,该算法可实现弹光调制干涉信号的快速、高精度反演,给硬件实现弹光调制反演光谱提供了一定的参考依据。     

基于DSP的弹光调制干涉具干涉数据的实时处理系统

弹光调制干涉具中光程差的非线性带来了干涉信号的非均匀变化,在光谱复原过程中,如不对干涉数据修正直接采用快速傅里叶变换(FFT)复原光谱会导致光谱严重失真,难以满足实时处理要求。首先提出采用非均匀快速傅里叶变换算法(NUFFT)实现光谱复原,其次设计了一种基于高性能DSP芯片OMAP-L138的干涉数据处理系统,它将高速数据采集卡PCI-5122采集到的671.1 nm激光干涉数据进行存储并完成其实时光谱复原。研究结果表明:这套干涉数据实时处理系统操作简单,运行可靠。复原671.1 nm激光的波长误差小于1 nm,谱线位置误差小于0.1％,为后期采用高性能DSP的弹光调制傅里叶变换光谱仪提供了很好的前提基础。     

光纤傅里叶变换光谱技术中激光辅助干涉仪的研究

针对光纤傅里叶变换光谱仪（Fiber Fourier Transform Spectrometer, FFTS）中压电陶瓷非线性调制导致的复原光谱图畸变问题,设计了He-Ne激光辅助干涉仪,利用该干涉仪实现被测光的等光程间隔采样,以及为待测光源光谱定标提供依据。使用该干涉仪测量了632.8nm He-Ne激光光源的干涉信号,采用傅里叶变换算法计算了其光谱图,并与传统光栅光谱仪测量的光谱图进行了比较,分析了两者存在的差异及其原因,为FFTS的后续研制工作提供了有益参考。     

激光干涉测速中的小波快速算法研究

为了提高小波变换在激光干涉测速中的计算速度,分析了小波变换的计算过程,提出了两种快速算法,通过分析对比,选择了一种适合于全光纤位移干涉信号的算法,在相同条件下,对同一信号分别采用常规小波变换和使用快速傅里叶变换的快速方法进行处理。结果表明,采用快速算法的小波变换对信号的处理能力并没有下降,且提高了小波变换的运算效率。这种快速算法用于瞬态位移干涉仪信号处理是行之有效的,可以提高数据处理的速度,有利于小波变换在工程中的应用。     

摆臂式干涉仪光程差扫描模型及其仿真

为实现摆臂式干涉仪光程差（OPD ）随时间的线性变化,需要摆臂式干涉仪作变速摆动。为此,在分析摆臂式干涉仪光程扫描系统组成的基础上,对干涉仪的电气特性进行了研究,在saber软件中建立了摆臂式干涉仪光程差扫描模型。为验证模型的正确性,将PID算法应用到摆臂干涉仪模型仿真中,研究了干涉仪系统的单位阶跃响应,确定了摆臂式干涉仪PID控制算法的各项参数。仿真结果表明,该模型可用于模拟摆臂式干涉仪光程差扫描过程,能够为干涉仪扫描控制系统的设计提供参考。     

单边干涉数据光谱复原的关键问题分析

针对干涉式傅里叶变换光谱仪中干涉信号的单边过零采样和实时快速数据处理要求,该文对光谱复原中的实时数据处理关键问题进行分析。在实验中以迈克尔逊干涉仪为核心,以632.8nm的激光为参考光源,以3.5～5.0μm的大气窗口为被测对象,产生干涉图;通过HgCdTe点探测器对干涉图进行光电转换,获取干涉数据。基于Matlab软件对干涉数据进行预处理、最小采样数据点确定、切趾、相位校正、频谱标定等光谱复原中数据处理的关键技术和问题进行分析和仿真分析。实验表明,大气窗口的4 096点的干涉数据采用小双边干涉数据量为512点,所有干涉数据采用非对称三角切趾的Mertz法相位校正,傅里叶变换、线性标定后能快速复原目标光谱,且光谱分辨率达到4cm-1。     

基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像

针对复杂运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中多普勒扩散导致的成像质量下降,该文在建立方位回波信号为立方相位信号(CPS)的基础上,提出一种基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像方法。该方法通过利用双线性立方相位函数,非均匀快速傅里叶变换(NUFFT),基于Chirp-z的尺度变换以及快速傅里叶变换(FFT)等操作,能够快速实现CPS参数估计和复杂运动目标的ISAR成像。由于实现过程均采用NUFFT和FFT快速实现,该方法计算量小,并且双线性操作可以保证其具有较好的抗噪声性能和交叉项抑制性能。理论分析和仿真结果验证了该ISAR成像算法的有效性。     

基于FPGA马赫－泽德干涉仪的光谱数据采集系统

针对马赫-泽德(M-Z)干涉仪中干涉条纹采集和处理的要求,为了使其具有高速实时光谱数据处理能力,设计了一种通过FPGA硬件编程实现干涉条纹采集处理的方法.系统由CMOS探测器采集马赫-泽德干涉仪获取的干涉图像,再将干涉图像中的灰度信息输入到FPGA芯片中,通过去噪、切趾、快速傅里叶变换、标定等求解入射激光的光谱特征.系...     

分划板失调对猫眼光学系统反射特性的影响

为了研究猫眼光学系统中分划板失调对入射光束的反射特性影响,考虑光学元件的等效光阑作用,将失调光阑孔径函数展开为有限项复高斯函数之和,利用失调光学系统的广义衍射公式,推导出入射光束经含分划板失调猫眼光学系统的反射光束场分布的近似解析式,得到反射光束场分布与入射光束光学参量、分划板孔径尺寸和分划板失调量之间的关系,对特定猫眼光学系统定量分析了分划板失调对反射光束场分布的影响。结果表明,分划板失调对反射光束场分布产生影响,特别是对远场光场分布影响显著。     

空间外差光谱仪干涉图修正研究

空间外差光谱技术（Spatial heterodyne spectroscopy, SHS）是一种新型的光谱分析技术,本文基于空间外差光谱仪的基本原理和特点,研究了实际测量中干涉仪两光臂不平衡造成的畸变干涉图的修正方法,模拟计算了干涉仪两光臂不平衡时干涉图的强度变化,并对其进行了模拟修正,修正后的干涉图与理想的SHS干涉图一致性较好。修正方法主要是测量干涉图的非调制项（即未发生干涉时单个光臂的光强）,以及在干涉图数据处理中引入了一个修正因子。通过对干涉仪两臂不平衡的修正,可以有效地提高干涉图反演光谱的精度。     

超快非线性干涉仪及其在高速全光信号处理中的应用

本文介绍了一种基于半导体光放大器的单臂干涉仪一超快非线性干涉仪的基本原理,并首次利用Ｊｏｎｅｓ矩阵对超快非线性干涉仪进行了理论工将研究半导体光放大器的理论引入分析超快非线性干涉仪。研究了其在高速全光信号处理中的各种。     

超紧凑全光纤马赫-曾德尔干涉仪及其应变特性研究

设计了一种由封闭在光纤内的纺锤型空气腔和其周围的SiO2构成的三明治结构全光纤马赫-曾德尔干涉仪,并将其用于应变传感.纺锤型空气腔利用光子晶体光纤和普通单模光纤熔接后再拉锥形成.由于干涉仪的两个干涉臂介质为空气和SiO2,因此超短的干涉臂长使光传输损耗大大降低,构成了超紧凑马赫-曾德尔干涉仪.该干涉仪用于应变传感可大大减小弯曲带来的串扰,提高系统的稳定性.建立了超紧凑马赫-曾德尔干涉仪模型,基于FDTD算法对干涉仪输出的干涉条纹以及各部分的电场分布进行了仿真,得到了应变传感器干涉条纹波谷波长与应变的关系,为设计制作超紧凑全光纤马赫-曾德尔应变传感器提供了理论依据.     

现场环境下设备区域电磁干扰检测与识别方法

现场环境下电磁环境复杂,设备区域电磁干扰的有效识别可为射电天文台站频谱分析提供重要依据.文章基于现场电磁干扰测量频谱,提出了一种电子设备区域干扰信号检测与识别方法.首先,针对对着设备区域和隔过设备区域两种测量状态多组频谱数据进行预处理,实现信噪分离,运用二值法检测信号边界,提取频谱中干扰信号.然后,依据一元回归算法和通道占用统计方法对多组测量频谱中干扰信号进行相关性分析,识别设备区域内电磁辐射频谱.所提方法对新疆天文台南山站内多个设备区域电磁辐射频谱检测结果与人工识别结果对比表明,本文方法94%以上的识别结果与人工识别结果相符,验证了现场环境下设备电子区域电磁干扰检测与识别方法的准确性和通用性.     

Two-dimensional and three-dimensional NUFFT migration method for landmine detection using ground-penetrating Radar

Ground-penetrating radar (GPR) has been widely used for landmine detection due to its high signal-to-noise ratio (SNR) and superior ability to image nonmetallic landmines. Processing GPR data to obtain better target images and to assist further object detection has been an active research area. Phase-shift migration is a widely used method; however, its wavenumber space is nonuniformly sampled because of the nonlinear relationship between the uniform frequency samples and the wavenumbers. Conventional methods use linear interpolation to obtain uniform wavenumber samples and compute the fast Fourier transform (FFT). This paper develops two- and three-dimensional migration methods that process GPR data to obtain images close to the actual target geometries using a nonuniform fast Fourier transform (NUFFT) algorithm. The proposed method is first compared to the conventional migration approaches on simulated data and then applied to landmine field data sets. Results suggest that the NUFFT migration method is useful in focusing images, estimating landmine structure, and retaining relatively high signal-to-noise ratio in the migrated data. The processed data sets are then fed to the normalized energy and least-mean-square-based anomaly detectors. Receiver operating characteristic curves of data sets processed by different migration methods are compared. The NUFFT migration shows potential improvements on both classifiers with a reduced false alarm rate at most probabilities of detection.     

Wiener功率放大器的分离预失真方法

Hammerstein(以下简称H)系统能实现对Wiener功率放大器的预失真,文章从其结构特点出发,提出了分离预失真方法,将放大器中的记忆和非线性因素分离,并独立地得到各自的预失真模块,从而组成能对WienerPA进行线性化的H系统,克服了以往在对H系统各参数的辨识中,由于没有排除记忆和非线性因素的相互干扰而导致的算法较为复杂,收敛速度缓慢,收敛精度不高的问题。仿真表明,该方法在收敛速度和收敛精度上都有明显提高。     

可实现零光程差的红外静态斜楔干涉具研究

针对现有的静态斜楔干涉具无法实现零光程差, 进而影响光谱反演的准确性和复杂性。文中提出一种可以实现零光程差的斜楔干涉具, 通过对传统斜楔倾斜面的改进, 使其可以实现被测光包含零光程差的干涉信号, 理论推导了该斜楔不同位置的光程差公式, 并推导得出对应的光谱反演公式;采用硒化锌(ZnSe)材料设计了该斜楔, 对其干涉信号、光程差和光谱反演进行了仿真研究, 并采用10.64 m激光器对其进行实验分析, 实验结果显示该斜楔干涉信号清晰, 光程差可以实现1 450 m, 反演光谱的误差为0.1%。