基于EMD和SVD的光电容积脉搏波信号去噪方法

光电容积脉搏波采集过程中存在基线漂移和高频噪声会给后续人体生理参数的测量带来困难,因此消除噪声干扰是准确进行相关生理参数测量的关键问题。提出一种结合经验模态分解和奇异值分解的去噪方法。该方法采用经验模态分解将光电容积脉搏波信号分解为若干个固有模态函数,通过功率谱密度判断代表基线漂移信息的固有模态函数获得基线漂移曲线;使用奇异值分解处理光电容积脉搏波信号中的高频噪声,针对传统的差分谱法无法准确识别奇异值有效阶次的不足,提出加权能量贡献率的方法选取奇异值的有效阶次。实验结果表明,该方法能有效消除光电容积脉搏波信号中的基线漂移和高频噪声,这对光电容积脉搏波信号检测精度的提高具有重要意义。     

跳时超宽带(TH-UWB)信号的功率谱特性分析

超宽带系统由于和其他系统共存,其信号的频谱特性分析是系统设计时要考虑的重要问题。本文分析了跳时超宽带(TH-UWB)信号的功率谱,对影响谱线平滑效果的因素进行了讨论,发现在功率谱离散谱线中存留有间隔为脉冲重复频率的离散谱线,而且该谱线不会由于TH码的周期的增大而获得平滑,只会由于时移范围以及频率的增加而得到衰减。由于随机时移操作不能够完全消除频谱中的离散谱线,在TH-UWB通信系统设计中应该考虑这部分谱线可能造成的影响,必要时应采取其他方式消除,以获得使用频段内类噪声的功率谱。仿真实验验证了本文分析的正确性。     

船舶实测辐射噪声信号的调制谱重构仿真

提出一种船舶实测辐射噪声信号的调制谱重构仿真方法.对实测信号进行时域波形和调制谱分析,提取螺旋桨旋转周期、叶片数、脉冲宽度、调制深度参数;通过仿真生成调制脉冲幅度参数与调制谱谐波谱线之间关系的对照表,查表确定各螺旋桨叶片的调制脉冲幅度参数;基于上述参数实现船舶实测辐射噪声信号的调制谱重构.仿真结果表明,该重构方法能够较好地保持调制谱第一组特征谐波谱线的频率、谱级相对大小排序等重要信号特征.     

宽谱光源平均波长测试系统光路设计仿真

利用像元分辨率公式和高斯光束传输理论,设计了一种基于线阵InGaAs光电探测器的宽谱光源平均波长测试系统光路结构。在Zemax光学软件中建立了宽谱光源平均波长测试系统的光路模型,并优化了该测试系统的光路结构参数。根据软件仿真建立的光路模型,分析了位置偏差对准直光束平行度及系统光能利用率的影响,得到了相应的变化曲线,为宽谱光源平均波长测试系统的结构设计和装配提供了指导。     

基于光电检测技术的恶臭信号采集系统研究

通过对国内外现有恶臭测量方法的研究并结合现有光电检测技术,提出一种基于光吸收的恶臭信号采集系统。该系统基于光电比色法,采用双光路即每个采集电路模块设两个光路:一路参考光,一路信号光,两路信号采集时都使用了双边带调幅技术,相敏解调后的两路信号进入差分放大器做差,并且将差分信号用宽量程可编程增益放大器放大至理想AD值。该系统适合于采集宽范围浓度的恶臭信号,尤其适合于测量微弱的恶臭信号。该方案不仅能够抵抗干扰,降低噪声,还可提高采集的灵敏度,增大了量程,具有较好的应用前景。     

空间滤波测速仪中差分滤波器结构的优化

空间滤波测速系统中输出信号的基底成分,理论上可以通过差分方法完全消除。但由于由被测物体表面各处散射到光学系统并被探测器接收到的光能量不一致等原因,导致输出信号中仍然有基底成分残留,为信号特别是低频信号的探测带来困难。为了消除差分滤波器输出信号中残留的基底成分,对空间滤波测速仪中的图像传感器型差分滤波器的结构进行了优化设计。列出并分析了图像传感器型差分滤波器的各种可能结构形式,并且选择了几种典型的结构进行了实验。分别在均匀照明和非均匀照明条件下,从功率谱和信噪比两个方面分析了输出信号的质量,为滤波器结构的优化提供了依据。通过对比不同滤波器结构下系统输出信号的质量,得到了一种最为合适的能大大消除输出信号中残留的基底成分的滤波器结构。     

基于输入信号峭度的变步长LMS自适应谱线增强方法

提出了一种基于输入信号峭度的变步长LMS自适应谱线增强方法，该方法以输入信号的峭度为自变量，构造新的步长。该步长对高斯噪声或非高斯噪声均有一定免疫性，同时能快速收敛。最后用实测的水下目标辐射噪声数据和瑞利有色环境噪声进行了仿真，表明该方法有较强的谱线增强能力。     

长程差分吸收光谱中快速扫描光谱仪设计与性能分析

长程差分吸收光谱(DOAS)技术已经越来越广泛地被用来测量大气中痕量气体浓度．在DOAS系统中，快速准确地获得光谱信号是正确反演痕量气体浓度的关键．文中在讨论空气质量DOAS系统组成的基础上，提出了快速扫描光谱仪的设计并对影响光谱性能的问题进行了讨论。定标谱线和实际测量结果表明：所研制的快速扫描光谱仪在进行合理的结构设计和正确的安装调试后能够满足空气质量监测系统的要求．     

3σ准则在基于谱相关信号检测中的应用

认知无线电(Cognitivo Radio,CR)是一种智能频谱共享技术,第一用户信号检测是CR应用的前提.根据谱相关分析方法,利用信号非零循环频率处的谱线特征,可将信号从噪声背景中检测出来.为消除基底噪声,采用电子测量中的3σ准则对信号循环谱进行了消噪处理,便于实现检测,仿真论证了该方法在低信噪比下的有效性.     

一种基于高阶累积量变步长迭代的自适应谱线增强新方法

依据变步长LMS（Leaset Mean Square)算法能改善自适应谱线增强器（ALE）跟踪性能的特点，提出了基于高阶累积量变步长迭代的自适应谱线增强新方法。用实测水下运动目标辐射噪声数据，对该方法的性能进行了动态仿真研究。仿真表明，该方法具有很好的抑制高斯有色噪声能力的跟踪能力；能有效地增强性调频、对数（或指数）频调信号谱线。因此，在提高水下探测系统功效，识别与检测水下运动目标方面具有一定的指导意义和应用价值。     

差分光学吸收光谱(DOAS)技术在烟气监测中的应用研究

本文将差分光学吸收光谱(Differential Optical Absorption Spectroscoy,DOAS)技术中的浓度反演方法运用到烟气中NO、NO2、NH3和SO2的监测.利用它们在200～250 nm附近具有不同强度吸收的特性,测量烟气的吸收光谱,用DOAS方法反演出NO、NO2、NH3和SO2分子的浓度,这种方法消除了烟气中烟尘、水汽和其它成分的影响,使在线实时测量成为可能,在实验室内对不同气体分子浓度样气进行了测量和浓度反演,经过现场对比测量证明这种方法是正确的.     

烟道SO2浓度的紫外差分吸收光谱法测量研究

本文研究了烟道ＳＯ２浓度的紫外差分吸收测量方法,采用氘灯作光源,旋转式光栅单色仪,用光电倍增管做探测器;对实际测量数据的分析表明,方法可精确测量烟道ＳＯ２的浓度,由于采用了差分吸收测量,烟道中的其它气体成份和光源强度随时间的慢变化对测量结果和精度影响可以忽略。     

基于傅立叶变换红外光谱技术的烟气超低排放监测系统应用研究

中国的大气环境污染形势严峻,地域性大气问题严重,以燃煤为主的火力发电厂、燃煤锅炉等是最主要的SO₂、NO_x排放源。现行的燃煤烟气排放标准做了严格规定,从而对烟气连续排放在线监测技术提出更苛刻的要求。基于傅立叶变换红外光谱技术与伴热式多次反射池技术,研究燃煤电厂SO₂、NO污染气体超低浓度检测系统。针对SO₂、NO的分子吸收光谱特征, 采用SiC作为光源,选择测量波段1900~2600 nm;采用傅立叶变换红外光谱技术对测量光谱进行处理,与现场两台设备的测量数据进行分析, SO₂、NO气体的相关性良好,满足超低排放烟气监测需求。     

用于仪器照明的电致发光光源的研制

根据用户夜间室外工作的需要 ,对电致发光的发射光谱和功率损耗做了较为深入的研究。发现电致发光功率损耗与白炽灯相比是很小的 ,电致发光光谱与人眼视见函数曲线是相适应的。本文首次提出用电致发光新光源代替白炽灯作仪器内分划照明光源 ,它具有耗电省、体积小、重量轻、发光均匀柔和与人眼视见函数相适应等优点。     

苯和甲苯差分吸收光谱方法的实验室测量研究

本文介绍了差分光学吸收光谱法(DOAS)测量大气污染气体浓度的基本原理。DOAS方法就是利用氙灯发出的紫外—可见光，经望远镜准直后再经过一段距离的传输，由望远镜来接收．在传输中，由于各种不同的分子在不同的波段对光有不同的吸收特征，使光谱具有了污染物的特征，再通过与光源发出的光进行比较，反演这些气体在大气中浓度．我们将DOAS方法应用在监测有机物上，在分析光谱的过程中，应用多项式拟合和最小二乘法，从而精确地从测量光谱中来反演出大气中污染气体的浓度．文中用DOAS方法测量了苯和甲苯的样品，并分析了结果，结果和理论吻合．可为环境中有机污染物监测提供可靠的方法。     

Experimental comparison of scattering of coherent and incoherent light

Light scattering experiments have been performed using as sources a continuous-wave He-Ne gas laser radiating at 6328 Å and a high-pressure xenon arc lamp, which was limited to a 100-Å bandwidth centered at 6328 Å. Both sources were used to determine, us a function of scattering angle, the intensity of light scattered by latex spheres ranging in diameters from 0.088 to3.49 mu. It was found that for the four particle sizes studied, the results agree to within the possible experimental error of 20 percent andpm 1deg.     

Photo CVD system for silicon nitride film

An ultraviolet light excitation photo CVD system for silicon nitride film deposition, in which the use of mercury photo-sensitizer and the undesirable wall deposition onto the optical window inside are eliminated, has been developed. The elimination of the use of mercury sensitizer is achieved by employing direct photolysis of SiH₄/NH₃ gas mixture, using 185 nm light emitted from a low pressure mercury lamp. The wall deposition prevention is achieved by inserting an optically transparent “separator plate” with a number of through-holes on its plane area underneath the optical window and by draining inert gas into the reaction chamber through this “separator plate.” With this system, silicon nitride films have been deposited without marked degradation of deposition rate, keeping a reasonable deposition rate of about 40 A/minute. The inert gas used for wall deposition prevention has no influence on the properties of deposited films.     

Scanning our past from London-fluorescent lighting

The electric light most commonly found in shops and offices, and increasingly in the home, is the fluorescent tube, available in many shapes, sizes, and colors. These exploit a gas discharge. The discharge is mercury at low pressure, together with a little argon or krypton to help with starting. It produces a blue light as in the early mercury discharge lamps, but that is not what is used. The fluorescent lamp exploits the much stronger UV light that is also produced. A phosphor coating on the inside of the glass tube converts this UV into visible light. The glass, which is ordinary soda glass, is opaque to UV light so none escapes. The development of the fluorescent lamp based on the work of George Stokes and Alexandre Edmond Becquerel is discussed. The the use of more efficient phosphors and the development of slimline fluorescent tubes and compact fluorescent lamps are also briefly mentioned.     

基于深度信念网络和极限学习机的SO2浓度检测

使用差分吸收光谱技术(Differential optical absorption spectroscopy, DOAS)进行工业在线气体检测,在气体浓度较低时,其光谱吸收不明显, 信噪比较低,通过传统方法来对工业气体浓度进行反演,预测结果难以满足工业应用具体要求。针对SO$_2$气体的差分吸收光谱特点, 采用氚灯作为光源,采集189.73$\sim$644 nm波段内的标准浓度SO$_2$的吸收光谱高维数据,选取吸收光谱数据并进行预处理,然后 利用训练集数据建立深度信念网络模型进行低维特征提取。在此基础上,利用训练数据的低维嵌入特征构建极限学习机反演模型, 实现SO$_2$气体浓度计算,并对该模型进行了有效性测试,从而得到一种更加精确的SO$_2$气体浓度在线检测方法。     

本刊“病例讨论”栏目征稿

通过对SO_2气体在紫外光区间吸收光谱的分析,以差分吸收光谱技术原理为基础,通过改进数据处理方法,得到了气体浓度与光谱参量间的函数关系,建立了自动监测系统模型,实现了烟道气体SO_2浓度的在线实时监测.实验结果表明,监测系统的探测限为3×10~(-6),最大测量误差为7.4%,基本满足烟道气体的监测要求,且不易受外界环境的干扰,易操作维护,成本低,在环境保护方面具有广阔的市场前景.