微弱光谱信号低噪声信息获取和处理技术研究

对温室气体进行全球范围的高精度监测,获取高可靠有效数据,是实现对温室气体排放进行监控的基础。为了实现温室气体的亚纳米高光谱分辨率光谱探测,需要保证高光谱温室气体监测仪探测系统具有高信噪比。围绕仪器信号链路的关键模块——InGaAs面阵探测器的信息获取与处理模块,开展了微弱光谱信号低噪声信息获取和处理技术的研究。设计了微弱光谱信号低噪声信息获取和处理系统,并深入研究了影响光谱探测系统噪声的重要因素。通过构建谱段信噪比模型,并采用小带宽运放电路和AD多次采样方法降低电路噪声,系统在1.61μm谱段0.07nm光谱分辨率下,典型能量值为1.91W/(μm·m²·sr),信噪比(SNR)达340。实验结果表明,系统噪声均方差(RMS)值为8.1LSB,优于10LSB(4.9mV噪声),实现了高光谱温室气体监测仪对亚纳米微弱光谱信号探测的高信噪比需求。该低噪声信号获取与处理技术为InGaAs面阵探测器在温室气体监测应用领域的微弱光谱信号探测打下了基础。     

微弱光信号检测电路的设计和噪声分析

针对光信号检测电路对微弱光信号放大所带来的带宽和信噪比的问题,设计了一种微弱光信号检测电路。通过动态补偿的方法,在保证低噪声的同时使电路拥有良好的响应度。并通过电路的波特图形分析了电路的噪声,给出了减小电路噪声的方法。该电路主要用于检测快速变化的微弱光信号。     

多组分固体粉末的光声检测

为了快速无损地鉴别物质的成分,提高光声光谱(PAS)检测多组分固体粉末物的能力,对光声光谱固体颗粒物检测系统和光声信号提取分析方法进行了研究。根据R-G理论,优化设计了基于传声器的非共振圆形光声池。组建了由大功率氙灯、斩波器、锁相放大器、光栅单色仪、数据采集系统和光声池等主要部件构成的系统。采用高灵敏度的声探测器和透过率高的光窗,使用低噪声高信噪比(SNR)放大电路,增强光声信号的强度。实验证实,检测系统性能稳定可靠。采用小波分析提高光声信号分析能力。将硝基化合物粉末和硫酸铜粉末混合物光声信号与两种物质各自的光声信号分析对比,方便准确快速地判断两种物质的存在,为物质鉴别提供依据。     

微弱光电信号检测电路设计

光电检测电路的性能对基于激光诊断技术的脉冲爆震发动机多参数测量系统有重要的影响。针对测量系统中光信号的特点,从改善信噪比、提高带宽及稳定性入手,设计了一种宽带低噪声光电信号放大电路,具有电压增益高、上升沿短及噪声低的特点。该电路主要适用于探测快速变化的微弱光,并在某型发动机多参数测量系统中得到了成功应用。     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

新型光声腔的设计及实验分析

光声腔的性能是决定基于光声光谱学的微量气体检测系统灵敏度的重要因素之一,光声腔的设计是建立光声光谱气体检测系统的关键环节。基于光声光谱技术及声学理论设计了一种长度可调的一阶纵向反馈谐振式光声腔,通过实际测量的方法直接得到谐振频率,有效避免了重复计算过程和制造过程中产生的误差,使测量更便捷,提高了系统检测灵敏度。建立了光声光谱气体检测系统,实验分析了谐振腔长度、光声腔长度以及光源功率对光声信号的影响,并测得系统信噪比为39.5,检测灵敏度为2.78×10-6。     

激光光声光谱法检测磷化氢气体浓度的研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号。用CO_2激光器作光源对磷化氢(PH_3)气体浓度进行测量。实验表明,最低检测灵敏度可达1.2×10~(-10)。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求。     

低噪声微弱近红外光检测电路设计

随着半导体行业的快速发展,红外检测技术凭借其非侵入式、高速、实时检测、体积小、结构简单的优势得到重视,在气体浓度检测、流体检测等领域得到广泛应用。本文设计了宽带宽、低信噪比的微弱红外光信号检测电路,通过分析跨阻放大电路的各个噪声来源,得出其等效噪声模型和噪声密度曲线,随后设计低通滤波器以在满足目标带宽的同时减少电路输出噪声。最后通过Ltspice仿真对滤波前后电路的噪声密度曲线和总噪声曲线进行对比,。结果表明,本文设计的检测电路能有效对高频噪声进行滤波,其总输出信号噪声降低68.71%,信噪比达到84.86d B。同时其制成的电路板体积较小,易于集成到传感器中作为信号检测电路。     

基于可调谐CO2激光器的SF6差分光声检测研究

为了对电力场所SF₆气体浓度进行有效监测,采用光声光谱气体检测技术,基于波长可调谐CO₂激光器,设计了一套大气环境下的SF₆痕量气体检测系统,并提出一种差分光声光谱技术以提升光声系统的检测灵敏度。结果表明,所设计的SF₆气体检测光声系统的共振中心频率为1066Hz,品质因数为32.04,光声池常数为89.74Pa·m·W-1;利用单谱线光声法,在激光谱线10P12处检测SF₆气体的灵敏度为0.06×10-6（体积分数）;采用差分光声光谱气体技术后,在激光谱线10P12和10P16处3W强度调制光的照射下,光声系统的灵敏度提升到0.02×10-6（体积分数）。差分光声光谱技术能有效降低噪声影响,提升光声检测系统的灵敏度,具有一定的实用价值。     

亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化

光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔38 mm9 mm,连接管5.9 mm10.2 mm和探测腔30 mm5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm（1 ppm=10-6）。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。     

磁带录音技术中噪声问题的探讨

在磁带录音技术中，噪声是一项重要的特性，噪声电平的高低，直接影响声音质量及其效果。本文详细地介绍了噪声的分类及噪声产生的原因。     

40GPIN/TIA光电探测器接收组件的噪声分析

从理论上分析了40GPIN/TIA的各种噪声源,并通过各个噪声源产生噪声的机理,推导出了各种噪声的计算公式,从而可量化探讨探测器组件的噪声.根据仪器性能,采用测试噪声功率测试方法,对光电探测器接收组件的噪声进行了测试,测试结果与理论能很地好吻合.     

开关电源的噪声及其抑制

介绍开关电源的常态噪声和共态噪声产生的原因，以及几种抑制噪声的方法。     

有线数字电视噪声干扰初探

吴江有线数字电视平台于2007年6月建成,并投入试运行,同年8月吴江数字电视整体转换开始,系统正式投入商业运行。结合吴江数字电视的技术维护情况,对引起有线数字电视故障的各种噪声干扰的形成原因进行试探性分析,并提出一些值得借鉴的解决和预防措施。     

A Systematical Approach for Noise in CMOS LNA

A systematic approach is used to analyze the noise in CMOS low noise amplifier(LNA),including channel noise and induced gate noise in MOS devices.A new analytical formula for noise figure is proposed.Based on this formula,the impacts of distributed gate resistance and intrinsic channel resistance on noise performance are discussed.Two kinds of noise optimization approaches are performed and applied to the design of a 5.2GHz CMOS LNA.     

CMOS低噪声放大器中噪声的系统研究方法

采用系统研究方法来分析包括MOS器件的沟道噪声和感应栅噪声在内的CMOS低噪声放大器中的噪声,并提出了一个新的噪声系数解析式.基于此解析式,讨论了分布栅电阻和内部沟道电阻对噪声性能的影响.对噪声性能进行了两种不同的优化,并应用于5.2GHz CMOS低噪声放大器的设计.     

一种新型的红外影像ME噪声去除方法

记忆效应(Memory Effect, ME)噪声是发生在红外光机扫描仪影像中的一种条带噪声。扫描条带中,有明显亮暗突变位置的景物的ME噪声尤其明显,会严重影响影像的目视效果。传统的ME噪声去除方法基于系统脉冲响应函数构建复原滤波器,使用复原滤波器对图像进行复原。该方法的缺点是必须有精确的系统脉冲响应函数。针对传统方法的不足,提出了一种新的ME噪声去除算法。该算法利用影像自身的辐射信息,使用检测模板遍历整景影像以检测ME噪声,对检测到的噪声使用迭代法去除。最终,选取资源一号01星的IRMSS影像进行了试验。结果表明,该方法可以有效去除ME噪声,从而提升图像的辐射质量。     

基于三维噪声模型的非制冷红外焦平面读出电路的分析

基于3D噪声模型对非制冷红外读出电路噪声产生的原因进行分析,重点阐述了三维噪声的理论框架与分析方法,分析各噪声因子的含义以及产生原因,并给出计算方法,对读出电路各种噪声分量的产生进行了深入的分析。并基于此模型对阵列大小为320×240非制冷红外焦平面阵列进行分析,计算出各噪声因子的大小,得出了噪声产生的主要原因,为焦平面阵列性能的提高与评估提供了理论依据。     

模压全息图片的噪声

本文把全息看作信息传递过程，从把信息（图象）加载到作为载波的物光上开始，通过参考光相干接收，并存储在干板上，经电铸，模压转移信息，最后用再现光把信息解调出来，这当中的任何一过程都会受到遇外干扰，它们就形成噪声。本文指出每一过程可能产生的噪声和抑制办法，并重点分析了散斑噪声，干版，模板和ＰＥＴ材料自身的粒散噪声，指出提高全息质量的关键，乃是在保持恰当衍射效率的情况下，提高信噪比的问题。     

一种新型的噪声源模块的设计分析

针对模拟宽带放大器本身的热噪声具有高斯白噪声的特点,提出了一种基于模拟宽带放大器的噪声源模块的设计方法。介绍了该方法的设计方案,详细论述了设计中需要解决的问题以及解决方法,分析了设计中的关键技术。对噪声模块输出的噪声进行了测试,并对测试结果进行了分析。测试结果表明该方法产生的噪声信号具有良好的高斯白噪声的特性。