相位检测法定镜自适应校正技术

为保持傅里叶变换光谱仪在动镜运动和外界震动等恶劣条件下动镜和定镜间的准直性,采用了相位检测法检测准直性误差的定镜自适应校正技术。介绍了相位检测法的基本原理和实现自适应校正的途径以及自适应校正系统的基本结构。采用高速压电倾斜镜作为驱动补偿元件,分析了相位检测精度对校正精度的影响。实验结果表明,采用自适应校正后系统干涉效率明显提高。     

傅里叶变换红外光谱仪动镜倾斜误差分析

通过建立傅里叶变换光谱仪中动镜、定镜和干涉面的坐标对应关系,对动镜存在多个方向倾斜时的干涉光路进行了详细的分析。建立了非准直状态下干涉面光强分布的二维数学模型,确立了干涉图函数的数学表达式,从调制度、相位误差和频率噪声的角度,对动镜倾斜造成的影响进行了系统分析。在动镜的运动中,左右方向的倾斜和俯仰方向的倾斜对系统的影响彼此具有独立性,又具有叠加性;干涉图中初相位因子随光程差改变缓慢变化或快速变化,对相位误差的影响也不全相同。在倾斜误差分析的基础上,对动镜的最大倾斜角度和减少误差的方法进行讨论,并提出了两种动态准直校正的思路。     

光纤傅里叶变换光谱仪采样系统

提出了一种用于连续扫描光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的干涉图采样系统,将激光干涉信号用Hilbert变换产生正交信号,由于相位反转点的存在,导致Hilbert变换产生的信号出现畸变,对变换结果进行了修正。该信号和原信号成为两个互相正交信号,利用这两个信号整形后的相位关系可得到光程扫描的起始点和光程扫描的方向。根据光程扫描的起始点和方向选择可上升沿部分的参考光和测试光干涉信号,用改进的Brault算法重新得到等光程间隔抽样的干涉图。该设计方法可以用DSP 技术实现简单、紧凑型的采样系统,不仅可提高FFTS的信噪比,还可以推广到传统的傅里叶光谱仪中。     

基于拟合算法的傅里叶变换光谱仪光谱反演

在傅里叶变换光谱仪(FTS)中,精确获取每个干涉信号采样点处的光程差是获取光谱图的关键。动镜速度的波动会对等时间采样造成采样误差,而当目标光源波长较短时无法直接利用传统方法进行等光程差采样。分析了速度波动误差对光谱的影响,并提出了一种基于拟合算法计算干涉信号每个采样点处光程差的方法,在动镜速度波动较大的情况下对可见光波段的干涉信号进行采样反演。实验结果表明,此方法准确度高,适用于各种傅里叶变换光谱仪。     

红外磁光光谱实验原理和技术（续二）

第三章博里叶变换红外光谱仪3．1工作原理傅里叶变换光谱仪与传统的色散型光谱仪不同，它不用棱镜、光栅分光，而是用麦克尔逊干涉仪或其它干涉仪首先将待研究的光谱变成干涉图，通过干涉图的测量，并利用干涉图与光谱图问的对应关系作干涉图的博里叶积分变换，得到光谱图，也就是说．这里包括了对测量光作频率调制和进行解调两个过程。假定一单色准直光束振幅为a，波数为U，投射到麦克尔逊于涉仪分来片上，分裂为反射及透射两束．分别经固定镜及可移动镇反射，再经分束片透射及反射，结果就形成了两束相干光，一束返向光源，另一束到达探…     

多波长激发高分辨率微型拉曼光谱仪设计

针对不同激光波长激发测试样品所需拉曼光谱范围的差异性问题,同时为了保证拉曼光谱仪的小型化及高分辨率需求,提出一种以Czerny-Turner光路结构为基础的微型拉曼光谱仪,通过Zemax光学设计软件对光谱仪的准直镜、聚焦镜、柱面镜、光栅以及CCD的倾角及距离进行了优化。该仪器激光波长为633 nm,光谱范围为640～800 nm。进一步优化光栅旋转角度并配合聚焦镜,可使此光学系统同时适用于激光波长532 nm、光谱范围540～650 nm和激光波长785 nm、光谱范围790～1 000 nm两个波段。拉曼光谱仪分辨率为0.1 nm,该光谱仪在保证高分辨率的情况下解决了不同波段范围光学结构差异性大而导致光机设计很难整合在一起的问题。     

基于LabVIEW的光纤傅里叶变换光谱仪数据处理技术

为了提高编程效率与增强光谱仪数据分析处理能力,结合LabVIEW软件在信号处理方面的优势,利用虚拟仪器技术实现了光纤傅里叶变换光谱仪干涉图处理与光谱复原。采用均匀抽样算法,利用由光纤Mach-Zehnder干涉仪输出的参考光干涉图过零点取样,实现对测试光干涉图的等光程间隔采样,消除了由压电陶瓷非线性光程调制引起的误差。采用求摸法复原出光谱图,自动消除了相位误差。利用LabVIEW软件完成了对宽带ASE光源的干涉图数据采集、显示与处理并最终得到光谱图。结果表明,与光栅光谱仪测得的光谱相比,光谱线型趋于一致。     

傅里叶光谱仪的智能数据采集器与光谱数据处理系统

根据傅里叶光谱学的基本原理,组成傅里叶变换光谱仪实时数据采集和处理系统。系统中智能数据采集器对干涉图作数据采集,配以干涉图处理与谱图变换软件包的IBM-PC/XT微机作为光谱数据处理系统,对干涉图进行数据处理与谱图变换,以获得正确的光谱图。     

手持式傅里叶变换红外光谱技术的特点及其在无损检测方面的应用

红外光谱因为其具备官能团指认和指纹光谱的性质,广泛应用于物质鉴定、目标物快速筛选和定量分析.傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)因其精度高和扫描速度快,目前是主要的红外分析手段.傅里叶变换虹外光谱仪器因为其光学系统的设计,对环境温度、温度十分敏意,分析一般只能在严格控制温度和湿度的实验室进行.随着虹外分析技术的普及,对仪器的应用也更加专业化,并出现进行现场分析的要求.安捷伦公司针对新的应用需求,推出了带有专利干涉仪设计的41 00ExoScan手持式傅里叶变换虹外光谱仪,把分析实验室推到了需要分析的现场,使红外光谱的快速分析效能得到最大的发挥.     

调制光谱技术与仪器的发展

本文阐述了调制光谱仪器的一些优点:如光能利用率高、光谱强度大、光谱分辨率高、光谱信噪比高、选择性好等。但仪器较复杂,并需配用电子计算机,故还不能取代价廉的经典光谱仪器。本文还介绍了傅里叶变换光谱技术和仪器、阿达玛变换光谱技术与仪器以及相关光谱技术和仪器的发展情况。     

一种MCG信号的自适应预测滤波方法

与心电圈相比较,心磁检测具有无需电极,对某些局部心肌电流高度敏感,可以用于早期心脏疾病的诊断。但心脏磁场信号在检测过程中会被噪声所污染,使得信号本身的可辨识性降低,因此需要对该信号进行降噪处理。在单通道信号采集系统无噪声参考输入端的情况下采用自适应滤波方法,需要对待处理信号进行线性预测,本文提出的改进LMS（Least Mean Square）算法的自适应预测滤波器,无需噪声参考信号即可对心磁信号进．彳亍滤波,通过三种不同噪声的滤波仿真结果可见,采用自适应预测滤波器处理后明显提高了信噪比,具有一定的学术意义和实用价值。     

LABVIEW软件在声场信号处理中的应用

本文提出利用美国NI公司的LABVIEW软件和计算机声卡采集声场信号并对其进行处理的方案.比较了计算机声卡和数据采集卡(DAQ)之间的优缺点,发现PC机配置的声卡即可构成实时、高信噪比的声场数据采集系统.该应用可以推广到语音识别、环境噪声监测等多种领域,同时该方案对其他低频信号分析具有指导意义.     

应用SiC反射镜表面改性技术提高TMC光学系统信噪比

为了消除SiC反射镜的固有缺陷,提高反射式光学系统的信噪比,使用SiC表面改性技术对同轴三反射(TMC)光学系统的SiC反射镜进行了处理.首先,应用等离子体辅助沉积(PIAD)技术沉积了一层Si改性层,接着对改性层进行精密抛光,然后在反射镜表面镀制Ag膜和增强膜,最后获得了表面改性对TMC光学系统信噪比的影响.Wyko轮廓仪测试表明,SiC反射镜的粗糙度R_a由10.42 nm降低到了0.95 nm;镀制高反射膜后,主镜、次镜、三镜及折叠镜在0.5～0.8 μm可见光波段的反射率＞98%.计算结果表明,应用了表面改性技术后TMC反射式光学系统的信噪比提高了5%以上,说明SiC表面改性技术是一种提高TMC光学系统信噪比的有效方法.     

喇曼放大器中噪声的性能影响分析

分析了拉曼放大器(RA)的ASE噪声、等效自发辐射因子、等效噪声系数以及RA中ASE噪声、瑞利噪声、光纤长度和开关增益分别对光接收机信噪比的影响,并对双重瑞利背向散射噪声进行了理论计算,且进行了相关数值仿真。计算与仿真结果表明：在同一信号输入条件下,RA相对掺铒光纤放大器（EDFA）能提高光接收机的信噪比;RA的等效自发辐射因子小于1且其随开关增益的增加而减小,因而优于EDFA;RA的瑞利噪声可以忽略的条件为RA的增益小于15dB; 并且还得到对优化设计RA具有重要参考价值的一些其它结论。     

半导体制冷型高帧频CMOS数字摄像机研究与成像噪声分析

为了提高高速CMOS图像传感器的成像质量,降低图像传感器暗电流和随机噪声,文章中介绍了采用半导体制冷的方法来设计高帧频CMOS数字摄像机成像系统,针对该相机系统设计出结构一体化的多级半导体制冷制冷器,实现制冷量可控。图像传感器制冷后的温度与环境温度的温差最大可达40度,暗电流固定模式噪声降低50%,瞬态随机噪声减少90%,图像信噪比提高6dB。该相机系统具有集成度高,结构紧凑,高分辨率高帧频,高信噪比,宽动态范围,成像质量好的特点。     

基于数字合成技术的电容式位移传感器研究

本文提出了一种基于数字调制和解调技术的电容式位移传感器的设计方法。这种数字调制和解调技术是数字合成技术在信号处理领域的一种应用。通过对影响数字合成波形质量的各种因素的分析,给出提高数字合成信噪比的相应措施。实验结果表明,这种基于数字合成技术的电容式位移传感器可实现高精度位移测量。     

基于带通Σ-Δ调制器的硅微机械陀螺力反馈闭环检测

为了提高硅微机械陀螺(SMG)的性能,研究了一种基于四阶机电结合带通Σ-Δ调制器(SDM)的硅微机械陀螺力反馈闭环检测方法。基于谐振器级联谐振前馈(CRFF)结构设计了该方法的仿真模型,并利用商用软件SD TOOLS计算了环路参数。采用MATLAB/SIMULINK对设计结果进行了行为级仿真,结果表明,1 Hz条件下环路的信噪比达到了109.2dB,符合设计预期。在此基础上,以现场可编程门阵列(FPGA)为数字处理核心搭建了硅微机械陀螺数字化测控电路并进行了性能测试。结果表明,采用带通SDM闭环检测技术和数字化闭环驱动技术后,硅微机械陀螺的Allan方差零偏不稳定性约为1.15(°)/h,角度随机游走约为7.74×10-2(°)/√h,且信噪比参数满足了设计目标。得到的结果证明了设计方法的正确性;显示提出的带通SDM力反馈闭环检测方法有助于提高SMG的性能,拓展其应用领域。     

基于移不变抗混叠轮廓波变换的混合统计模型图像降噪

针对抗混叠轮廓波变换缺乏平移不变性的缺陷,构造出具有近似移不变性的抗混叠轮廓波变换。在此基础上,在变换域提出一种混合统计模型图像降噪方法。该方法充分利用变换域信号系数层间层内相关性强、噪声系数无层内相关性且在小尺度下存在较强的假层间相关性的特点,采用混合统计模型对小尺度信号系数进行估计,从而避免了非高斯双变量模型放大噪声系数的风险。实验结果表明,提出的去噪法能克服轮廓波变换中的频谱混叠,避免重构图像出现"划痕"和边缘模糊现象,得到的峰值信噪比(PSNR)值分别比轮廓波硬阈值去噪、轮廓波变换域HMT去噪和抗混叠轮廓波变换域硬阈值去噪平均高2.87,1.32和1.36 dB,在有效去噪的同时,具有较好的图像边缘和细节保护能力。     

多通道时间延迟积分CCD辐射标定和像元实时处理

剖析了时间延迟积分CCD(TDICCD)像元校正对信噪比和调制传递函数测试的影响,设计了基于辐射标定和地面控制的多通道TDICCD像元响应非均匀性实时处理方法以提高星上实时图像的像元响应非均匀性。该方法基于辐射标定去除图像的固定图形噪声,并校正图像奇异点;通过分析星上实时传输图像,处理奇异点像元的图像问题,实现地面控制像元响应非均匀性的实时调整。提出的系统实时处理方式可以不改变硬件结构即有效改善图像的视觉效果,对于坏像元、像元性能降低、像元污染等特定情况有很强的纠错能力。实际成像试验的对比表明,该方法对信噪比、调制传递函数有很好的修正作用,其精确调整能力分别达到0.1db及0.01;在50%饱和值下测试的图像非均匀性指标达到1.25%。该方法结构简单,在工程实践中有很好的应用前景。     

捆绑式望远镜图像信噪比测量及分析

空间暗弱目标的探测需要大口径、短焦距的望远镜系统。本文提出将多镜筒捆绑在一起对同一空域进行观测,通过软件的方式对采集的图像进行叠加来抑制背景随机噪声、提高图像的信噪比和整体系统的探测能力。为了对上述设想进行验证,搭建了捆绑式望远镜系统实验平台,通过实际观测及事后处理验证了该设想并给出分析结果。实验结果表明：图像信噪比平均提高1.58倍,探测能力近似提高0.5个星等。证实该技术可以系统的探测能力,并保持了其对应焦距并不缩小。