近红外空间碎片激光测距光束准直性标校方法

将1064nm波长激光应用于漫反射空间碎片激光测距,具有大气透过率高、回波光子数多、白天天空背景噪声低的优势。由于近红外激光束后向散射图像的信噪比与对比度较低,导致图像中光束边界模糊,光尖坐标提取困难,无法精确控制发射准直性和望远镜收发光轴平行性,不利于回波获取。为此,提出了一种基于图像处理的光束准直性标校方法,实现光束闭环控制,修正激光束出射准直性,提高望远镜收发光轴平行性。实验结果表明,所提方法能够显著改善1064nm波长激光束出射准直性,实现了望远镜收发光轴平行性的闭环控制。     

基于正交锁相放大器与分段快速傅里叶变换的红外乙炔传感器

针对可调谐激光二极管吸收光谱技术,提出用于对气体吸收信号进行分段快速傅里叶变换提取二次谐波信号的方法,将该方法与传统正交锁相放大器的谐波信号处理方法进行对比;利用MATLAB软件模拟产生乙炔气体吸收信号,分别验证正交锁相放大器和分段快速傅里叶变换算法的功能;设计基于LabVIEW软件的正交锁相放大器与快速傅里叶变换传感器信号处理平台,结合近红外1.533μm的分布反馈激光器以及自主研制的Herriot气室,建立近红外乙炔气体传感系统;利用配制的乙炔气体样品开展传感器的标定实验和Allan标准差测试实验。结果表明:两种方法都具有较好的线性拟合优度,并呈现出相似的稳定性。     

CO and CO2 dual-gas detection based on mid-infrared wideband absorption spectroscopy

A dual-gas sensor system is developed for CO and CO2 detection using a single broadband light source, pyroelectric detectors and time-division multiplexing (TDM) technique. A stepper motor based rotating system and a single-reflection spherical optical mirror are designed and adopted for realizing and enhancing dual-gas detection. Detailed measurements under static detection mode (without rotation) and dynamic mode (with rotation) are performed to study the performance of the sensor system for the two gas samples. The detection period is 7.9 s in one round of detection by scanning the two detectors. Based on an Allan deviation analysis, the 1σ detection limits under static operation are 3.0 parts per million (ppm) in volume and 2.6 ppm for CO and CO2, respectively, and those under dynamic operation are 9.4 ppm and 10.8 ppm for CO and CO2, respectively. The reported sensor has potential applications in various fields requiring CO and CO2 detection such as in the coal mine.     

SLR系统地靶数值仿真及数据处理

地靶测量是获取SLR系统时延值、校准系统误差的重要手段,对提高系统测距精度具有重要意义。基于SLR系统地靶测量原理,采用蒙特卡洛方法,建立了地靶测距模型,实现了SLR地靶测距仿真。同时,从噪声的角度出发,提出了一种自适应噪声相关性匹配(ANCM)算法对地靶测距数据进行去噪,利用短时静态实测背景噪声和随机噪声阈值构建了回波噪声模板,结合SLR地靶数值仿真模型产生的模拟测距数据,通过优化回波选取区间、算法迭代次数等参数,完成了地靶有效信号的提取。与传统地靶数据处理算法相比,利用ANCM算法得到的中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站SLR地靶数据有效点数增加了30%以上,数据处理精度提高2倍左右,数据处理的效率得到明显改善,为准确地获取SLR系统时延值提供了新的思路。