激光脉冲信号探测系统参数分析

在人定激光脉冲信号典型探测电路的基础上,对光电信号、探测电路的噪声、信噪比、最小探测能力和幅度鉴别器的阈值等参数进行了系统分析,并对相关参数提供了设计依据,论文最后人出实验结果。     

激光窄脉冲信号探测电路的设计与接收

在激光反射层析成像雷达系统中,激光脉宽越窄,系统的成像分辨率越高。而高带宽、无失真的探测接收电路设计起来较为困难。详细分析了雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)模型及其主要性能参数,并选择了合适的探测器。然后对前置放大电路、主放大电路和可控增益放大电路进行了较为详细的分析,并设计了合适的电路结构。GHz级微弱光电信号在被接收时很容易受到外部噪声的干扰,这会导致接收波形产生畸变。采用电磁辐射屏蔽方法消除了干扰,最终无失真地探测和接收到了1 ns窄脉冲激光信号,满足了激光反射层析成像雷达系统的0.15 m成像精度要求。     

激光位置检测中PSD的误差分析与实验研究

通过实验研究了激光光束质量对PSD输出位置精度的影响。基于PSD工作原理分析并得出了背景光强与输出结果的关系,实验中采用与测量光源匹配的滤光片来消除背景光干扰,极大提高了PSD的测量精度。并通过双一次插值算法修正PSD的非线性误差,修正后结果表明B区测量误差显著减小,线性度和测量精度明显提高。     

激光位置检测中PSD的误差分析与实验研究

通过实验研究了激光光束质量对PSD输出位置精度的影响。基于PSD工作原理分析并得出了背景光强与输出结果的关系，实验中采用与测量光源匹配的滤光片来消除背景光干扰，极大提高了PSD的测量精度。并通过双一次插值算法修正PSD的非线性误差，修正后结果表明B区测量误差显著减小，线性度和测量精度明显提高。     

一种适用于低频小信号检测的放大电路

针对微传感器输出的低频小信号,提出了一种基于“调制-放大-解调”思路的放大电路。该电路利用乘法器将输入信号调制至高频段放大,可以显著降低电路的低频噪声影响。相较于目前常用的斩波放大器,该电路可以克服时钟同步困难以及低频谐波分量干扰较大的缺点。该电路基于CSMC 0.5 μm Mixed Signal工艺设计,仿真结果显示,在5 V的工作电压下,可实现100倍以上放大,1/f噪声得到有效抑制。     

一款前级平衡放大电路

前级放大电路的工作位置处于信号源与功率放大器之间，它的主要作用是补偿放音系统的增益、使信号源与功率放大器信号匹配、平衡与非平衡信号的转换，同时有调相作用。     

运放的噪声特性和放大电路的噪声分析

运算放大器集成电路是在模拟电路中．包括音频应用电路在内应用最为广泛、普及度很高的放大器件。由于它具有使用方便．容易购买．电路元件少,电路设计难度小容易制作．电路性能高等诸多优点．深受音响发烧友的喜爱。但是我们在产品于中查找到的仅仅是集成运算放大器的数据表．对于初学者来说．     

PSD测距电路降噪方法

针对激光三角法测距技术使用的位置敏感探测器(position sensitive detector,PSD)转换电路,在阐述测量电路原理的基础上,建立了位移转换电路的噪声模型,对各环节进行了敏感性分析,对不同性能参数元器件交叉组合形成的电路进行了多方案计算,得出了元器件性能参数对电路噪声的影响规律,并进行了部分实验验证。结果表明:本研究为实际测量电路设计时应采用的降噪措施提供了参考依据,可望有效地提高整个测量系统的分辨率。     

窄脉冲激光信号峰值保持电路设计

首先介绍了跨导型峰值保持电路的结构和原理,使用两种不同的跨导放大器,设计了适用于窄脉冲激光信号的跨导型峰值保电路,通过仿真分析后选择其中一种最合适的放大器进行电路实验,并通过实验详细讨论了影响电路保持效果的各项因素。该电路具有结构简单、线性良好、保持精度高等特点。     

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。     

基于模拟自相关方法的微弱激光脉冲信号检测

激光测距以其高空间分辨率、高灵敏度、全天候等优良特性在主动遥感领域倍受青睐。激光测距仪的灵敏度(最大测程)主要取决于激光发射能量、有效接收光学孔径和系统信噪比。在激光发射能量和有效接收光学孔径受到限制的情况下,如何降低系统噪声,将微弱的激光脉冲信号从噪声中提取出来,成为至关重要的问题。从激光测距的原理出发,分析了各种微弱信号的检测方法,得出相关法是一种简单实用的方法。通过自相关与互相关的对比,决定采用模拟自相关法来进行微弱激光脉冲信号的检测。给出模拟自相关法检测电路并对其进行了试验。试验结果表明,使用模拟自相关法的最小信噪改善比为4.5,灵敏度为未经过模拟自相关检测的3.16倍。     

基于噪声分布特性的脉冲信号自适应门限检测

通过分析数字脉冲信号幅度差分的概率分布模型,得到噪声的分布特性,并推导出用于脉冲信号检测的时域自适应门限。该门限可通过计算信号幅度差分绝对值的均值直接得到。该门限算法的第一个优点是门限值仅与噪声统计特性相关,与信号无关,可避免传统自适应算法中检测门限被强信号拉高,造成强信号附近的弱信号漏检问题;第二个优点是计算复杂度低,非常适合于实时性要求高而资源不足的现场可编程逻辑门阵列（FPGA）等硬件平台实现,为脉冲信号的实时捕获和后续的侦察处理提供支撑。     

用于微弱信号放大的高性能窄线宽纳秒脉冲光纤放大器

搭建了一台主振荡功率放大(MOPA)结构的单模线偏振窄线宽纳秒脉冲全光纤放大器,理论仿真和实验结果较为吻合。通过声光调制器(AOM)对连续单频1 064 nm激光进行调制,获得了重复频率50 kHz、平均功率25 W的脉冲激光,作为放大器的种子源。对预放大过程中非线性效应、放大自发辐射、自激振荡及泵浦饱和问题进行了仿真分析。随后对种子光进行功率放大,通过光纤内参数的有效优化,进一步抑制了自激振荡,提升了弱信号的放大倍率。实验实现了脉冲宽度64 ns、平均功率75 mW的脉冲激光输出。最后,对亚毫瓦弱信号放大器中决定系统性能的关键因素进行了总结。     

基于相敏检波的微弱信号检测系统设计

在光电和通信领域,有用的信号常常淹没在背景强噪声里。本文基于相敏检波的原理,设计了以CD4052开关乘法器为核心的锁定放大器,能够对强噪声背景下的微弱信号进行检测,测量出频率已知的微弱正弦信号的幅度。     

基于APD激光窄脉冲探测系统的研究

激光窄脉冲探测系统主要是由发射和接收两部分组成,小功率的激光窄脉冲信号比较微弱,所以提高光增益增加探测效率是亟待解决的。传统的解决手段是选择灵敏的光电探测器件,后续经过放大电路进行解决。这里采用具有内部增益的雪崩二极管作为光敏元件,在此基础上增加光学系统,使探测前就进行放大处理,进而有效地提高探测效率。     

基于背景噪声信号标准化的光纤振动信号检测算法研究

光纤预警系统(OFPS)常应用于监测石油、天然 气管道泄露等灾害的发生,其通过对采集的振动 信号进行分析处理来判定是否存在外来有害入侵。目前该领域的研究热点主要聚焦于采用恒 虚警(CFAR) 及其衍生算法实现检测入侵信号的研究探索,然而该方法的性能常受限于实际信号的分布特 点。本文对采 集信号进一步研究发现背景噪声通常服从非独立同分布(Non-IID)。针对这一实际信号分 布特性,本文提 出一种基于背景噪声标准正态化CFAR的光纤振动信号检测方法,通过对实际Non-IID背景噪 声数据设计 高通滤波器获取其表征特性,并利用该数据特性将背景噪声转换为服从标准正态IID信号, 然后,基于标 准正态化数据,采用高效的CA-CFAR可实现对实际振动信号的有效检测。最后本文通过仿真 实验以及多 次实际实验,结果显示该算法能够有效实现对入侵信号的检测,从而验证了该算法的有效 性。     

基于小波分析的不对称脉冲信号波形研究

不对称脉冲轨道电路设备产生的不对称脉冲信号,在传输中由于轨道分路不良和干扰等出现失真,这就需要研究一种更为准确、可靠和抗干扰性能好的检测方法来完成对信号的实时分析与检测。基于小波分析的不对称脉冲信号波形检测,利用小波变换模极大值特性,可以有效地解决这个问题。结果表明,该方法有较强的适用性,算法简单,运算速度快。     

大能量窄脉宽风冷MOPA激光器研究

研制了一种高功率激光二极管阵列(LDA)泵浦下的风冷大能量窄脉宽振荡放大(MOPA)激光器。振荡级采用端面泵浦Nd∶YAG晶体、退压式电光调Q的方式,在重复频率25 Hz时,获得了78mJ单脉冲能量,脉冲宽度559ns,光束质量因子M2≈67。激光放大级采用侧面泵浦Nd∶YAG板条激光晶体双程放大的方式,在重复频率25 Hz时,获得了439mJ单脉冲能量,脉冲宽度629ns,峰值功率7046 MW,光光转换效率为1525,光束质量因子M2≈88,连续工作3min,能量不稳定度小于5。以脉冲串模式输出时,重复频率1 Hz,子脉冲数量10个,子脉冲间隔2ms,脉冲包络能量为437J。该激光器采用半导体热电制冷(TEC)配合强制风冷作为散热方式,省去了体积庞大的水冷系统,实现了高峰值功率Nd∶YAG激光器的小型化和无水冷化。