光梳光谱仪技术及其应用

光学频率梳具有频谱范围宽、频率稳定等优点,在精密测量领域得到广泛应用。本文介绍了国内外光梳光谱仪的研究现状与技术原理,并在此基础上设计的一套Pound-Derver-Hall(PDH)腔长稳定的光梳光谱仪装置模型,为光梳在气体计量领域的应用研究打下基础。     

天文光梳技术现状与分析

天文光谱定标用的天文光梳是解决天体物理学中很多重大科学问题的有力工具。文章简述天文光谱仪对天文光梳的需求和产生天文光梳的几种技术的现状,并对这些技术的优势和缺点进行分析,最后对天文光梳技术进行展望。     

基于光腔衰荡光谱的气体成份量测量技术

光腔衰荡光谱技术依赖于气体分子常数测量气体成份量,有望成为新一代基于自然常数的气体成份量基准方法。本文详细介绍了国内外研究机构对于光腔衰荡光谱法在气体成份量测量领域的研究现状,并在此基础上设计出一套基于Pound-Drever-Hall(PDH)锁频技术的光腔衰荡光谱测量装置,旨在完善目前实物计量标准的局限性。     

单腔双光梳激光器及其应用研究

双光梳技术凭借其超高的频率分辨力与检测精度成为当今科研领域探索的重点。本文分别介绍了利用电光调制、微谐振腔、相位锁定两台独立的锁模激光器、单腔双光梳激光器产生双光梳的方法,重点阐述了基于单腔双波长激光器的双光梳产生方法集成度高、结构较简单、成本低的优势;之后详细介绍了目前单腔双光梳激光器中,双波长腔内运转的脉冲波形复用法、空间复用法、方向复用法、波长复用法和偏振复用法的工作原理及最前沿的研究进展;最后,具体分析了单腔双光梳在光谱学、测距、光纤传感等领域的应用情况,并展望未来单腔双光梳的研究与发展方向,为推动单腔双光梳技术性能的进一步提升和广泛应用提供借鉴。     

空间外差光谱技术仿真研究

针对空间外差光谱技术(SHS)仿真研究,本文介绍了不同特征光谱光源的仿真计算.根据空间外差光谱仪的基本原理和系统结构特点,以及SHS系统参数与光谱干涉的调制关系,分别对单色光谱、连续光谱进行了理论仿真探讨,并且分析了不同带宽和采样间隔对仿真结果的影响.此外,采用空间外差光谱仪实验台装置获取实测数据,并与仿真结果进行对比分析.实验结果表明理论仿真数据和实测数据能够很好的吻合,能够为实际工作提供有益的参考,同时为SHS系统的设计和改造提供必要的依据.     

虚拟仪器技术在谐波检测系统中的应用研究

指出了电力系统中谐波问题的严重性,并就常见的电力系统谐波的分析方法及优缺点进行了概括。重点阐述了采用傅里叶变换的方法对谐波进行检测和分析的原理,对虚拟仪器技术的特点和优点并与传统仪器分析技术进行了初步对比。最后,给出了基于虚拟仪器技术的电力系统谐波检测和分析系统的软、硬件组成,并简要分析了该系统的运行结果。     

基于电光马赫-曾德尔干涉仪的飞秒光梳载波包络相移快速调节技术

介绍了一种基于电光晶体马赫-曾德尔干涉仪的载波包络相移快速调节方法,对此方法进行了理论分析和仿真计算,并搭建了一套基于电光晶体马赫-曾德尔干涉仪的载波包络相移调节的光梳实验系统.与超稳激光进行拍频以验证其调节效果,证明可实现8 MHz的载波包络相移调节范围,为窄光梳的实现提供了一种技术手段.     

空间傅里叶光谱仪高精密大范围动态测角技术

动态校准系统是空间傅里叶光谱仪的关键技术之一,而动态测角作为动态校准技术的一个重要环节,其测角精度和测角范围是动态校准系统性能的保证.空间傅里叶光谱仪的工作环境要求测角算法能够实现高精度和大范围的倾角检测,基于此设计了基于瞬时激光信号功率检测的动态测角算法,介绍了该算法实现的关键技术环节,给出了实验结果.算法原理和实验结果均表明该算法可以实现精度高于0.03 md和范围超过±π rad的倾角检测,可为空间傅里叶光谱仪实时获取高质量的地球大气红外辐射干涉图提供保证.     

高光谱成像与应用技术发展

介绍了高光谱成像的需求与应用、光谱成像技术的现状与发展。高光谱成像已在产品分选、精准农业、环境监测、文物保护、刑事侦查、伪装识别等行业得到应用。传统的棱镜光栅色散型、连续可调谐滤光型、傅里叶变换干涉型等光谱成像分光方式成本高、体积大、速度慢,目前其光谱成像仪仍作为主要的研究设备。为促进产业化应用,需要发展体积小、成本低、速度快的光谱成像技术。计算层析、压缩编码、胶体量子点CQDs光谱成像技术仍需理论突破,短时间难以实用。积分视场、离散采样光谱成像技术原理简单、技术成熟,可用于空间分辨率要求不高的场合。复眼滤光式、像素滤光式光谱成像技术通过单片集成像素级滤光片,既能在权衡光谱分辨率与空间分辨率的基础上实现实时性,又能极大地减小体积、降低成本。     

基于亮温光谱法的大气污染气体探测

在利用被动傅里叶变换红外光谱仪进行大气污染气体的探测识别研究时,由于作为背景的自然界的大部分物质的发射率很高,并且在700~1300cm-1范围近似为常数,因此,可利用计算具有常数基线的亮温光谱的方法来进行探测。该方法不需要预先测量背景光谱,能直接从亮温光谱中扣除掉背景及干扰信号,提取出目标。     

光弹调制式反射差分光谱仪的理论分析

反射差分光谱仪是一种测量灵敏度和精度较高的研究表面／界面的新型分析仪器,但微弱的反射差分信号易受到各种噪声的干扰．作者利用Jones表示法,对光弹调制式反射差分光谱仪构建了包含器件自身缺陷和安装误差的数学模型,通过确立误差源与测量结果的联系,分析出各误差源对测量结果的影响,特别是起偏器、光弹调制器和样品的安装误差以及位相调制误差,这些系统误差经过标定可得到补偿．     

电气化铁路的谐波电能计量技术研究

分析了电气化铁路对电力系统电压电流信号测量和电能计量的影响,建立了针对电气化铁路电能计量的基于离散傅里叶变换的非正弦信号电能计量算法,给出了算法模型、实现机理和依据谐波有功功率判据谐波潮流的方法,利用MATLAB对电气化铁路的谐波电能计量方法进行了仿真实验,在此基础上研制的三相多功能谐波电能表的有功电能计量准确度达到0.2 S,谐波测量准确度满足我国A类谐波测量仪器的要求,符合我国现行电网运行需要.     

面向油品参数快速计量的高精度傅里叶近红外光谱仪

针对油品现场检测中实时性和准确度的需要,研制了一种面向油品参数快速计量的高精度傅里叶近红外光谱仪。该光谱仪采用相干长度扩增方法,可快速定位有效信号;通过驱动采集控制系统对傅里叶近红外检测光路进行100 nm等间隔的干涉调制,最终由傅里叶逆变换解析出的吸收光谱分辨力可达3.25 cm^-1。用该光谱仪对汽油样品进行质量检测的结果表明：该光谱仪可在短时间内对汽油中5种物质含量进行快速计量,其最大体积误差不超过0.7%,可以满足油品参数现场计量的需求,对市场中成品油质量的监管具有重要意义。     

高精度的数字光投影傅里叶变换轮廓术

傅里叶变换轮廓术(FTP)采用数字光投影仪(DLP),可以得到各种结构光场,提高了测量的灵活性。由于DLP伽马非线性的存在,变形条纹中会出现高次谐波,可能导致频谱混叠,带来测量误差。因此利用一种基于条纹图强度统计分析的方法,求出DLP的伽马值并反馈给DLP,使其投影出有良好正弦性的结构条纹,能抑制变形条纹中高次谐波的出现,保证FTP的测量精度。将采用和不采用伽马校正的两种情况作对比实验,证明前者测量结果优于后者。     

快速傅里叶变换FFT及其应用

利用快速傅里叶变换FFT将图像信号从空间域转换到频域进行分析,使快速卷积、目标识别等许多算法易于实现;然后根据图像信号的灰度结构特征和频谱分布,用Butterworth带通滤波器和二维维纳滤波器进行滤波处理,去除图像信号中的低频干扰和噪声信号;再利用傅里叶反变换将信号还原。结果显示,处理后的模拟远程高空卫星照片轮廓清晰可见。     

傅里叶变换同轴数字全息记录余弦变换谱系数

余弦变换广泛应用于图像和视频的压缩编码以及模式识别之中。余弦变换为实偶对称的傅里叶变换,把实偶对称物体传送到位于傅里叶变换透镜前焦面的空间光调制器上,采用单色均匀平面激光光波照射,则在后焦面上为光波复振幅分布为实偶对称物体的傅里叶变换,即为物体的余弦变换。由于余弦变换谱系数既有正实数又有负实数,提出了采用傅里叶变换同轴数字全息方法记录余弦变换谱系数,通过把数字全息图减去参考光光强和物光光强而得到余弦变换系数。理论推导和实验结果表明了该方法的可行性,该方法可应用于图像的快速余弦变换。     

基于CMYK颜色空间的光全息水印算法研究

在印刷CMYK颜色空间、傅里叶全息加密和数字水印理论的基础上,提出了基于CMYK颜色空间的光全息水印算法。该算法不用转换颜色空间,避免了未印刷就人为导致水印信息的丢失,提高了重建水印的相似度;解密时,由于傅里叶变换的特性,重建水印的共轭图像与原水印图像互相叠加,增强了重建水印的清晰度。实验结果表明,该算法有较好的不可见性和较强鲁棒性,可以抵抗一般图像处理等操作。     

波导式气体吸收池时间响应特性

波导式光学吸收池在气体浓度测量等领域有广泛的应用前景.本文理论分析了在普通扩散环境和压差环境下波导式光学吸收池的时间响应机理和特性,并搭建了相应的传感系统,优化系统结构进行了实验验证.通过对低浓度的甲烷和甲苯气体的测量实验,验证和修正了响应时间的理论模型.实验结果表明,优化系统在可以大幅降低响应时间的同时,保持较高的灵敏度,为波导式吸收池的设计与优化提供了重要的参考.     

分数傅里叶变换理论及其应用研究进展

分数傅里叶变换是傅里叶变换的广义形式,提供了介于时域和频域之间的多分数域信号表征,为非平稳信号处理和线性时变系统分析开辟了新途径,应用十分广泛。本文首先总结近年来分数傅里叶变换的理论研究成果,包括分数傅里叶变换的数值计算、衍生的离散分数变换、分数域采样、分数域滤波与参数估计、多分数域分析。然后介绍分数傅里叶变换在工程和实践中的应用,包括雷达、通信、图像加密、光学干涉测量、医学、生物、机械仪器等。最后对分数傅里叶变换理论及其应用的未来研究方向进行展望。

     

傅里叶变换红外光谱仪光谱响应非线性试验研究

利用傅里叶变换红外光谱仪测量不同温度黑体的光谱辐射,采用最小二乘法进行数据拟合,获得了光谱仪光谱响应的线性特性。为了更好地描述仪器的线性特性,引入光谱线性度的概念,通过实验得到DTGS及MCT探测器对应的仪器的光谱线性度曲线图,直观反映出仪器光谱线性特性及影响因素,据此方法可以确定线性度满足使用要求的探测器、测量光谱范围、测量目标的能量范围,反映影响仪器线性度的内外因素,具有重要的实际意义。