激光测距多光子分立时刻的反卷积解算方法

针对多像素光子计数器(MPPC)各像素雪崩电流并联输出、存在光子间隔过小导致脉冲变形而无法分辨光子时刻的问题,结合光子分布与输出脉冲波形,通过数学反卷积,获得了激光测距接收端各探测光子分立时刻的解析解,从而实现了观测量倍增,有助于有效信号的分辨及提取。该方法将单脉冲响应函数近似为高斯形式,分析了MPPC时间抖动的影响,研究了在时间抖动为50~250 ps范围内,从三个入射光子输出的变形脉冲中解算出的分立时刻,得到分立时刻随光子间隔的统计分布图和峰谷分辨度随光子时间间隔、MPPC时间抖动的变化关系。并验证了在1 s观测时间内,千赫兹激光测距系统经反卷积解算前后观测量对比效果。分析结果表明,当统计分布中峰谷分辨度大于10时,各光子分立时刻可以有效分辨,该方法的时间分辨力达到0.2~0.7 ns。     

光纤激光器弛豫振荡特性研究

根据光纤激光器瞬态的速率方程,对F-P腔光纤激光器的瞬态输出特性进行了理论分析.采用数值计算方法对不同长度、不同腔面反射率、不同抽运功率下光纤激光器输出的弛豫振荡特性进行了模拟分析.结果表明弛豫振荡频率随光纤长度增加而减小,但是随抽运功率的变化很小.弛豫振荡幅度随抽运功率上升而增加,振荡的衰减时间随激光器腔镜的反射率的增加而上升,但是不随抽运功率变化.进行了975 nm抽运的Er/Yb共掺双包层光纤激光器的实验,实验表明理论分析得到的基本特性是合理的.     

流星余迹突发检测及其信道模型仿真

结合已有流星余迹理论和实测数据,提出一种判定是否存在流星余迹突发及其到达时间间隔服从哪种参数分布的方法,并用C＋＋程序模拟,统计出时间间隔服从的参数分布形式,并利用该参数的分布规律进行流星余迹信道建模。信道建模时,判断流星余迹的发生类型,并对两种类型流星余迹发生的次数做了统计,得到了接收功率的衰落曲线,并与实测数据功率曲线进行分析比较,结果显示与实测数据基本符合。     

全光纤高功率Er/Yb共掺双包层光纤放大器

结合Er/Yb共掺双包层光纤(EYDCF)和丰振荡功率放大(MOPA)技术,采用高功率多模抽运方式设计和实验研究了全光纤化两级放大器.分析了放大器的各种性能参数;1550 nm连续光放大得到最大斜率效率为29%,最大输出功率1.52 W,功率稳定度0.4%;2 kHz脉冲放大时得到最大输出功率1.1 W,功率稳定度0.45%,最大斜率效率25%.并从放大后光谱和时域波形分析了导致脉冲放大时斜率效率和功率转换效率较低的主要原因为Yb3+离子波段放大自发辐射(ASE)的出现和Er离子波段ASE的过多积累.在高功率放大时,增益随输入信号功率增大迅速下降;同时结合抽运光频谱随驱动电流变化分析了其对放大器性能的影响.     

环形腔双包层掺Tm3+光纤激光器的动态特性研究

基于速率方程的离散算法,实现了对环形腔双包层掺Tm3 光纤激光器的动态特性分析;研究了光纤不同位置处3H4和3F4能级粒子数以及激光功率的变化.结果表明:光纤不同位置处稳态振荡前3H4和3F4能级粒子数及激光功率随时间呈现不同的变化特点.不同位置弛豫振荡开始的时间相同,但达到稳态的时间并不相同;不同位置振荡开始时的最大峰值功率和到达稳态时的功率亦不相同.     

多普勒激光雷达回波信号的蒙特卡罗模拟

为了研究光在复杂几何形状和非均匀介质,尤其是激光在大气中的多次散射传输问题,采用半解析蒙特卡罗方法,对不同气象条件和系统参量下的激光雷达回波信号进行了数值模拟,得到了相对回波信号随时间变化的分布曲线,并分析了接收机视场角对回波信号的影响。结果表明,当接收视场角较小时,回波信号曲线与单次散射曲线近似重合,随着接收视场角的增大,单次散射作用减弱,多次散射作用增强。     

莱维飞行优化果蝇算法在光伏MPPT中的研究

实际工程中光伏阵列因局部遮挡引起局部阴影,造成输出的PU曲线呈现多峰值现象,传统方法进行最大功率点跟踪时,在跟踪精度、速度和最大功率点处振荡性都存在不足。为解决这些不足,在果蝇算法对多峰函数寻找最优解速度快的基础上,提出一种莱维飞行优化果蝇算法(LF-FOA)的光伏最大功率点跟踪策略。该方法以果蝇算法为主体,使用莱维飞行与果蝇算法相结合,增加其全局搜索能力,同时引入最劣解对果蝇运动步长进行修改,改进后的算法使果蝇以大小步长进行搜索,搜索的范围更加均匀,避免陷入局部寻优。通过函数仿真测试与Matlab/Simulink建模仿真,证明了LF-FOA算法能够逃离局部寻优,寻优时速度更快,精度更高,最大功率点处的振荡性更小。     

基于状态方程法的不同ESD电路对比分析

针对IEC 61000-4-2中规定的典型静电放电(electrostatic discharge, ESD)电流波形存在拟合多样性且不易通过具体电路实现这一问题, 采用求解电路状态方程组的方法对四种ESD模拟器电路进行了计算.得到了四种指数形式的ESD电流解析表达式, 绘制了相应的电流曲线, 分别讨论了四种ESD模拟器电路产生的ESD电流波形解析式的连续性和可导性, 并对不同电路产生的ESD电流波形与IEC 61000-4-2标准规定电流波形之间的差异进行了对比分析.结果表明不同ESD电路产生的电流波形的四个主要指标符合IEC 61000-4-2标准规定, 但由于电路的拓扑结构和元件参数不同, 求得的电流波形解析式的连续性和可导性存在差异, 因此在选择ESD模型时, 应根据实际的人体参数和放电枪参数确定合适的电路结构.该计算方法适用于求解集总参数电路, 为ESD电磁脉冲辐射场仿真计算提供了新的电流解析式.     

顺序放电高重复频率TEA CO2激光器

研制了一台高重复频率顺序放电TEA CO2激光器,由共用光学谐振腔的两节相同放电组件组成,单组件的有效增益体积为2.5 cm×2.5 cm×55 cm.激光器允许以不同的双脉冲时间间隔和不同的脉冲重复频率工作并产生高峰值功率输出双脉冲.当两组件以200 Hz重复频率同步放电时,激光器输出平均功率为1.1 kW;当两组件以400 Hz重复频率顺序放电时,输出平均功率为550 W,双脉冲时间间隔为2.5 ms.在同一脉冲重复频率下,激光器的平均输出功率随双脉冲间隔的增大而减小.实验还测量了不同双脉冲间隔下,激光器的输出双脉冲波形.     

NOLM全光解复用中信号转换的数值模拟

为了研究非线性光学环形镜解复用输出特性,采用双曲正割形控制脉冲和信号脉冲,对基于非线性光学环形镜全光解复用系统中信号的转换进行了理论分析,得到了脉冲峰值开关效率为100%时,所需最小初始时钟脉冲峰值功率应满足的条件,数值模拟了走离时间、初始时间延迟和初始时钟脉冲峰值功率对转换信号波形特性的影响。结果表明,走离效应是导致转换信号波形失真以及峰值功率下降的重要因素,初始时间延迟可以平衡由走离效应引起的转换信号波形不对称,初始时钟脉冲峰值功率可以补偿由走离效应导致的转换信号峰值功率下降。     

Lifetime predictions of LED-based light bars by accelerated degradation test

The accelerated degradation of light bars was tested under different stresses called junction temperatures, which result from the combination of current and ambient temperature. Light bars are used as a light source in laptops. A general procedure for an accelerated degradation test was used to analyze the useful lifetime of light bars under operating conditions. The degradation behavior for each light bar was fitted by an exponential function. The impact of parameter variations and measurement errors were also considered. The failure criterion was defined as the 50% decrease of the emitted optical power, when compared with the initial level. The failure time is, accordingly, the time required to achieve that failure criterion. A response model based on an inverse power (exponential) law for the failure time under different stresses was then calculated to predict the lifetime under operating conditions. The results show that the failure time of a light bar under operating conditions is about 11,571 h.     

电力线激光点云的分割及安全检测研究

为了进行高压输电线路安全检测分析，基于机载激光雷达（LiDAR）电力走廊数据，提出了一种基于密度的空间聚类方法（DBSCAN）的电力线激光点云单条分割提取算法。通过该方法可以实现输电走廊中单条电力线的快速分割提取。首先对电力线点云在x-O-y平面上投影，对投影后的激光点采用最小二乘法进行直线拟合；其次通过计算输电走廊长度，采用经验参量进行电力线点云分段；再次对分段点云在投影平面内进行DBSCAN聚类；最后将分段聚类结果类别归一化，得到单条电力线激光点云数据。结果表明，采用该方法能够在只需经验参量分段宽度的情况下，快速准确地对电力线激光点云进行分割提取，并根据分割结果进行电力线与电力走廊地物距离计算，判断危险点类型及距离。所提出的方法具有较高的提取与测量精度，能够有效地应用于电力线安全检测分析。     

Time-domain scattering parameters of an exponential transmissionline

The scattering parameters of an exponential line are studied in detail in both the frequency and time domains. By taking the causality condition into consideration, the time-domain scattering parameters are cast in a rapid-convergence power series. Each term of the power series represents a signal component generated by the exponential line when the signal travels a round trip. The time-domain scattering parameters of an exponential line lay the foundation for studies of interaction between nonuniform lines and linear/nonlinear loads, and pulse waveform alteration in the time domain     

Dielectric recovery characteristics of a high current arcing gap

Measurements of the dielectric breakdown strength of an arcing gap after current zero were made to determine the effects of arc chamber venting on the reverse recovery voltage needed to breakdown a recovering gap. The recovery conditions applied closely matched those created in a molded case circuit breaker under power line fault conditions. Three different vent sizes were used to determine the effect of gas pressure on the recovery characteristics of the plasma with recovery time between 170 /spl mu/s to 280 /spl mu/s, and currents from 3 kA/sub p/ to 15 kA/sub p/. Larger venting, providing increased cooling of the plasma, resulted in increased breakdown strength over the full range of currents. Based on the approximation that the recovering plasma breakdown strength is inversely proportional to plasma thermal temperature, breakdown voltage values were fitted to an exponential model to obtain plasma time constants and the initial holdoff voltage. Comparing these results to curve fits of E/p values showed E/p was a more accurate representation of the data. It is proposed to use E/p values when there is significant post current-zero chamber pressure. These results could be used as a guide to predicting molded case breaker interruption performance, especially for small arc chambers and short gaps.     

扩展弹道成型制导系统脱靶量特性分析

通过将导弹剩余飞行时间的幂函数引入到目标函数中,实现了对经典弹道成型制导律的扩展。针对扩展弹道成型制导系统,将导引头和驾驶仪动力学简化成一阶形式,分别引入导引头角速度零位误差、角度零位误差、导引头角噪声以及目标闪烁噪声,利用无量纲化技术和伴随函数法,给出了制导系统无量纲位置脱靶量和角度脱靶量伴随模型。仿真结果表明,为了消除导引头角速度零位误差对脱靶量的影响,要求制导系统具有较长的末导时间和较大的指数n;当末导时间达到系统总滞后时间常数的15倍左右时,导引头角度零位误差引起的位置脱靶量收敛到零附近,角度脱靶量收敛到与角度零位误差大小相等、方向相反的稳态值;随着末导时间的增大,导引头角噪声及目标闪烁噪声引起的位置和角度脱靶量均趋向于不为零的稳态值,指数n越大,脱靶量越大。最后分析指出,制导动力学越慢,角噪声引起的脱靶量稳态值越大;滤波器频带越宽,闪烁噪声引起的脱靶量越大。     

目标机动对扩展弹道成型制导系统脱靶量影响分析

构造了基于剩余飞行时间指数函数的扩展目标罚函数,给出了对常值机动目标最优的扩展弹道成型制导律簇。利用无量纲化方法和伴随技术,研究了含有一阶动力学滞后的制导系统在目标常值机动、随机机动和终端落角约束作用下的无量纲位置和角度脱靶量随无量纲末导时间变化特性。采用直接法对伴随法仿真结果进行了验证。研究结果表明,当末导时间分别为制导系统动力学滞后时间常数的15倍、20倍左右时,落角约束和目标常值机动引起的位置和角度脱靶量均趋近于零;随着指数n的增大,导航系数也越大,无量纲位置和角度脱靶量振荡加剧,收敛时间也加长。目标随机机动引起的位置和角度脱靶量随着末导时间的增大维持在某个稳定的值,并不趋近于零,而且指数n越大,其脱靶量的稳定值也越大。     

A Novel Single Stage AC–DC Self-Oscillating Series-Parallel Resonant Converter

This paper presents an improved self-sustained oscillating controller suitable for the single stage single phase power factor correction circuits. It has a modified active controller, which improves the performance from no-load up to full-load. The steady state characteristics are developed and a design example is given in detail. The proposed controller allows zero voltage switching at any loading condition with a reasonable power factor that satisfies the IEC 61000-3-2 standards together with a promising efficiency. Analytical, simulation, and experimental results verify the achievement the design specifications     

Useful lifetime analysis for high-power white LEDs

An accelerated degradation test is used to analyze the useful lifetime of high-power white light-emitting diodes (HPWLEDs) as the point at which the light output declines to 70% of the initial flux in lumens, called L₇₀ In this study, the degradation-data-driven method (DDDM), including the approximation method, the analytical method, and the two-staged method, is used to analyze the useful lifetime of HPWLEDs. A response model based on an inverse power (exponential) law under different stresses is used to predict the useful lifetime under operating conditions. However, the degradation model for each HPWLED is usually fitted to an exponential function. In order to improve the fit accuracy, we present a bi-exponential model for the degradation curve of HPWLEDs. The estimation of the model parameters are easily obtained by using the nonlinear least square method. Through numerical examples, the results show that the bi-exponential model performs better than the exponential model based on the two-staged method. The extrapolation algorithm for L₇₀ should be fitted to a bi-exponential extrapolation model and two-staged method.     

机载激光雷达电力线提取的布料模拟法

为了实现长距离直线型机载激光雷达电力线提取,提出了一种基于布料模拟的长距离机载激光雷达电力线提取方法,在数据预处理的基础上,通过模拟布料下落过程,分析布料与对应机载雷达点云之间的作用,确定布料由重力下降后所停留的位置作为相近高度的电力线点云,然后在xOy平面内拟合直线,利用点到拟合直线的距离对电力线条数进行奇偶判断,通过点在直线两侧判断,实现单根电力线的提取。结果表明,所提出的方法对长距离电力线的提取精度达到98.9%,具有较高的自动化程度,且对局部点云缺失不敏感。该研究在电力线智能巡检及输电廊道空间结构自动分析领域具有良好的工程应用价值。     

双波长激光传输特性的室内模拟实验研究

为了研究大气信道在特定条件下对光束的影响,建立基于双波长同信道传输的室内模拟大气实验系统,对不同浓度的雾气和粉尘分别进行了模拟传输实验。结果表明,空气水蒸气密度与衰减系数近似满足线性关系,且衰减系数随波长变大而减小,当雾气浓度达到一定时趋于一致;根据测量数据拟合出粉尘浓度与透射率满足指数关系,符合比尔-郎伯定律;实验测试数据结果与大气散射理论相符合。该实验结果和实验方法对研究大气对光的作用具有一定的参考价值。