一种过零单边干涉图加权切趾函数对太阳观测中傅里叶变换光谱的影响分析

傅里叶变换光谱仪(FTS)因其出色的光谱分辨率而广泛用于太阳活动的观测。在使用过零单边干涉图进行光谱复原时,可能会出现频率泄漏、旁瓣效应以及对零光程差附近的采样数据重复利用,从而导致光谱线的平滑和畸变等问题。为了获得更准确的太阳光谱数据,必须对过零单边干涉图进行加权和切趾操作。对此,文章采用了一种奇次多项式非对称加权切趾函数来处理过零单边干涉图,并探讨了使用不同的切趾函数构建非对称加权切趾函数进行光谱恢复的效果。模拟数据实验的结果表明采用奇次多项式非对称加权切趾函数可以有效地恢复光谱。此外,与Griffiths、相里斌以及SP.Davis提出的加权切趾方法相比,文章中提出的方法表现出较小的误差。最后,将所提出的方法应用于Bruker IFS-125HR FTS采集的干涉图数据,与其他切趾方法相比,使用文中提出的方法可以有效地恢复光谱。

干涉成像光谱仪切趾函数对复原光谱的影响分析

随着搭载干涉成像光谱仪HJY20-1-A的我国环境与减灾遥感卫星HJ-1A即将发射,我国干涉光谱成像研究也从实验室开始走向实用化.在干涉光谱成像过程中,切趾函数处理是干涉成像光谱仪光谱复原过程中的一个重要环节,对复原光谱的精度有着极其重要的影响.根据HJY20-1-A的参数设置,文中首先模拟了24种典型地物对应于HJY20-1-A和其它最大光程差设置的干涉成像光谱仪数据,在不同切趾函数作用下的复原光谱,结果表明Hann ing函数是其中最有效、最为稳定的切趾函数,同时发现切趾函数的应用虽然可以提高复原光谱的精度,但与真实光谱仍存在一定差距,尤其对应HJY20-1-A,复原光谱的精度更加有限.在以上分析基础上,提出了基于仪器线型函数标准化的光谱复原改进算法,实验结果证实了该方法可以显著提高复原光谱精度,尤其适用于最大光程差较小的空间调制型干涉成像光谱仪.最后,就HJY20-1-A复原光谱对3种典型植被指数求解,进一步证明了该方法的有效性.

超光谱空间干涉数据切趾函数与信噪比关系研究

干涉光谱技术在大气遥感、天文探测及地物勘察等诸多领域的应用是当前国内外研究热点,光谱重构作为遥感数据处理的重要环节与探测精度紧密相关。干涉数据由于有限光程差采样导致复原光谱出现频率泄露,切趾函数在光谱重构过程中可以起到平滑光谱、保持复原光谱和其他类型分光技术探测光谱一致性的作用,但同时会造成重构光谱的分辨率下降。已有研究表明切趾函数并没有提高反演精度,同时多个典型大气遥感载荷地面数据处理过程中并未使用切趾函数。空间外差光谱技术由于其诸多优点在国内外引起广泛关注,中科院安光所基于该技术成功研究出用于大气CO2探测的原理样机。信噪比是光谱仪的核心指标之一,从信噪比、光谱分辨率和探测精度之间的关系出发研究切趾函数在干涉数据光谱重构中的影响。针对当前传统切趾函数并没有达到最优旁瓣抑制效果,以诺顿-比尔切趾函数为基础,在分辨率降低相同的情况下,获取最大的旁瓣抑制程度为判据构造了10种不同光谱展宽程度的切趾函数。利用SCIATRAN辐射传输模型分析了大气CO2遥感探测中不同气体浓度造成的大气层顶的辐亮度差异,推导了典型条件下不同光谱分辨率满足1%探测精度需求的信噪比要求。以实验室空间外差光谱仪样机参数为基础,通过仿真干涉数据和本文构造切趾函数分析了不同切趾程度下光谱分辨率和信噪比的变化关系。最后利用实验室研制的样机开展了实验验证,通过观测稳定均匀积分球辐射源获取干涉数据在不切趾的情况下计算信噪比,以及干涉数据进行不同程度切趾后复原光谱信噪比。仿真和试验结果表明干涉数据由于切趾对噪声的抑制信噪比逐渐升高,同时造成光谱分辨率逐渐下降,而探测精度由于分辨率下降对光谱信噪比的要求也逐渐升高。探测精度对信噪比的需求提高明显高于切趾作用下光谱信噪比的升高趋势,仿真数据和实测数据信噪比分别在切趾程度大于1.6倍和1.8倍的情况下低于探测精度对仪器信噪比需求,即白噪声在噪声中占主导的情况下不切趾更有利于探测精度的保障。该研究结果可以作为干涉数据光谱重构的参考。

啁啾和切趾函数可调的光纤光栅的扫描写入法

使用均匀相位模板和 2 4 4nm倍频氩离子连续激光器 ,采用扫描写入法 ,制作了啁啾和切趾函数可调的光纤光栅。扫描器由微机控制 ,通过软件编程可动态调整扫描速度及曝光量 ,操作简便、调整的灵活余地大。已在载氢的标准单模光纤上制作出了具有高反射率、高边模抑制比、平顶和不同带宽要求的光纤光栅。

用改进的Chebyshev函数提高干涉图切趾效果

针对Chebyshev切趾函数在低旁瓣衰减时功率泄漏率高以及旁瓣衰减的等波动性问题,提出了一种改进的Chebyshev切趾函数。首先通过仿真分析指出Chebyshev切趾函数在光谱复原中存在的缺陷;然后选取Blackman-Harris函数对其进行改进,并与改进前进行了对比分析;最后,用该函数对单色光干涉图进行切趾处理并仿真验证,仿真结果表明,改进后Chebyshev切趾函数能够较好地克服功率泄露率高及旁瓣衰减等波动性的问题,其应用能力也更加灵活。

基于改进切趾函数的Fourier光谱仪光谱复原效果的提高

为校正Blackman Harris切趾函数在Fourier变换光谱仪切趾处理过程中主瓣宽度过宽的缺点,提出了一种改进的Blackman Harris切趾函数。首先介绍了干涉图切趾的基本原理,然后增加可调参数m,引入Chebyshev函数对Blackman Harris切趾函数进行改进,并通过幅频响应曲线对比了改进前后2种切趾函数的性能;最后利用Matlab仿真分析改进的切趾函数与几种典型函数的光谱复原效果。仿真结果表明,改进的切趾函数不仅在主瓣宽度特性上有所提高,而且旁瓣衰减可调节,工程使用更加灵活。

傅里叶变换光谱学中切趾函数对相位校正的影响

研究了傅里叶变换光谱学中采用不同切趾函数对相位校正的影响,进行了模拟数据计算和实验光谱研究。理论分析和实验结果表明:采用Mertz相位校正法,不同切趾函数对校正结果影响很小;但采用Forman相位校正法时,不同切趾函数对校正结果的影响明显不同。Formsn法时余弦函数的校正效果最佳,Happ-Genzel函数次之,而市售仪器中常用的三角形切趾函数效果不好。

关于带有切彼雪夫权函数的高斯型求积公式的一点注记

给出了带有Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ权函数的Ｇｓｕｄｓｓ型求积公式，Ｇａｕｓｓ－Ｌｏｂａｔｔｏ求积公式对于多项式函数ｘ２ｋ＋１，ｋ＝０，１，２，…精确地成立（一般地，求积公式对于连续的奇函数也精确成立），对于带有Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ权函数，具有ｎ＋１个节点的Ｇａｕｓｓ－Ｒａｄａｕ求积公式对于多项式函数ｘ２ｎ＋２精确成立。

切趾函数对PEM-FTS复原光谱的影响

在弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTS)中,切趾函数处理是弹光调制傅里叶变换光谱仪光谱复原过程中一个重要环节,对复原光谱的精度有重要影响。本文分析了对PEM-FTS干涉数据进行切趾的原因,以671nm激光器为光源通过PEM-FTS系统产生单色光干涉数据,并分析了不同切趾函数对该干涉数据复原光谱的影响,实验结果表明,Blackman窗是其中最为有效、稳定的切趾函数。采用TMS320C6713DSP芯片对干涉信号进行切趾与光谱复原,可保证PEM-FTS对数据处理的高速性要求。

切触有理插值函数存在性的判别方法

利用Hermite-Newton插值多项式给出了一种代数方法,可直接计算切触有理插值函数的分母在节点处的值,进而得到判别切触有理插值函数存在性的一个充分必要条件;在判别出相应的切触有理插值函数存在时,给出它的具体表达式;文章的最后给出了两个数值例子,具体阐述了上述方法的有效性。

泛化的统一切比雪夫多项式核函数

针对分布稀疏、特征不明显的小样本数据回归中的属性冗余问题,基于统一切比雪夫多项式,提出了一种向量形式输入的可变正交多项式核函数——泛化的统一切比雪夫多项式核函数.新的核函数通过利用统一切比雪夫多项式的正交性和可变性扩大了函数的搜索空间,通过调整多项式阶数有效地控制了特征空间维数,从而解决了稀疏数据回归中的属性冗余问题.另外,利用Mer-cer定理证明了该核函数的有效性.在多组标准数据集和实际工程数据集上对核函数的性能进行了实验对比,结果证明新的核函数预测精度较高,泛化能力较好,在大多数标准数据集上的性能优于其他切比雪夫多项式核函数.

切趾函数光纤布拉格光栅的光谱特性研究

均匀光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的反射谱存在旁瓣干扰,对波长解调过程会产生一定干扰,从而对传感测量结果造成一定误差。在FBG中引入切趾函数能够解决这一问题,有效抑制旁瓣。通过对切趾函数FBG耦合模理论的分析,获得了光栅参数变化对切趾FBG反射谱的作用情况。仿真实验结果表明,加入切趾函数会对FBG反射谱的旁瓣数量及大小起到明显抑制作用,反射率、中心波长、半高宽度及检测精度等反射谱特性的变化情况会受到光栅参数的影响。

定义于双曲抛物面上的多元函数切触插值问题

对函数逼近中的多元函数切触插值问题进行研究。首先对定义于双曲抛物面上的多元切触插值给出定义,其次,给出了构造多元函数插值可解泛函组的添加代数曲面法,该方法对于在计算机上以迭加方式自动完成插值可解泛函组的构造并得到插值格式提供了条件,最后给出实际算例对算法的有效性进行了验证。

水平风的垂切变对飞机纵向稳定性的影响

讨论了风切变对飞机纵向稳定性运动的影响。假定风完全是水平的且其速度是随高度线性变化的。小扰动理论指出风切变对短周期运动和阻尼起伏运动至半振幅的时间无影响 ,但起伏频率和阻尼率随风切变而相应地变化。一个取决于风切变和空速的无因次量表明是影响飞机纵向动力特性的基本参数。

啁瞅光纤光栅的传输特性与切趾变迹研究

从麦克斯韦电磁理论导出的耦合模方程出发,应用研究非均匀光纤光栅的传输矩阵法数值研究了啁啾光栅前向波的能量传输、反射谱和时延特性,进而分析比较光纤光栅切趾变迹对反射和时延的影响以及在色散管理方面的应用。通过研究找出了一种余弦切趾函数的光纤光栅,从其特性分析可知这种变迹可以应用在波分复用/解复用、多通道的色散补偿、多通道滤波器等方面。

基于切比雪夫逼近的空间RSSH机构运动分析

以空间RSSH机构为例,对其进行运动分析.首先根据解析法建立RSSH机构的运动分析模型,得到其运动分析方程,并采用矢量运算消除一些中间变量;进而通过切比雪夫方法将超越方程中的正弦和余弦函数转化为多项式方程,从而得到一个一元高次方程,此方法没有增根,这对于包括H运动副的机构求解是一种可行的解决方案.

傅里叶光谱仪中的切趾和分辨本领

本文研究了傅里叶光谱仪中切趾对分辨本领的影响。计算表明,切趾不一定导致分辨本领的下降。选择性能优良的切趾函数,甚至可使切趾后的分辨本领高于未经切趾的分辨本领。为分辨两条靠得很近、强度相差甚大的谱线提供了一种方法。

基于时延纹波和带宽均衡的啁啾FBG切趾选择

文章提出一种新颖的切趾选择方法用以简化啁啾光纤布拉格光栅(C-FBG)的切趾选择。该方法基于光栅切趾后带宽会和群时延纹波(GDR)一起减少的矛盾,指出能使光栅带宽变化量尽可能小和群时延纹波减少量尽可能大的切趾即是最佳切趾。利用该方法,数值实验对比了五种常见切趾函数的切趾效果,并考察了光栅长度、周期、啁啾和折射率变化量对切趾效果的影响。结果表明:余弦、双曲正切和柯西三种函数切趾效果优于高斯和汗明函数;而光栅长度、啁啾和折射率变化量等三种光栅参数会对切趾效果产生明显影响,这种影响可以作为光栅参数选择的依据。

基于波片棱镜组合能量调节的切趾光纤光栅

为提高飞秒激光制备高反射率FBG(Fiber Bragg Grating)的边模抑制比,提出了一种基于组合二分之一波片和格兰棱镜调节激光能量的加工方法,制备出了高反射率和高边模抑制比的切趾光纤光栅。通过上位机输入切趾函数模型,实时精确调节步进电机速度,机械旋转二分之一波片位置,实现激光能量沿光纤方向呈切趾函数分布,从而在光纤纤芯中折射率调制区域呈切趾函数分布,获得参数可调的切趾光纤光栅。实验表明,该方法制备的切趾光栅在1550 nm处反射率可达70%,边模抑制比超过20 dB,半高峰宽度0.35 nm。对其温度和应力传感特性研究显示,其温度灵敏度为1.529×10^-2nm/K,应力灵敏度为1.61 nm/N。该种方法制备的高反射率切趾光纤光栅有望应用于大功率、窄线宽的光纤激光器以及高速精确传感解调系统中。