红外低硫传感器信噪比改善方法研究

低硫的红外探测是一个非常重要的研究领域,但由于红外硫的吸收峰在一个特殊的波段,与人体红外波段重合,所以国外的先进技术大都对中国封锁,而国内的低硫传感器存在交叉吸收误差,检出限不够、检测精度低等缺陷;文章以煤中硫元素的测试为基础,研究采用了电调制热释电红外传感器在测量硫元素过程中存在的以上问题,主要开展了探测器稳定性、恒温测试、气室噪声、滤波等改善传感器信噪比的相关改进设计和实验,并提出了优化的方案,优化后经过实验测试,整个测试系统的信噪比提升近50%,检出限从原来的100 ppm提升到近10 ppm;低硫测量平均值为0.382%,SD为0.006%,RSD为1.2%,瓶内RSD为0.9%;达到了低硫的高精密测试。

基于深度学习的水下无线光通信信噪比改善研究与实现

复杂的水下环境造成了水下光信号的质量下降,为提升水下无线光通信系统信号信噪比,结合深度神经网络提出了一种信噪比改善方法,该方法通过信号频谱有效抑制了信号噪声。实验结果表明:针对1 m传输距离的水下无线光通信16阶正交振幅调制-正交频分复用(16QAM-OFDM)信号,该方法可以实现约17 dB的信噪比提升同时误码率降低至1.709×10-3,可应用于水下无线光通信系统中提升传输性能,且具备一定的泛化能力。

数字式平均法提高MRS探测信噪比应用研究

针对核磁共振地下水探测仪信号甚微弱导致信噪比太低的问题,分析了野外施工环境电磁干扰的特点,设计了数字式平均型数据采集与数据预处理系统。把一次测量时间内的信号分成若干个时间间隔小段的信号,然后对这些信号进行取样,将各次测量中处于相同位置的取样进行积分平均。研究结果应用于JLMRS(Jilin magnetic resonance souding)型核磁共振地下水探测仪中,实验室与野外探测结果表明,数字式平均方法改善核磁共振地下水探测仪信号的信噪比是有效的、可行的。

水下混沌信号降噪研究

针对传统子空间降噪算法只适用于多通道信号,并且传统子空间降噪算法对低信噪比信号降噪效果不理想。对此进行了相应的改进,提出利用多次迭代降噪的思想实现。首先利用相空间重构技术将单一的混沌信号转换为适用于子空间降噪算法的多通道信号,并且利用信噪比改善量控制迭代次数和用降噪之后的吸引因子相图评估降噪效果。大量试验结果表明,该算法具有运算速度快,失真少,评估可靠的特点并且对低信噪比信号也有较好的效果。

弱本振激光外差探测信噪比分析

为避免传统激光外差探测中强本振信号带来的散粒噪声影响,着眼于光子级别的弱本振激光外差探测信噪比分析。首先,将脉冲体制弱本振激光外差探测信噪比表达式应用于分段连续弱本振激光外差探测中,获得中心频率为221 kHz外差信号的解析,且信噪比的理论计算和实验值吻合。其次,采用数据段细分功率谱累积技术,在相同的信噪比情况下,所利用的数据量总数降低为传统功率谱累积方法的1/10,提高了数据利用率,且在功率谱累积次数较少时,信噪改善比近似遵守m规律。

基于DSP的微弱信号检测采集系统设计

介绍以TMS320C542为核心处理器的数据采集系统实现微弱信号检测。该系统优化硬件调理电路设计,保证采集数据的精度要求。利用DSP实现时域信号的取样积累平均算法,改善信噪比,有效恢复淹没于强背景噪声中的微弱信号。

CH_4检测系统微弱信号处理电路研究

基于光谱吸收原理设计的CH4检测系统,气体吸收的信号比光源的噪声还要小,被淹没在背景噪声中。为改善检测系统的信噪比,针对非常微弱的气体吸收信号,基于微弱信号的锁定检测原理,以锁相放大器为核心,以同步积分器自动跟踪滤波,设计了检测系统的光电信号处理电路。结果表明:电路输出电压与CH4体积分数呈线性关系,电路对CH4气体体积分数的检测极限为150×10-6。

CH_4传感系统微弱光电信号处理电路的研究

为改善以CH4为目标气体的检测系统的信噪比,提高系统的检测灵敏度。基于微弱信号的锁定检测原理,以方波调制系统LED为光源,设计以锁相放大器为核心的微弱信号处理电路和计算机控制电路,将携带浓度信息的光强信号转换为直流电压输出。实验结果表明,电路输出电压与检测甲烷气体浓度呈线性关系。分析表明,理论上电路对甲烷浓度检测极限值为1.5×10-4。系统灵敏度可通过设计光源功率稳定电路和温度控制电路得到进一步提高。

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。

基于非线性耦合双稳态随机共振的轴承微弱故障信号增强检测方法研究

针对滚动轴承微弱故障信号难以检测的难题,提出一种基于新型非线性耦合双稳态随机共振模型的轴承微弱故障信号增强检测方法。噪声背景下,随机共振可以实现微弱信号的增强输出,提高微弱信号特征的检测。提出的非线性耦合双稳态系统是由两个单一双稳态系统经非线性方式耦合而成,通过分析耦合系数、阻尼系数随着噪声强度改变的信噪改善比响应特性曲线图研究了不同参数对随机共振现象的影响。结果表明,耦合双稳系统比单一双稳态系统具有更强随机共振现象的产生。最后采用模型对轴承故障微弱信号进行了增强检测应用,所提出的非线性耦合双稳态随机共振能够实现在复杂的噪声背景下对微弱故障信号的检测。

基于ARM的微弱信号采集系统的设计

为提取噪声背景下的微弱信号,提出了一种硬件与软件相结合的实现方案。采用仪表放大技术和单片机控制技术相结合对数据进行检测和处理。该系统优化硬件调理电路设计,保证采集数据的精度要求。利用ARM实现基于数字相关的算法,改善信噪比,有效恢复淹没于强背景噪声中的微弱信号。最后通过对模拟低频微弱电流信号的检测实验,充分显示了该系统在微弱信号检测方面的实用性和有效性。

抑制噪声的问题探索

本论文是探讨脉冲探测技术的,探讨了两个问题:要求实现信噪比的改善,最后形成高灵敏度的探测系统;在白噪声中探测宽度为τ的脉冲信号问题。

靶场毫米波信号高灵敏度接收与测试新方法

基于靶场毫米波测试中微弱信号(低至-128 dBm)检测的实际需求,通过信噪比分析,采用外差式宽带多通道快速扫频复合信道化技术,在W频段实现了-128 dBm接收灵敏度的测试系统。同时,设计了毫米波信标源并利用空间衰减理论,提出了一种W频段高灵敏度(-128 dBm)测试的新方法。理论分析表明,测试距离为290m、相应的衰减值约为-121.5 dB时,可提供一个功率最小达到-128 dBm的W频段毫米波信号源。利用标定后的毫米波信号源进行外场实际测量,证明了该测试方法的可行性。

一种影像测量系统中自适应混合噪声滤波方法

介绍了影像测量系统中的噪声来源以及常用的滤波方法。针对均值滤波器和中值滤波器在滤除高斯噪声和脉冲噪声时各自表现出良好的性能,设计了一种针对待测零件图像中混合噪声的自适应滤波方法,系统根据噪声类别灵活选择滤波方法。实验证明改进的滤波策略能获得比传统滤波方法更高的信噪比改善因子。

基于非抽取小波包变换的信号滤波算法

对航天测控信号进行滤波处理,有利于改善信号品质,提高系统的测量性能。针对航天测控信号中的差分单程测距(Differential One-way Ranging,DOR)信标信号等侧音信号,提出了基于非抽取小波包变换(Un-decimated Wavelet Packet Transform,UWPT)的滤波改进算法。该算法以功率平坦度为准则,判断某一节点是否需要继续分解。改进算法克服了以能量聚焦度为准则时算法误判停止分解或多重分解算法复杂、计算量大等的缺点,同时解决了阈值不易确定的问题。仿真结果表明改进算法在降低算法复杂度的同时,滤波性能相对有所提高。最后采用改进算法对仿真信号和在轨卫星数据进行处理,结果表明滤波后仿真信号差分相位估计精度提高约3倍、实测数据差分相位估计精度提高0.72倍。

基于SUWPT的正弦信号滤波算法

针对航天测控DOR(差分单向测距)信标信号等侧音信号的滤波问题,借鉴扩频系统窄带干扰抑制领域中的SUWPT(频移非抽取小波包变换),提出了一种逆向算法。该算法通过最佳频移将信号移至各子带中间,然后选择能量较大的子带进行分解,通过记录的位置信息选择不同的重构滤波器,从而达到最佳滤波效果;最后将该滤波算法应用于航天测控侧音信号的差分相位提取过程。仿真结果表明,该算法比小波变换滤波、小波包滤波具有更好的滤波性能;滤波后差分相位提取精度相对滤波前提高3~4倍,有利于提高系统的测量精度。

基于小波变换的雷达信噪比改善分析

针对雷达在检测弱目标能力的不足,基于雷达信号与噪声的实际窄带模型,提出运用小波分解加阈值处理的去噪方法改善功率信噪比。一方面推导出了信噪比改善的理论计算公式,另一方面采用模拟和实际采集的数据进行了大量的仿真实验。计算和仿真结果的一致性表明:在传统的雷达信号处理中,运用小波变换可提高检测前信号噪声比,进而提高雷达的探测距离。

数字平均对红外单光子探测器中温度控制系统信噪改善比的影响

针对用于量子保密通信中单光子探测器需要高精度温控系统的情况,分析了其温控系统中数字平均方案对系统信噪改善比的影响,给出了信噪改善比与平均次数、采样周期、总采样时间和白噪声带宽的函数关系.针对实际应用中总采样时间有限的情况,分别就平均次数、采样周期两个物理参量对系统信噪改善比的作用进行了计算,给出了总采样时间一定的情况下,信噪改善比的表达式,并定义了最佳的采样次数.

合成孔径雷达的特点及其干扰技术

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率的成像雷达。首先对SAR成像的原理,即距离向、方位向二维处理的原理进行了简单的分析。根据图像信号的形式,对噪声干扰信号、随机脉冲干扰信号和同步多脉冲干扰信号进行了分析,得出欺骗干扰信号脉冲要想成像必须具有相参性及其实施的方法。

三维点扩散函数层距与图像复原的关系

为研究三维点扩散函数层距与图像复原的关系,对数字共焦光学显微成像系统3D-PSF的构成、3D-PSF不同层距与图像复原效果的关系进行理论分析。通过仿真实验,研究了不同放大倍数的3D-PSF,在不同层距,相同层数和径向大小的情况下与图像复原效果的关系。实验表明:层距小于0.6μm时,放大倍数为40倍,图像在层距为0.5μm处取得最佳复原效果,放大倍数为20倍和10倍时,图像在层距为0.025μm处取得较好的复原效果。研究结果为在细胞切片的采集和三维显微图像复原实际应用中对3D-PSF的层距选取提供了理论依据和选取方法。