红外模拟探测器研究初探

论述了HgCdTe材料红外模拟探测器研制的必要性,研究了红外模拟探测器需要具有的主要功能并详细讨论了其四种工作模式。提出了以ARM+FPGA为主处理芯片的红外模拟探测器硬件架构。同时理论推导表明单一网络信号的完整性问题可以避免,系统的低噪声设计也可以实现。最后指出了红外模拟探测器的发展前景和需要解决的关键问题。

模拟探测器列通道增益非均匀性研究（英文）

在理想情况下,红外探测器的每一列应该具有相同的增益,如果假设每个像素点对相同的黑体辐射温度响应都相等,则最终输出的图像应为一幅非常均匀的图像,但在实际情况中,由于红外探测器焦平面的制作工艺水平以及焦平面材料组分的缺陷,每个像素点对黑体辐射的响应不会完全相同,同时,每个列方向上通道的增益大小也不会完全相同,特别是当列与列之间的差异较为明显时。因此,主要对红外探测器焦平面读出电路中列通道的增益非均匀性情况进行了分析,根据分析结果推导出模拟探测器列通道增益非均匀性的模型,并对拟合曲线进行了精度分析。

碲镉汞模拟探测器量子效率定标方法

为测量红外模拟探测器量子效率,搭建了基于参量下转换效应的测量系统.利用光学参量振荡器调谐输出的2 576.5nm波长连续激光束作为泵浦源、ZnGeP2晶体作为非线性晶体,获取了3.42μm和10.4μm的相关光子对.实验中通过将采集到的两个通道的光电流/电压信号转换为等效光子计数,并利用两光路平衡测量的方法对每个模式的平均光子计数进行校正,实现了碲镉汞红外模拟探测器在10.4μm处的绝对功率响应度定标,得到了相对合成不确定度优于4.53%的定标结果.

高能P-P对撞中的μ子探测——模拟探测

对一种适用于未来高能P-P对撞机上的探测器模型和质心能在16和40TeV的P-P对撞事例中进行了模拟。并把模拟的物理事例引进了模拟的探测器。 本文重点叙述了如何把物理事例和探测器衔接起来,如何利用该模拟系统“探测”粒子和测量它们的物理量。特别是对μ子的探测和测量。

基于多波束偏振探测体制的星载云-气溶胶探测雷达设计和仿真

星载激光探测载荷具有云、气溶胶垂直廓线的探测能力。国内外已有的载荷,例如美国Calipso卫星的Caliop雷达、国内“句芒号”卫星的多波束激光雷达和大气污染监测卫星的大气探测激光雷达,为单波束云-气溶胶探测,单次探测区域较窄。提出了多波束云-气溶胶探测激光雷达系统,该系统工作于800 km卫星轨道,采用多波束探测体制,扩展雷达的探测幅宽到30 km,中心波束采用双波长偏振探测获取大气气溶胶、云的垂直廓线和粒子种类,边缘波束采用单波长探测获取云垂直廓线,可极大地提高数据获取效率。采用单光子探测和模拟探测结合的探测方式,模拟探测保证探测的动态范围,单光子探测具有极高的探测灵敏度,降低雷达所需的激光能量,降低雷达的重量和功耗。最终通过模拟仿真,验证了星载多波束云-气溶胶探测雷达对典型云、气溶胶的探测效果。

吊放声纳仿真系统接入直升机飞行模拟系统中的设计与应用

以直升机吊放声纳系统为实例,根据声波信号在海洋中的传播特性,从声场传播、环境噪声和主动声纳信号三方面进行仿真建模;结合直升机飞行模拟仿真系统,开展接口设计和模拟探测流程设计,将吊放声纳仿真系统接入整个飞行模拟仿真网络,构建了逼真的仿真环境,实现了直升机机组协同探测训练和操作员独立训练功能,可满足模拟探测训练需求。

门式辐射探测器增加用于核素识别小型探测器的模拟分析

第一代门式辐射探测器(RPM,Radiation Portal Monitors)通常使用大型塑料闪烁体(聚苯乙烯等有机物)作为探测器,用于测量集装箱货物的伽马辐射水平,仅能提供一定辐射水平情况下的报警功能。为加强边境口岸、核材料与核设施出入口及大型公众活动场所出入口放射性物质探测和识别能力,拟利用实验室伽马探测器、放射源、出入口设施等条件,在第一代RPM中增加小型辐射探测器NaI(Tl)或LaBr_(3)(Ce)来实现该功能。在实验之前,通过对探测器建立模型,进行蒙特卡洛模拟计算,从而确定探测器种类、尺寸和位置关系等不同影响因素下的响应阈值。模拟结果表明:LaBr_(3)(Ce)探测器比NaI(Tl)有更好的能量分辨率,可在更低的阈值下开展核素识别。对于长度大于5.08 cm(2英寸)的探测器而言,探测器的输出能谱不再发生明显变化,因此在实际选择时可以选用5.08 cm(2英寸)大小的探测器。另外,还分析了源的不同活度、源与探测器的相对高度、源的移动速度等组合因素对探测器接收到伽马数量的影响。通过上述模拟分析,为下一步探测器的选型与实验测量工作提供了参考依据。

基于相关光子的InSb模拟探测器绝对量子效率定标方法

利用基于参量下转换产生的相关光子可以实现"无溯源"的绝对定标.该方法推广应用于模拟探测器定标的过程中,准确获取光电脉冲对应的电荷量统计参数是主要难点.本文提出了一种新的光电流概率统计模型,假定某一时刻采集的电荷量概率是所有脉冲可能包含电荷量的概率叠加,对概率函数进行拉普拉斯变换和高阶求解偏导,获得了光电流波动与各通道一个光电脉冲包含电荷量波动之间的关系.为了精确获取该统计模型需要的平均光子计数,消除光电倍增管的非线性效应和脉冲堆积效应,本文测量了不同功率下的光子速率和输出光电流,通过对光电流输出曲线与光子计数曲线匹配,获得了定标模拟探测器时的光子速率,最终实现.按照上述理论开展了光电转换型In Sb模拟探测器在3.39?m的绝对量子效率定标实验,转换为绝对功率响应度与国内计量单位的测量结果进行了比较,相对偏差为3.00%,本文定标方法的相对合成不确定度为7.24%.该研究结果为相关光子方法定标模拟探测器提供了基本理论模型和应用参考.

用时序探测事件模拟提升中子多重性计算效率

提出基于时序处理探测事件的中子多重性计数统计方法。在JMCT粒子输运数值模拟程序的基础上研发了用于统计中子多重性计数的专用数值模拟程序JMCT_NMC,实现在线的中子多重性计数模拟功能。展示了利用中子多重性计数算例检验程序,比较了JMCT_NMC与传统算法计算时间消耗的结果。时序探测事件处理方法不需大量存储粒子信息,在解决中子多重性计数模拟受内存限制问题的同时,提升了计算效率。在JMCT_NMC程序中,时序探测事件模拟手段在探测器关联事件模拟、本底分析等领域还有着更广泛的应用前景。

基于迈克尔逊干涉仪的模拟引力波探测实验

利用迈克尔逊干涉仪搭建一个模拟引力波探测的实验装置,在实验中分别使用光电法和视频示踪法记录声波引发的干涉条纹明暗变化情况,通过迈克尔逊干涉仪探测声波类比引力波的探测过程。实验具有测量结果准确、现象直观、平台易搭建的特点,可用于大学物理实验探究性教学和中小学科普教学。

低噪声高带宽模拟光电探测器的设计和制作

分析了交直流同时响应的模拟光电探测器设计和制作中的关键问题,与电压差分光电探测电路相比,电流差分电路具有工作点始终稳定在零点、有效抵消PIN的噪声电流,以及无负载电阻的热噪声等优点,并找到了电流差分电路工作的最佳条件,制作了探测波长范围为900~1 700nm的模拟光探测器,其信噪比优于35dB,最小可探测光强为200nW,响应度为700V/W,响应带宽达到0~70MHz。

气象探测雷达模拟训练系统成绩评估系统设计

介绍了气象探测雷达模拟训练系统成绩评估系统的设计方法.根据实际训练中出错情况的类型不同有针对性的设计了相应的评估方法,建立了完整的评估模型.从而实现了模拟训练成绩评估的客观性和有效性,具有很高的实用性和可操作性.

基于复杂条件下地下管线探测模拟方法的探讨

随着城市的不断扩大,城市规划变得十分重要。但是由于地下管线早期资料不健全而且没有统一的单位进行规划,所以给新的城市规划带来麻烦。地下管线的探测成为一项重要的任务。对于复杂条件下的城市的地下管线,如何合理地探测出地下管线的具体水平位置以及深度是非常重要的。本文从城市地下管线的探测技术出发,说明城市建设中探测技术的重要性。

激光雷达探测信号数据融合算法

提出基于二次多项式拟合的数据融合算法用于激光雷达信号探测.充分考虑模拟探测和光子计数的非线性关系,选择有效增大数据融合区间;分析云对区间内的模拟探测和光子计数数据质量的影响并进行质量控制,获得稳定的融合系数;同时利用模拟探测和光子计数的非线性关系校正脉冲堆积引入光子计数信号的非线性误差.以直接探测多普勒激光雷达为例,开展与探空气球的同步对比实验.结果显示:本文算法较之现有商用算法,风速相关系数从0.8提高到0.85,均方根误差从3.37 m/s降低至2.41 m/s,偏差从0.60 m/s降低至0.06 m/s,证明改进后的融合算法能够有效提高直接探测多普勒激光雷达风场探测的精度,可更好地应用于大气探测激光雷达的远场和近场信号的融合处理.

对预警探测雷达模拟器目标分辨率模型的校验方法的研究

预警探测雷达模拟器目标分辨率设置会影响目标数量的探测,分辨率错误会产生与实体雷达不一致的虚警和漏警,影响预警探测雷达模拟器的逼真度。本文首先从理论上分析了对目标分辨率模型进行校核应该注意的几个方面,然后研究了用来测试验证目标分辨率模型的空情想定的设计方法,通过对预警探测雷达模拟器目标分辨率模型进行校验,可以有效提高模型的仿真效果。

基于相关光子定标光电探测器量子效率的基本模型

相关光子是由强激光泵浦非线性晶体的自发参量下转换效应产生的。从两方面阐述了对探测器量子效率的定标,包括光子计数型探测器和模拟探测器。针对每一方面详细地介绍了目前主流的定标方案,并给出了详细的理论表达式及实验方案。根据理论分析其优点及缺点,并与传统的定标方法进行比较。重点对模拟探测器量子效率的定标在不同方案下的应用范围及表达式进行归纳,总结了探测器定标的最新进展,分析了这些方法的基本思想。提出下一步研究方向及可实现的方法,展望该领域的发展前景。

神经网络在矿井胶带机火灾探测中的应用

综合考虑温度、温度变化率、一氧化碳浓度、一氧化碳浓度变化率为胶带机火灾探测系统的参数 ,采用三层前馈 BP神经网络对胶带输送机火灾探测进行研究 ,经过 81组数据样本训练得到合适的网络结构及网络参数 .仿真结果表明 :当隐层节点数为 1 0 ,动量因子为 0 .95时 ,训练时间最短 ,误差下降最快 ;对 PVC胶带机的火灾燃烧试验探测结果表明 ,当输出报警限取 0 .5时 ,经一定的时间延时后 ,运用该网络可在燃烧发生 35 0 s时进行报警 ,从而有效实现了矿井胶带输送机火灾的早期报警 。

基于FPGA实现模拟雷达工作的一种方法

随着现代雷达系统的飞速发展,其信息安全的重要性也日渐突出。因此,模拟雷达的信号探测功能以便有效的对雷达设计,检测等进行相关操作显得很有必要。本文介绍一种基于FPGA实现模拟雷达工作的一种方法,该方法增加了雷达系统的模拟功能,对实际操作提供了便捷的途径。

运用GEANT3模拟分析闪烁光纤辐照特性与光纤直径及射线入射角之关系

利用ＧＥＡＮＴ３系统模拟计算、分析了γ射线在闪烁光纤中的能量沉积与光纤直径的关系及射线能量沉积的角分布特性。

火力发电厂线型感温探测器与分布式光纤线型感温探测器的比较

分析了火力发电厂中电缆着火的原因,介绍了火灾探测报警方法,对火灾探测报警中常用的模拟量线型感温探测器与分布式光纤线型感温探测器各自的特点进行了对比,结论是分布式光纤线型感温探测器最终将取代传统的模拟量线型感温探测器。