闪电初始预击穿过程辐射脉冲特征及电流模型

利用2012年青海大通地区高精度闪电三维辐射源定位结果和宽带电场脉冲波形同步数据,基于3种改进的传输线模型和粒子群优化算法,拟合发生在不同距离上不同类型闪电初始预击穿过程的双极性脉冲波形结构,反演初始流光通道内电流波形和特征参数,对比分析3种模型对初始预击穿过程和梯级先导双极性脉冲波形的拟合效果,统计分析4类闪电初始预击穿脉冲的物理特征。结果表明:3种改进的传输线模型均能较好地拟合出双极性脉冲结构,且MTLE模型更合理。负地闪的初始预击穿过程和梯级先导过程呈现出相同的传输特征,即均以梯级形式发展,且拟合物理参量也较为接近。初始流光向上的路径长度大于初始流光向下的路径长度,初始流光向上击穿进入上部正电荷区的路径上中和的总电荷量和总垂直偶极矩远大于初始流光向下的路径上中和的总电荷量和总垂直偶极矩。

闪烁脉冲时间信息实时处理单元设计

多阈值采样法是以闪烁脉冲特征模型为先验知识,通过预设多个阈值电压,对脉冲上升沿数字化得到的时间-阈值采样点进行最小均方误差拟合以精确获取脉冲起始时间。高计数率是目前PET仪器发展的一个热点方向,这就要求采用多阈值方法提取时间信息的数据获取系统具有快速高效处理脉冲以减少系统死时间的能力。论文提出了一种基于FPGA的闪烁脉冲上升沿拟合算法,通过数据预处理技术、流水线设计结构和并行处理简化算法复杂度,实现实时闪烁脉冲时间信息快速获取。仿真和实验结果表明,在FPGA上实现该算法的处理速度和精度均达到设计要求,可以满足在高计数率环境下对闪烁脉冲进行实时处理的需求。

X射线脉冲星导航系统中脉冲轮廓的探测与拟合

在原有X射线脉冲星导航地面模拟系统的基础上,提出了新的方法,对该系统的时间分辨率与时间精度进行了优化,进而提高航天器导航的精度与实时性.所采用的具体方法为:1)改进基于微通道板(MCP)的光子计数探测器;2)采用高精度的时间测量系统。比较改进前后的探测系统拟合的脉冲轮廓,分析改进后系统的MCP增益对脉冲轮廓探测的影响。实验结果表明,在同样的实验条件下,改进后的探测系统计数率更高。改进后的探测系统在每块MCP工作电压为-800 V时,Bin的值为1.5 ms,积分200 s后能够得到较好信噪比的脉冲轮廓。

基于逐圈位置频谱的束流不稳定性

利用上海光源储存环中受激电子束团位置信号频谱数据,确定了束团在加速器中运行的工作点及品质因数,获得了储存环垂直方向阻抗和横向阻尼率,分析了不稳定性产生的原因。阐述了加速器中受激束团的运动特点,以RLC振荡电路为基础,对束团运动进行简单的建模,利用模型中频率响应函数对频谱中的脉冲波形进行拟合,得到了用于表示运动阻尼及频率分散程度的品质因数。实验结果表明:利用该方法拟合得到的数据与原数据的相关性可达98%以上,所拟合波形与原波形整体相似度高。对不同流强下的数据进行了研究,随着流强的逐渐增加,工作点和品质因数同步减小,不稳定性加剧,流强达到阈值后,频谱中单峰分裂为双峰,束流品质降低。

全波形LADAR数据处理优化的研究

在激光雷达回波信号的数据处理中,为了能够识别隐藏在强回波信号或者淹没在噪声里的全部回波信号,一般采用Levenberg-Marquardt(LM)方法对回波波形进行非线性拟合获取回波脉冲的相关参数。全波形LADAR的激光源不是标准的高斯信号源,传统LM方法的拟合方式带来很大的误差。为了解决这一问题,本文基于LM方法,根据激光源产生的信号的数学特征对激光脉冲进行拟合优化,通过对比传统拟合方式的拟合结果,优化后的拟合方式大大提高了拟合精度,给予激光雷达后期的数据处理带来很大帮助。

机载激光测深系统的最小可探测深度研究

针对回波特性进行理论分析和数值模拟 ,讨论影响机载激光测深系统的最小可探测深度的各种因素和解决的技术途径。采用窄激光脉冲 ,高速探测器 ,小接收视场角 ,可以改善海表和海底反射信号的叠加。分析海表和海底反射脉冲的特征 ,提出采用双高斯脉冲拟合方法 ,从叠加的回波信号中分离海表、海底反射信号 ,降低机载激光测深系统的最小可探测深度 ,满足海岸带测绘应用。利用实验室模拟装置进行测量实验 ,利用提出的方法分离表面和底部反射信号 ,得到 0 .4m的最小可探测深度。同时比较了雪崩二极管和光电倍增管的测量结果 ,两者的测量精度相当。