一、PSD同步检测多路光位置信号的新方法（论文文献综述）
李庆[1]（2020）在《空间光通信中ATP系统微弱信标光信号处理技术研究》文中研究指明空间光通信技术具有数据传输速率高和抗干扰能量强等优点,逐步应用于深空通信和大规模组网等领域。星载光通信终端通过捕获、跟踪、瞄准（Acquisition,Tracking and Pointing,ATP）系统检测入射光束角度,控制光学天线指向,以建立稳定的通信链路。为降低终端的功耗和体积,新一代ATP系统正在向无独立信标光的光束位置检测技术演进。此类ATP系统舍弃了单独的信标激光器,而是从信号光中分离出部分光束作为信标光,这使得光束位置探测器接收到的光束能量降低。此外,为满足卫星大规模组网的灵活性,通信终端中收发激光束处于相同的波段并共用部分光学组件,造成部分本地出射信号光会被反射,并和接收光一起进入光束位置探测器中。因此,如何对微弱信标光进行精确位置检测是一个非常重要的问题。针对该问题,论文选用了灵敏度高,可直接输出连续光电流信号的四象限探测器（Four-quadrant detector,QD）,从线谱信号增强的角度研究对强噪声的抑制和对强干扰信号的分离。论文的主要工作如下:（1）研究了QD的检测模型,分析了其主要噪声分布模型。QD根据其输出的4路光电流幅度的比值来检测光斑位置,其检测精度受光斑半径、光斑位置和输出信噪比（Signal to noise ratio,SNR）的影响。因此,基于QD的光斑位置检测技术的核心是:如何在强噪声环境中提高对光电流信号幅度值的检测精度。而影响QD的主要噪声有背景辐射噪声、热噪声和散粒噪声,这几类噪声都可以等效为宽带高斯噪声。（2）论文利用单频信号对光束进行强度调制,将QD输出信号转换为线谱信号,从而用线谱信号分析的方法提高光束位置检测精度。线谱信号的能量集中在某一频点之上,因而常用的快速傅里叶变换（Fast Fourier-transform,FFT）可从噪声中提取到QD输出光电流的幅度值。实验中,在输出信噪比为-7.83d B时,直接FFT法对光斑的位置检测的绝对误差维持在0.016mm以内。但直接FFT法的缺点在于:没有抑制噪声,导致噪声基底过高,当信噪比降至-10d B以下时,该方法无法提供足够的信噪比增益,不能保证光束位置的检测精度。（3）针对直接FFT法提供的信噪比增益不足的问题,论文提出了加窗时域反卷积（Windowed time reversal convolution,TRC）和循环互相关（Cyclic cross-correlation,CCR）线谱增强算法抑制强噪声,以获得较大的信噪比增益,解决了极低信噪比条件下,对微弱光斑进行精确位置检测的问题。TRC算法利用线谱信号在时域中的自相关特性,改变了有效信号和噪声的能量分布状态,将有效信号的能量分散在信号包络之中,而将相互独立的宽带噪声信号能量集中在0时刻处。由此,可通过窗函数抑制噪声而保留有效信号,增强信号线谱,达到精确检测微弱光电流信号谱线幅度的目的。但该方法在抑制噪声的同时,牺牲了部分有效信号能量,导致光束位置检测结果的线性度降低。针对TRC算法检测结果线性度较低的问题,论文提出了CCR算法进行微弱光电流信号的幅度检测。该算法通过构建一组无限长的参考信号,可循环与检测信号进行多次互相关运算,在时域中对有效信号进行反复累积,而互不相关的强噪声则在无法产生累积效果。因此,CCR算法可在不损耗有用信号能量的前提下,抑制强噪声。在实验中,两种方法都能够精确的检测光斑位置。当QD的输出信噪比降低至-17.86d B时,TRC算法仍可将绝对误差控制在0.0162mm以内,CCR方法可将绝对误差控制在0.0183mm以内。（4）针对同波长强反射光干扰问题,论文使用偏振态隔离技术抑制反射光,对反射光的衰减达到-63d B左右。但偏振隔离技术无法完全隔离反射光,入射探测器的反射光功率比信号光功率高出14d B。论文提出利用线谱增强算法的谱线选择能力,解决了强反射光干扰的问题。论文分别使用不同频率的单频信号分别对收发光束进行强度调制,然后利用自适应陷波器（Adaptive notch filter,ANF）进行线谱分离,再使用TRC算法增强有用信号谱线,从而实现对微弱光电流信号幅度的检测。针对ANF-TRC方法检测结果线性度较差的问题,论文推导了CCR算法抑制单频干扰信号的条件,并按条件构建了参考信号,成功完成对强干扰线谱信号的分离。实验中,当照射在QD靶面上的两个光束功率相差100倍时,两种方法都成功的完成了对光斑位置的检测,检测精度分别达到了0.0148mm和0.0165mm。
张茹[2]（2020）在《基于位置敏感探测器的微小形变测量系统》文中进行了进一步梳理现代桥梁、舰船、飞机等由于受到温度、风浪、气压等外力作用,易发生微小形变,存在一定的安全隐患。因此,为了确保大型结构或设备的可靠性及安全性,需要进行微小形变的测量。但随着光学技术、传感器技术和计算机技术的快速发展,形变测量系统面临着越来越高的要求,不仅要具有高精度的性能,还要进一步实现快速化和智能化,并且要保证测量系统的重复性和稳定性。这使得传统的测量方法如电阻应变计法、千分表法等具有一定的局限性。目前,快速智能的光电检测技术得到了广泛关注,但现有的光电测量常选择电荷耦合器件作为探测传感器,其分辨率受限于本身像素的大小难以提高,响应速度也较低。本文设计一种基于位置敏感探测器（Position Sensitive Detector,PSD）的微小形变测量系统,其中PSD是一种基于横向光电效应的半导体器件,具有位置检测精度高、响应速度快、无测量死区以及对光学系统要求较低等优势,可代替其他光敏器件有望克服现有测量技术的不足,实现高精度的微小形变测量。本文的主要研究工作如下:1.针对现有微小形变测量方法的不足,提出基于PSD传感器成像法的测量方案。在掌握PSD基本原理及性能指标的基础上,选定微小形变探测器头的具体结构参数,确定指示光源,利用频分复用技术实现单个PSD对多光束的同步检测。并通过建立光源、PSD及透镜的组合坐标系,提出了计算六自由度形变的多光源测量模型。2.针对PSD信号处理系统的噪声问题,设计了微弱信号处理电路。首先分析了 PSD检测电路的噪声模型,进行了理论推导。以此为依据,设计低噪声前置放大电路,通过仿真软件验证电路性能符合设计指标。然后设计了锁相放大电路,完成对特定频率目标信号的提取,滤除杂散噪声,提高了系统信噪比。基于Altium Designer软件,设计制作了硬件PCB板,并通过优化器件的走线和布局减少了 PCB线路板的面积。此外,还提出电路板设计的抗干扰措施,优化了整个电路系统的信号完整性。3.针对传统测量系统工作效率低的问题,选用最新一代的嵌入式微处理器STM32F407ZGT6作为控制核心,通过串行外围接口协议实现数据的采集和处理。软件设计基于Keil MDK开发环境,主要完成了外置高精度模数转换器的采样、系统模块的初始化、电路模块之间的通信以及液晶显示等功能。经系列实验测试,验证了基于PSD的微小形变测量系统设计的可靠性。系统测量精度高,稳定性和重复性好,同国外有关研究相比成本较低,且实用范围广,具有很重要的应用价值。
汤亮[3]（2020）在《激光追踪测量光学系统关键技术研究》文中指出随着高精密测量技术在高端制造业的迅速发展,对测量速度、测量精度、测量范围等要求日益增长。激光追踪测量技术作为高精密测量装备的关键技术,在超精密测量中发挥着越来越重要的作用。课题“激光追踪测量光学系统关键技术研究”的目的是基于激光跟踪测量系统的测量原理,研究一种高精度的激光追踪测量技术,实现对空间目标点的高精度、快速跟踪测量,为我国激光追踪测量仪器的创新与自主研发提供技术储备。本文首先基于激光干涉的测量原理,分析了激光追踪测量系统的测量机理。建立了激光追踪测量光学系统条纹对比度的综合模型,提出了一种激光追踪测量光学系统光学元件性能非理想及放置误差对条纹对比度影响的分析方法,建立了基于ZEMAX的仿真模型,并进行仿真实验验证。对激光追踪测量系统的精度提升、可靠性评估、光学系统设计和光学元件的选择具有重要的理论指导意义。为了提高激光追踪测量系统的测量精度,提出了一种入射光偏离猫眼中心导致的系统误差对激光追踪系统测量精度影响的分析方法,建立了激光追踪测量系统入射光偏离猫眼中心的测量误差模型。利用干涉信号强度的相对误差补偿因入射光偏离猫眼中心产生的系统误差,有效地提高激光追踪测量系统的测量精度。为实现空间目标点的精密追踪测量,提出了一种位置敏感探测器（PSD）性能对激光追踪测量跟踪性能影响的分析方法,基于位置敏感探测器的测量原理,建立了激光追踪系统中位置敏感探测器的测量模型。在Matlab仿真环境下搭建了激光追踪测量精密伺服控制系统仿真模型,同时进行实验研究,分析了位置敏感探测器的位移电压转换系数对激光追踪测量系统的跟踪性能的影响规律,从而提高了追踪测量系统对动态目标的追踪速度和追踪精度,为有针对性地提高激光追踪测量系统的跟踪性能奠定了理论基础。最后,本文对课题研究的激光追踪测量光学系统关键技术研究进行了模拟仿真和实验验证,主要包括:（1）基于激光追踪测量光学系统条纹对比度的综合模型,搭建了基于ZEMAX的仿真模型,得到了光学元件性能非理想及其放置误差对干涉条纹对比度的影响规律,并搭建了激光追踪测量系统实验装置,得到了四路相位互差90°的干涉信号,证明了搭建的光学系统的可靠性,及所提出的激光追踪测量光学系统条纹对比度模型的正确性;（2）实验验证了入射光偏离猫眼中心对激光追踪系统测量精度的影响,实验结果表明,入射光束偏离猫眼中心距离达到-50μm时,由于入射光偏离猫眼中心导致的系统误差为3.5867±0.0260μm;当入射光束偏离猫眼中心距离达到50μm时,由于入射光偏离猫眼中心导致的系统误差为3.5939±0.0189μm。实验验证了提出方法的正确性;（3）在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了激光追踪测量精密伺服控制系统仿真模型,仿真分析了位置敏感探测器的位移电压转换系数对激光追踪测量系统的跟踪性能的影响。仿真结果表明,当位移电压转换系数αp为1000时,PSD的响应时间短,激光追踪测量系统动态响应曲线的超调量低,稳定时间短,系统响应的动态超调误差小。同时进行实验分析,实验结果表明,位移电压转换系数αp越大,PSD光电转换电路输出电压值的误差越大,对激光追踪测量系统跟踪性能影响越大。且当αp=1000时,PSD光电转换电路输出电压值的误差低,稳定时间短。实验验证了本文研制的激光追踪测量系统的科学性和有效性。（4）对激光追踪测量光学系统的各项误差因素对系统测量不确定度的影响进行了分析,给出了激光追踪测量光学系统的测量不确定度。
李沛轩[4]（2020）在《微波光子信号频谱动态调控关键技术研究》文中进行了进一步梳理微波光子学利用光子技术实现微波信号的产生、传输、处理和控制,具有宽带、高速、低损耗、抗电磁干扰、频率响应平坦和并行处理能力强等方面的优点,因此近年来受到了广泛的关注与研究。而微波光子信号频谱调控是指对微波光子系统输出的信号实现频谱相关的处理功能,其所涉及的频谱滤波、频率变换、频域失真补偿、信号产生和相位控制等关键技术是保障现代通信、电子战、雷达、遥感探测等微波应用系统有效运行的基础关键。随着5G/B5G/6G移动通信系统和军用一体化电子系统等新一代微波系统不断地朝着高频段、大带宽、多制式、多频段和可动态重构方向快速演进,满足动态场景需求的宽带微波光子信号频谱调控技术成为了微波光子学领域的研究热点和难点。本文重点围绕频谱滤波、频率变换以及频域失真补偿这三类微波光子信号频谱调控关键技术,以动态场景应用需求为导向,基于理论分析和实验验证展开了如下研究:首先从可调谐微波光子滤波器（MPF）的性能参数优化和功能拓展两个方面进行了动态可重构微波光子频谱滤波的研究;其次,针对变频转换效率低和带内镜像干扰等关键问题,进行了宽带级联型微波光子混频结构的性能优化研究;然后,针对频谱失真这一微波光子系统普遍存在的共性问题,着力于典型的宽带多频段微波光子系统“子载波复用（SCM）光载无线（Ro F）系统”,重点研究了光纤色散效应导致的频率选择性功率衰落（简称为“色散衰落”）和三阶交调失真（IMD3）这两种微波光子信号频谱失真的动态补偿问题;最后,进行了高性能可重构微波光子射频前端研究,探索了所研究的三类调控技术的综合应用。在动态可重构微波光子频谱滤波的研究中,针对可调谐MPF的性能参数优化,论文基于偏振调制到强度调制转换的原理,结合两级受激布里渊散射（SBS）结构,实现了高带外抑制比性能的可调谐MPF;基于高速电控光波长切换及多相移光纤光栅提出了一种快速调谐的平顶单带通MPF的实现方案。针对MPF的功能拓展,采用多次切割宽带光源的方法实现了双频带独立可调谐的MPF;通过对微波调制边带在两个正交偏振维度上的幅度和相位调控,实现了具有同步带通和带阻滤波功能的多功能可调谐MPF。在级联型微波光子混频器系统的性能优化研究中,论文应用偏振调制技术,通过抑制光载波和光子学方法产生的相位正交I/Q中频信号,实现了变频转换效率的提升和镜像干扰的抑制。在SCM Ro F系统的信号频谱失真动态补偿研究中,论文引入了光独立边带调制技术以实现与系统传输距离和带宽无关的色散衰落补偿;提出了一种非迭代数字盲线性化算法进行IMD3的自适应动态补偿。最后,论文基于频谱切割宽带光源（BOS）、双驱马赫曾德尔调制器（DDMZM）、色散介质和数字后处理方法,构建了高性能可重构微波光子射频前端系统。论文的主要研究成果如下:第一、实现了一种高带外抑制比性能的可调谐MPF。经实验验证,该MPF具有超高的处理精度（7.7 MHz）和高达80 d B的带外抑制比。而且,通过泵浦光的频率控制,在保证高带外抑制比性能的同时,可实现中心频率的连续调谐,调谐范围为2.1 GHz到6.1 GHz。此外,实验展示了一种具备单带通平顶滤波响应的任意多通道快速调谐MPF。在实验中,该MPF的滤波响应矩形系数为2.27,且中心频率的调谐速度可达1.73ns。该MPF还具备高达41 d B的带外抑制比和在12 GHz工作范围内任意多个通道之间快速切换的功能。（第三章）第二、通过差分群时延干涉仪和马赫曾德尔干涉仪进行BOS的多次频谱切割,实现了一种面向双工器应用的双频带独立可调谐MPF。两个独立信道的中心频率可在0到6 GHz以及0到17 GHz之间独立调谐,信道间的隔离度超过44 d B。基于偏振复用MZM（PDM-MZM）和光纤SBS效应,实现了可同时提供频域通道选择（带通滤波）、带外干扰抑制（带阻滤波）和互补滤波输出（同步的带通和带阻滤波）等功能的多功能可调谐MPF。在实验中,该MPF具有高频率处理精度（～20 MHz）、高噪声信号抑制比（带通滤波:>35 d B;带阻滤波>51 d B）以及宽带可调谐（3到15 GHz）等特性。（第三章）第三、级联两个偏振调制器,在不需要光滤波的情况下实现了光载波的有效抑制,解决了低频段射频信号受限的问题,实现了宽谱覆盖的高转换效率微波光子混频系统。在2到15 GHz的输入信号频率测量范围内,该系统的变频转换效率相较于级联MZM结构提高了20 d B。级联相位调制器和偏振调制器,利用偏振调制器、单边带调制和两路光检偏器的组合,产生了两路相位正交的I/Q中频信号,借助于实时模拟电处理和离线数字处理分别实现了45 d B和60 d B的镜像抑制比。（第四章）第四、基于光独立边带调制,结合提出的无频谱保护间隔SCM信道频率分配方案,实验成功地验证了一个具有45个500 MHz带宽4QAM-OFDM SCM信道的Ro F系统,在15 GHz左右的电器件带宽条件下,实现了总带宽为22.5 GHz的SCM信号在50 km标准单模光纤（SSMF）链路中的传输。基于非迭代盲线性化算法和单端口驱动的双驱MZM的调制啁啾控制,实现了SCM Ro F系统的色散衰落和IMD3的灵活、自适应补偿,最终通过实验成功地验证了不同数目的500 MHz带宽64-QAM OFDM SCM信道（1、5、9、12）在不同长度SSMF（20 km、50 km和100 km）中的传输可行性。（第五章）第五、实现了一种具备信号频谱失真补偿功能的高性能可重构微波光子射频前端。实验结果表明,该系统具有可重构带通滤波、宽带微波光子混频和中频带通滤波等功能。DDMZM的偏压控制可实现色散衰落的补偿,获得0到15 GHz的滤波和中频响应调谐范围。该系统借助数字非迭代盲线性化算法有效地抑制了IMD3干扰,在滤波和混频两种功能模式下,系统的无杂散动态范围可分别由87.6 d B·Hz2/3和81 d B·Hz2/3改善为112 d B·Hz4/5和103.7 d B·Hz4/5。（第六章）综上所述,本论文针对动态场景下的微波光子信号频谱调控这一问题,围绕频谱滤波、频率变换和频域失真补偿这三类关键技术展开了研究。论文针对动态可重构微波光子频谱滤波,提出了多种MPF方案,进行了可调谐MPF的性能优化和功能拓展;设计了两种微波光子混频结构,有效地提升和抑制了宽带级联型微波光子混频系统的变频转换效率和镜像干扰;引入了独立边带调制,在解决色散衰落问题地同时,提升了SCM Ro F系统的带宽效率;提出了一种非迭代盲线性化算法,满足了动态场景下的IMD3自适应补偿需求并节省了系统开销和降低了处理时延;进行了上述三类调控技术的综合应用探索,设计了一种高性能可重构微波光子射频前端。
吴宾[5]（2019）在《卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究》文中研究指明随着高速数据通信、导航定位、高分辨率图像采集和深空探测等技术的进步,星间、星地大容量信息传输的需求不断增长,多种类型星间与星地数据中继业务的需求不断增加,在原有的卫星微波通信系统的基础上,进一步采用激光通信技术在中继卫星之间建立高速激光链路,从而形成激光-微波混合卫星网络,成为未来空间信息网络发展的必然趋势。卫星转发器作为中继卫星的关键载荷,需要支持多通道、不同类型信号的中继和交换等功能。传统的卫星转发器越来越接近电子速率的极限,限制了信号交换与处理速率的进一步提高,而采用微波光子技术可以有效降低卫星转发器的体积、重量和功耗,实现大带宽和超高速的交换和信号处理。同时,利用其并行处理的特性能够有效提高卫星转发器微波信号的处理能力,如多频本振分发、多通道信号低损伤变频和波束间交叉互连等功能。因此,将微波光子技术应用于未来激光-微波混合网络的中继系统中,成为下一代高频段、多波束、大容量卫星通信系统发展的必然趋势,具有重要的科学意义和实用价值。本论文在充分调研国内外研究现状的基础上,对未来卫星激光-微波混合网络交换中面临的系统结构、弹性带宽交换和星上波长变换、多通道频率变换、星地高速链路的并行传输等关键问题,进行了系统深入地理论与实验研究,具体完成的创新性工作如下。（1）设计了卫星激光-微波混合交换系统结构,提出了基于业务分布的弹性带宽优化分配策略,在仿真的基础上搭建了基于波长选择开关的弹性带宽交换实验系统,验证了系统频谱资源灵活配置和弹性带宽交换的能力。该方案能有效提高网络的频谱利用率,适用于未来卫星激光-微波混合网络中,不同粒度业务的灵活高效交换。（2）提出了一种基于光频梳的中继交换全光波长变换方案,分析了波长变换的原理和实现技术。对搭建实验系统的测试结果表明,通过光频梳与波长选择开关配合,系统能实现“点到多点”的波长变换和频隙级的波长分配,各通道传输的基带数据误码率均低于10-9。该方案可降低各节点之间因波长冲突造成的业务阻塞,从而提高星间光链路的传输容量。（3）提出了基于抑制载波双边带和基于可重构单光频梳的星上并行多频段变频方案,分析了星上频率变换实现的原理,设计了适用于多波段宽带卫星的转发器系统结构。搭建了基于微波光子学的星上多频段变频实验系统,以Ka波段信号变频至其他卫星工作波段信号为例,验证了系统的可行性。该变频方案输出不受波分复用通道限制,采用并行变频的方式,降低了星上负载的功耗和系统复杂度。（4）提出了一种星地高速链路数据并行传输技术。通过向并行信道添加同步信息,实现了四路微波信号的同步控制;基于自行设计的Virtex-6系列FPGA硬件平台,对该方案进行了实验验证,接收端能恢复出5Gbps速率的原始基带数据,验证了四路并行数据的同步性。同时,设计并研制了基于RocketIO的空间光通信阵列高速光收发器,实现了 6.25Gbps的高速串行通信,其具有集成度高、调试灵活和扩展性强等特点。
柳炳琦[6]（2019）在《基于塑料闪烁体的中子-伽马甄别关键技术研究》文中指出中子探测技术在国防、核电、医疗、材料、核安全、环保和核物理学研究等领域中得到了长足的发展,对我国国家安全、经济发展以及技术的进步起到重大作用。然而,无论是在核物理中子实验中,还是在国防、医疗、工业和空间科学等领域的中子探测过程中,由于中子与周围环境存在非弹性散射及慢中子的辐射俘获等相互作用,伽马射线总是与中子相伴存在,而且对中子灵敏的探测器对伽马射线也很灵敏,使得中子和伽马射线难以区分。因此,如何从中子-伽马混合辐射场中甄别中子和伽马射线是中子探测的一个关键问题。脉冲形状甄别是提高中子探测效率的重要方法,并作为评价中子探测器性能的重要指标,在中子探测技术的发展过程中,起到了至关重要的作用。伴随着探测器甄别性能的不断改进和数字化甄别方法的不断更新,使得中子-伽马甄别能力得到不断提升。然而,在脉冲形状甄别过程中,需要保证探测器输出的原始脉冲的形状在采集和传输过程中不能发生改变,由此对中子-伽马甄别设备的进步与发展提出了严峻的挑战。同时,尽管中子-伽马甄别方法日新月异,但是不同方法之间的差异性、准确性和实用性等都亟需考证研究,尤其是可应用于实时脉冲形状甄别分析仪中的甄别方法研究。针对复杂放射性环境下中子-伽马甄别的特殊需求,从进一步提高中子-伽马甄别能力为出发点,以中子-伽马甄别方法为指导,结合当前波形数字化技术在粒子物理实验中的优势,基于新型塑料闪烁体,围绕中子-伽马甄别方法研究与仪器开发中的关键技术问题,开展主要研究内容如下:（1）选择EJ-276塑料闪烁体探测器作为研究主体,搭建中子-伽马甄别实验装置,在中子-伽马混合辐射场中获取中子-伽马测试数据,并将获取的核脉冲信号进行预处理,以满足中子-伽马甄别方法的需求。在预处理过程中,针对中子-伽马脉冲堆积问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的脉冲堆积修正方法,并开展其原理研究和仿真研究,验证了该方法的可行性和有效性,分析了该方法实现中子-伽马脉冲堆积的修正效果,讨论了该方法对中子-伽马甄别性能的影响。（2）提出了基于卡尔曼滤波和分形频谱的中子-伽马甄别新方法,并分别构建了两种方法的数学模型。在相同测试数据情况下,通过两种方法分别实现了中子-伽马的脉冲形状甄别。并引入数字化电荷比较法和脉冲梯度法进行对比分析,评价了四种甄别方法甄别能力的差异性、有效性和实用性。同时引入高频噪声,探讨了四种方法的抗噪能力。（3）基于波形数字化技术实现了中子-伽马甄别分析仪的硬件研制。采用高集成、低噪声电源管理方案为系统提供干净高效的供电电源;研制电流型前置放大器,解决电流信号到电压信号的稳定转换;利用高带宽、低噪声放大器实现中子-伽马脉冲信号的调理,保证其带宽高和时间响应快的信号特征;以高采样率、高分辨率ADC为核心设计高速采集卡,并通过FMC接口与高性能FPGA开发板相结合,实现对核脉冲信号的采集与处理;通过对信号采集卡的PCB走线模型仿真和性能评估,全面分析了系统硬件设计的正确性和可行性。（4）基于高性能FPGA实现了中子-伽马脉冲信号处理。开发FPGA逻辑程序,针对时钟芯片AD9523、高速采集芯片AD9680和高速串行JESD204B协议进行配置,完成了脉冲数据流解析、脉冲识别、数据存储和脉冲甄别参数提取等功能,实现了高速核信号的数据采集、缓存和信号处理。同时,开发上位机软件,并通过异步串口与上位机进行通信,实现对数据采集系统的控制、测量数据的接收、甄别数据的显示等功能,上位机软件可以进行核脉冲信号的实时采集,并能够绘制和显示中子-伽马甄别效果图。研究中的主要创新点如下:（1）提出一种基于卡尔曼滤波的脉冲堆积修正方法,该方法能够实现较好的中子-伽马脉冲堆积修正效果,能够提升中子-伽马甄别性能,具有优异的抗噪能力。（2）分别提出基于自适应卡尔曼滤波法和分形频谱法的中子-伽马甄别方法,与传统的电荷比较法和脉冲梯度法相比,均能展现较好的甄别性能和抗噪能力。自适应卡尔曼滤波法甄别效果最好,分形频谱法的抗噪能力最好。（3）提出一种基于波形数字化技术的脉冲形状甄别分析仪设计方法,将高速ADC、高速串行传输协议JESD204B与高性能FPGA应用于脉冲形状甄别的精准测量,可提高系统的采样性能和测量精度,提升中子探测设备的智能化水平。
毛帅[7]（2017）在《基于共测量轨迹的快速外差激光干涉仪动态校准关键技术》文中指出外差激光干涉仪是超精密工程与纳米科技等领域中重要的位移检测手段,外差激光干涉仪动态位移测量的校准是保证其动态位移测量精度、实现其溯源性和标准化的必要技术手段。随着外差激光干涉仪动态位移测量精度和测量速度的不断提高,迫切需要高精度、快速的外差激光干涉仪动态位移测量校准方法和技术。校准中余弦、阿贝和空气折射率差异误差,以及关键动态性能指标——数据延迟误差如何校准,已成为实现外差激光干涉仪高精度、快速动态位移测量校准的瓶颈问题。本文为解决校准中的余弦、阿贝、空气折射率差异误差和数据延迟误差如何校准问题,提出了一种基于共测量轨迹的外差激光干涉仪动态位移测量校准方法,以及基于该共测量轨迹校准的数据延迟误差校准方法。具体研究内容如下:1、针对校准中的阿贝和空气折射率差异误差问题,提出了一种基于共测量轨迹的外差激光干涉仪动态位移测量校准方法。设计了共测量轨迹校准的标准干涉仪结构,使被校准干涉仪位移测量轴夹持在标准干涉仪四束平行测量光中间位置,实现相同位移测量方向、共测量轴和共测量点的干涉仪位移测量校准,在推导该标准干涉仪位移测量模型的基础上,建立了该共测量轨迹校准方法的位移校准模型和空气折射率差异误差模型,通过分析所建立的模型,证明该校准方法能够有效抑制校准中的阿贝和空气折射率差异误差。分析表明,10m位移范围内,阿贝误差小于2nm,空气折射率差异误差小于1nm。2、针对校准中的余弦误差问题,提出了一种基于光束方向向量的光轴平行性调节方法。设计了光束方向向量检测的双光斑位置探测单元和光束方向向量调节的双光楔镜组装置,建立了相应的光束方向向量测量模型和光束方向向量调节模型,在获得光束方向向量的基础上,可无耦合地两维旋转调节光束方向至目标方向,实现了光轴平行性的精密调节,在抑制校准中余弦误差的同时,还为校准中阿贝和空气折射率差异误差的抑制提供了技术保证。分析表明,该方法能够实现2"的光轴平行性调节,可使10m位移范围内余弦误差小于0.1nm。3、针对如何实现数据延迟误差校准问题,提出了基于共测量轨迹校准的数据延迟误差校准方法。通过分析干涉仪位移测量的数据延迟误差模型,提出并研究了数据延迟误差的校准模型,按照该模型原理,利用加速过程中瞬时校准结果的差值变化,在共测量轨迹校准前提下,实现了干涉仪测量分辨力量级的数据延迟误差校准,为今后干涉仪数据延迟误差校准的深入研究提供了必要的铺垫。实验结果表明,数据延迟误差的校准精度优于3nm,数据延迟时间的校准精度优于5ns。在上述研究的基础上,搭建基于共测量轨迹的外差激光干涉仪动态位移测量校准系统。对光轴平行性调节方法进行了实验验证,实验结果表明,光束方向的检测精度为1",调节精度为2",满足光轴平行性2"的调节要求。对所建立的空气折射率差异误差和位移校准模型进行了实验验证,证明了该共测量轨迹校准方法能够有效抑制校准中的空气折射率差异误差、阿贝和余弦误差。实验结果表明,10m位移范围内,空气折射率差异误差的模型值相对于实验值有13%的偏差,由此偏差关系可得,实际空气折射率差异误差小于1.2nm;阿贝和余弦误差各自模型值相对于实验值的偏差均为被校准干涉仪波长稳定度2×10-9;该共测量轨迹位移测量校准方法的校准重复性优于20nm。
宋云鹏[8]（2016）在《基于微悬臂梁弯曲法的微尺度力学特性测量技术研究》文中提出随着微纳技术的不断发展,以微尺度的高性能新材料（如纳米薄膜、纳米管、纳米线、石墨烯、黑磷等）为基础的低维微结构成为了当今的研究热点。新的微加工工艺的进步和完善也使微机电系统器件得到了极大的发展和广泛的应用。但是,微尺度材料或器件由于其本身结构的微小,导致尺度效应的作用和影响非常大,力学特性相比常规尺寸材料或结构发生了很大的变化。微尺度力学性能的优良程度直接影响了设计器件的性能。对微纳尺度结构或器件力学特性的研究和高精度表征是微结构设计制造和评价需要迫切解决的问题。本文研究了微悬臂梁探针微弯曲法的测量原理,分析现有方法的不足,设计并研制了自制的微尺度力学特性测量系统,在系统中实现了原位标定微悬臂梁探针弹性常数的功能;通过集成光学显微干涉全视场高精度表面三维形貌测量模块,提高了系统的测量精度,并拓展了应用领域。本文完成的主要工作有:（1）详细讨论了微尺度力学特性的测量方法和原理,提出了基于微悬臂梁弯曲法的微尺度力学特性检测方案,搭建系统并对其整体的性能参数进行验证。（2）对微悬臂梁的法向弹性常数标定方法进行了讨论,原位标定了多种常用悬臂梁探针的法向弹性常数,并详细评定了不确定度。将多种方法的标定结果进行比对,讨论了每种方法的优缺点和适用范围。（3）研究了其他方法难以标定或标定结果不确定度较大的特殊形状或尺寸的悬臂梁探针的法向弹性常数标定问题,通过实验获得了超短梁、超硬梁、Tipless梁的可靠弹性常数。进一步验证本文标定方法对悬臂梁的形状尺寸硬度等参数均无特殊要求,测量范围广。（4）设计了新的实验方法对微悬臂梁探针的横向扭转弹性常数进行标定,并对标定结果进行分析与评价。将标定过横向弹性常数的悬臂梁探针应用在精确的力学测量表征中,提高了悬臂梁横向力检测的可靠性。（5）将悬臂梁探针微弯曲法力加载与光学显微干涉形貌测量相结合,研究了单轴压缩载荷作用下铜膜/有机玻璃基底结构上薄膜受挤压产生的泡状屈曲的力学性能以及薄膜与基底之间的界面脱粘能。
翟昌民[9]（2012）在《基于DSP和位置敏感探测器的多光束位置同步检测系统的研究》文中研究指明位置敏感探测器（PSD）是基于p-n结的横向光电效应实现光电转换的半导体器件，用来探测入射光点的位置，已被广泛应用于精密测距和定位中。基于PSD的光点位置检测方法有幅值法和相位法，幅值法在应用过程中容易受到背景光等噪声的影响，致使应用范围受到制约；而相位法具有受背景光的影响小、适合多光束探测、信号处理电路简单等优点，能够克服幅值法的许多缺点；但是，目前对相位法的研究比较少，还没有成熟的信号处理电路。基于此，本文提出了基于DSP和位置敏感探测器多光束位置同步检测系统。本文介绍了PSD的研究状况和应用领域，在分析了Lucovusky方程和RC传输线模型的基础上，研究了PSD相位法位置检测原理；为了能够精确的测量PSD输出信号的相位，提出了全相位FFT数据处理方式，并对全相位FFT进行了理论推导，得到了测量PSD输出信号相位的方法。接着设计了PSD多光束位置同步检测系统的总体方案，以总体方案为基础分析了检测系统所需要的器件并对器件进行了选型；根据检测系统的特点，设计了检测系统的软件部分和硬件部分。对检测系统的实验平台进行了介绍，搭建了检测系统的实验平台，进行了一维PSD和二维PSD的标定实验和位置检测实验，最后对实验误差进行了分析，并提出了减小误差的措施。实验表明，PSD输出电流信号的相位差与光点的位置存在着明显的线性关系，这与理论推导的结果相符合；在调制频率允许的范围内，随着调制信号频率的增加，PSD的转换灵敏度也在增加，但是相位差-位置曲线的线性度会下降。PSD的位置检测误差随着光点位置和调制信号频率的变化而变化，光点与PSD中心的距离越大时，位置检测误差越大，同时位置检测误差会随着调制信号频率的增大而增大。本文设计的检测系统能够实现对多个光点的位置进行同步检测，本文的研究工作为多光束位置同步检测提供了一种全新、有效的解决方案。
于唤唤[10]（2012）在《触针式光电三维微位移测量系统设计》文中进行了进一步梳理微纳米测量技术已成为当今国内外测量技术领域研究的热点和前沿,也是我国重点支持和发展的高新技术之一。随着微纳米技术的发展,出现了各种微纳米级别的测量仪器,如纳米坐标测量机、光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等等,但这些仪器一般都非常昂贵,多应用于研究领域中,不适合应用到本科实验教学中。本文设计了一种低成本触针式微位移测量系统,可应用于本科生微纳检测实验教学中,在保证一定测量精度的基础上,充分演示了微小尺寸的测量原理,有利于促进本科生在实验教学中对学科前沿知识的融会贯通。本系统中激光器发出的光束投射到悬臂梁背面的小平面镜上,光束经小平面镜反射后,投射到PSD传感器上。该系统通过探针感知微位移变化,当探针感知到被测物表面的起伏而上下移动时,带动悬臂梁发生弯曲而使光路发生变化,最终使PSD传感器上光斑的位置发生变化,且光斑移动距离和探针移动距离有一一对应关系。测出PSD传感器上光斑移动距离,即可通过几何光学的关系计算出探针移动的距离。通过对若干采样点的测量,得到被测表面形貌。本文根据微位移测量系统的光路建立了该系统的数学模型,并对数学模型中系统参数的标定方法进行了分析。完成了微位移测量系统中铍青铜材料、低弹性系数的悬臂梁和耐磨探针的设计,最后搭建了系统的实验平台。采用LabVIEW软件对系统的输出数据进行滤波、运算、显示及保存处理,并在此系统软硬件的基础上完成了稳定性和精度的评估,以及误差分析、系统参数的标定实验和样件测量实验。实验表明该系统能够很好地应用于微纳测量本科实验教学任务。
二、PSD同步检测多路光位置信号的新方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、PSD同步检测多路光位置信号的新方法（论文提纲范文）
（1）空间光通信中ATP系统微弱信标光信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 空间光通信发展现状及趋势 |
| 1.2.1 星间和星地光通信实验 |
| 1.2.2 深空激光通信验证实验 |
| 1.2.3 国内激光通信 |
| 1.2.4 激光通信技术的发展趋势 |
| 1.3 无独立信标光的星间光通信系统 |
| 1.4 微弱光信号处理技术现状 |
| 1.5 主要研究工作及内容安排 |
| 1.5.1 论文技术路线和研究内容 |
| 1.5.2 论文各章节安排 |
| 第二章 无独立信标光ATP系统及其光斑位置检测技术 |
| 2.1 无独立信标光ATP系统 |
| 2.1.1 组成结构 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.1.3 捕获过程 |
| 2.2 光斑位置检测指标 |
| 2.2.1 跟踪、瞄准精度指标的确定 |
| 2.2.2 跟踪精度和系统带宽的关系 |
| 2.3 光斑定位精度需求 |
| 2.3.1 瞄准误差分析 |
| 2.3.2 光斑位置检测精度对误码率的影响 |
| 2.4 QD的工作原理 |
| 2.4.1 外形结构 |
| 2.4.2 光斑位置检测原理 |
| 2.4.3 QD性能评价参数 |
| 2.4.4 QD的检测模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 低信噪比条件下的光电流信号幅度检测 |
| 3.1 信道对光束的影响 |
| 3.1.1 衰减作用 |
| 3.1.2 背景辐射 |
| 3.2 系统噪声分析 |
| 3.2.1 四象限探测器噪声 |
| 3.2.2 放大器噪声 |
| 3.2.3 系统总噪声 |
| 3.3 基于强度调制的光束信号检测 |
| 3.3.1 QD对调制光束的响应 |
| 3.3.2 基于FFT的线谱信号检测 |
| 3.4 基于时反卷积的线谱增强技术 |
| 3.4.1 时反卷积算法 |
| 3.4.2 TRC算法的信噪比增益 |
| 3.4.3 仿真分析 |
| 3.5 基于互相关算法的线谱增强技术 |
| 3.5.1 互相关算法推导 |
| 3.5.2 循环互相关算法 |
| 3.5.3 仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 强光干扰下的光电流信号幅度检测 |
| 4.1 无独立信标光通信终端设计 |
| 4.2 基于偏振态的光束隔离实验 |
| 4.3 QD对多个入射光束的响应 |
| 4.4 基于ANF-TRC算法的线谱分离技术 |
| 4.4.1 LMS自适应陷波器 |
| 4.4.2 仿真分析 |
| 4.5 基于CCR算法的线谱分离技术 |
| 4.5.1 理论推导 |
| 4.5.2 仿真分析 |
| 4.5.3 调制频率的选取 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 光斑位置检测实验 |
| 5.1 实验系统电路结构 |
| 5.2 主要电路 |
| 5.2.1 QD参数 |
| 5.2.2 放大电路 |
| 5.2.3 模数转换电路 |
| 5.3 低信噪比条件下光斑位置检测实验 |
| 5.3.1 实验光路 |
| 5.3.2 实验结果分析 |
| 5.4 强光干扰下光斑位置检测实验 |
| 5.4.1 实验光路 |
| 5.4.2 实验结果分析 |
| 5.5 闭环跟踪实验 |
| 5.5.1 基于TRC方法的闭环实验结果 |
| 5.5.2 基于CCR方法的闭环实验结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 工作总结 |
| 6.1.2 主要创新工作 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（2）基于位置敏感探测器的微小形变测量系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 常见的微小形变测量技术 |
| 1.2.2 位置敏感探测器研究进展 |
| 1.2.3 位置敏感探测器应用现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第二章 系统原理与方案设计 |
| 2.1 系统的总体设计 |
| 2.2 光电探测器的选择 |
| 2.3 位置敏感探测器分析及其选型 |
| 2.3.1 PSD的工作原理 |
| 2.3.2 PSD的基本结构类型 |
| 2.3.3 PSD的主要性能及选型 |
| 2.3.4 PSD检测电路噪声分析 |
| 2.4 光源检测方案设计 |
| 2.4.1 指示光源 |
| 2.4.2 光学透镜 |
| 2.4.3 多光源测量方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 系统硬件设计 |
| 3.1 硬件设计框架 |
| 3.2 信号预处理及验证单元 |
| 3.2.1 运算放大器 |
| 3.2.2 滤波电路设计 |
| 3.2.3 仿真验证 |
| 3.3 信号运算单元 |
| 3.4 锁相放大单元 |
| 3.4.1 锁相放大原理 |
| 3.4.2 相敏检波器分析 |
| 3.4.3 锁相放大电路设计 |
| 3.5 数据采集单元 |
| 3.5.1 模数转换电路 |
| 3.5.2 单片机选型及外围模块 |
| 3.6 PCB设计及抗干扰研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 系统软件设计 |
| 4.1 开发环境及主流程 |
| 4.1.1 软件开发环境 |
| 4.1.2 主流程设计 |
| 4.2 A/D采样模块 |
| 4.2.1 A/D采样时序 |
| 4.2.2 A/D程序设计 |
| 4.3 通信及显示模块 |
| 4.3.1 通信模块 |
| 4.3.2 显示模块 |
| 4.4 调试与功能实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 实验与分析 |
| 5.1 验证实验与分析 |
| 5.1.1 线性度测试 |
| 5.1.2 精度测试 |
| 5.1.3 稳定性测试 |
| 5.1.4 重复性测试 |
| 5.2 影响因素分析 |
| 5.2.1 系统内部固有影响因素 |
| 5.2.2 外界因素及消除方法 |
| 5.3 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）激光追踪测量光学系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 激光跟踪测量技术的国内外研究现状 |
| 1.3 激光追踪测量技术的误差分析及跟踪性能的国内外研究现状 |
| 1.3.1 激光追踪测量系统的误差研究的国内外研究现状 |
| 1.3.2 激光追踪测量系统的目标靶镜的国内外研究现状 |
| 1.3.3 激光追踪测量系统的跟踪性能的国内外研究现状 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 激光追踪测量系统测量机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光追踪测量机理 |
| 2.2.1 激光干涉测距方法 |
| 2.2.2 激光追踪测量系统原理 |
| 2.3 激光追踪控制方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 激光追踪测量光学系统条纹对比度模型的建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光追踪测量光学系统条纹对比度模型的建立 |
| 3.3 光学元件性能非理想及放置误差对激光追踪测量系统条纹对比度影响 |
| 3.3.1 检偏器放置角度的影响 |
| 3.3.2 分光镜分光比的影响 |
| 3.3.3 偏振分光镜性能非理想的影响 |
| 3.3.4 四分之一波片放置误差的影响 |
| 3.3.5 二分之一波片放置误差的影响 |
| 3.4 基于双波长法补偿空气折射率的追踪测量方法 |
| 3.4.1 基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的测量原理 |
| 3.4.2 基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统能量建模 |
| 3.4.3 基于ZAEMAX仿真的补偿空气折射率的激光追踪测量系统建模 |
| 3.4.4 基于双波长法补偿空气折射率方法的测量精度验证 |
| 3.4.5 光学元件非理想对干涉条纹对比度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 入射光偏离猫眼中心的测量误差模型的建立 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 激光追踪测量系统的光学参数设定 |
| 4.3 激光追踪测量光学系统坐标系建立 |
| 4.3.1 猫眼反射镜的坐标系建立 |
| 4.3.2 入射光束偏离猫眼中心时被标准球反射的测量光束坐标系建立 |
| 4.4 猫眼在初始测量位置处入射光偏离猫眼中心时对追踪测量系统的影响 |
| 4.4.1 入射光偏离猫眼中心时对测量光的光程的影响 |
| 4.4.2 入射光偏离猫眼中心时对测量精度的影响 |
| 4.5 入射光偏离猫眼中心时所产生的系统误差的补偿方法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 位置敏感探测器性能对激光追踪测量系统跟踪性能的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 位置敏感探测器测量原理 |
| 5.3 激光追踪测量系统中位置敏感探测器测量模型 |
| 5.4 激光追踪测量精密伺服控制系统的建立 |
| 5.4.1 激光追踪测量控制模型的建立 |
| 5.4.2 激光追踪控制策略 |
| 5.5 位置敏感探测器对激光追踪测量跟踪系统的影响规律 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 激光追踪测量光学系统条纹对比度的仿真实验研究 |
| 6.2.1 基于ZEMAX仿真激光追踪测量光学系统条纹对比度的仿真实验 |
| 6.2.2 激光追踪测量光学系统的仿真实验结果分析 |
| 6.3 猫眼在初始测量位置处入射光偏离猫眼中心的实验 |
| 6.3.1 入射光偏离猫眼中心时对追踪测量系统影响仿真实验 |
| 6.3.2 入射光偏离猫眼中心对激光追踪系统测量精度影响的实验 |
| 6.4 位置敏感探测器性能对激光追踪测量系统跟踪性能影响的实验研究 |
| 6.4.1 位置敏感探测器对光电转换电路输出电压值影响的实验 |
| 6.4.2 位置敏感探测器对光电转换电路的响应时间影响的实验 |
| 6.5 激光追踪测量光学系统不确定度分析 |
| 6.5.1 真空波长稳定性引入的测量不确定度 |
| 6.5.2 空气折射率引入的测量不确定度 |
| 6.5.3 猫眼反射镜引入的测量不确定度 |
| 6.5.4 其他误差的影响 |
| 6.5.5 激光追踪测量光学系统的合成不确定度 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术成果 |
| 致谢 |
（4）微波光子信号频谱动态调控关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 微波光子信号频谱调控技术研究现状 |
| 1.2.1 微波光子滤波技术 |
| 1.2.2 微波光子混频技术 |
| 1.2.3 微波光子信号频谱失真补偿技术 |
| 1.3 论文的主要工作及结构 |
| 第2章 微波光子信号频谱调控的基本原理与技术 |
| 2.1 微波光子信号频谱调控基础技术 |
| 2.1.1 电光调制技术 |
| 2.1.2 基于光纤光学的光域信号处理技术 |
| 2.1.3 光电探测技术 |
| 2.2 典型微波光子信号频谱调控系统的功能实现原理 |
| 2.2.1 级联EOM架构微波光子混频原理 |
| 2.2.2 多光源架构微波光子滤波原理 |
| 2.3 典型微波光子信号频谱失真与原理 |
| 2.3.1 色散致频率选择性衰落 |
| 2.3.2 非线性频谱失真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 动态可重构微波光子频谱滤波研究 |
| 3.1 滤波性能参数优化 |
| 3.1.1 高带外抑制比的可调谐微波光子滤波器 |
| 3.1.2 多通道快速调谐的平顶单带通微波光子滤波器 |
| 3.2 滤波功能拓展 |
| 3.2.1 同步带通和带阻滤波的可调谐微波光子滤波器 |
| 3.2.2 双频带独立可调谐的微波光子滤波器 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 宽带级联型微波光子混频系统的性能优化研究 |
| 4.1 宽谱覆盖高转换效率微波光子混频器 |
| 4.1.1 方案设计与无光滤波条件下光载波抑制原理 |
| 4.1.2 高转换效率混频实验与结果分析 |
| 4.2 高镜像抑制比微波光子混频器 |
| 4.2.1 方案设计与镜像干扰抑制原理 |
| 4.2.2 高镜像抑制比混频实验与结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 宽带RoF系统的频谱失真动态补偿研究 |
| 5.1 基于光独立边带调制的宽带SCMRo F系统 |
| 5.1.1 光ISB调制SCM Ro F系统架构和信道频率分配方案 |
| 5.1.2 光ISB调制SCM Ro F系统传输性能实验 |
| 5.2 带通SCMRo F系统的非线性失真与色散衰落补偿 |
| 5.2.1 系统架构设计以及色散衰落和IMD3补偿原理 |
| 5.2.2 色散衰落和IMD3补偿实验与系统性能分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 高性能可重构微波光子射频前端研究 |
| 6.1 微波光子射频前端的方案架构设计 |
| 6.2 可重构信号处理功能实验验证 |
| 6.2.1 微波光子带通滤波 |
| 6.2.2 微波光子混频和中频带通滤波 |
| 6.3 频谱失真补偿功能实验验证 |
| 6.3.1 滤波模式频谱失真补偿 |
| 6.3.2 混频模式频谱失真补偿 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文及科研成果 |
（5）卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 缩略表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.3 论文的研究内容与结构安排 |
| 2 卫星微波光子技术理论基础 |
| 2.1 微波信号光调制技术 |
| 2.1.1 光调制技术分类 |
| 2.1.2 基于DD-MZM的外调制技术 |
| 2.2 微波信号光域频率变换技术 |
| 2.2.1 基于级联IM的频率变换方案 |
| 2.2.2 基于双驱动MZM的频率变换方案 |
| 2.2.3 基于双平行MZM的频率变换方案 |
| 2.3 卫星微波光子链路非线性失真特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 卫星激光-微波混合网络交换系统结构与链路性能优化研究 |
| 3.1 卫星激光-微波混合网络与交换节点总体结构 |
| 3.1.1 卫星激光-微波混合网络 |
| 3.1.2 混合交换节点 |
| 3.2 卫星微波光子通信系统与链路非线性失真抑制研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 卫星激光-微波网络弹性带宽交换与全光波长变换技术研究 |
| 4.1 卫星激光-微波混合链路弹性带宽交换方案 |
| 4.1.1 基于业务分布的弹性带宽优化分配策略 |
| 4.1.2 频谱分配策略性能对比 |
| 4.1.3 基于WSS的弹性带宽交换实验和结果分析 |
| 4.2 基于OFC的卫星全光波长变换方案 |
| 4.2.1 波长变换技术 |
| 4.2.2 全光波长变换原理与系统结构 |
| 4.2.3 系统实验与性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于多频光本振的卫星多频段频率变换技术研究 |
| 5.1 多频段卫星中继转发器的结构与功能 |
| 5.2 基于DSB-SC的卫星微波频率变换系统 |
| 5.2.1 Ka波段信号的产生 |
| 5.2.2 变频方案与系统结构 |
| 5.2.3 实验结果 |
| 5.3 基于可重构OFC的卫星多频段频率变换系统 |
| 5.3.1 OFC的产生 |
| 5.3.2 变频方案与系统结构 |
| 5.3.3 实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 星地高速链路并行传输系统和高速光收发器的设计与研制 |
| 6.1 星地高速链路并行传输与同步控制技术研究 |
| 6.1.1 高速链路并行传输系统设计 |
| 6.1.2 高速并行信道同步控制方案 |
| 6.1.3 实验结果 |
| 6.2 基于RocketIO的空间光通信高速光收发器的设计与研制 |
| 6.2.1 GTX高速串行收发器 |
| 6.2.2 基于RocketIO的自定义传输协议设计 |
| 6.2.3 硬件设计与性能测试 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目及取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）基于塑料闪烁体的中子-伽马甄别关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 中子-伽马甄别探测器研究现状 |
| 1.2.2 中子-伽马甄别方法研究现状 |
| 1.2.3 中子-伽马甄别分析仪研究现状 |
| 1.3 主要研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 主要贡献 |
| 第2章 中子-伽马甄别技术概述 |
| 2.1 中子-伽马甄别原理 |
| 2.1.1 中子-伽马脉冲幅度甄别原理 |
| 2.1.2 中子-伽马脉冲形状甄别原理 |
| 2.1.3 中子-伽马甄别效果评价标准 |
| 2.2 塑料闪烁体探测器 |
| 2.2.1 塑料闪烁体探测器工作原理 |
| 2.2.2 EJ-276 塑料闪烁体探测器简介 |
| 2.2.3 EJ-276 塑料闪烁体探测器性能测试 |
| 2.3 数字化中子-伽马甄别方法 |
| 2.3.1 中子-伽马时域甄别方法 |
| 2.3.2 中子-伽马频域甄别方法 |
| 2.4 波形数字化技术 |
| 2.4.1 波形数字化核仪器基本结构 |
| 2.4.2 波形数字化在核测量中的优势 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 中子-伽马甄别新方法研究 |
| 3.1 中子-伽马甄别实验装置 |
| 3.1.1 中子源的选取 |
| 3.1.2 脉冲信号预处理 |
| 3.2 基于卡尔曼滤波的脉冲堆积修正方法研究 |
| 3.2.1 脉冲堆积修正方法原理 |
| 3.2.2 脉冲堆积修正方法仿真研究 |
| 3.2.3 中子-伽马脉冲堆积信号修正 |
| 3.3 基于卡尔曼滤波的中子-伽马甄别方法研究 |
| 3.3.1 卡尔曼滤波基本原理 |
| 3.3.2 卡尔曼滤波法实现效果 |
| 3.3.3 脉冲堆积对PSD的影响 |
| 3.4 基于分形频谱法的中子-伽马甄别方法研究 |
| 3.4.1 分形频谱法基本原理 |
| 3.4.2 分形频谱法实现效果 |
| 3.5 中子-伽马甄别方法对比研究 |
| 3.5.1 甄别能力对比分析 |
| 3.5.2 抗噪能力对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 中子-伽马甄别分析仪硬件研制 |
| 4.1 仪器总体方案设计 |
| 4.2 低噪声电源管理 |
| 4.2.1 供电站供电方案设计 |
| 4.2.2 供电站基本电源转换 |
| 4.2.3 电源纹波与噪声测试 |
| 4.3 电流型前置放大器设计与实现 |
| 4.4 高速核信号数据采集 |
| 4.4.1 信号调理电路设计与实现 |
| 4.4.2 信号采集卡设计与实现 |
| 4.4.3 FPGA主板设计与实现 |
| 4.5 信号采集卡性能测试 |
| 4.5.1 信号采集卡硬件仿真 |
| 4.5.2 信号采集卡性能测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 中子-伽马甄别分析仪软件开发 |
| 5.1 数字信号处理电路 |
| 5.1.1 FPGA与外部电路关系 |
| 5.1.2 FPGA内部硬件电路结构 |
| 5.2 信号处理系统配置 |
| 5.2.1 AD9523 配置与实现 |
| 5.2.2 AD9680 配置与实现 |
| 5.2.3 JESD204B配置与实现 |
| 5.3 核脉冲信号数据处理 |
| 5.3.1 AXI-stream数据流解析 |
| 5.3.2 脉冲识别及数据存储 |
| 5.3.3 实时中子-伽马甄别方案 |
| 5.3.4 脉冲甄别参数提取实现 |
| 5.4 中子-伽马可视化分析软件 |
| 5.5 实时中子-伽马甄别性能测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（7）基于共测量轨迹的快速外差激光干涉仪动态校准关键技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 外差激光干涉仪动态位移测量校准研究现状 |
| 1.2.1 外差激光干涉仪动态位移测量校准的现有方法 |
| 1.2.2 校准中的关键误差项 |
| 1.2.3 校准中的阿贝和空气折射率差异误差 |
| 1.2.4 校准中测量光轴的平行性调节 |
| 1.2.5 干涉仪动态位移测量的数据延迟误差 |
| 1.3 外差激光干涉仪动态位移测量校准存在的关键问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 基于共测量轨迹的快速外差激光干涉仪动态位移测量校准方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 校准中的阿贝和空气折射率差异误差 |
| 2.2.1 干涉仪位移测量原理 |
| 2.2.2 阿贝和空气折射率差异误差分析 |
| 2.3 共测量轨迹校准方法及其具体实现 |
| 2.3.1 共测量轨迹校准方法 |
| 2.3.2 共测量轨迹校准方法的标准干涉仪 |
| 2.4 共测量轨迹校准方法的校准模型 |
| 2.4.1 位移校准模型 |
| 2.4.2 空气折射率差异误差模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 校准中测量光轴的平行性调节技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光轴平行性要求达到的调节目标 |
| 3.3 光束方向的检测方法 |
| 3.3.1 双光斑位置探测的光束方向测量方法 |
| 3.3.2 双光斑位置探测单元的参数校准 |
| 3.3.3 双光斑位置探测单元在校准中的应用 |
| 3.4 光束方向的调节方法 |
| 3.4.1 双光楔光束方向的调节模型 |
| 3.4.2 光束方向的无耦合调节 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 动态位移校准中数据延迟误差校准方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 干涉仪位移测量的数据延迟误差 |
| 4.3 干涉仪数据延迟误差校准模型 |
| 4.4 干涉仪数据延迟误差校准方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 动态位移测量校准实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 校准系统的总体结构 |
| 5.3 校准系统的实验研究 |
| 5.3.1 双光斑位置探测单元的校准实验 |
| 5.3.2 测量光束的方向调节实验 |
| 5.3.3 空气折射率差异误差模型测试实验 |
| 5.3.4 位移校准模型测试实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）基于微悬臂梁弯曲法的微尺度力学特性测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微尺度力学特性测量技术研究意义 |
| 1.2 微尺度力学特性测量技术研究现状 |
| 1.2.1 光谱测量技术 |
| 1.2.2 透射电镜测量技术 |
| 1.2.3 光镊测量技术 |
| 1.2.4 微拉伸法测量技术 |
| 1.2.5 纳米压痕法测量技术 |
| 1.2.6 基于扫描探针显微镜的测量技术 |
| 1.3 本课题研究内容 |
| 第二章 基于微悬臂梁的力学检测方法理论研究 |
| 2.1 微悬臂梁 |
| 2.2 微悬臂梁的工作方式 |
| 2.3 基于微悬臂梁的力学测量模式 |
| 2.3.1 微悬臂梁轻敲法测量模式 |
| 2.3.2 微悬臂梁弯曲法测量模式 |
| 2.4 微悬臂梁弯曲量检测方法的研究 |
| 2.4.1 光杠杆法 |
| 2.4.2 激光点位置变化对光杠杆法测量影响的分析 |
| 2.4.3 光杠杆光路检测模型分析 |
| 2.5 系统整体研究方案 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于微悬臂梁的微尺度力学特性测量系统设计 |
| 3.1 微尺度力学特性测量系统设计 |
| 3.1.1 系统整体设计 |
| 3.1.2 自制AFM测头设计 |
| 3.1.3 超精密电磁补偿天平 |
| 3.1.4 显微干涉测量模块 |
| 3.1.5 测量控制单元 |
| 3.2 微尺度力学测量系统性能验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 微悬臂梁探针法向弹性常数标定技术 |
| 4.1 现有的微悬臂梁法向弹性常数标定方法讨论 |
| 4.2 本课题标定方法原理 |
| 4.3 常用微悬臂梁探针法向弹性常数标定 |
| 4.3.1 标定实验研究 |
| 4.3.2 标定结果不确定度评定 |
| 4.3.3 多种标定方法的比较与评价 |
| 4.4 特殊微悬臂梁探针法向弹性常数标定 |
| 4.4.1 超短悬臂梁探针法向弹性常数标定 |
| 4.4.2 超硬悬臂梁探针法向弹性常数标定 |
| 4.4.3 Tipless悬臂梁探针法向弹性常数标定 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 微悬臂梁探针横向弹性常数标定技术及应用 |
| 5.1 现有微悬臂梁横向弹性常数标定方法讨论 |
| 5.2 横向弹性常数标定技术研究 |
| 5.2.1 标定方法原理 |
| 5.2.2 微悬臂梁探针的选择 |
| 5.2.3 微悬臂梁横向弹性常数标定实验 |
| 5.3 横向弹性常数力学测量应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 薄膜/基底结构力学特性研究和表征 |
| 6.1 薄膜样品的制备方法 |
| 6.2 泡状屈曲力学特性研究 |
| 6.2.1 标定超硬悬臂梁探针光杠杆灵敏度 |
| 6.2.2 显微干涉法检测泡状屈曲三维形貌 |
| 6.2.3 泡状屈曲刚度测量 |
| 6.3 薄膜/基底结构界面脱粘能的研究 |
| 6.3.1 界面脱粘能表征方法 |
| 6.3.2 界面脱粘能测量实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文完成主要工作 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）基于DSP和位置敏感探测器的多光束位置同步检测系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 PSD 简介 |
| 1.1.1 PSD 的发展状况 |
| 1.1.2 PSD 应用 |
| 1.2 PSD 位置检测技术及研究现状 |
| 1.2.1 PSD 幅值法检测技术 |
| 1.2.2 PSD 相位法检测技术 |
| 1.3 问题的提出及意义 |
| 1.4 研究目的及研究内容 |
| 1.4.1 本文研究目的 |
| 1.4.2 本文主要研究内容 |
| 2 PSD 相位法位置检测原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 横向光电效应 |
| 2.1.2 Lucovusky 方程 |
| 2.1.3 RC 传输线模型 |
| 2.2 PSD 相位法位置检测的理论推导与仿真 |
| 2.3 相位测量方法介绍 |
| 2.3.1 全相位 FFT 谱与传统 FFT 谱的系统结构比较 |
| 2.3.2 全相位 FFT 相位测量原理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 系统的总体方案设计 |
| 3.1 总体方案设计 |
| 3.2 器件分析及选型 |
| 3.2.1 PSD |
| 3.2.2 光源系统设计 |
| 3.2.3 放大电路分析 |
| 3.2.4 模数转换器和 DSP 选型 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 系统的软硬件实现 |
| 4.1 系统概述 |
| 4.2 硬件电路设计 |
| 4.2.1 信号调理电路设计 |
| 4.2.2 DSP 的最小系统设计 |
| 4.2.3 LCD 电路设计 |
| 4.2.4 硬件调试 |
| 4.3 软件设计 |
| 4.3.1 数据采集程序设计 |
| 4.3.2 测量相位程序设计 |
| 4.3.3 LCD 显示程序设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 系统实验与误差分析 |
| 5.1 实验系统介绍 |
| 5.2 系统标定实验 |
| 5.2.1 一维 PSD 标定实验 |
| 5.2.2 二维 PSD 多光束标定实验 |
| 5.3 位置检测实验 |
| 5.3.1 一维 PSD 单光束位置检测实验 |
| 5.3.2 二维 PSD 多光束位置检测实验 |
| 5.4 实验误差分析 |
| 5.4.1 PSD 器件噪声 |
| 5.4.2 信号处理电路的噪声 |
| 5.4.3 测量环境引起的误差 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
（10）触针式光电三维微位移测量系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 微位移测量技术的国内外发展状况 |
| 1.2.1 接触式测量方法 |
| 1.2.2 非接触式测量方法 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 微位移测量系统的模型 |
| 2.1 测量原理 |
| 2.2 微位移测量系统模型建立 |
| 2.2.1 无透镜系统模型 |
| 2.2.2 带透镜系统模型 |
| 2.2.3 系统参数优化 |
| 第三章 微位移测量系统参数标定算法 |
| 3.1 系统标定算法分析 |
| 3.1.1 最小二乘迭代参数标定算法 |
| 3.1.2 随机逼近算法和随机Newton-Raphoson 参数标定算法 |
| 3.2 Marquardt 参数标定算法 |
| 第四章 微位移测量系统的软硬件设计 |
| 4.1 系统硬件设计 |
| 4.1.1 悬臂梁和探针设计 |
| 4.1.2 三维平移台 |
| 4.1.3 PSD 传感器 |
| 4.1.4 激光器 |
| 4.1.5 滤光片和透镜 |
| 4.1.6 采集卡 |
| 4.2 系统软件设计 |
| 4.2.1 LabVIEW 子VI 介绍 |
| 4.2.2 LabVIEW 程序设计 |
| 第五章 实验与系统性能分析 |
| 5.1 PSD 传感器的标定实验 |
| 5.2 系统参数标定实验 |
| 5.3 系统稳定性分析 |
| 5.4 误差分析和精度评估 |
| 5.5 测量实验 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 技术展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 附录1 圆柱面测量数据 |
| 致谢 |
四、PSD同步检测多路光位置信号的新方法（论文参考文献）
- [1]空间光通信中ATP系统微弱信标光信号处理技术研究[D]. 李庆. 电子科技大学, 2020(03)
- [2]基于位置敏感探测器的微小形变测量系统[D]. 张茹. 中央民族大学, 2020(01)
- [3]激光追踪测量光学系统关键技术研究[D]. 汤亮. 北京工业大学, 2020(06)
- [4]微波光子信号频谱动态调控关键技术研究[D]. 李沛轩. 西南交通大学, 2020
- [5]卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究[D]. 吴宾. 大连理工大学, 2019(06)
- [6]基于塑料闪烁体的中子-伽马甄别关键技术研究[D]. 柳炳琦. 成都理工大学, 2019(02)
- [7]基于共测量轨迹的快速外差激光干涉仪动态校准关键技术[D]. 毛帅. 哈尔滨工业大学, 2017(01)
- [8]基于微悬臂梁弯曲法的微尺度力学特性测量技术研究[D]. 宋云鹏. 天津大学, 2016(07)
- [9]基于DSP和位置敏感探测器的多光束位置同步检测系统的研究[D]. 翟昌民. 重庆大学, 2012(03)
- [10]触针式光电三维微位移测量系统设计[D]. 于唤唤. 天津大学, 2012(07)