1 江西环境工程职业学院通讯与信息学院, 江西 赣州 341000
2 江西农业大学, 江西省高校生物光电及应用重点实验室, 江西 南昌 330045
为提高激光诱导击穿光谱 (LIBS) 寻峰中重叠谱的分辨能力并抑制随机噪声的干扰, 提出用Gold去卷积算法结合平滑处理的自动寻峰方法。对于标准样品NIST 1256b和NIST 1762的LIBS光谱, 先进行平滑处理, 然后采用高斯形系统函数去卷积, 最后用五点法对去卷积结果进行自动寻峰。实验研究了平滑处理结合不同半峰全宽 (FWHM) 的系统函数对重叠峰分辨能力和抗随机噪声干扰能力的影响。结果表明, 采用0.140 nm (比弱峰的FWHM稍大) 作为Gold去卷积系统函数的 FWHM, 结合平滑处理能取得高达0.039 nm的重叠谱分辨能力, 且寻峰峰位、峰值、曲线拟合与NIST数据库的数据都能较好地吻合。研究初步表明基于Gold去卷积算法的自动寻峰可应用于LIBS数据处理。
光谱学 光谱自动寻峰 激光诱导击穿光谱 Gold去卷积算法 重叠峰分辨 spectroscopy automatic peak detection laser-induced breakdown spectroscopy Gold deconvolution algorithm resolving overlapped spectra
1 中国科学院微电子研究所,北京 100029
2 中国科学院大学,北京 100049
在脉冲激光探测中,常采用峰值检测电路获取强度信息。当激光通过部分反射或部分遮挡的空间多层物体时,会产生多个回波。传统峰值检测电路无法准确探测多回波峰值。因此,基于脉冲多回波峰值检测原理,设计了一种具有高集成度的新型脉冲多回波峰值检测电路芯片。该芯片以两级峰值采样保持电路结构为基础,通过采用交织采样和多路复用技术优化了电路结构,实现了对多回波信号的峰值检测。芯片采用CMOS 0.18 μm工艺设计,面积约为2.6 mm×0.48 mm,测试结果表明,所设计的芯片能够有效检测幅值范围50~500 mV、脉宽5 ns的多回波信号,峰值输出电压的最大误差为4.8%,通道间的输出电压最大相对偏差为5.7%,具有更精细的多回波探测能力,可集成应用于脉冲激光探测系统。
激光探测 峰值保持电路 多回波 峰值检测 laser detection peak-holding circuit multi-echo peak detection 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220625
1 中国科学院微电子研究所 光电技术研发中心,北京00094
2 中国科学院大学 微电子学院,北京100049
为了实现对钞券表面涂层高速在线检测,研制了一种基于高速钞券质量检查机的实时近红外弱信号检测系统。首先,根据涂层材料的特性,采用近红外波段的发光二极管和光电二极管,研制了驱动和弱信号采集电路;然后,利用现场可编程门阵列和图形化虚拟仪器平台实现了数据的实时传输和处理;最后,提出了计算信号峰值强度的峰值标准差法并分析了该算法的实时性,进行了钞券表面涂层检测和算法实时模拟实验。实验结果表明,在钞券22 m/s的运行速度下,无论衬底是简单或复杂,未涂布钞券的信号均明显高于已涂布钞券的信号,分别差约为7 000,4 000,1 400,衬底图文越复杂,信号差越小。算法开始至结束的时间约为2~3 ms,远小于22 ms的钞券时间间隔,算法速度满足实时要求。本文研制的系统具有高速、实时、稳定的特点,可高效检测纸张表面的涂层有无,有望为涂层在线质量检测提供一种全新的方法。
涂层 弱信号采集 峰值检测 实时系统 coating weak signal acquisition peak detection real-time system 光学 精密工程
2022, 30(24): 3116
强激光与粒子束
2022, 34(11): 115003
1 华北电力大学 电子与通信工程系,河北 保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室,河北 保定 071003
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,河北 保定 071003
在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要。综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法,主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展,分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响。
光线布喇格光栅 解调系统 高精度 波长标定 峰值检测 fiber Bragg grating demodulation system high precision wavelength calibration peak detection
天津城建大学计算机与信息工程学院,天津 300384
针对光纤Bragg光栅(FBG)解调系统中FBG反射谱因包含高斯白噪声、工频噪声而导致解调误差大、解调系统稳定性差的问题,提出一种基于高斯差分(DoG)的FBG峰值检测算法。利用该算法对包含大量噪声的FBG反射谱信号进行峰值检测,平均误差为4 pm,标准差为4.2 pm,相比其他传统算法误差最小。实验结果表明,DoG算法稳定性高,解调误差小,能够明显地降低噪声对FBG反射谱的影响,提高了FBG解调系统的解调精度。
光纤光学 光纤Bragg光栅 反射谱 DoG算法 峰值检测 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0706002
1 火箭军工程大学核工程学院,陕西 西安 710025
2 北京遥感设备研究所25所,北京 100854
3 电子科技大学电子科学与工程学院,四川 成都 611731
为了有效剔除无效目标,降低雷达虚警概率,提出一种基于雷达环境噪声统计和目标功率分布特性的动态阈值计算方法。运用直方图统计方法估计每个距离门的噪声水平并对其进行峰值搜索找到局部峰值点,同时根据不同距离门雷达信号衰减的强弱,动态分配阈值增益,得到自适应峰值检测阈值。然后将局部峰值点作为参考单元的信号,并将其输入到检测方法中求解检测门限。实验结果表明,所提方法能够有效识别雷达在实际复杂应用场景下的目标。
遥感 毫米波雷达 直方图统计 动态阈值 峰值检测 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0328002
1 厦门大学 航空航天学院, 福建 厦门 361102
2 南方科技大学 电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
3 厦门大学 萨本栋微米纳米科学技术研究院, 福建 厦门 361102
对人体的心率和呼吸信号进行日常监测有助于人体健康生活管理, 该文设计了一种非接触式生理信号监测系统。通过装有聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器的新型椅子结构感知人体振动产生的微小压力作用, 并将振动信号传送给上位机软件; 从振动信号中提取心冲击信号与呼吸信号, 并通过LabVIEW显示波形变化, 可以完成心率和呼吸的实时监测。结果表明, 装置监测的心率值与血氧脉搏仪相比,其平均误差为2.013%, 平均呼吸率误差为4.88%, 具有较好的实用性。
心率监测 呼吸监测 心冲击图信号 峰值检测 压电薄膜 heart rate monitoring respiratory monitoring ballistocardiogram peak detection piezoelectric film
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
对光纤布拉格光栅反射谱进行精确解调是影响FBG传感系统性能的关键技术之一。传统解调算法大多适用于理想反射光谱, 对于重叠谱、畸变谱的精度欠佳。随着人工智能技术的迅速发展, 许多智能算法已成功用于改善解调性能。文中综述了近几年在FBG传感领域常用的几种智能算法, 包括群智能算法、模拟退火算法、遗传算法、禁忌搜索算法、神经网络算法等。阐述了每种智能算法的原理及在FBG传感领域应用存在的优缺点, 分析了FBG传感存在的问题及发展趋势。
光纤布拉格光栅 传感器 峰值检测 波分复用 智能算法 Fiber Bragg gratings sensor peak detection wavelength division multiplexing intelligent algorithm