中频波前均方根(PSD1)是用来评价光学元件中频段波前质量的关键参数, 在对其进行数值计算之前, 需要对波前数据进行频率域滤波。滤波后的数据易导致待测区域内、外的数据截断, 引入较大的边缘高频误差与吉布斯噪声, 从而严重影响了计算准确度。为了减小数据截断带来的影响, 通过对边缘截断的数据做趋优填充, 减少截断区域内外的空间频率突变。通过对现有的空域预处理方法进行对比, 提出了一种四向扩展平均算法。经试验验证, 所提出的方法可以较好地还原光学元件的中频段面形, 显著提高PSD1测量准确度, 试验表明所提出的方法较标准值的误差平均值小于5%。

提出了一种数字前台校准技术, 即电容重组技术, 并将该技术与LMS数字后台校准技术相结合, 提高了LMS算法的收敛速度。提出的算法使用RC混合结构的14位SAR ADC进行建模。仿真结果表明, LMS算法的收敛速度可以提高到1 k个转换周期内, 同时校准后ADC的ENOB平均值从1059 bit提高到1379 bit。SFDR平均值从7133 dB提高到11293 dB, DNL最大值的平均值从188 LSB提高到097 LSB。INL最大值的平均值从801 LSB提高到088 LSB。

多光谱图像比常见的三通道图像能够携带更多的数据信息来表示颜色, 因此大大提高了存储与传输此类信息所需要的难度。 为了解决以上问题, 研究人员提出一种将多光谱数据在存储与传输前进行压缩, 并在使用时通过过渡连接空间(ICS)对压缩数据进行重建, 而过渡连接空间决定了转换的效果。 Derhak等［JIST, 50: 53-63, 2006］提出了一种名为LabPQR的6个维度的ICS。 这个空间的前三个维度是给定光谱r在指定光观察环境(用加权表矩阵H表示)下的三刺激值向量t, 后三个维度是同色异谱黑rb在由主成分分析获得的同色异谱黑空间前三个基向量(记为矩阵B)下的组合系数tPQR。 同色异谱黑rb由基于三刺激值t的光谱分解式rb=r-Mt给出, 这里的映射矩阵M为熟知的“R-矩阵”, 同色异谱黑空间是由光谱图像数据或独立反射率训练集对应的所有同色异谱黑构成。 重建的反射率rp=Mt+BtPQR。 该研究提出一个改进的LabPQR过渡连接空间, 记为MLabPQR。 两者之间的差别就在于光谱分解式中的映射矩阵M的选取。 该方法选取M为“Wiener估计矩阵”。 Wiener估计矩阵不仅依赖于光环境H, 而且还依赖于训练光谱数据, 因此期望通过Wiener估计矩阵更能反映出光谱图像的光谱特性, 从而提高反射率重建精度。 使用NCS光谱反射率数据和一幅光谱图像作为测试样本, 分别用Munsell反射率数据集和测试样本集作为训练样本。 采用均方根误差(RMSE)和拟合优度系数(GFC)为重建光谱精度指标, 以CIELAB色差为色度精度指标对本方法进行综合评估, 并与现有的LabPQR、 LabRGB、 XYZLMS和LabW2P ICSs进行比较。 比较结果表明, 该研究的新ICS不论从光谱精度还是色度精度都优于其他ICSs。 因此新方法对光谱反射率压缩及跨媒体多光谱图像再现等相关领域有着重要的应用价值。

基于TSMC 180nm工艺设计并流片测试了一款用于高能物理实验的电子读出系统的低噪声、低功耗锁相环芯片。该芯片主要由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器等子模块组成, 在锁相环电荷泵模块中, 使用共源共栅电流镜结构精准镜像电流以减小电流失配和用运放钳位电压进一步减小相位噪声。测试结果表明, 该锁相环芯片在1.8V电源电压、输入50MHz参考时钟条件下, 可稳定输出200MHz的差分时钟信号, 时钟均方根抖动为2.26ps(0.45mUI), 相位噪声在1MHz频偏处为-105.83dBc/Hz。芯片整体功耗实测为23.4mW, 锁相环核心功耗为2.02mW。

等离子体发射光谱是研究托卡马克等离子体物理过程的重要诊断手段之一。边界等离子体中存在着复杂的原子分子物理过程, 部分较弱的粒子光谱信号混杂着大量噪声, 能否有效去除噪声、提高信号质量对后续利用其分析理解实验中相关物理过程具有重要意义。以仿真信号和真实托卡马克实验中钨原子光谱数据作为研究对象, 采用信噪比(SNR) 和均方根误差(RMSE) 作为滤波效果的评价依据, 对小波阈值去噪处理方法的去噪效果进行了研究。仿真实验对比分析表明: 选取 sym8 小波基、4 层小波分解、启发式阈值计算以及渐进半软阈值函数进行小波去噪时, 可获得最大信噪比 19.2166，最小均方根误差 0.0290。进而将这些最佳匹配参数应用于实测偏滤器钨原子光谱信号处理中, 也取得较好的去噪效果。结果表明: 小波阈值去噪能够有效地消除偏滤器钨原子光谱信号中的噪声, 同时较好地保留有用信号, 避免信号失真, 显著提高了信号质量。

从动态光散射信号中反演纳米颗粒粒度分布，结果准确性和重复性受测量的自相关函数数据点影响，数据点长度不同会导致不同的反演结果。为了解决该问题，提出了一种根据拟合自相关函数的均方根误差来截断自相函数的方法，该方法通过设置拟合误差阈值来自适应地选择最佳自相关函数数据点数。实验结果表明，使用均方根误差阈值方法获得的颗粒粒度分布比其他方法获得的结果具有更高的准确性和更好的重复性。

为了解决航空无线电导航服务频段附近的脉冲干扰影响接收机工作的问题，并进一步提高全球导航卫星系统(GNSS)中的脉冲干扰抑制能力，提出了基于小波包变换及变换域最小均方根算法(TRLMS)来抑制脉冲干扰。通过最佳小波函数分解，跟踪定位脉冲干扰所处频带，并采用TRLMS自适应滤波技术取代常规小波包固定阈值方法对干扰进行抑制。仿真实验结果表明，所提方法相比其他的干扰抑制均方根误差更小，解决了有用信号丢失的问题，具有更好的干扰抑制性能。

为促进LIBS技术在土壤微量重金属元素检测中的应用, 提高特征谱线的光谱强度和信背比, 对实验参数进行优化, 并对Cr元素进行分析。 首先对激光器激发能量、 样品距透镜距离和光谱仪采集延时等实验参数进行优化。 对比激光器能量从60 mJ到110 mJ的谱线强度和信背比, 当选用90 mJ的激发能量时可以得到最佳实验结果。 其次, 选择不同样品到透镜的距离, 对比从焦前5 mm到焦后5 mm得到的实验结果, 得出样品与透镜距离为焦后1 mm(即聚焦位置121 mm)时, Cr元素的特征谱线和信背比达到最佳。 最后, 分析对比光谱仪采集延时对谱线强度和信背比的影响, 结果显示, 与能量对等离子辐射强度的影响趋势大致相同, 当采集延时为1 000 ns时, 实验结果最佳。 在最佳实验条件下(即激光器能量90 mJ、 聚焦位置121 mm、 采集延时1 000 ns), 对12种含有重金属Cr元素的土壤样品进行了光谱检测, 为减弱外界环境的干扰, 对同一样品的10个激光烧蚀位置得到的光谱做平均值预处理, 选择Cr(Ⅰ)357.86 nm, Cr(Ⅰ)425.44 nm, Cr(Ⅰ)427.49 nm为特征谱线, 通过建立样品掺杂浓度和光谱强度的定标曲线, 得到了三条谱线的检测限LOD分别为74.62, 64.07和67.49 mg·kg-1, 拟合优度值R2分别为0.98, 0.97和0.99, 均方根误差值RMSE分别为0.41, 0.33和0.35。 同时, 引入偏最小二乘法及支持向量机算法进一步提高了定标模型精度。 研究表明, 通过对实验参数进行优化及改善LIBS技术对微量元素的定量探测参数, 得到了最优的光谱强度和信背比, 并通过对Cr元素进行定量分析, 计算定标曲线的Lorenz拟合得到检测限、 拟合优度和均方根误差等实验参数, 提高了LIBS对土壤中重金属元素的检测精度, 这对于利用LIBS技术检测微量重金属元素具有重要的参考意义。

利用压电阻抗技术对粘贴有压电陶瓷(PZT)传感器的无损木梁和带孔洞损伤的木梁进行数值模拟和实验研究, 并用损伤指数, 即均方根偏差(RMSD)来定量评估木梁的阻抗值随损伤程度和损伤位置的变化关系。计算结果表明, 利用压电阻抗法能够有效识别木梁的局部损伤, 当PZT贴片和损伤位置的间距一定时, RMSD随损伤程度的增大而增大; 当损伤程度一定时, RMSD随PZT贴片和损伤位置间距的增大而减小, 数值结果与现有实验结果规律一致。相关结论证明了利用压电阻抗技术检测木梁局部损伤的有效性, 可为工程实际提供参考。