针对亚波长超声环行器无法快速准确地确定一个更优的调制参数的问题, 该文提出了一种自动寻找更优调制参数的方法。以隔离度、插入损耗、反射系数和交调积作为约束条件, 定义一个目标函数, 并通过这个目标函数确定更优的调制参数。此目标函数可自行根据需要进行适当修改, 从而自动确定所需调制参数。利用定义的目标函数, 通过Matlab绘制环行器的性能指标与调制参数关系图。结果表明, 根据此方法确定的调制参数下, 亚波长超声环行器隔离度高达37 dB, 插入损耗低至0.3 dB,实现了快速准确地确定更优的调制参数, 从而验证了所提出方法的可行性。

调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术因其高分辨率、 高灵敏度和快速测量等优点在工业生产、 环境污染监测等方面受到广泛应用。 波长调制光谱(wavelength modulation spectrum, WMS)的二次谐波信号经常用作气体浓度反演的检测信号。 TDLAS检测性能与系统参数, 如锁相放大器的时间常数、 扫描幅度、 扫描频率、 调制幅度、 调制频率等的选取紧密相关, 实际测量中各参数的选择多以谱线形态特征为依据, 参数之间的关联性未能得到较好体现。 由于信号的采样与处理均在频域对谱线产生作用, 各参数之间的作用相互关联。 然而很少有研究参数对谱线频域的影响, 针对此问题, 在一定的理论基础上通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响。 通过保持其他参数不变, 只改变一个参数的方法, 得出各个参数对信号线型、 频率特征及噪声引入的影响规律, 继而分析并验证了多参数联合变化对谱线频带的决定作用。 与基于时域特征的传统方法相比, 基于谱线频率特征分析一方面具有与谱线信号采集检测处理机理相近的优点, 另一方面可以直观得到各参数对主频带的影响和不同频率信号的衰减趋势。 总结出基于频率特征的各参数的基本选取方法, 以谱线频带和截止频率相互关系为判定标准, 截止频率的大小由锁相放大器时间常数决定。 通过设置合适的时间常数和扫描参数使信号频带与截止频率相近但不相交, 使谱线频带内频率分量不产生衰减, 频带外噪声得到最大抑制; 再根据锁相放大器的性能和信号信噪比来确定调制参数, 使谱线主频幅度最大; 最后根据系统需求确定采样率。 单周期采样点不变时, 低扫描频率时检测精度相对提高但耗时较长; 反之, 扫描频率提高, 速度变快但检测精度下降。 通过联合影响规律调整关**数, 减小硬件限制对参数最优值选取造成的影响。 可在考虑系统检测需求与硬件条件限制的前提下, 通过参数选择得到最优二次谐波信号, 为此技术的实际应用提供了参数优化的实验依据与参考方法。

从理论角度与实验角度研究了三次相位调制参数对艾里光束的影响。理论上分析说明三次相位对应的频谱为艾里光束,并引入三次相位调制参数a3以表征相位变化速率。实验上通过设定不同的三次相位调制参数,观察其对艾里光束的影响。结果表明,三次相位调制参数可以影响艾里光束的光瓣尺寸、光瓣间距以及能量分布等,并确定a3最佳值在2~4之间。

谐振式微光学陀螺是一种新型的惯性传感仪器, 与传统的机械陀螺与其他光学陀螺相比具有很多理论上的优势。通过分析抑制载波和提高信噪比, 深入地研究了三角波调制频率和幅度对谐振式微光学陀螺偏置稳定性的影响。通过理论计算和仿真分析, 考虑得到更好的载波抑制效果, 调制幅度应选为15.44 V;考虑提高信噪比, 调制频率应设为1 MHz。搭建了谐振式微光学陀螺系统, 实验测试结果与理论分析吻合较好。此外, 采用优化的调制参数, 陀螺的偏置稳定性由0.39 (°)/s提高到0.18 (°)/s(10 s积分时间)。研究结果表明: 选择优化的调制三角波参数可以将陀螺偏置稳定性提高一倍, 对于其他调制方案, 如正弦波相位调制方案, 同样可以通过分析载波抑制和信噪比优化调制参数, 改善陀螺偏置稳定性。

谐振光学环型腔作为光学陀螺的核心敏感单元, 其光学调制谱和与之对应的鉴频曲线的特性成为提高光学陀螺系统检测灵敏度的关键。为了研究光学陀螺的调制和鉴频谱线特性, 优化陀螺性能, 设计并搭建了实验测试系统, 光纤环形谐振腔采用分光比为50∶50、直径17 cm的保偏光纤, 总长2.2 m。使用直流高压放大器扫描窄线宽激光器(线宽小于1 kHz)的压电转化模块,扫描频率和电压分别选取20 Hz和1 V, 使用模拟比例积分电路进行锁频并反馈给激光器的压电转化模块, 使激光器的输出频率跟踪谐振腔实时变化。研究分析了光纤环型谐振腔在两种情况下所对应的透射谱和鉴频曲线: 第一种情况为调制电压分别为2 V和4 V, 对应调制频率从100 kHz到4 MHz变化;第二种情况为当调制频率为900 kHz, 调制电压从2 V到10 V变化。通过实验, 得到了不同调制参数下光学陀螺谱线的谐振深度、半高全宽、线性带宽、动态范围、品质因数、标度因数以及对应的锁频精度七种物理量的详细变化情况, 并进一步得到了静态测试条件下三种陀螺的最佳调制频率及与之所匹配的调制电压。为进一步研究激光调制对光纤环型谐振腔光谱的影响提供指导。

遥感图像融合是一个十分重要的问题, 目前已出现了很多融合方法。 一些现有方法可以从高空间分辨率全色数据中提取细节特征, 并注入到低空间分辨率多光谱数据中, 同时尽可能保持多光谱数据的光谱特性。 现有方法一般都不能利用遥感成像系统的物理信息, 因此可能导致融合结果发生严重的光谱扭曲。 该文采用适当的遥感图像融合模型对图像融合问题进行分解, 将融合问题归结为空间细节调制参数构建与空间细节信息提取两个子问题, 在对传感器光谱响应函数(SRF)的分析基础上, 构建合理的空间细节调制参数。 依据对现有方法的分类, 文章将三种基于SRF的空间细节调制参数构建方法, 与高斯高通滤波提取的空间细节信息结合, 产生三种基于SRF的遥感图像融合方法。 这些方法在Ikonos数据上进行了试验和分析, 并与GS和HPM方法进行了对比。

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)系统性能受调制参数, 如调制度、 调制频率、 扫描幅度及扫描频率影响, 实际测量中各参数不存在明确的选择依据. 针对此问题, 文章在一定的理论基础上通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响, 通过分析检测信号的特征, 如幅值、 信噪比、 对称性及峰宽得出其变化规律, 总结出在不同系统功能和需求下系统各调制参数的优化依据及方法. 系统在计算浓度和温度时应优先考虑幅值和信噪比, 从而使调制度达到最佳值, 调制频率和扫描频率取较小值; 在线形推导压强时优先考虑信号的对称性和峰宽, 根据计算的具体要求确定调制参数; 扫描幅度的确定以得到完整谐波信号为准; 再根据系统的速度和精度需求调整扫描频率. 该研究为此类系统工作状态的确定提供了实验依据.

利用通用分量替换(general component substitution, GCOS)的扩展模型对几种具有代表性的融合方法进行分析, 探讨了这些方法在细节注入方式上的联系.在此基础上, 提出了一种考虑全色与多光谱图像之间相关性的空间可变的细节注入方法；结合不同的细节提取方式, 构建了三种新的高通滤波调制融合方案.利用所提出的方法对Ikonos和Quickbird数据融合结果进行定量分析, 并与传统的高通滤波调制方法(high-pass modulation, HPM)进行了对比.可见光波段的融合结果表明, 调制方法和细节提取方式的改进均有效地提高了融合性能, 且由调制参数的改进而引起的融合性能的提高十分显著；近红外波段的融合试验则表明近红外与全色波段的融合在滤波器设计方面需要做进一步的研究.

基于全色数据与多光谱数据之间的线性关系进行遥感图像融合是一种可行并被广泛应用的思路。本文利用GCOS 模型对GS 方法进行了分析,发现GS 法可通过最小二乘法进行线性回归。由于最小一乘与最小二乘相比更为稳健,因此预期采用最小一乘法的融合方法具有更好的性能。本文提出了一种基于最小一乘融合方法的构建,并对IKONOS 数据进行了对比试验。试验结果表明,基于最小一乘的融合方法是对GS方法的一种有效改进。