【摘 要】
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实际应用中,分布式光纤振动传感系统所测信号多为非平稳随机信号,对其进行模式识别的关键是准确获取信号的幅值-时间-频率瞬时特征.现有的相关研究表明,经验模态分解EMD方法结合希尔伯特变换可获得所测信号中固有模态分量的瞬时能量和瞬时频率,但存在模态混叠问题,后续改进的总体经验模态分解EEMD方法存在伪分量,重构误差大,互补经验模态分解CEEMD方法减小了重构误差的同时增加了运算量,无法保证特征提取与分类的效率与准确性.文中基于改进型经验模态分解方法结合希尔伯特变换MEEMD-HHT方法实现分布式光纤振动传感系
【机 构】
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电子科技大学中山学院电子信息学院,广东中山528402;吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春130012;福州大学物理与信息工程学院,福建福州350108
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实际应用中,分布式光纤振动传感系统所测信号多为非平稳随机信号,对其进行模式识别的关键是准确获取信号的幅值-时间-频率瞬时特征.现有的相关研究表明,经验模态分解EMD方法结合希尔伯特变换可获得所测信号中固有模态分量的瞬时能量和瞬时频率,但存在模态混叠问题,后续改进的总体经验模态分解EEMD方法存在伪分量,重构误差大,互补经验模态分解CEEMD方法减小了重构误差的同时增加了运算量,无法保证特征提取与分类的效率与准确性.文中基于改进型经验模态分解方法结合希尔伯特变换MEEMD-HHT方法实现分布式光纤振动传感系统的特征提取,引入的排列熵的评价机制优化了分解过程中随机噪声迭代次数,通过仿真分析与实验对比,验证了该方法可有效解决上述方法中存在的问题,使系统在处理时间、特征准确度等性能皆有提高.实验结果表明,所提出的方法对于单频振动信号平均特征提取准确率达99.2％;对于混频振动信号平均特征提取准确率达98.1％,相对于EMD和CEEMD分别提高15.6％和7％,算法平均耗时最短,为3.8259 s,为分布式光纤振动传感系统的信号特征提取提供了一种可靠、高效的方法.
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为了降低激光通信光学系统公差要求,节省研制成本,减小大气散射对激光通信链路的影响,采用波长工作在大气窗口的中红外激光器作为激光通信光源,研制了与之匹配的中波红外激光通信终端光学系统.首先,利用激光通信能量链路传输方程,根据中波红外激光器光束参数和接收端探测器灵敏度,计算出光学天线口径、发散角等设计参数,并给出激光通信收发光学系统波像差要求.接着,利用ZEMAX软件进行了中红外激光通信收发光学系统的设计与公差分析,对两系统进行了加工、测试,完成了系统研制.测试结果显示,中红外激光通信发射光学天线光学传递函数
近十年来,超强超短脉冲是激光光学发展的一个重要趋势.尤其是在中红外(MIR)波段,由于中红外波长具有更大的有质动力并且其光谱范围几乎包含了所有分子“指纹”共振峰,这使得中红外激光的研究在强场物理、中红外光谱学、材料加工以及生物医学研究等领域中至关重要.目前已经有许多比较成熟的激光技术可以对脉冲进行整形、放大,例如差频(DFG)、啁啾脉冲放大(CPA)、光学参量放大技术(OPA)以及光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)等.利用OPCPA技术具有的高放大增益、高信噪比、宽增益带宽的优点在高非线性系数的非线性晶体
随着光学元件的口径增加,无论是在加工检测还是在站址观测过程中,镜面视宁度的影响已经越来越难以忽略.在此情况下,研究可以定量测量镜面视宁度的方法与设备就显得十分重要.基于曲率/斜率混合传感策略,结合冷冻湍流假设实现镜面视宁度评价在时-空域上的转化,实现对镜面视宁度大动态范围的检测.首先,对曲率/斜率混合传感的基本方法进行了理论推导,并以标准化点源敏感性作为评价指标进一步分析了检测过程中的镜面视宁度变化.实验结果显示,在热扰动流场较为均匀时,镜面视宁度的影响较流场反复变化时小,由于湍流不稳定所引入点源敏感性(
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3μm波段激光是高精度外科手术的理想光源,也可作为长波中红外光参量振荡器的有效泵浦源.LD直接泵浦Er3+掺杂晶体是获得2.7～3 μm波段中红外激光的有效技术途径,具有成本低、结构紧凑简单等优点.由于Er3+ 2.8 μm激光下能级阻塞问题,一般需要高浓度掺杂,但高浓度掺杂易引起强烈的光吸收,增强了激光晶体的热效应,从而阻碍了激光功率的提升.低声子能量的氟化钙晶体特有的萤石型结构使得三价稀土离子极易形成“团簇”,将低浓度Er3+掺杂到氟化钙晶体中即可获得高效率的中红外激光增益介质.笔者课题组使用温度梯度
具有少周期量级脉冲宽度的高功率2 μm波段超快激光在非线性频率变换、激光光谱学以及医疗等领域有着重要且广泛的应用.利用高功率2 μm超快光源驱动孤子自压缩是产生高功率少周期2 μm激光的一种有效方法.文中利用自建的2μm Ho∶YAG锁模碟片振荡器作为种子源,在大模场光子晶体光纤中进行光谱展宽并实现孤子自压缩,最终获得了平均功率为10.2 W、脉冲宽度为3个光学周期的2 μm激光输出.实验采用FROG对输出脉冲的宽度和光谱进行测量,并与波长计测量的光谱以及理论模拟的结果进行了比较,验证了实验结果的准确性.
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