激光雷达微弱信号检测电路设计

激光雷达回波信号通常十分微弱,远距离信号的信噪比尤其低.而一般的激光雷达信号前置放大器还存在与实际激光雷达参数不匹配的问题,使用效果不理想.文中采用光电倍增管前置放大电路的工作原理,进行噪声分析;结合实际的激光雷达参数,设计1种大带宽,增益稳定的光电倍增管前置放大电路.实验结果表明该电路在提供信号增益的同时能有效的削弱高频噪声,提高激光雷达的信噪比.     

基于紫外荧光法检测水中油含量的浸入式传感装置的研究

介绍了一种基于紫外荧光分析法的水中油类污染物的检测传感器的设计。重点介绍了该传感探头的检测部分和控制部分的设计,检测部分由紫外发光二极管和探测器等组成信号采集装置,控制部分通过采用运算放大器、滤波器以及模数转换器实现了对微弱信号的高精度放大和处理。紫外荧光分析法具有快速、非接触性检测、操作简单、绿色环保无污染等优点,结合单片机技术在工程上有广泛应用。     

嵌入式风关海洋环境噪声反演系统的研究

设计开发了一种基于DSP(D ig ita l S igna l P rocessor)的超低功耗风关噪声嵌入式反演平台。在分析浅海风关噪声特性的基础上对水声传感器采集的风关噪声信号放大滤波和A/D转换,并在DSP上实时进行反演运算,运算结果和原始采集数据用硬盘进行大容量存储。反演系统在中国南海海域进行了实验,系统稳定工作时间超过100 d,数据采集完整,反演结果基本反映实际情况。     

低功耗、大存储量海洋环境噪声监测系统的研究

设计开发了一种超低功耗海洋环境噪声监测系统.它能对水听器采集的噪声信号进行自动增益放大、数字滤波和A/D转换,并对原始采集数据用Flash进行大容量存储及回放.系统在屏蔽室和水槽进行了实验.工作稳定,数据采集完整,数据回放处理结果反映了实际情况.     

基于端面反射的高频光纤振动传感系统研究

光学测量方法是高频振动检测领域新的研究方向。该论文研发了由光纤振动检测传感器、光纤振动信号检测单元等系统组成的一个振动检测系统,使用端面反射的基本原理。振动信号经过光纤振动传感器转化为光信号,再经过检测单元转化为电信号,最终得到测量频率。实验测得该系统的频率响应范围是2～33 kHz,测量误差小于0.21%。该系统的光纤振动传感器是强度调制型光纤传感器,避免了波长解调,相对于其他光学测量系统具有测量带宽广、测量频率高、振动传感器设计简洁等优点。     

浅海声信道信号时间相关特性研究

水声信道中信号的时间相关特性是水声微弱信号相关检测的理论基础和具体参数选择依据。文中以厦门港典型的浅海声信道中信号的时间自相关和互相关特性进行实验研究。结果指出,信号有强的时间相关性,无论自相关或互相关性均比海洋环境噪声强得多,因此在水声信道中采用时间相关检测可望达到优良的抗噪声效果。     

一种DOC在线分析仪光电信号处理方法

目前在海洋生态环境监测领域,国内尚无快速、稳定、在线的溶解性有机碳(DOC)自动化测量方法。为此,提出了一种专门针对海水DOC在线分析的光电信号处理方法。首先,确保氧化发光产生的微弱光信号能够通过光电倍增管探测到,之后信号经过锁相放大、带通滤波等电路模块进行前期处理,并且在CPU中采用复合数字滤波算法进一步平滑降噪处理,最终该方法解决了DOC在线分析方法中微弱光电信号处理的难题。长期的海试比对试验数据表明:该方法的测量数据的平行度能够达到实验室方法的测量数据的85%,证明其具备在线分析的能力,而且该方法测量速度更快,因此具有很好的实用性。     

一种高Q值单频水声信号放大提取电路的设计

针对水声信号所处环境复杂、背景噪声源多的特点,提出了一种基于JFET的超低噪音放大电路,该电路选用两片低噪音的场效应管2SK170作为第一级放大器件,经过CR高通滤波连接到同相放大电路,整体电路增益可达70dB;为进一步提升接收信号信噪比,结合双T滤波器特点优化设计出一种高Q值选频电路;通过Multisim14仿真表明,设计的电路在1 Hz处的电压噪声密度仅为2.4 nV/Hz^0.5,滤波器Q值可达25.6,结合实际电路测试结果表明,设计的电路能够满足水声测量要求。     

弱光电图像信号检测

信号检测任务可大体分为信号存在与否的狭义检测、在观察时间内参量为常数的随机信号参量检测、以及信号波形复现三种类型。在信号传输过程中将不可避免地混入各种噪声干扰。为保证信号传输距离远和可靠,必须克服各种噪声干扰。抗干扰方法依条件而不同,这里介绍一种弱光电图像信号的准最佳检测方法。     

海底沉积物声学参数相对量测量技术

针对目前海底沉积物声学特性普遍采用的绝对量测量方法的不足,提出了一种通过相对量来测量海底沉积物声学特性的新方法。并基于本测量方法原理设计了以声波探针为传感器、复杂可编程逻辑器件为核心的多通道声信号测量系统。本系统可发射单个、几个和连续的正弦波或脉冲波,且可在小频率范围内进行扫频。既可测量小距离(如一个波长以内)海底沉积物声波参数,又可测量长距离(如100个波长以上)海底沉积物声波参数。用本系统测量了一批海底沉积物样品,通过实验验证了测量系统的有效性。     

GPS/BDS空间可见性与GDOP分析

先给出了卫星可见性模型,然后给出了GPS/BDS组合几何精度因子(GDOP)计算公式,通过近期一组实测的GPS与BDS星历计算了全球范围内不同观测高度处的组合星座卫星可见性与GDOP值,揭示了卫星可见性与GDOP值随空间观测高度变化的规律。     

Prediction of visibility in the Arctic based on dynamic Bayesian network analysis

With the accelerated warming of the world, the safety and use of Arctic passages is receiving more attention.Predicting visibility in the Arctic has been a hot topic in recent years because of navigation risks and opening of ice-free northern passages. Numerical weather prediction and statistical prediction are two methods for predicting visibility. As microphysical parameterization schemes for visibility are so sophisticated, visibility prediction using numerical weather prediction models inclu...     

川西盆地雾和能见度的气候特征及其对飞行的影响

利用川西盆地广汉机场气象台1986年1月~1995年12月共10 a地面观测资料,对广汉机场低能见度的生消时间、持续时间和能见度的年季节变化及其日变化做了统计分析,研究广汉机场全年能见度的飞行气候特征,特别是低能见度气候特征对飞行的影响。结果表明,能见度日变化特征表现为:白天早、晚时段能见度较低,午后能见度达到最高。能见度的季节变化特征表现为:冬(12,1,2月)、春季(3,4,5月)能见度较低,而夏(6,7,8月)、秋季(9,10,11月)能见度较高。冬季能见度的变化主要受辐射雾影响,夏季能见度的变化主要受降水的影响,随着降水强度的变化而变化,低能见度时间短暂。各标准低能见度逐时频率的日变化特征在各季基本相似,低能见度高频率区均出现在早晨到上午,低频率区均出现在下午。     

上海近海一次低压控制下春季海雾空间差异分析

根据海上浮标实测数据和再分析数据,发现2016年4月20-23日长江口航道附近南北海雾存在的显著空间差异主要受到水汽以及风场的影响。分析表明:(1)本次海雾过程高空受低压槽控制近地面处低压过境,切变线东移导致低空风向的迅速转变,此后受到暖锋影响,导致短时小雨过程的发生;(2)此次海雾过程受风场的影响较大,盛行南风时水汽充足,湿度较大,容易产生海雾,受西北风主导时,则容易出现海雾消散的情况;(3)长江口外北部站点和南部站点存在显著空间差异性,北部站点能见度明显好于南部站点,并且在此次海雾过程中北部站点先于南部站点出现一次能见度好转的情况,这是由于低压过境导致风向骤变,北部未获得充分的水汽供给所致。此次低压槽天气过程在长江口南北产生区域差异显著的海雾,对这种典型风向骤变过程分析有助于为航运密集的长江口海雾预报提供参考。     

Incorporating the visibility of coastal energy infrastructure into multi-criteria siting decisions

Concern about the visibility of large infrastructure development often drives public opposition to these projects. However, insufficient analytical tools to assess visibility across a large number of alternate sites prior to siting typically results in the omission of visibility in multi-criteria siting processes, leading to inferior site selection and often costly litigation. This paper presents an approach for deriving visibility maps based on the location and duration of viewing by residents and visitors and demonstrates its use in illuminating tradeoffs by comparing these maps to wind energy value maps in the context of offshore wind energy development in the Northeastern United States.     

Recovery of underwater visibility and structure by polarization analysis

Underwater imaging is important for scientific research and technology as well as for popular activities, yet it is plagued by poor visibility conditions. In this paper, we present a computer vision approach that removes degradation effects in underwater vision. We analyze the physical effects of visibility degradation. It is shown that the main degradation effects can be associated with partial polarization of light. Then, an algorithm is presented, which inverts the image formation process for recovering good visibility in images of scenes. The algorithm is based on a couple of images taken through a polarizer at different orientations. As a by-product, a distance map of the scene is also derived. In addition, this paper analyzes the noise sensitivity of the recovery. We successfully demonstrated our approach in experiments conducted in the sea. Great improvements of scene contrast and color correction were obtained, nearly doubling the underwater visibility range.     

深海综合观测浮标研制及其在热带西太平洋的应用

目前尽管国内近海浮标实现了产品化，但深远海尚无定型可靠的深海综合观测浮标系统，基于此，中国科学院海洋研究所设计制作了深海综合观测浮标系统，其浮标体为柱台型结构，采用单点锚泊系留。整个系统主要由浮标体、系留子系统、观测子系统、数据采集处理控制子系统、通信子系统、供电子系统、检测子系统、安全报警子系统和岸基数据接收处理子系统等9部分组成。浮标系统通过搭载不同类型的传感器，实现对风速/风向、气温、相对湿度、气压、能见度、雨量、波浪、表层水温、表层盐度、表层溶解氧、表层叶绿素、表层浊度、剖面流速流向、剖面温盐深（最大深度可达1 000 m）、方位及浮标位置等要素进行实时观测，从而完成对海洋气象、水文和水质等要素的长期、连续、自动监测，并支持铱星和北斗等卫星通信方式，将观测数据实时的传输到岸基数据接收处理系统。近年来，深海综合观测浮标系统在热带西太平洋海域连续进行了4次海上应用，每次应用时间长达1 a。它提供了第一手的大洋上层和海气界面长时间序列的实时连续观测资料，促进了关于气候变化和深海大洋的研究工作。所研制的深海浮标达到目前国际同类产品（美国ATLAS浮标、日本TRITON浮标）的先进水平，并且在水下感应耦合传输等方面进行了创新，形成了自有特色。     

茂名地区海雾含水量的演变特征及其与大气水平能见度的关系

2008年3月16—19日,在广东茂名博贺海洋气象科学试验基地,利用美国DMT公司生产的FM-100型雾滴谱仪,连续观测了海雾的雾滴谱、数浓度等微物理量。在此基础上分析了海雾液态含水量的演变特征,并结合同期的气象观测与分析数据,进行了海雾中低能见度成因的天气学分析。研究表明,海雾发展过程中含水量有着上下起伏变化的特点;直径10μm以上雾滴的增多是含水量增大的主要原因;随着含水量的增大,雾滴谱分布有向大雾滴方向增宽的趋势,其峰值高度也不断增大。在相同的含水量区间,不同的大气能见度样本表现出明显不同的谱分布特征;在相同高数浓度区间的情况下,导致大气能见度降低的主要原因是含水量的增大。而海雾过程中低能见度的出现,是众多天气因素共同影响的结果:地面天气图上的均压场范围更大,大气低空及地面风速小,大气低层处于弱不稳定状态,以及高湿度层主要在近地层等等。     

非静力中β尺度模式对渤海地区水平能见度的模拟

运用各方面的观测资料,和非流体静力学中尺度模式第5版本对2002年12月2日发生在环渤海地区的一次低能见度天气事件进行了分析研究.利用MM5模式对本次事件进行了模拟,并计算了大气的水平能见度分布.模拟结果显示当能见度低于某一低值即1km,同时大面积爆发时,模拟结果与实况比较吻合;当能见度处于轻雾并零星分布状态时,模式还不能非常灵敏地将其有效模拟出来.     

水平能见度经验公式在青岛沿海地区的应用

利用青岛4 a的能见度观测资料和大气气溶胶光学参数反演资料检验了4种能见度经验计算公式的适用性。发现Koschmieder公式和乘幂公式能更好地刻画能见度和气溶胶光学厚度间变化趋势上的相关性,但是由于能见度观测的不确定性和气溶胶光学参数反演的不准确性导致的数据离散性,需要确定更有代表性的经验参数。利用最大发生频率原则确定不同光学厚度对应的能见度值,据此确定适合青岛的各经验公式的经验参数,最后利用MODIS光学厚度资料将乘幂经验公式应用到青岛附近沿海地区能见度的计算,发现春季和夏季的能见度低于其他季节。