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分频带极坐标格式处理的水下目标层析成像研究
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作者 戴文舒 鲍凯凯 +2 位作者 张国军 张文栋 陈新华 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期325-331,342,共8页
声层析成像模型慢时间维和快时间维空间分辨率均相同,仅取决于发射信号最高频率,分辨率较聚束合成孔径声呐性能更优。现有的水下层析成像多采用时域反投影算法,计算量大。根据投影切片理论,提出了一种分频带极坐标格式融合的波数域成像... 声层析成像模型慢时间维和快时间维空间分辨率均相同,仅取决于发射信号最高频率,分辨率较聚束合成孔径声呐性能更优。现有的水下层析成像多采用时域反投影算法,计算量大。根据投影切片理论,提出了一种分频带极坐标格式融合的波数域成像方法,将宽带发射下圆环空间谱的直角坐标系插值求逆傅里叶变换问题转换为单频点圆形空间谱的求逆后的融合问题,减小了常规宽带波数域圆环插值带来的估计误差,克服了圆环形空间谱进行插值逆变换时重建的目标分布函数为中空的问题,提高了计算效率,并且有效地抑制了单频波数域成像结果为贝塞尔函数时的高副瓣影响,相同条件下,较聚束合成孔径声呐成像精度有显著提高。 展开更多
关键词 分频带处理 声层析 极坐标格式处理 波数域插值
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面向CMUT的驱动电路设计和激励信号优化
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作者 孙帅文 何常德 +4 位作者 吴帅琦 张文栋 张国军 杨玉华 王任鑫 《微纳电子技术》 2025年第4期82-89,共8页
电容式微机械超声换能器(CMUT)具有微型化、易与电子产品集成、与人体组织阻抗匹配良好、机电转换效率高、灵敏度高、频带宽和成本低等优点。CMUT在医学成像、无损检测和流速测量等领域展现出极大应用潜力。针对CMUT,设计了一套高压脉... 电容式微机械超声换能器(CMUT)具有微型化、易与电子产品集成、与人体组织阻抗匹配良好、机电转换效率高、灵敏度高、频带宽和成本低等优点。CMUT在医学成像、无损检测和流速测量等领域展现出极大应用潜力。针对CMUT,设计了一套高压脉冲激励系统,可以用于激励CMUT发送超声波。使用该系统对CMUT进行不同发射波形的测试对比。实验结果显示:在正极性偏置电压下,对上电极施加峰峰值相同的负极性脉冲方波、双极性脉冲方波和正极性脉冲方波时,负极性脉冲方波发射声压最大,双极性脉冲方波次之,正极性脉冲方波发射声压最低。在负极性偏置电压下,对上电极施加峰峰值相同的负极性脉冲方波、双极性脉冲方波和正极性脉冲方波时,正极性脉冲方波发射声压最大,双极性脉冲方波次之,负极性脉冲方波发射声压最低。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 驱动电路 激励信号 电压极性 发射声压
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基于PXIe的CMUT多通道超声收发板卡设计与实现
3
作者 吴帅琦 何常德 +3 位作者 孙帅文 卢小星 张国军 张文栋 《电子技术应用》 2025年第2期102-107,共6页
为实现基于电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列探头的多通道脉冲发射、数据采集、存储、传输与分析,设计了一款基于PXIe总线的32通道的超声收发一体板卡。该板卡采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)作为主控制器,具备发射和接收两种工作模式... 为实现基于电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列探头的多通道脉冲发射、数据采集、存储、传输与分析,设计了一款基于PXIe总线的32通道的超声收发一体板卡。该板卡采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)作为主控制器,具备发射和接收两种工作模式,通过T/R开关切换,在发射模式下,驱动CMUT阵列探头发射超声波信号,在采集模式下,接收CMUT的模拟回波信号,并由ADC转换成14位的数字信号,编帧打包经DDR3缓存,通过PXIe接口传输至PC。对系统硬件电路和FPGA逻辑设计作了阐述,并通过驱动CMUT线阵,对亚力克板进行测试。测试结果表明,该板卡的设计满足CMUT阵列探头的使用需求,而且该系统可拓展更多通道。该板卡为精细化的超声影像检测、无损检测提供了硬件支持。 展开更多
关键词 FPGA PXIe CMUT 多通道 数据采集 超声成像系统
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面向CMUT环形阵列的超声成像系统设计
4
作者 吴帅琦 何常德 +3 位作者 孙帅文 柴翰驰 罗梦珂 张文栋 《微纳电子技术》 2025年第6期27-34,共8页
电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、成本低、易于与电路集成等优点,在超声环形阵列的构建中展现出独特优势,在医学成像领域有广泛的应用潜力。基于自主研制的一种CMUT环形阵列结构,设计并搭建了多通道超声成像系统。该系统设计... 电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、成本低、易于与电路集成等优点,在超声环形阵列的构建中展现出独特优势,在医学成像领域有广泛的应用潜力。基于自主研制的一种CMUT环形阵列结构,设计并搭建了多通道超声成像系统。该系统设计了以现场可编程门阵列(FPGA)为主控的32通道超声收发板卡,采用PXIe高性能模块化设计,通过N张板卡实现32×N个通道的脉冲发射与超声回波采集,且支持最低几百kHz至最高65 MHz的采样率,适配不同CMUT的中心频率。通过对亚克力圆柱体进行成像测试,表明系统具有良好的性能。该系统具有可扩展的模块化硬件结构与高度灵活的参数配置方案,为基于CMUT的多通道医学超声成像系统的实际应用提供了技术支撑。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 现场可编程门阵列(FPGA) 环形阵列 系统设计 超声成像
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金融文化视角下湖北省青年职业农民金融能力现状及对策分析
5
作者 张文栋 黄蕾 《山西农经》 2025年第7期221-223,共3页
经济发展是农村发展的基础,而青年职业农民是农村经济发展的主力军。青年职业农民作为农村金融市场的基石,其金融素养对未来农村金融生态环境的发展至关重要。因此,深入调研了湖北省58个地区青年职业农民的金融能力,收集到307份有效调... 经济发展是农村发展的基础,而青年职业农民是农村经济发展的主力军。青年职业农民作为农村金融市场的基石,其金融素养对未来农村金融生态环境的发展至关重要。因此,深入调研了湖北省58个地区青年职业农民的金融能力,收集到307份有效调研问卷。通过分析数据并结合当下的政策制度提出了相关对策建议,以期能为农村发展提供理论支持和实践指导。 展开更多
关键词 金融能力 青年职业农民 湖北省
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金融文化视角下湖北省青年职业农民金融能力现状及对策分析
6
作者 张文栋 黄蕾 《山西农经》 2025年第5期32-34,共3页
农村发展的根本是经济发展,而农村经济发展的主力军是青年职业农民。青年职业农民是农村金融市场的基石,他们的金融素养对未来农村金融生态环境的发展至关重要。因此,对湖北省的58个县区进行了深入调研,共收集307份关于农村青年职业农... 农村发展的根本是经济发展,而农村经济发展的主力军是青年职业农民。青年职业农民是农村金融市场的基石,他们的金融素养对未来农村金融生态环境的发展至关重要。因此,对湖北省的58个县区进行了深入调研,共收集307份关于农村青年职业农民金融能力的调研问卷数据。通过数据分析,结合当前大环境下的政策与各地情况,提出了适宜大部分地区的政策建议,以期为农村发展提供理论支持和实践指导。 展开更多
关键词 金融能力 青年职业农民 湖北省
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降雨作用下黄土基岩滑坡变形特征及演化规律
7
作者 张文栋 程岩 +1 位作者 袁武立 郑龙浩 《陕西水利》 2025年第4期112-114,126,共4页
以蓝田县苜蓿沟黄土基岩滑坡为例,通过野外调查获得其基本特征及其在降雨作用下变形特征;并通过现场监测揭示降雨作用下黄土基岩滑坡变形演化规律。研究表明:降雨作用下苜蓿沟黄土基岩滑坡表现出初始-等速-加速三个变形阶段,滑坡变形时... 以蓝田县苜蓿沟黄土基岩滑坡为例,通过野外调查获得其基本特征及其在降雨作用下变形特征;并通过现场监测揭示降雨作用下黄土基岩滑坡变形演化规律。研究表明:降雨作用下苜蓿沟黄土基岩滑坡表现出初始-等速-加速三个变形阶段,滑坡变形时间曲线表现出“阶跃型”特征,在宏观变形间隔期内表现出持续“蠕变型微变”,破坏模式为原始斜坡-折线形垮塌-裂隙加深-弧形裂缝-滑动面基本贯通-整体滑动破坏6个阶段。研究可为黄土基岩滑坡防灾减灾及预警理论提供参考。 展开更多
关键词 降雨作用 黄土基岩滑坡 变形特征 演化规律 苜蓿沟
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基于CMUT环形阵列的反射超声成像方法 被引量:2
8
作者 秦祚敏 薛铮 +4 位作者 刘书睿 张国军 杨玉华 张文栋 何常德 《微纳电子技术》 CAS 2024年第1期137-143,共7页
电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、制造成本低、易与电路集成等优点,在医学成像领域具有广阔的应用前景。CMUT高密度阵元、低制造成本的特点使其拥有制备超声环形阵列独特的优势。基于CMUT环形阵列提出了反射式超声成像算法,采... 电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、制造成本低、易与电路集成等优点,在医学成像领域具有广阔的应用前景。CMUT高密度阵元、低制造成本的特点使其拥有制备超声环形阵列独特的优势。基于CMUT环形阵列提出了反射式超声成像算法,采用k-Wave工具箱搭建模型进行仿真实验,验证了算法的可行性。搭建了基于32阵元CMUT环形阵列的超声成像验证平台,通过旋转实现稀疏阵元的反射式超声成像。图像重建结果表明,该反射成像算法可实现目标体重建,目标体直径测试值为6.14 cm,与目标体直径实际值6.00 cm相比,成像误差为2.33%,验证了CMUT环形阵列在超声成像中应用的可行性。该研究为进一步研制基于高密度CMUT换能器的超声成像系统提供了参考。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 环形阵列 反射 超声成像 医学成像
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基于MEMS水听器的水下探测系统设计与实现 被引量:1
9
作者 裴嘉裕 张国军 +2 位作者 荆博原 柳燕 张文栋 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期101-111,共11页
微电子机械系统(MEMS)水听器作为声呐的核心部件,具有灵敏度高、低频特性好的优势,在进行水下探测时,可同时得到水下声场的声压及振速信息,被广泛应用于声呐浮标、无人水下航行器(UUV)等水下平台,实现对水下目标的实时探测。以现场可编... 微电子机械系统(MEMS)水听器作为声呐的核心部件,具有灵敏度高、低频特性好的优势,在进行水下探测时,可同时得到水下声场的声压及振速信息,被广泛应用于声呐浮标、无人水下航行器(UUV)等水下平台,实现对水下目标的实时探测。以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,基于MEMS水听器,选择合理的存储协议和能量检测算法,设计并实现了一套应用于声呐浮标的水下探测系统,并开展了室内测试与室外湖试实验。室内测试结果显示,MEMS水听器的矢量通道灵敏度约为-210 dB@100 Hz,可测带宽为10~2000 Hz,具有平滑的“8”字指向性;标量通道具有全向性,灵敏度为-189.5 dB@100 Hz,可测带宽为10~1250 Hz;系统功耗约1.55 W,同步采样率为10 kHz,存储容量为64 GB,可实现信号的实时检测以及对3路模拟信号和3路数字信号的存储。湖试实验结果表明,该系统在水下能够稳定工作,可以连续工作约23 h,经数据处理分析,系统采集到的水声信号正常,对目标信号的探测性能良好。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 水听器 声呐浮标 水下探测 现场可编程门阵列(FPGA)
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基于微纳光纤结型谐振腔的低频水声传感器
10
作者 翟小平 崔建功 +2 位作者 张文栋 黄浩铭 张国军 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期83-89,共7页
通过将谐振腔置入有利于将声压变化有效传导到谐振腔的材料中,可以实现基于光学微纳结型谐振腔的水声传感器。提出了一种基于微纳光纤技术的结型谐振腔水声传感器,其尺寸更小,对于低频信号有出色的探测能力。将直径为3.5μm的光学微纳... 通过将谐振腔置入有利于将声压变化有效传导到谐振腔的材料中,可以实现基于光学微纳结型谐振腔的水声传感器。提出了一种基于微纳光纤技术的结型谐振腔水声传感器,其尺寸更小,对于低频信号有出色的探测能力。将直径为3.5μm的光学微纳纤维制备成曲率半径为550μm的结型谐振腔,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜将其以上、下包裹的形式封装到镂空玻璃基底上,完成水声传感器的制备。PDMS具有比SiO_(2)低的折射率,并表现出良好的传输性能。采用PDMS封装谐振腔提高了传感器的品质因数(1.45×10^(4)),也有利于在水下更好地保护谐振腔。采用滤波放大技术来解调接收到的声信号,测试结果表明,该传感器在12.5~100 Hz内的灵敏度均值为-148.6 dB,信噪比均值为40 dB。 展开更多
关键词 水听器 低频信号 结型谐振腔 灵敏度 信噪比
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环阵多阵元合成孔径成像F数优化研究
11
作者 袁旭婷 王红亮 +1 位作者 石丽帆 张文栋 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第9期46-55,共10页
使用环形阵列的超声计算机断层扫描(USCT)在乳腺组织成像和工业无损检测方面展示了显著潜力,但图像重建质量仍面临挑战。该研究提出将F数应用于多阵元合成孔径聚焦成像方法,在环形阵列中实现对目标的自动扫查,并探讨F数对环形阵列合成... 使用环形阵列的超声计算机断层扫描(USCT)在乳腺组织成像和工业无损检测方面展示了显著潜力,但图像重建质量仍面临挑战。该研究提出将F数应用于多阵元合成孔径聚焦成像方法,在环形阵列中实现对目标的自动扫查,并探讨F数对环形阵列合成孔径成像的影响。通过仿真和实验,使用乳腺仿真模型和直径0.3 mm的尼龙丝作为测试对象,设置发射和接收F数为F、F/2、F/4、F/8、F/16进行图像重建,并进行阈值分割处理和半高宽(FWHM)分析。结果显示,较低接收F数能够显著减少靶标畸变并提高成像精度,其重建图像尺寸误差减少了28.3%。对于点目标,低接收F数显著提高了空间分辨率,其中轴向分辨率提升了40%,横向分辨率提升了36.7%。该研究为提升环形阵列USCT成像性能提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 超声计算机断层扫描(USCT)成像 环形阵列 F数 多阵元合成孔径聚焦(M-SAF)成像 自动扫查 成像性能
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导弹数据记录仪 被引量:7
12
作者 张文栋 李永红 高金山 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第2期87-90,共4页
导弹数据记录仪(又称导弹黑匣子)是一种用来测试反坦克导弹全弹道飞行过程中,有关弹体姿态和导弹控制与执行过程工作信息的弹载存贮测试系统。本文针对该类导弹信号特点,研究设计了导弹数据记录仪,给出了系统的状态图及其工作原理... 导弹数据记录仪(又称导弹黑匣子)是一种用来测试反坦克导弹全弹道飞行过程中,有关弹体姿态和导弹控制与执行过程工作信息的弹载存贮测试系统。本文针对该类导弹信号特点,研究设计了导弹数据记录仪,给出了系统的状态图及其工作原理,介绍了典型记录通道的电路设计。并对该记录仪在反坦克导弹飞行试验测试中的应用情况作了简要介绍。 展开更多
关键词 导弹 测试 存贮测试技术 导弹黑匣子
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引信现代测试系统及其宏观设计原理 被引量:2
13
作者 张文栋 马宝华 祖静 《现代引信》 CSCD 1993年第4期45-51,共7页
本文在分析研究引信数据特点的基础上,分类研究了引信现代测试系统,提出了引信现代测试系统设计的若干原则。
关键词 引信 测试技术 测试系统 设计
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微型惯性测量系统及其应用 被引量:3
14
作者 张文栋 董海峰 石云波 《华北工学院学报》 2001年第4期256-261,共6页
目的 对微机电系统 ( MEMS)和微型惯性测量系统的国内外现状、国家政策进行介绍 ,讨论微型惯性测量系统 ( MIMS)应用技术 .方法 结合世界各国政府对该技术的政策导向和我国的对策 ,在应用技术方面 ,采用系统优化、设计专用集成电路并... 目的 对微机电系统 ( MEMS)和微型惯性测量系统的国内外现状、国家政策进行介绍 ,讨论微型惯性测量系统 ( MIMS)应用技术 .方法 结合世界各国政府对该技术的政策导向和我国的对策 ,在应用技术方面 ,采用系统优化、设计专用集成电路并采用抗高过载方法 .结果与结论 模块化集成方法能够满足部分需求 ,已在我国一些重大型号上获得应用 .微型惯性测量系统是今后需要重点研究的微机电系统之一 . 展开更多
关键词 微机电系统 微型惯性测量系统 MEMS
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集成微型自适应加速度测试仪研究 被引量:1
15
作者 张文栋 周兆英 +3 位作者 叶雄英 熊继军 王晓浩 才海男 《半导体情报》 1997年第5期29-31,共3页
提供了一种采用硅微加速度计和ASIC构成的自适应采集和存储测试加速度信号波形的集成微型测试仪。该测试仪有128种采样频率随被测信号实时自适应改变,最高采样频率为10MHz,存储容量可达1M字节,单电源5V供电,采集时... 提供了一种采用硅微加速度计和ASIC构成的自适应采集和存储测试加速度信号波形的集成微型测试仪。该测试仪有128种采样频率随被测信号实时自适应改变,最高采样频率为10MHz,存储容量可达1M字节,单电源5V供电,采集时功耗50mW,保存数据时的功耗为20μW,测量范围±500g,抗过载能力为30倍量程,具有系统自检功能,自带微机接口,而其整体体积仅有2.4cm3。 展开更多
关键词 集成微测量系统 加速度测试仪 硅加速度计
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回收式飞行器动态数据存贮测试系统 被引量:2
16
作者 张文栋 刘俊 +1 位作者 熊继军 翟成瑞 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第1期36-39,共4页
提出了回收式飞行器系统动态数据的存贮测试方法,研究设计了适用于某飞行器飞行数据测试的存贮测试系统,详细介绍了该系统的系统组成和工作原理,给出了系统的接口设计和信息编码方法,对该系统的抗干扰设计作了详细论述,还给出了该... 提出了回收式飞行器系统动态数据的存贮测试方法,研究设计了适用于某飞行器飞行数据测试的存贮测试系统,详细介绍了该系统的系统组成和工作原理,给出了系统的接口设计和信息编码方法,对该系统的抗干扰设计作了详细论述,还给出了该系统的部分实验测试结果。 展开更多
关键词 飞行器 测试 存贮 动态数据
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实时无损数据压缩算法硬件实现的研究 被引量:19
17
作者 李锦明 张文栋 +3 位作者 毛海央 李林 林娟 马游春 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期315-317,共3页
通过分析LZW数据压缩算法,提出了用硬件电路的方法来实现数据的实时无损压缩存储或转发.提出基于FPGA的实时无损数据压缩算法,并给出了其基本原理及过程.
关键词 数据压缩 FPGA LZW算法 硬件压缩
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MEMS电容式超声传感器设计 被引量:16
18
作者 于佳琪 何常德 +4 位作者 张永平 苗静 李玉平 薛晨阳 张文栋 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第5期706-710,共5页
在传统的电容式超声传感器(CMUT)制造过程中,用低压化学气相淀积技术形成的氮化硅薄膜残余应力大且机械性能难以预知。为此,设计了一种基于阳极键合技术的CMUT,传感器薄膜和空腔分别定义在均匀性好、残余应力低的SOI片和玻璃片上。建立... 在传统的电容式超声传感器(CMUT)制造过程中,用低压化学气相淀积技术形成的氮化硅薄膜残余应力大且机械性能难以预知。为此,设计了一种基于阳极键合技术的CMUT,传感器薄膜和空腔分别定义在均匀性好、残余应力低的SOI片和玻璃片上。建立了一个简化的分析模型对该结构进行机械性能分析,采用有限元分析软件ANSYS仿真验证该所建立的分析模型并预估传感器的性能。利用ANSYS静电-结构耦合仿真给出了塌陷电压。介绍了敏感单元的工艺流程。所设计的传感器频率为1.48 MHz,灵敏度为0.24fF/Pa,塌陷电压为70V,量程为48kPa。 展开更多
关键词 电容式超声传感器 微机电系统(MEMS) 阳极键合 ANSYS 工艺流程
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小型惯导系统数据实时采集处理与存储设计 被引量:20
19
作者 李杰 马幸 +1 位作者 刘俊 张文栋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第3期274-277,共4页
针对某型火箭弹实弹飞行的应用需求,设计并实现了一种基于DSP+FPGA+NAND FLASH架构的大容量导航数据实时采集处理与存储系统。在简要介绍该系统总体设计的基础上,重点探讨了系统的中断控制时序逻辑和系统中数据的读写设计方法。该系统... 针对某型火箭弹实弹飞行的应用需求,设计并实现了一种基于DSP+FPGA+NAND FLASH架构的大容量导航数据实时采集处理与存储系统。在简要介绍该系统总体设计的基础上,重点探讨了系统的中断控制时序逻辑和系统中数据的读写设计方法。该系统具有设计简洁、实时性强的优点;系统总体积小于50mm×50mm×1.8mm,总功耗小于760mW,AD有效位采集精度约14位,接近ADS8365实际支持的14位有效位精度;非常适用于惯性导航、组合导航等多通道同步实时数据采集处理与存储系统。 展开更多
关键词 导航数据 采集处理与存储 DSP FPGA
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光纤腔动态谐振响应特性 被引量:11
20
作者 徐鹏飞 张建辉 +5 位作者 孟祥然 马可贞 赵宇 张文栋 薛晨阳 闫树斌 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期599-604,共6页
光纤环形谐振腔的动态响应特性对其传感应用具有重要影响。为了抑制动态响应,利用多光束干涉原理对其产生原因进行了分析;通过实验测试得到了动态响应的临界振荡条件,并进一步分析了光功率对该临界条件的影响,实验结果与理论分析一致。... 光纤环形谐振腔的动态响应特性对其传感应用具有重要影响。为了抑制动态响应,利用多光束干涉原理对其产生原因进行了分析;通过实验测试得到了动态响应的临界振荡条件,并进一步分析了光功率对该临界条件的影响,实验结果与理论分析一致。同时,针对动态响应对谐振特性的干扰问题,测试了激光器调制参数对动态响应下振荡强度的影响,为传感系统中的误差评估提供了参考依据。 展开更多
关键词 光纤环形谐振腔 动态响应 振荡现象 光纤传感
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