布里渊相移-增益比分布式光纤传感研究进展(特邀)

1

作者 李宗雷 何海军 +3 位作者 周银 邹喜华 潘炜 闫连山 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期49-63,共15页

布里渊光纤传感器利用布里渊频移与光纤的温度及应变之间的线性关系实现分布式温度及应变传感。布里渊相移-增益比技术通过布里渊频移与布里渊相移-增益比之间的线性关系直接映射布里渊频移,相比于常规的扫频拟合方法可大幅度降低扫频... 布里渊光纤传感器利用布里渊频移与光纤的温度及应变之间的线性关系实现分布式温度及应变传感。布里渊相移-增益比技术通过布里渊频移与布里渊相移-增益比之间的线性关系直接映射布里渊频移,相比于常规的扫频拟合方法可大幅度降低扫频次数和原始数据量,进而提升传感器实时性。布里渊相移-增益比技术的实施需要借助相干探测技术同时获得布里渊增益和相移,更高的增益及相移测量精度可以获得更高的传感精度。首先,回顾了过去十余年相干探测技术在实现高精度布里渊增益及相移测量方面的进展,包括光纤群速度色散抑制、光纤群时延波动消除、以及信号源幅度和相位噪声消除等。进一步,阐述了布里渊相移-增益比技术的主要优势,这些技术优势不仅提升了布里渊光纤传感的精度及可靠性,还大幅提升了测量速度。基于这些进展,布里渊相移-增益比技术为大型基础设施温度、应力应变的高精度实时监测提供了新途径,有望推动布里渊分布式光纤传感技术在各领域的实际应用。 展开更多

关键词 布里渊分布式光纤传感 布里渊相移-增益比 边沿辅助技术 相干探测

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基于光子技术的微波频率测量研究进展 被引量：5

2

作者 邹喜华 卢冰 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2014年第6期885-894,共10页

微波频率测量及分析在军用、民用领域中有着重要战略地位和重大需求,并随着通信、雷达、电子对抗中工作频率的不断攀升而面临着前所未有的挑战。近年来以微波光子学为基础的光子型微波频率测量技术应运而生,因其在瞬时带宽、抗电磁干扰... 微波频率测量及分析在军用、民用领域中有着重要战略地位和重大需求,并随着通信、雷达、电子对抗中工作频率的不断攀升而面临着前所未有的挑战。近年来以微波光子学为基础的光子型微波频率测量技术应运而生,因其在瞬时带宽、抗电磁干扰方面有着显著优势,得到了长足发展,并具有重要的理论意义和实用价值。针对目前主要研究的光子型微波频率测量方案,如微波光子扫频方案、频率-幅度映射方案、频率-空间映射方案、频率-时间映射方案、光子压缩感知方案、以及数字化测频方案等,介绍了其基本原理及实验方案,并对各种方案的研究现状与进展进行了梳理、分析和总结。最后,对光子型微波频率测量的趋势和前景进行了简要探讨和展望。 展开更多

关键词 微波光子学 微波频率测量 光电信号处理

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多维光纤通信系统性能监测技术 被引量：11

3

作者 蒋林 易安林 +3 位作者 盘艳 闫连山 潘炜 罗斌 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期542-558,共17页

目前光纤通信系统正朝着超高速、大容量、动态化方向快速发展,新的维度和复用方式以及更加复杂的体系架构对光纤传送网安全可靠运行提出了巨大的挑战.多维光纤通信系统中的性能监测技术能对系统所受损伤进行监测与预警,为自适应补偿、... 目前光纤通信系统正朝着超高速、大容量、动态化方向快速发展,新的维度和复用方式以及更加复杂的体系架构对光纤传送网安全可靠运行提出了巨大的挑战.多维光纤通信系统中的性能监测技术能对系统所受损伤进行监测与预警,为自适应补偿、传输质量评估和网络资源优化等提供信息来源和管理依据,对提升光纤传送网运行和管理水平具有重要的科学意义和社会意义.该文首先重点介绍色散参量监测、非线性参量监测、调制格式参量监测等多个参量监测的研究现状,随后讨论并分析了多维光纤通信系统性能监测技术的发展趋势.未来性能监测技术将朝着精细化、一体化、智能化、多参量同步监测等方向发展. 展开更多

关键词 光性能监测 色散监测 非线性监测 调制格式监测

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超高速全光信息处理 被引量：1

4

作者 闫连山 陈智宇 姜恒云 《中兴通讯技术》 2011年第6期32-37,共6页

P比特级光交换网络的发展,要求网络在传输、复用和交换方式上具有灵活性、多样性和高效性,因此基于超高速全光信息处理的网络功能存在较大价值。利用不同光子材料非线性效应(SPM\XPM\FWM等)已成功实现了组播、码型变换、逻辑门等不同的... P比特级光交换网络的发展,要求网络在传输、复用和交换方式上具有灵活性、多样性和高效性,因此基于超高速全光信息处理的网络功能存在较大价值。利用不同光子材料非线性效应(SPM\XPM\FWM等)已成功实现了组播、码型变换、逻辑门等不同的全光信息处理单元技术,其中高非线性光纤以其易与现有光纤网络相融合和成本相对较低等特点而具有较大潜力。在总结光信息处理的相关研究进展的基础上,文章重点介绍了偏振复用(PDM)系统中的高速全光信息处理技术,包括基于自相位调制效应(SPM)的全光再生和基于交叉相位调制效应(XPM)的波长转换实现。 展开更多

关键词 光信息处理 偏振复用 全光再生 波长变换 高非线性光纤

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全双工光载无线隧道通信系统 被引量：6

5

作者 王侯军 闫连山 +4 位作者 叶佳 潘炜 邹喜华 罗斌 李沛轩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期239-243,共5页

鉴于长距离隧道内复杂的无线传输环境,传统通信技术不能满足旅客高质量的通信需求,提出了一种基于波分复用无源光网络的光载无线(RoF)分布式隧道通信系统。采用波分复用技术实现不同业务在光域的物理隔离,协同分布式天线技术,在隧道内... 鉴于长距离隧道内复杂的无线传输环境,传统通信技术不能满足旅客高质量的通信需求,提出了一种基于波分复用无源光网络的光载无线(RoF)分布式隧道通信系统。采用波分复用技术实现不同业务在光域的物理隔离,协同分布式天线技术,在隧道内部提供高频无线接入,提升系统带宽的同时解决了隧道内部信号急剧衰减的问题。通过实验搭建了全双工的光载无线试验平台,实现了用光学的方法产生和传输载频为24GHz的16/64QAM矢量信号,并且通过测量上下行链路的EVM值验证了方案的可行性。 展开更多

关键词 光通信 隧道通信 光载无线 波分复用无源光网络 分布式天线系统

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基于逆散射方法的光纤非线性预补偿技术研究 被引量：2

6

作者 熊文涛 盘艳 蒋林 《光通信技术》 北大核心 2016年第11期20-22,共3页

针对光纤通信系统中克尔非线性效应引起的信号畸变,对非线性频域内信号的预补偿方案进行了研究。在理想条件以及非理想条件(附加损耗,ASE噪声)下,预补偿处理后的信号都能较好地缓解非线性效应。

关键词 光纤通信 非线性效应 数字信号处理 逆散射 预补偿

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直调型正交频分复用多模光纤链路性能研究 被引量：2

7

作者 陈天华 潘炜 《光通信研究》 北大核心 2010年第3期20-22,36,共4页

正交频分复用(OFDM)技术可应用在多模光纤(MMF)通信系统中实现短距离高速信息传输。文章提出利用光学角谱法计算MMF模式色散,结合OFDM原理构建直接调制型MMF传输的理论模型,并且数值分析了传输速率和误码率(BER)等系统重要性能指标。计... 正交频分复用(OFDM)技术可应用在多模光纤(MMF)通信系统中实现短距离高速信息传输。文章提出利用光学角谱法计算MMF模式色散,结合OFDM原理构建直接调制型MMF传输的理论模型,并且数值分析了传输速率和误码率(BER)等系统重要性能指标。计算结果表明,系统接收机BER为10-3时,对应同步光纤网络中的信号带宽标准OC-768(40 Gbit/s)信号,其传输距离可达2.5 km以上。 展开更多

关键词 光通信 多模光纤 正交频分复用 角谱

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基于光纤的RZ-DPSK全光再生技术的研究 被引量：2

8

作者 张婧 潘炜 《光通信研究》 北大核心 2010年第2期1-3,59,共4页

文章针对基于光纤自相位调制(SPM)效应和四波混频(FWM)效应的全光再生技术,分析了归零差分相移键控(RZ-DPSK)调制信号在SPM效应下再生的局限性,指出只有将相位调制转换为幅度调制才可用此方法实现;同时研究了利用FWM效应实现再生时,在... 文章针对基于光纤自相位调制(SPM)效应和四波混频(FWM)效应的全光再生技术,分析了归零差分相移键控(RZ-DPSK)调制信号在SPM效应下再生的局限性,指出只有将相位调制转换为幅度调制才可用此方法实现;同时研究了利用FWM效应实现再生时,在保证转换效率的前提下泵浦光和信号光波长与零色散波长之间需要满足的关系,以得到适合再生的转移函数。 展开更多

关键词 全光再生 归零差分相移键控 自相位调制 四波混频

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高铁车厢内RoF无线宽带接入及其电磁环境研究

9

作者 雷雳 邹喜华 卢冰 《光通信研究》 北大核心 2015年第3期75-78,共4页

首先提出一种基于RoF（光载无线）技术在高铁车厢内实施分布式宽带无线接入的方案,该方案具有低发射功率、分布式微小区覆盖和多接入点等特点;随后,利用FDTD（有限差分时域）算法软件建立了一套高铁车厢电磁环境分析模型,对宽带接入环... 首先提出一种基于RoF（光载无线）技术在高铁车厢内实施分布式宽带无线接入的方案,该方案具有低发射功率、分布式微小区覆盖和多接入点等特点;随后,利用FDTD（有限差分时域）算法软件建立了一套高铁车厢电磁环境分析模型,对宽带接入环境下车厢内的电磁辐射进行了分析;通过对比RoF分布式方案和传统无线接入系统发现,RoF无线接入系统能够在产生更小功耗的同时降低车厢内耦合电场强度4~6dB,从而有效降低了对车载设备的电磁干扰。 展开更多

关键词 光通信 光载无线 无线接入系统 电磁环境

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对2R全光再生器时间抖动抑制的研究

10

作者 张振 潘炜 《光通信研究》 北大核心 2012年第5期40-42,共3页

研究了利用二次再生结构来抑制光纤自相位调制全光再生器引起的时间抖动。根据转移函数的输出特性,分析了A-A、B-B和C-C 3种类型的二次再生器对时间抖动抑制的性能,并利用分布傅里叶算法进行了仿真。理论和数值结果表明:C-C结构的二次... 研究了利用二次再生结构来抑制光纤自相位调制全光再生器引起的时间抖动。根据转移函数的输出特性,分析了A-A、B-B和C-C 3种类型的二次再生器对时间抖动抑制的性能,并利用分布傅里叶算法进行了仿真。理论和数值结果表明:C-C结构的二次再生器对时间抖动抑制效果最好,B-B型次之,而A-A型则会加剧再生信号的时间抖动。造成二次再生器对抑制时间抖动性能差异的主要原因是,第一级再生器会通过输出脉冲幅度的变化对第二级再生器的时间抖动造成影响。 展开更多

关键词 光纤通信 全光再生 自相位调制 时间抖动 转移函数

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基于一维光子晶体的角度选择吸波体

11

作者 陆亚东 张先涛 《光通信研究》 北大核心 2016年第6期42-45,共4页

提出了一种基于一维PC（光子晶体）的角度选择吸波结构,通过级联若干周期长度不同的PC,裁剪其光子带隙使得该吸波体波矢的实部和虚部仅在布鲁斯特角处有解,在380-700nm波段（全可见光波段）对以布鲁斯特角入射的p极化入射光实现了角度... 提出了一种基于一维PC（光子晶体）的角度选择吸波结构,通过级联若干周期长度不同的PC,裁剪其光子带隙使得该吸波体波矢的实部和虚部仅在布鲁斯特角处有解,在380-700nm波段（全可见光波段）对以布鲁斯特角入射的p极化入射光实现了角度选择吸收,并且角度选择宽度小于5°。仿真结果表明,该吸波体对以布鲁斯特角入射的入射光的吸收率达99%以上,实现了完美吸收。以上结构能实现定向吸收,在太阳能转换等领域具有一定的应用前景。 展开更多

关键词 光子晶体 角度选择 布鲁斯特角 吸波体

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基于可调谐F-P滤波器的光纤光栅传感解调系统寻峰算法对比分析 被引量：14

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作者 蔡能宏 闫连山 +1 位作者 陈娟子 曾德兵 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第4期100-102,106,共4页

设计出一种基于可调谐F-P滤波器的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感解调数据采集与处理系统。为了尽可能提高光纤光栅传感器的精度,分别采用质心法、三次样条插值法、最小二乘法、高斯多项式拟合法等对数据采集系统获取的... 设计出一种基于可调谐F-P滤波器的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感解调数据采集与处理系统。为了尽可能提高光纤光栅传感器的精度,分别采用质心法、三次样条插值法、最小二乘法、高斯多项式拟合法等对数据采集系统获取的原始信号数据进行光纤光栅波长寻峰算法研究,并分别将拟合结果与光谱仪测量波长数据进行比较。结果表明,高斯多项式拟合法精度和稳定性较好,且能满足实时性要求。 展开更多

关键词 布拉格光纤光栅 F-P滤波器 解调 寻峰算法

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基于ARM+CPLD的高精度超声波风速仪的设计 被引量：8

13

作者 吴宗玲 闫连山 +1 位作者 曾德兵 陈娟子 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第6期101-103,107,共4页

分析了运用超声波时差法测量风速风向的基本原理,介绍了风速风向的相关算法,重点给出了基于ARM+CPLD的超声波风速风向仪原型设计。同时提出了一种处理0°(360°)附近平均风向问题的算法,结合实际运用(风力发电)给出了一种运用... 分析了运用超声波时差法测量风速风向的基本原理,介绍了风速风向的相关算法,重点给出了基于ARM+CPLD的超声波风速风向仪原型设计。同时提出了一种处理0°(360°)附近平均风向问题的算法,结合实际运用(风力发电)给出了一种运用气压传感器进行绝对风速测量的理论模型。所设计的超声波风速风向仪对环境监测和风力发电等具有重要的参考应用价值。 展开更多

关键词 ARM CPLD 超声波 时差法 绝对风速 平均风向

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基于OTDM的FBG传感器网络超高速解调系统的设计 被引量：2

14

作者 陈娟子 闫连山 +1 位作者 曾德兵 吴宗玲 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第8期123-125,129,共4页

基于光纤Bragg光栅(FBG)和光时分复用(OTDM)的基本原理研究匹配光栅应变传感器网络的高速解调问题。给出了运用FPGA+ARM的匹配光栅应变解调系统设计,实现了多个FBG信道的同时监测。重点在通过寻峰算法寻到峰值的情况下,结合一种复合滤... 基于光纤Bragg光栅(FBG)和光时分复用(OTDM)的基本原理研究匹配光栅应变传感器网络的高速解调问题。给出了运用FPGA+ARM的匹配光栅应变解调系统设计,实现了多个FBG信道的同时监测。重点在通过寻峰算法寻到峰值的情况下,结合一种复合滤波算法(限幅法+滑动滤波法),极大地抑制了光路和电路中产生的噪声,将峰值功率变化范围由-1.03 dB压缩到-0.31 dB,使得所设计的系统能够在多种环境中应用,具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 光纤BRAGG光栅 光时分复用 解调 复合滤波

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两种双频ROF系统模型的分析与比较 被引量：2

15

作者 刘婷 潘炜 +1 位作者 闫连山 罗斌 《光通信研究》 北大核心 2010年第2期56-59,共4页

文章对两种双频率波段的光纤无线通信(Radio-Over-Fiber,ROF)系统模型进行了仿真分析。首先基于文献实验,实现了使用一个马赫-曾德调制器直接调制双频率波段的ROF系统模型,然后改为使用两个马赫-曾德调制器分别调制两个波段的系统模型... 文章对两种双频率波段的光纤无线通信(Radio-Over-Fiber,ROF)系统模型进行了仿真分析。首先基于文献实验,实现了使用一个马赫-曾德调制器直接调制双频率波段的ROF系统模型,然后改为使用两个马赫-曾德调制器分别调制两个波段的系统模型。结果表明,在误码率BER=10-9,光纤长度为55 km的情况下,对于40 GHz频段,改进后的系统比改进前的系统性能提高5 dBm;从敏感度曲线上也可以看出,改进后的系统性能更稳定。 展开更多

关键词 马赫-曾德调制器 双频率波段 光纤无线通信 误码率 敏感度

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基于FFTW算法的M-Z周界防护系统 被引量：2

16

作者 廖俊 张志勇 +3 位作者 邵理阳 闫连山 王鹏翔 喻劼 《光通信研究》 北大核心 2015年第4期37-38,75,共3页

采用FFTW(西方快速傅里叶变换)算法实现了两路接收信号的快速互相关计算,提高了M-Z(马赫-曾德)周界防护系统定位的实时性。搭建了M-Z周界防护实验装置,在6km光缆上进行了振动信号定位测试。在20 MHz采样率条件下实现了21m的定位精度,定... 采用FFTW(西方快速傅里叶变换)算法实现了两路接收信号的快速互相关计算,提高了M-Z(马赫-曾德)周界防护系统定位的实时性。搭建了M-Z周界防护实验装置,在6km光缆上进行了振动信号定位测试。在20 MHz采样率条件下实现了21m的定位精度,定位计算时间小于0.5s。实验结果表明,此算法与传统FFT(快速傅里叶变换)算法相比,计算速度显著提高。 展开更多

关键词 西方快速傅里叶变换 周界防护 马赫-曾德 互相关算法

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分布式光栅传感网络的高精度温度控制系统设计 被引量：3

17

作者 王波 闫连山 +3 位作者 周威 吴宗玲 孙高盼 廖俊 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第11期118-120,124,共4页

针对分布式光栅传感网络中由于制作工艺和预应力等因素导致的中心波长不匹配问题,设计了基于半导体制冷器(TEC)的温度控制系统,提高了解调系统的解调范围和精度。基于ARM+LTC1923+高精度DA的系统构架实现了同时对多路TEC温度的精确控制... 针对分布式光栅传感网络中由于制作工艺和预应力等因素导致的中心波长不匹配问题,设计了基于半导体制冷器(TEC)的温度控制系统,提高了解调系统的解调范围和精度。基于ARM+LTC1923+高精度DA的系统构架实现了同时对多路TEC温度的精确控制,达到了调节分布式光栅传感网络中作为参考的每路光纤Bragg光栅(FBG)中心波长的目的,使得各参考光栅与其相应的传感光栅中心波长得以匹配。实验结果表明:该系统可重复性良好,并在一定的温度范围内有较高的调控精度。 展开更多

关键词 半导体制冷器 光纤BRAGG光栅 温度控制系统 中心波长

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带倾角补偿的低成本GPS/BD-DR组合导航系统设计 被引量：2

18

作者 郭庆峰 闫连山 +1 位作者 肖辰彬 张程 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第10期68-70,73,共4页

针对目前导航系统的不足,提出了一种带倾角补偿的低成本单陀螺仪单加速度计航位推算(DR)方案。结合DR与GPS/BD系统的特点,通过软硬件设计,实现了GPS/BD-DR组合导航方案,提高并完善了导航性能。城市路况实验结果表明:该组合导航系统能够... 针对目前导航系统的不足,提出了一种带倾角补偿的低成本单陀螺仪单加速度计航位推算(DR)方案。结合DR与GPS/BD系统的特点,通过软硬件设计,实现了GPS/BD-DR组合导航方案,提高并完善了导航性能。城市路况实验结果表明:该组合导航系统能够满足车载导航的基本需求,尤其在灵活移动、多坡道及信号盲区环境下具有较高的定位精度,对城市复杂路况导航具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 全球定位系统 北斗 航位推算 倾角传感器 倾角补偿 组合导航系统

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应用于高速铁路的低成本组合定位系统设计 被引量：2

19

作者 肖辰彬 闫连山 郭庆峰 《电子测量技术》 2014年第9期28-31,共4页

提出了一种基于卫星定位和航位推算(Dead Reckoning,DR)技术的低成本高速列车组合定位系统设计方案。在卫星定位系统中,方案采用了GPS/BD双卫星定位系统;在航位推算系统中,提出了一种双加速度计单陀螺仪单倾角传感器的传感器组合方案;... 提出了一种基于卫星定位和航位推算(Dead Reckoning,DR)技术的低成本高速列车组合定位系统设计方案。在卫星定位系统中,方案采用了GPS/BD双卫星定位系统;在航位推算系统中,提出了一种双加速度计单陀螺仪单倾角传感器的传感器组合方案;采用了双CPU结构体系的运算控制模块,提高了组合导航系统的可靠性和实时运算性能。通过基于"当前"统计模型的联合卡尔曼滤波算法对GPS/BD系统和航位推算的数据进行滤波和信息融合,并利用卫星接收机提供的位置精度因子进行信息融合方案的自适应选择,进一步提高和完善了组合导航系统的定位精度和系统性能。 展开更多

关键词 GPS/BD DR 高速铁路 卡尔曼滤波 组合定位系统

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CCD光电测量信号的高速传输与控制设计 被引量：4

20

作者 金涛 罗斌 《现代电子技术》 2011年第18期142-145,152,共5页

提出一种以电荷耦合器件(CCD)TCD1703C为感光元件的光电测量信号高速传输与控制设计方案。CPLD(EPM240)作为整个传输系统的控制核心,主要完成线阵CCD驱动时序的产生、高速A/D芯片(THS12082)的初始化与采样控制以及FIFO(SN74V273)缓存数... 提出一种以电荷耦合器件(CCD)TCD1703C为感光元件的光电测量信号高速传输与控制设计方案。CPLD(EPM240)作为整个传输系统的控制核心,主要完成线阵CCD驱动时序的产生、高速A/D芯片(THS12082)的初始化与采样控制以及FIFO(SN74V273)缓存数据的复位配置;并通过USB 2.0(CY7C68016A)接口的GPIF接口模式完成控制信号的发送以及实现采集系统与计算机之间的数据高速传输。描述了CPLD的逻辑控制软件设计流程及USB固件、软件设计方案及思想,通过多次软件和实验室测试仿真表明,该设计已满足多种光电测量的硬件数据采集卡要求。 展开更多

关键词 CCD CPLD USB 光电信号传输与控制

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