摘要：针对传统傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT)算法分辨率不高,不能准确提取固有频率的问题,提出将矩阵束(matrix pencil,MP)、自回归滑动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型、稀疏时间需求(sparse time demain,STD)时域模态参数辨识方法应用于提取固有频率。为此,介绍了这几种算法的基本原理,并采用电力系统计算机辅助设计(power system computer aided design,PSCAD)联合MATLAB软件对相关算例进行大量仿真。仿真结果表明,MP、ARMA、STD方法能大大提高频率分辨率,准确提取固有频率值,较FFT方法有明显的优越性。

摘要：介绍了一款缓冲型速差防坠器的研究与开发过程,包括整机设计与关键零部件的选择和性能测试要求等内容,开发完成的缓冲型速差自控器通过摩擦片的摩擦缓冲作用,可以减少坠落过程中人体受到的冲击力。

摘要：为实现sCMOS图像传感器在瞬态成像系统中,外部触发信号与传感器曝光的精确同步,对sCMOS图像传感器外触发工作模式进行了研究。首先,分析了sCMOS图像传感器的性能参数、工作原理及相关四重采样机制;其次,对sCMOS图像传感器的一般工作时序进行分析,并按照瞬态成像系统所需的工作时序,对sCMOS图像传感器设计了高同步精度的外触发工作模式,实现了成像系统的同步瞬态曝光;然后,将成像系统放置在暗箱中,对固定光源的图像进行成像实验;最后,改进了成像系统的外触发工作模式,获取了高增益图像。实验结果表明:成像系统的触发延迟时间小于26.68 ns,触发晃动时间小于6.67 ns;在外触发工作模式下,图像传感器要实现同步曝光功能,必须将外部触发信号设置在复位帧读出之前,并且传感器的同步曝光过程必须跨过一帧复位帧,即成像系统的工作流程依次为等待外触发信号、传感器曝光与复位帧读出、数据帧读出。该成像系统能够实现外部触发信号与曝光过程同步的功能,可与像增强器耦合用于瞬态过程成像。

摘要：高帧频CMOS图像传感器具有集成度高、帧频高、功耗低、抗干扰抗辐照能力强等特性,在科学实验中应用广泛。为提高外同步触发瞬态成像模式下的成像性能,首先介绍了基于高帧频CIS(5T像素,超大快门)的瞬态成像系统构成及其工作模式;从像素结构出发,对该款CIS在不同工作模式下的成像性能进行了理论分析;搭建了基于EMVA1288的标准化测试平台,对瞬态工作模式下的多项关键性能指标进行了测试,并与稳态工作模式下的性能进行了对比。分析结果表明:与稳态工作模式相比,瞬态成像模式下图像传感器具有更大的暗本底和固定模式噪声,但传感器的时序噪声、光响应非均匀性优于稳态工作模式,具有更高的信噪比和动态范围,与理论分析基本吻合。测试分析结果可用于指导科学成像系统设计与性能优化。

摘要：为实现对电流型快响应探测器微弱信号的高速探测和处理,给出了一种微电流信号的高带宽调理方法.分析了几种PIN光电探测器输出信号的频带和幅度特征;以脉宽50ns、电流范围20n A^0.1m A的微电流信号为设计目标,给出了微电流信号的调理方法和设计分析,设计并实现了针对该目标信号的高带宽调理电路;进行了性能对比测试实验,通过与光电倍增管PMT9215B进行输出响应对比,结果表明该调理电路对脉宽40ns的脉冲信号响应良好,响应波形的上升沿和半高宽约10ns,调理电路的信号带宽约35MHz,信号调理的带宽和幅度达到了量化采样要求,验证了该方法的正确性和可行性;应用该调理电路进行了4×32 PIN二维阵列光电探测系统的设计实现,系统动态范围约56d B,时间响应特性良好.

摘要：研究CCD受到射线辐照后的电离辐照效应或者损伤机制,对于在辐射场环境下如何正确应用CCD开展科学研究具有重要的意义。针对面阵CCD的辐照损伤效应的测试方法的要求,选用ICX285面阵CCD作为实验样品,结合辐照板离线和参数测试装置研制了离线式的测试系统,并且针对辐照实验的测试要求,设计了积分时间可调和过扫描设计两种功能,以获取CCD的暗信号和转移效率的变化。在60Co-γ射线源上,运用该系统开展了电离辐照效应实验,获得了受到射线辐照后面阵CCD暗信号的变化规律。

摘要：基于高速金属氧化物半导体场效应晶体管(metallic oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)设计了一款带输出监测的简单快速高压脉冲源,给出了设计参数和电路。该脉冲源驱动简单、体积小、输出幅度可由使用的高压电源调整、电流能达60 A及输出脉冲宽度和频率由输入信号确定。最小脉冲宽度为4.53 ns,250 V/30 A时,前沿为2.28 ns,后沿为3.34 ns,具有输出短路保护及电容、电感、负载调整能力,主要应用于高速成像的像增强器阴极快门。

摘要：针对高能物理实验和核医学成像等领域中应用广泛的高精度时间测量,提出一种基于FPGA的48通道高精度时间测量系统,采用粗粒度与细粒度结合的时间测量方式,使用时钟相移法进行细粒度测量;提出一种基于对数取整的温度计码转换方法,能在PC端实现温度计码与时间的快速转换。测量系统设计了多阈值测量功能,通过阈值配置可对脉冲达到不同电压时的时间进行测量。测试结果表明,测量系统的测量范围大于10 min,时间分辨率约为0.31 ns,均方根精度优于0.27 ns,能实现多阈值脉冲时间测量。测量系统可远程进行数据获取与指令发送,适用于需远程测量时间的应用场景。

摘要：为使科学级CMOS图像传感器适用于高速瞬态过程成像,研制了基于像增强器的高时间分辨科学级成像系统。首先,对不同模式下科学级CMOS图像传感器曝光时间与像增强器选通时间的关系进行了分析,得到全局快门模式和全局复位卷帘快门模式下曝光时间与选通时间的相对关系;其次,根据曝光时间和选通时间的相对关系设计了相应的时序控制方法,给出了像增强器选通信号的生成方法;再次,设计了基于像增强器的高时间分辨科学级成像系统总体框架,将成像系统分为相机端、传输端和PC端3个部分,分别用于图像采集、数据传输和图像处理与显示;最后,基于硬件实现了该成像系统,并在脉冲氙灯下进行了成像实验。实验结果表明,该成像系统的时间分辨率为25 ns,像素量化位数为16 bit,帧频率为43 fps(1 fps为1帧/s)。该成像系统在保持科学级图像传感器特性的基础上具备了高时间分辨率,可用于高速瞬态过程成像。

摘要：针对电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)温度控制过程的时间滞后特性,根据热力学理论建立整个系统的数学模型,利用有限元仿真方法得到其传递函数,在此基础上采用遗传算法实现PID控制参数的在线自适应整定,同时结合Smith预估控制补偿由滞后环节产生的时间迟滞。采用Matlab对控制算法进行仿真分析,结果表明该方法较常规PID控制方法具有调整时间短、超调量小、抗干扰能力强等优点。设计基于单片机和TEC驱动模块的硬件电路将控制算法应用于EMCCD温度控制系统,相机实际制冷温度可达(-12±0.1)℃,图像本底噪声方差仅为18。实际应用结果表明温度控制系统是提升EMCCD相机成像性能的有效方法。