红外探测器的读出电路设计

为减少电路功耗和噪声,基于0.35μm n-well CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)工艺,设计了320×240焦平面探测阵列的读出电路。该电路给出了一种新型单级电容跨导放大器,采样保持电路为相关双采样电路。电容跨导放大器采用稳定的偏置电路。该电路每帧图像的输出时间为10 ms,输出图像为100帧/s。     

低噪声X射线探测器读出电路

设计一种32通道X射线探测器读出电路, 将探测到的微弱电信号进行放大并转换成电压信号读出。该电路中每个通道包含一个电荷灵敏放大器、一个相关双采样电路和一个采样保持电路。 为提高成像质量, 对读出电路进行低噪声设计, 其中前级的噪声贡献尤为明显, 因此重点对噪声源进行理论分析并采取相应的降噪措施。仿真得到输出积分噪声为69.7 μV。     

粒子探测器在中国科学技术大学的最新进展

介绍了中国科学技术大学十多年来在新的粒子探测器：气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier,GEM）、微网格气体探测器（MicroMegas）、多气隙电阻板室（Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC）、窄气隙电阻板室（Thin-Gap RPC,TGRPC）、闪烁探测器光电倍增管（Photo Multiplier Tube,PMT）大动态范围读出的研究与发展.     

禁忌粒子群算法

针对基本粒子群算法容易陷入局部最优的缺点,将禁忌搜索算法中的禁忌思想与粒子群算法结合,提出了一种新的粒子群算法——禁忌粒子群算法(TPSO)。该算法将粒子群算法找到的当前最优值禁忌一段时间后再释放,以此避免算法陷入局部最优,即使算法暂时陷入局部最优,该算法跳出局优的能力也很强。实验表明,TPSO在收敛速度以及收敛精度方面都比基本粒子群算法有了很大程度的提高,特别对于多极值问题搜索效果非常好,可以很好的解决算法陷入局部最优的问题。     

过电平采样模数转换器误差源的建模

过电平模数转换器采用异步采样的方式进行数据转换.主要对转换器的不同时间模式进行了研究,综合分析了误差源对异步采样ADC性能的影响,特别对有限时间分辨率、有限精度量化两种主要误差源进行了详细分析.通过优化设计,将计算采样时刻的最大量化误差降为计数器时钟周期的一半,有效提高了系统的信噪比(SNR).推导出SNR的方程,对于固定的时钟频率,当量化分辨率较大时,SNR达到62dB左右.通过仿真确认了方程的正确性.     

用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上ADC设计

设计了一种用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上 ADC。该 ADC 采用流水线结构实现, 采用带溢出检测的多位第一级和后级功耗逐级缩减的方案优化系统功耗, 提高线性度。该设计采用 0.35 μm 的 CMOS 工艺流片验证。测试结果表明: 5V 电源电压、10M 采样率时电路总功耗为98 mW, 微分非线性和积分非线性分别为 -0.8/0. 836 LSB 和 - 0. 9 / 1. 6 LSB; 输入频率为 1 MHz 时, SFDR 和 SNDR 分别为82 和 67 dB。     

光学组件参数对热喷涂粒子参数测量的影响

为保证热辐射法测量热喷涂粒子参数的精度,分析了主要光学参数对信号强度和特征的影响,并通过用等离子喷涂纯Mo粉末进行了实测验证.结果发现:信号强度主要由孔径光阑直径和瞄准距离决定,而信号特征则随粒子空间分布、孔径光阑直径及调制窗口尺寸的变化而改变;试验证实实测信号的相对强度和信号特征与预测规律基本吻合.大直径孔径光阑在提高信号强度和信噪比的同时导致信号特征恶化,小直径孔径光阑有利于获得特征良好的信号,但也会导致信号强度、信噪比和测量结果集中程度的降低.因此,在系统设计过程中,应在采用直径尽可能小的孔径光阑保证粒子信号特征的前提下,引入雪崩光电二极管等高灵敏度器件来提高系统的光电灵敏度,确保信号强度和信噪比,进一步提高测量精度.     

星内粒子辐射探测器上高压单元的模拟

中巴资源卫星上的星内粒子辐射探测器的探头必须要工作在稳定,高信噪比的直流高压电源下。事实证明,安装在中巴资源－1和中巴资源－2卫星上的探测器高压单元能够保证整个探测器的正常运行。但是,新的实验对高压单元的设计提出了新的要求和新的技术指标,作者根据要求和技术指标对原来的探测器高压单元部分进行了改进。首先简要介绍粒子辐射探测器以及它在空间探测方面的作用,然后介绍探测器高压单元的基本原理,并对其中的振荡－换能部分进行理论分析和数值模拟。通过数值模拟,可以从理论上预言高压单元工作点的稳定性以及输出电压随其他参数波动式的变化。最后,对所做的模拟进行相关的讨论和展望。     

像素碲锌镉探测器低噪声读出芯片设计与测试

为了解决像素碲锌镉探测器的高密度和低噪声读出问题,设计了一款8通道的低噪声前端读出芯片。每个通道由两级电荷灵敏前放、4阶半Gauss成形电路和输出驱动放大器组成。芯片采用了0.35μm CMOS工艺完成了流片测试,单通道的电荷增益为65～260mV/fC,成形时间调节范围为1～4μs,测得的最好等效噪声电荷为200e。连接碲锌镉探测器后测得241 Am和57 Co全能峰的能量分辨率分别为9.6%和5.9%。初步测试结果表明:芯片的各项功能都正常,噪声的实测结果与仿真结果比较吻合,但探测器的漏电流以及输入端寄生电容使得其电子学噪声显著增加。     

改进粒子速度和位置更新公式的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法求解精度低、局部搜索能力差、进化后期收敛速度慢等问题,本文提出一种改进粒子速度和位置更新公式的粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm with improved particle velocity and position update formul...     

空间光学敏感器/探测器荷电粒子屏蔽技术综述

空间光学敏感器/探测器是航天器的重要组成部分或重要类型,然而大量存在的空间荷电粒子会造成探测器件本底噪声及性能损伤,对空间探测任务产生不良影响。目前对空间荷电粒子的影响缺乏定量评估手段,广泛采用的质量屏蔽、磁偏转和反符合技术在空间荷电粒子屏蔽方面均存在局限性。在对上述方法进行综述的基础上,提出了基于电磁复合场的空间光学敏感器/探测器荷电粒子屏蔽装置的设计思路。     

粒子图像时间间隔对体视PIV测量误差的影响

体视粒子图像测速(stereoscopic particle image velocimetry, SPIV)技术是根据2台相机各自连续拍摄的至少2帧粒子图像测量平面三维流场,其测量结果的精度与粒子图像时间间隔的设置有关。利用层流和明渠紊流实验数据,分析粒子图像时间间隔对SPIV测量精度的影响,结果表明:当时间间隔满足1/4准则时,层流整体测量精度随时间间隔的增加而提高,但在速度梯度较大区域,当判读窗口内粒子间位移差不满足2/3准则时,测量精度会随时间间隔的增加而降低;明渠紊流外区测量精度未发现随时间间隔发生显著变化,但近壁区过大的速度梯度使2/3准则不再被满足,测量精度随时间间隔增加而显著降低;当不满足1/4准则时,各流动的测量误差均增大。利用SPIV开展平面三维流场测量时应遵循以下实用原则:粒子图像时间间隔应满足1/4准则,在此基础上,速度梯度较小的流动尽量使用较大的时间间隔,而速度梯度较大的流动宜取满足2/3准则条件的最大时间间隔。     

中子多重性探测器搭建及参数标定

该文介绍了自主设计的中子多重性探测器构成模块和搭建方法,以及相应的参数标定算法。在参数标定过程中,首先使用Am-Li中子源的相关计数率与本底计算率差值趋零化方法,提出了预延迟的标定公式;在均方差最小化基础上建立了三均分算法,进行了中子多重性死时间系数的拟合标定。根据6组252 Cf中子源获取的9个标定参数,利用中子多重性探测器对2个钚金属样品进行了测试,测试结果验证了探测器搭建方法的合理性及参数标定算法的正确性。     

交叉策略粒子群算法

提出了一种基于交叉策略的粒子群优化算法(CSPSO),该算法利用遗传算法中的交叉变异策略的优点,将粒子两两进行交叉变异进而得到相同数目的子代粒子来更新替代亲代的粒子,从而更好地解决粒子群优化算法容易陷入局部最优值以及计算精度低等问题.通过对仿真实验的结果分析可知,与基本粒子群优化算法、布谷鸟搜索算法以及已有的部分改进算法相对比,CSPSO在收敛速度和精度方面的优势更为突出.     

循环流化床中粒子速度场

利用三维粒子动态分析仪(PDA)测量了流化床冷态模型中的三维粒子速度,测量了循环流化床内的湍流能量,也对粒子的轴向空隙率进行了测量.实验结果证明了循环床的环一核流动结构的存在,也对循环流化床的气动力特性提供了有价值的数据.     

基于参数变化粒子群算法的MAF传感器建模

在用Hammerstein模型描述热膜式空气质量流量(MAF)传感器时,应用多项式回归分析建立其静态非线性环节的模型,应用参数线性变化的粒子群优化(PSO)算法建立其动态线性环节的模型.文章给出PSO算法的适应度函数及算法流程,并说明了参数设置的方法.研究表明,与基本粒子群算法相比,参数线性变化粒子群算法的建模精度及收敛速度有很大提高.应用参数变化粒子群算法进行传感器动态建模是非常有效的.     

位置敏感探测器的发展状况及应用研究

回顾了位置敏感探测器(PSD)的发展史,阐述了位置敏感探测器主要涉及的应用领域,对位置敏感探测器今后的发展和研究进行了展望。     

金属探测器中控制系统的AD采样新设计

AD7858是AD公司推出的12位串口、高速、低功耗、逐次逼近式AD转换器。该芯片内含一个低噪声、宽频带的跟踪/保持放大器,可以处理高达200 kHz的宽频信号。介绍了该芯片在金属检测的控制系统中的采样设计方法。     

辅助粒子滤波算法及仿真举例

粒子滤波算法是近年来提出的一种较新的算法.通常的粒子滤波利用采样重要性重抽样算法,该算法选用先验分布,但它易受外部观测量的影响,因而会导致权值变化较大,并且引起较高的蒙特卡罗方差以致会使滤波性能较差.为此,本文引入一个辅助变量,利用一种新的使用二次加权操作的粒子滤波算法--辅助粒子滤波算法来对采样重要性重抽样算法进行改进.最后,通过两个仿真实例一维非线性追踪模型和二维纯方位目标追踪模型,进一步分析指出辅助粒子滤波算法比采样重要性重抽样算法更有效.     

基于Morlet小波变异的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法易陷入局部极值,收敛精度不高的缺陷,提出一种基于Morlet小波变异的改进算法。改进算法对组成每代全局极值的各维度实施小波扰动,并将扰动结果作为以一定概率被选中粒子的新位置,充分利用全局极值的优势信息引导粒子快速向最优解靠近,通过小波函数的微调特征帮助粒子跳出局部极值。在12个经典测试函数上的仿真实验结果表明,改进算法的寻优性能较SPSO、CLPSO、DEOPSO、HPSOWM算法有显著提高,适合于求解函数优化问题。