基于互相关算法的CSAMT接收信号处理研究

针对可控源音频大地电磁法（CSAMT: Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric）实际勘探中, 因深部目标体响应信号微弱, 测量环境噪声严重等特殊情况而导致接收信号的清晰度大大降低的问题, 提出一种基于互相关算法的CSAMT接收数据去噪处理的新方法。该方法利用发射信号与接收信号之间相关性强, 与随机噪声相关性弱的特点, 设计发射信号电流波形记录器, 将接收信号和发射信号作互相关处理, 滤掉噪声等干扰信号。实验结果表明, 该方法可压制噪声, 可提高CSAMT测量的准确性。     

分像素插值算法的VLSI实现

针对H.264/AVC标准中分像素插值运算复杂度高和存储访问量大的问题, 提出新的分像素插值算法。该算法采用易于硬件实现的4阶滤波器取代6阶滤波器进行分像素插值; 基于算法给出了一种1/4像素精度的8×8 块插补流水线结构。经性能分析和滤波器结构比较表明, 该结构在一个时钟内可以完成32个1/2像素位置的插值运算, 可应用于所有大小块, 且有面积小, 速度快的特点。实验结果表明, 与H.264标准相比, 该算法可以降低15%的空间复杂度, 提高了峰值信噪比, 降低了比特率, 提高了编码性能。     

脉冲型阵列量子级联激光器驱动电源

设计并研制了一种高精度的可调节阵列量子级联(QC: Quantum Cascale)激光器驱动电源, 以用于中红外多气体检测系统。该系统运用时分复用的思想, 利用并联加串联的方式, 同时驱动多个QC激光器。在硬件方面, 以DSP F28335为主处理器, 采用压控恒流源的原理, 通过大功率半导体器件, 实现脉冲频率(1~10 kHz, 步进0.5 kHz)、 占空比(0.5%~40%, 步进0.5%)、 电流幅值(0~4 A, 步进0.1 A)连续可调的脉冲恒流源。在控制方案上, 采用模拟PI(Proportion Integral)控制算法, 通过两级模拟PI环节的双重反馈方式, 提高了驱动电流的准确性和稳定性。同时, 该系统还设计了电源滤波慢启动电路、 过流保护电路、 过压保护电路、 静电防护电路等, 防止QC激光器被瞬间大电流损坏, 以确保激光器的正常工作。经实验测试, 当设定脉冲电流幅值为2.0 A, 脉冲频率为5 kHz, 脉冲宽度为2 μs时, 输出脉冲电流幅值稳定度优于1.7×10^-3 A, 脉冲宽度稳定度优于2.4×10^-2μs, 脉冲上升时间小于11.9 ns, 脉冲下降时间小于9.6 ns。在同时驱动多个QC激光器长时间测试过程中, 驱动电流稳定, QC激光器发光稳定, 测试指标达到要求。     

数字Dithering的FPGA实现

Dithering是抑制模数转换器ADC量化噪声的重要方法,从数字Dithering量化定理出发,实现了数字Dithering的FPGA过程,对关键设计点给出了详尽的阐述,仿真结果也论证了Dithering对ADC性能的提升有积极的作用,为Dithering算法在实际的应用中起到一定的参考和借鉴作用。     

再论暗物质、暗能量、引力波-中微子及力的统一问题——从宇宙微波背景辐射B模偏振之发现的物理学意义谈起

进一步探讨暗物质、暗能量、引力波-中微子及力的统一问题,结果认为:(1)以宇宙大部分星系合并成的重力真空星的类似局部暴涨解释了宇宙加速膨胀的可能是暗能量的高比例之源;证明哈佛—史密森天体物理学中心等BICEP2望远镜发现的宇宙微波背景辐射的B模式偏振信号,可能是宇宙暴涨与上述的类似局部暴涨的引力波叠加作用的结果。(2)英国《自然》杂志发表的76个"黑洞"探测所发现的强大的磁场,客观上较强有力地支持作者提出的"黑洞"(暗星)的夸克星模型:由1/3基本电荷的正负夸克以类似于金刚石的正四面体"空间点阵"组成。质能守恒定律提示1/3基本电荷的夸克可能是空心结构。(3)进一步支持"黑洞"(暗星-夸克星)作为暗物质的候选者的可行性。     

预测未来的科学

“未来无法预测”的说法肯定是错误的。在科学基础上预测未来是常见的事,并不奇怪。典型例子如天气预报。而对地震的研究导致了地震学科的建立。客观世界遵循自然规律,但又是无规、随机、非线性和有突变的,因而预测未来既可能又很难成功。不能用因果性要求批评量子物理实验;可以用因果性对待经典物理实验,但不应死守“因先于果”的时序限制。因果律的精髓应是“在任何情况下果都不能影响因”。在Maxwell—d’Alembert方程求解过程中,完整的数学分析结果是有一个滞后解和一个超前解。过去的习惯作法是抛弃超前解而只留下滞后解,虽然从逻辑上的因果性出发而这样做并不合理,能被人们接受的理由只是“滞后解才与实验情况相符合”。现在已出现了众多的负波速实验,证明了超前渡存在,并且在实验中“果超前于因”。这些实验体现了“进入未来”的意蕴,或许可以看成是“时间机器”设想的某种体现。一般认为经过时空隧道可作时间旅行;也可利用量子力学现象,例如纠缠态和后选择。量子隐形传态传送的是量子态而非实体物质,从逻辑上讲量子后选择传态与时间旅行是一致的。因此旅行者实际上未动,而传送的是描写旅行者的全部信息。很明显,在量子理论中时间旅行是可能的。量子力学是未来学发展的动力。……然而未知事物大量存在,要承认未来充满了不确定性;对未来学的研究面临巨大困难,道路是漫长的。     

三维拓扑绝缘体的磁电耦合效应与冷暗物质轴子

介绍了拓扑绝缘体与量子霍尔效应"家族"的关系和由来,并且从轴子模型的起源角度探讨了三维拓扑绝缘体的磁电耦合效应与冷暗物质轴子模型的联系与区别.结果表明:它们的联系在于材料的电子能带结构和QCD真空结构在拓扑特性上相似,因而有相似的电磁响应;但二者的物理起源不同,有关提议的用磁性拓扑绝缘体(TMI)测暗物质轴子的实验探测的轴子应该是外来的而非TMI产生的.     

基于弱测量和量子反弱测量的三能级量子系统稳定研究

利用弱测量和量子反弱测量方法研究了一个V-型三能级量子系统处在振幅耗散退相干环境作用下的问题.得到了相应的最优化条件、保真度以及成功率解析表达式.通过数值模拟,发现到当弱测量和量子反弱测量强度在满足一定条件下,该退相干的三能级量子系统能有效稳定.     

利用四能级超导量子干涉仪实现Deutsch算法

利用四能级超导量子干涉仪(SQUID)实现量子计算机的Deutsch算法,其中四能级中的两个最低能态作为逻辑态,两个中间能态在操作过程中起辅助作用.通过两个SQUID与单模腔场的共振相互作用和大失谐相互作用,实现Deutsch算法.     

多边形滤波窗口在傅里叶变换中的应用

针对传统傅里叶变换求包裹相位过程中矩形滤波窗口易产生噪声干扰的问题,设计了多边形和圆形滤波窗口。简述了傅里叶变换的原理,通过MATLAB对试验所得物体变形条纹图分别用矩形、多边形和圆形滤波窗口进行了滤波,并讨论了滤波后图像的信噪比。结果表明,针对不同形状的频谱图,采用最适合频谱形状的多边形滤波窗口得到的包裹相位图,噪声最小,质量更高。