搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光声池中微弱光声信号检测

许雪梅 戴鹏 杨兵初 尹林子 曹建 丁一鹏 曹粲

光声池中微弱光声信号检测

许雪梅, 戴鹏, 杨兵初, 尹林子, 曹建, 丁一鹏, 曹粲
PDF
导出引用
导出核心图
  • 大气中的污染源气体含量很少, 用光声光谱对其进行监测得到的光声信号极其微弱. 本文首先分析微弱信号产生机理, 在分析Holmes Duffing方程的基础上, 提出了适合光声池微弱信号检测的变尺度差分方法. 该方法通过对信号进行尺度变换, 再做差分来检测微弱信号. 理论分析和实验表明, 变尺度差分方法能很好地抑制系统相空间的共模噪声, 而且能很好地凸显混沌状态临界值. 变尺度差分方法测出的信号相对误差都小于5%, 说明其可以用于较高频率、 相位和频率都未知的微弱光声信号幅值检测.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61172047, 61071025) 资助的课题.
    [1]

    Meng G, Liu X Y, Yuan C Y, Guo F, Zheng C K, Peng C 2011 Spectrosc. Spect. Anal. 31 1819 (in Chinese) [蒙瑰, 刘先勇, 袁长迎, 郭峰, 郑成坤, 彭琛 2011光谱学与光谱分析 31 1819]

    [2]

    Li X K, Li T T, Ma T 2011 J. Vib. Shock. 30 225 (in Chinese) [李秀坤, 李婷婷, 马涛 2011振动与冲击 30 225]

    [3]

    Zhang J L, Wang P, Wang Z B, Li X, Wang Z W 2010 Spectrosc. Spect. Anal. 30 1722 (in Chinese) [张记龙, 王鹏, 王志斌, 李晓, 王智文2010光谱学与光谱分析 30 1722]

    [4]

    Deng H G, Cao W H, Yang B C, Mei W P, Ao B Q 2012 J. Cent. South Univ. (Science and Technoloy). 43 1773 (in Chinese) [邓宏贵, 曹文晖, 杨兵初, 梅卫平, 敖邦乾2012中南大学学报(自然科学版) 43 1773]

    [5]

    Feng J L, Xu W, Niu Y J 2010 Acta Phys. Sin. 59 157 (in Chinese) [冯进钤, 徐伟, 牛玉俊 2010物理学报 59 157]

    [6]

    Yuan C Y, Liu X Y, Meng G, Zhao L 2010 Spectrosc. Spect. Anal. 30 879 (in Chinese) [袁长迎, 刘先勇, 蒙瑰, 赵亮 2010光谱学与光谱分析 30 879]

    [7]

    Liu H B, Wu D W, Jin W, Wang Y Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 050501 (in Chinese) [刘海波, 吴德伟, 金伟, 王永庆 2013物理学报 62 050501]

    [8]

    Gao S L, Zhong S C, Wei J, Ma H 2012 Acta Phys. Sin. 61 180501 (in Chinese) [高仕龙, 钟苏川, 韦鹍, 马洪 2012物理学报 61 180501]

    [9]

    Qin W Y, Su H, Yang Y F 2008 Acta Phys. Sin. 57 2704 (in Chinese) [秦卫阳, 苏浩, 杨永峰2008物理学报 57 2704]

    [10]

    Lai Z H, Leng Y G, Sun J Q, Fan S B 2012 Acta Phys. Sin. 61 050503 (in Chinese) [赖志慧, 冷永刚, 孙建桥, 范胜波2012 物理学报 61 050503]

    [11]

    Wu Y F, Zhang S P, Sun J W 2010 Chin. J. Sci. Instrum. 31 161 (in Chinese) [吴勇峰, 张世平, 孙金玮2010仪器仪表学报 31 161]

    [12]

    Yang B J, LiY, YuanY, Liu X H 2007 Chin. Phys. 16 1072

    [13]

    Deng K, Zhang L, Luo M K 2010 Chin. Phys. B 19 030506

    [14]

    Su L Y, Ma Y J, Li J J 2012 Chin. Phys. B 21 020508

    [15]

    Wang M, Yan Y, Zhang H F 2010 J. Circuits. Syst. 15 118 (in Chinese) [王玫, 颜勇, 张慧峰2010电路与系统学报 15 118]

    [16]

    Yan H, Wei P, Xiao X C 2010 Chin. Phys. B 19 090501

    [17]

    Zhao H, Yin C Q, Shang Q F, Geng Y J 2006 Proceedings of the CSEE. 26 32 (in Chinese) [赵华, 尹成群, 尚秋峰, 耿玉静 2006 中国电机工程学报 26 32]

    [18]

    Wang G Y, Chen D J, Lin J Y, Chen X 1998 Chin. J. Electron. 26 38 (in Chinese) [王冠宇, 陈大军, 林建亚, 陈行 1998 电子学报 26 38]

  • [1]

    Meng G, Liu X Y, Yuan C Y, Guo F, Zheng C K, Peng C 2011 Spectrosc. Spect. Anal. 31 1819 (in Chinese) [蒙瑰, 刘先勇, 袁长迎, 郭峰, 郑成坤, 彭琛 2011光谱学与光谱分析 31 1819]

    [2]

    Li X K, Li T T, Ma T 2011 J. Vib. Shock. 30 225 (in Chinese) [李秀坤, 李婷婷, 马涛 2011振动与冲击 30 225]

    [3]

    Zhang J L, Wang P, Wang Z B, Li X, Wang Z W 2010 Spectrosc. Spect. Anal. 30 1722 (in Chinese) [张记龙, 王鹏, 王志斌, 李晓, 王智文2010光谱学与光谱分析 30 1722]

    [4]

    Deng H G, Cao W H, Yang B C, Mei W P, Ao B Q 2012 J. Cent. South Univ. (Science and Technoloy). 43 1773 (in Chinese) [邓宏贵, 曹文晖, 杨兵初, 梅卫平, 敖邦乾2012中南大学学报(自然科学版) 43 1773]

    [5]

    Feng J L, Xu W, Niu Y J 2010 Acta Phys. Sin. 59 157 (in Chinese) [冯进钤, 徐伟, 牛玉俊 2010物理学报 59 157]

    [6]

    Yuan C Y, Liu X Y, Meng G, Zhao L 2010 Spectrosc. Spect. Anal. 30 879 (in Chinese) [袁长迎, 刘先勇, 蒙瑰, 赵亮 2010光谱学与光谱分析 30 879]

    [7]

    Liu H B, Wu D W, Jin W, Wang Y Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 050501 (in Chinese) [刘海波, 吴德伟, 金伟, 王永庆 2013物理学报 62 050501]

    [8]

    Gao S L, Zhong S C, Wei J, Ma H 2012 Acta Phys. Sin. 61 180501 (in Chinese) [高仕龙, 钟苏川, 韦鹍, 马洪 2012物理学报 61 180501]

    [9]

    Qin W Y, Su H, Yang Y F 2008 Acta Phys. Sin. 57 2704 (in Chinese) [秦卫阳, 苏浩, 杨永峰2008物理学报 57 2704]

    [10]

    Lai Z H, Leng Y G, Sun J Q, Fan S B 2012 Acta Phys. Sin. 61 050503 (in Chinese) [赖志慧, 冷永刚, 孙建桥, 范胜波2012 物理学报 61 050503]

    [11]

    Wu Y F, Zhang S P, Sun J W 2010 Chin. J. Sci. Instrum. 31 161 (in Chinese) [吴勇峰, 张世平, 孙金玮2010仪器仪表学报 31 161]

    [12]

    Yang B J, LiY, YuanY, Liu X H 2007 Chin. Phys. 16 1072

    [13]

    Deng K, Zhang L, Luo M K 2010 Chin. Phys. B 19 030506

    [14]

    Su L Y, Ma Y J, Li J J 2012 Chin. Phys. B 21 020508

    [15]

    Wang M, Yan Y, Zhang H F 2010 J. Circuits. Syst. 15 118 (in Chinese) [王玫, 颜勇, 张慧峰2010电路与系统学报 15 118]

    [16]

    Yan H, Wei P, Xiao X C 2010 Chin. Phys. B 19 090501

    [17]

    Zhao H, Yin C Q, Shang Q F, Geng Y J 2006 Proceedings of the CSEE. 26 32 (in Chinese) [赵华, 尹成群, 尚秋峰, 耿玉静 2006 中国电机工程学报 26 32]

    [18]

    Wang G Y, Chen D J, Lin J Y, Chen X 1998 Chin. J. Electron. 26 38 (in Chinese) [王冠宇, 陈大军, 林建亚, 陈行 1998 电子学报 26 38]

  • [1] 刘海波, 吴德伟, 金伟, 王永庆. Duffing振子微弱信号检测方法研究. 物理学报, 2013, 62(5): 050501. doi: 10.7498/aps.62.050501
    [2] 牛德智, 陈长兴, 班斐, 徐浩翔, 李永宾, 王卓, 任晓岳, 陈强. Duffing振子微弱信号检测盲区消除及检测统计量构造. 物理学报, 2015, 64(6): 060503. doi: 10.7498/aps.64.060503
    [3] 炎正馨, 袁长迎, 李智慧, 蒙瑰, 尚丽平. 高浓度气体共振光声光谱信号饱和特性研究. 物理学报, 2010, 59(10): 6908-6913. doi: 10.7498/aps.59.6908
    [4] 贺静波, 刘忠, 胡生亮. 基于海杂波散射特性的微弱信号检测方法. 物理学报, 2011, 60(11): 110208. doi: 10.7498/aps.60.110208
    [5] 程刚, 曹渊, 刘锟, 曹亚南, 陈家金, 高晓明. 光声光谱检测装置中光声池的数值计算及优化. 物理学报, 2019, 68(7): 074202. doi: 10.7498/aps.68.20182084
    [6] 周彧, 曹渊, 朱公栋, 刘锟, 谈图, 王利军, 高晓明. 基于7.6 m量子级联激光的光声光谱探测N2O气体. 物理学报, 2018, 67(8): 084201. doi: 10.7498/aps.67.20172696
    [7] 余荣, 江月松, 余兰, 欧军. 利用散射光增强弱吸收固体混合物中主要光吸收物质的光声光谱特征. 物理学报, 2013, 62(8): 087802. doi: 10.7498/aps.62.087802
    [8] 许雪梅, 李奔荣, 杨兵初, 蒋礼, 尹林子, 丁一鹏, 曹粲. 基于光声光谱技术的NO,NO2气体分析仪研究. 物理学报, 2013, 62(20): 200704. doi: 10.7498/aps.62.200704
    [9] 林莹莹, 李葵英, 单青松, 尹华, 朱瑞苹. ZnSe/ZnS/L-Cys核壳结构量子点光声与表面光伏特性. 物理学报, 2016, 65(3): 038101. doi: 10.7498/aps.65.038101
    [10] 靳华伟, 胡仁志, 谢品华, 陈浩, 李治艳, 王凤阳, 王怡慧, 林川. 适用于ppb量级NO2检测的低功率蓝光二极管光声技术研究. 物理学报, 2019, 68(7): 070703. doi: 10.7498/aps.68.20182262
    [11] 李纪焕, 李宜德, 杜英磊, 吴柏枚. 光声谱研究多孔碳化硅的能带特性. 物理学报, 2003, 52(5): 1260-1263. doi: 10.7498/aps.52.1260
    [12] 田祥友, 冷永刚, 范胜波. 一阶线性系统的调参随机共振研究. 物理学报, 2013, 62(2): 020505. doi: 10.7498/aps.62.020505
    [13] 张宣妮, 张淳民, 艾晶晶. 四分束风成像偏振干涉仪信噪比的研究. 物理学报, 2013, 62(3): 030701. doi: 10.7498/aps.62.030701
    [14] 唐良瑞, 樊冰, 亢中苗. 利用混沌信号幅值实现混沌同步. 物理学报, 2012, 61(8): 080508. doi: 10.7498/aps.61.080508
    [15] 曹保锋, 李鹏, 李小强, 张雪芹, 宁王师, 梁睿, 李欣, 胡淼, 郑毅. 基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计. 物理学报, 2019, 68(8): 080501. doi: 10.7498/aps.68.20181856
    [16] 赖志慧, 冷永刚, 孙建桥, 范胜波. 基于Duffing振子的变尺度微弱特征信号检测方法研究. 物理学报, 2012, 61(5): 050503. doi: 10.7498/aps.61.050503
    [17] 冷永刚, 赖志慧, 范胜波, 高毓璣. 二维Duffing振子的大参数随机共振及微弱信号检测研究. 物理学报, 2012, 61(23): 230502. doi: 10.7498/aps.61.230502
    [18] 范剑, 赵文礼, 王万强. 基于Duffing振子的微弱周期信号混沌检测性能研究. 物理学报, 2013, 62(18): 180502. doi: 10.7498/aps.62.180502
    [19] 吕志伟, 何伟明, 董永康, 高 玮. 水中受激布里渊散射微弱Stokes信号光的高增益放大. 物理学报, 2008, 57(4): 2248-2252. doi: 10.7498/aps.57.2248
    [20] 秦卫阳, 苏 浩, 杨永峰. 利用Duffing系统的同步识别信号中的微小差别. 物理学报, 2008, 57(5): 2704-2707. doi: 10.7498/aps.57.2704
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  634
  • PDF下载量:  436
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-31
  • 修回日期:  2013-07-18
  • 刊出日期:  2013-10-20

光声池中微弱光声信号检测

  • 1. 中南大学物理与电子学院, 长沙 410083
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61172047, 61071025) 资助的课题.

摘要: 大气中的污染源气体含量很少, 用光声光谱对其进行监测得到的光声信号极其微弱. 本文首先分析微弱信号产生机理, 在分析Holmes Duffing方程的基础上, 提出了适合光声池微弱信号检测的变尺度差分方法. 该方法通过对信号进行尺度变换, 再做差分来检测微弱信号. 理论分析和实验表明, 变尺度差分方法能很好地抑制系统相空间的共模噪声, 而且能很好地凸显混沌状态临界值. 变尺度差分方法测出的信号相对误差都小于5%, 说明其可以用于较高频率、 相位和频率都未知的微弱光声信号幅值检测.

English Abstract

参考文献 (18)

目录

    /

    返回文章
    返回