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基于改进VMD-WTFD算法的二次谐波光谱信号反演分析

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光通信技术 2024年第1期48卷 85-89页

作者：王战涂兴华张瑞林南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

采用变分模态分解和小波阈值调整函数(VMD-WTFD)算法在处理噪声时,信号波形恢复往往偏离标准的谐波信号,导致反演结果出现偏差。提出了一种改进VMD-WTFD算法,该算法采用新型阈值函数对VMD-WTFD算法进行改进,然后以此改进算法对二次谐波... 详细信息

采用变分模态分解和小波阈值调整函数(VMD-WTFD)算法在处理噪声时,信号波形恢复往往偏离标准的谐波信号,导致反演结果出现偏差。提出了一种改进VMD-WTFD算法,该算法采用新型阈值函数对VMD-WTFD算法进行改进,然后以此改进算法对二次谐波光谱信号进行反演分析。仿真与实验结果表明:与其它几种降噪算法相比,改进VMD-WTFD算法在不同调制度下反演出的原始信号的峰值、峰位和峰谷值更接近原始标准二次谐波光谱信号,去噪后的信噪比为17.545 dB,相关系数可达到0.9929;可以较清晰地反演出人体呼出气体中CO_(2)的二次谐波幅值。

关键词：可调谐二极管激光吸收光谱阈值函数二次谐波波形恢复信噪比

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基于变分模态分解和SG滤波的二次谐波降噪

光电子技术 2024年第2期44卷 152-158,172页

作者：王战涂兴华南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院光电传感工程研究中心南京210023

针对可调谐半导体激光器吸收光谱学,在测量低浓度气体过程中二次谐波存在的噪声问题,提出利用变分模态分解(VMD)和Savitzky-Golay滤波(SG滤波)相结合方法(简记为VMD-SG滤波)对含噪信号进行降噪。分析了VMD平衡参数的最优选取,利用所设... 详细信息

针对可调谐半导体激光器吸收光谱学,在测量低浓度气体过程中二次谐波存在的噪声问题,提出利用变分模态分解(VMD)和Savitzky-Golay滤波(SG滤波)相结合方法(简记为VMD-SG滤波)对含噪信号进行降噪。分析了VMD平衡参数的最优选取,利用所设框长调节因子P,选取SG滤波的最优框长。通过与其他几种降噪算法相比,VMD-SG滤波降噪算法在信噪比、均方根误差、波形恢复、二次谐波特征点误差方面均表现较优。在信噪比(SNR)为-7.8389 dB下该算法SNR提升量为22.047 dB,均方根误差为0.0154,与标准二次谐波相关系数为0.985。结果表明,基于VMD-SG滤波降噪算法的可调谐二极管吸收光谱复合降噪技术,在弱信号方面可以提高信号质量,有利于提高气体反演精度、系统检测灵敏度。

关键词：可调谐半导体激光器吸收光谱二次谐波框长调节因子信噪比均方根误差

应用于动态核极化核磁共振谱仪的263 GHz二次谐波回旋管理论设计

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真空电子技术 2024年第3期 28-32页

作者：朱承辉宋韬王维张开春刘頔威电子科技大学电子科学与工程学院四川成都611731 电子科技大学太赫兹技术教育部重点实验室四川成都611731

太赫兹回旋管因其输出功率高和有一定频率调谐范围的特性,符合太赫兹波驱动的动态核极化(Dynamic Nuclear Polarization,DNP)核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)波谱技术对辐射源的要求。常规用于NMR的基波太赫兹回旋管需要相对... 详细信息

太赫兹回旋管因其输出功率高和有一定频率调谐范围的特性,符合太赫兹波驱动的动态核极化(Dynamic Nuclear Polarization,DNP)核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)波谱技术对辐射源的要求。常规用于NMR的基波太赫兹回旋管需要相对较强的磁场,而二次谐波工作的回旋管可极大地降低对强磁场的依赖。本文提出了一种应用于动态核极化核磁共振谱仪的263 GHz二次谐波回旋管,并基于自洽非线性理论分析了回旋管的模式选择、模式竞争和注-波互作用,确定工作模式为TE 3,3模。数值仿真结果表明注-波互作用效率为0.2%~28.7%,工作频带在263.71~263.75 GHz,符合增强核磁的太赫兹辐射源的要求。

关键词：回旋管核磁共振动态核极化 263 GHz 二次谐波

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金属超表面二次谐波的产生与增强研究

电子元器件与信息技术 2024年第3期8卷 15-18页

作者：孙越张云婕张钰吴宇豪吴俊芳西安工程大学西安工程大学

金属超表面中的二次谐波产生是光学非线性效应的一种表现。本文研究主要集中在金属超表面的二次谐波产生与增强。深入理解金属微纳结构超表面在非线性光学中的潜在应用，通过改变金属微纳结构的几何形状和材料性质，调节非线性极化的相... 详细信息

金属超表面中的二次谐波产生是光学非线性效应的一种表现。本文研究主要集中在金属超表面的二次谐波产生与增强。深入理解金属微纳结构超表面在非线性光学中的潜在应用，通过改变金属微纳结构的几何形状和材料性质，调节非线性极化的相位，以实现对二次谐波产生的精确调控。不同类型的金属单元结构会产生不同的二次谐波效率，而金属超表面激元共振不仅可以增强非线性效应，还能有效地调节非线性效应。通过开口环谐振器(SRRs)实验，证实了其具有很高的二次谐波产生效率。

关键词：金属超表面二次谐波质量控制模式耦合

基于导波驱动相变材料超构表面的基波及二次谐波聚焦

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物理学报 2022年第3期71卷 175-184页

作者：覃赵福陈浩胡涛政陈卓王振林南京大学物理学院南京210093

利用超构表面优异的波前调控能力将片上光子集成电路对光场的操控拓展至自由空间是当前一项重要课题.本文采用传输相位方法设计了一种基于波导模式激发的内嵌式超构表面,其相位分布同时满足导模的基频以及二倍频的聚焦.在此基础上,将内... 详细信息

利用超构表面优异的波前调控能力将片上光子集成电路对光场的操控拓展至自由空间是当前一项重要课题.本文采用传输相位方法设计了一种基于波导模式激发的内嵌式超构表面,其相位分布同时满足导模的基频以及二倍频的聚焦.在此基础上,将内嵌式材料限定为相变材料,结合其在不同相态时的折射率差异,通过仿真手段实现了两种相态下分别针对于基波和二次谐波的聚焦.在基波(或二次谐波)实现高质量聚焦时,焦点处二次谐波(或基波)的成分得到了很大程度上的抑制,更有利于后续完全滤波.进一步地,通过在波导层底面嵌入与顶面完全相同的超构表面,并横向错开半个周期,最终将关于基波聚焦和二次谐波聚焦的器件效率提升为原先单阵列情形的2.2倍和3.7倍.本文的研究为导波驱动(或激发)超构表面的线性及非线性多功能复合调控提供了一种新的可能途径.

关键词：波导聚焦二次谐波超构表面

热透镜效应对半整块腔型中二次谐波过程的影响

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物理学报 2022年第18期71卷 172-179页

作者：张晓莉王庆伟姚文秀史少平郑立昂田龙王雅君陈力荣李卫郑耀辉山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

二次谐波过程是制备高功率、宽波长范围激光的有效途径.在二次谐波过程中,晶体的热透镜效应是限制转换效率进一步提高的重要因素,热透镜效应对二次谐波转换效率的影响随着基频光功率的增大而加剧.本文理论分析了不同半整块腔型中热透镜... 详细信息

二次谐波过程是制备高功率、宽波长范围激光的有效途径.在二次谐波过程中,晶体的热透镜效应是限制转换效率进一步提高的重要因素,热透镜效应对二次谐波转换效率的影响随着基频光功率的增大而加剧.本文理论分析了不同半整块腔型中热透镜效应对转换效率的影响关系;实验上搭建了两种腔型进行高效外腔倍频制备532 nm激光,测量其倍频转换效率随基频光功率的变化关系.对于平凹型半整块腔,在输入光功率为800 mW时,产生747 mW的532 nm激光输出,得到最佳的转换效率为93.4%±3%;对于双凹型半整块腔,在输入光功率为600 mW时,产生529 mW的532 nm激光输出,得到的最佳转换效率为88.2%±3%.研究表明,热透镜效应对双凹型半整块腔的转换效率影响相对较大,且随着腔内损耗的增加而加剧;相比于双凹型半整块腔,平凹型结构可以实现更高效的倍频转换.本文的理论及实验结果可在量子信息科学、光学频率计量以及生物医学等领域的研究中发挥重要作用.

关键词：倍频腔热透镜效应二次谐波转换效率

超声兰姆波二次谐波发生效应的理论、实验及应用研究进展

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科学通报 2022年第7期67卷 583-596页

作者：李卫彬项延训邓明晰厦门大学航空航天学院厦门361102 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 重庆大学航空航天学院重庆400044

材料退化或微损伤的早期无损检测和评价可以保障关键结构的安全服役.因此,开展缺陷演化的早期评价,甚至缺陷产生前的早期检测是非常重要的.通常,线性超声检测方法对材料微观缺陷不敏感.非线性超声技术被广泛认为可以表征材料微观结构变... 详细信息

材料退化或微损伤的早期无损检测和评价可以保障关键结构的安全服役.因此,开展缺陷演化的早期评价,甚至缺陷产生前的早期检测是非常重要的.通常,线性超声检测方法对材料微观缺陷不敏感.非线性超声技术被广泛认为可以表征材料微观结构变化.二次谐波发生效应作为超声传播过程中的一种典型非线性声学效应,可以用来评价材料的性能退化程度和检测早期的微缺陷.此外,超声兰姆波被广泛应用于大型工业结构的健康监测及材料的无损检测和评价.基于超声兰姆波的无损检测方法能够检测出结构不可达或隐蔽区域,并具有低成本、高效率的优势.兰姆波二次谐波结合了兰姆波的优点和二次谐波对微损伤的高敏感特性,近年来受到越来越多的关注和研究.然而,由于兰姆波的频散和多模式特性,一般认为兰姆波传播过程中不存在强烈的非线性效应,实验上也很难对兰姆波二次谐波进行观察与测量.近年来,虽然兰姆波二次谐波的理论和实验研究取得了重要的进展,但该领域仍存在一系列科学和技术难题.本文系统梳理了超声兰姆波二次谐波发生效应的理论研究历程,综述了兰姆波二次谐波的实验研究进展以及在不同类型损伤评价中的应用,讨论了超声兰姆波二次谐波近年来研究中出现的争议问题,最后展望了兰姆波二次谐波的未来研究重点及发展趋势.

关键词：兰姆波二次谐波相速度匹配群速度无损评价

基于改进调制的两级式单相光伏并网逆变器前级二次谐波抑制

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电力系统保护与控制 2023年第17期51卷 110-118页

作者：张鸿博熊军华李继方华北水利水电大学电气工程学院河南郑州450045

为抑制两级式单相光伏并网逆变器前级电路中的二次谐波电流,利用开关周期平均模型对前级电路中二次谐波电流产生的原因进行了分析,基于此提出了抑制二次谐波电流的改进调制方法。该方法根据实时采样得到的母线电压修正占空比,无需复杂... 详细信息

为抑制两级式单相光伏并网逆变器前级电路中的二次谐波电流,利用开关周期平均模型对前级电路中二次谐波电流产生的原因进行了分析,基于此提出了抑制二次谐波电流的改进调制方法。该方法根据实时采样得到的母线电压修正占空比,无需复杂的运算处理,易于实现。进一步分析了改进调制方法下前级Boost电路的小信号传递函数,提出了欠阻尼条件下基于微分先行PID算法的光伏电池最大功率点电压跟踪方法。仿真表明,改进后的两级式单相光伏并网逆变器最大功率点跟踪过程振荡小,光伏电池输出电流平稳,二次谐波电流抑制效果显著。

关键词：并网逆变器二次谐波抑制开关周期平均调制

基于间接二次谐波注入的三级式同步电机低速阶段无位置传感器起动控制

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中国电机工程学报 2022年第24期42卷 9031-9041页

作者：王俊杰魏佳丹郁钧豪周波南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室江苏省南京市211106

针对航空三级式同步电机实现起动功能存在的转子位置检测问题,该文提出一种从主励磁机间接向主发电机注入高频信号的方法,利用旋转整流器产生的二次谐波作为向主发电机励磁绕组注入的高频信号,分析起动过程高频响应信号的频率特性,提出... 详细信息

针对航空三级式同步电机实现起动功能存在的转子位置检测问题,该文提出一种从主励磁机间接向主发电机注入高频信号的方法,利用旋转整流器产生的二次谐波作为向主发电机励磁绕组注入的高频信号,分析起动过程高频响应信号的频率特性,提出一种通过主励磁机的励磁电流生成同步解耦信号的方法,设计基于带通滤波器级联陷波器的转子位置误差信息提取方法,降低提取的高频信号的相移,增强谐波抑制能力,提高位置估计精度。最后,通过仿真和实验证明所提无位置传感器起动控制方法具有良好的位置估计精度,能够实现三级式同步电机在低速阶段的可靠起动控制。

关键词：三级式同步电机间接注入高频信号二次谐波同步解耦信号带通滤波器级联陷波器