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多节点微口袋裂变电离室信号串扰的抑制

原子能科学技术 2023年第5期57卷 1040-1047页

作者：尹振羽言杰陈鸿飞温中伟何遥中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621000

微口袋裂变电离室(micro-pocket fission detector, MPFD)是堪萨斯州立大学提出的一种新型微型裂变电离室,通过组合多个探测器形成一个多节点的探测器阵列,用于核反应堆堆芯中子注量率的三维在线监测或辐照样品处中子注量率的原位在线... 详细信息

微口袋裂变电离室(micro-pocket fission detector, MPFD)是堪萨斯州立大学提出的一种新型微型裂变电离室,通过组合多个探测器形成一个多节点的探测器阵列,用于核反应堆堆芯中子注量率的三维在线监测或辐照样品处中子注量率的原位在线监测。在多节点探测器的设计过程中,由于各节点用于施加电场和输出信号的平行导线距离非常近,必须抑制各节点之间产生信号的相互串扰,以获得各节点输出信号的准确信息。本工作提出了一种3节点的MPFD设计,利用Garfiled、SRIM以及有限元分析方法对MPFD不同节点之间的串扰信号进行模拟分析,结果表明,MPFD串扰信号较主信号低1个量级,且极性相反。同时,制做了3节点的MPFD探测器样机,利用235U自发衰变产生的α粒子对两个节点之间的串扰信号进行了实验测试。实验结果与模拟计算结果一致,表明这种3节点的MPFD,由不同节点产生的串扰信号可通过信号极性和脉冲幅度进行甄别,不影响探测器对中子注量率的测量。

关键词：微口袋裂变电离室中子注量率信号串扰

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基于RC模型的线阵探测器串扰图像复原方法

光学学报 2020年第23期40卷 1-8页

作者：杨天远余恭敏杨小乐行麦玲周峰北京空间机电研究所北京100094

针对线阵探测器串扰导致的响应异常、暗信号拖尾的现象,进行了串扰的产生机理分析,建立了复原串扰图像信号波形的RC模型,并在此基础上提出了一种串扰图像复原方法。该方法在串扰RC模型的基础上,以恢复信号正常响应和消除暗信号拖尾为目... 详细信息

针对线阵探测器串扰导致的响应异常、暗信号拖尾的现象,进行了串扰的产生机理分析,建立了复原串扰图像信号波形的RC模型,并在此基础上提出了一种串扰图像复原方法。该方法在串扰RC模型的基础上,以恢复信号正常响应和消除暗信号拖尾为目标,建立了优化目标函数,并以不同频率的靶标响应曲线为基础,对模型参数进行了迭代,获得了各个图像频率下复原综合效果最优时的模型参数。得到串扰模型参数后,计算出相应的复原函数,通过频域运算对图像进行复原。对实验室实测的扫描相机线阵探测器红外图像进行了复原,结果显示,所提算法能有效复原不同图像频率下不同靶标图像的正常响应,降低了拖尾暗信号的影响,提升了图像质量。

关键词：探测器线阵探测器信号串扰图像复原频域运算

并行预处理有限元方法及其在系统级封装结构电磁模拟中的应用

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电子学报 2021年第1期49卷 58-63页

作者：王卫杰胡少亮郑宇腾赵振国周海京中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所一室北京100088

针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁... 详细信息

针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁仿真中采用的高效算法.针对系统级封装结构电磁仿真,我们构建了两种预处理技术:区域分解方法与正定矩阵预处理方法.数值模拟结果显示JEMS-CDS程序在百CPU核并行规模上能够实现了近亿未知量的快速迭代求解.针对某天线阵列和射频系统级封装结构,利用JEMS-CDS程序在国产并行机上完成了电磁场并行数值模拟,获得了电磁场的高分辨率结果,支持了电磁兼容性分析、信号完整性分析等应用.

关键词：有限元方法预处理并行计算系统级封装信号串扰

功率器件的SiP传递通道的电源和信号完整性研究

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功率器件的SiP传递通道的电源和信号完整性研究

作者：李晓俊桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着科学技术的不断发展,电路的集成度和密度越来越高,电子产品的功能种类也不断增加,然而目前的电子器件的尺寸不断变小,射频功率放大器件的变化沿速率将沿着引脚信号的方向不断变高,导致功率器件的信号完整性问题急切需要解决。另外,... 详细信息

随着科学技术的不断发展,电路的集成度和密度越来越高,电子产品的功能种类也不断增加,然而目前的电子器件的尺寸不断变小,射频功率放大器件的变化沿速率将沿着引脚信号的方向不断变高,导致功率器件的信号完整性问题急切需要解决。另外,随着工作频率不断增加,工作电压不断减小,同步开关噪声等所引起的电源完整性问题也越来越严重。因此,本文以射频功率放大器件系统级封装的传递通道为研究对象,系统深入地研究封装结构参数的变化对其信号完整性的影响,结合分析BGA锡球的位置放置对电源完整性的影响。通过优化后的传递通道和优化后的BGA锡球布局相辅相成,提高整体的电源和信号完整性。具体研究内容如下:(1)为了研究高频条件下的信号完整性,本文设计的是系统级封装的射频功率放大器件,采用三级级联的电路结构,建立射频功率放大器件简化仿真模型,将模型局部的一对差分线的传递通道导入到ANSYS Q3D仿真软件,分析寄生RLGC参数与频率的关系。第四章的信号工作频率确定为5GHz,它是根据有限元模型分析信号频率对信号损耗和信号串扰等信号完整性参数的影响。(2)基于ANSYS SIwave三维电磁仿真模型,本文探究了过孔构造、传输线、BGA锡球对插入损耗和回波损耗的影响,通过实验验证了仿真分析结果的正确性,并利用响应曲面和正交设计法获得传递通道插入损耗和和回波损耗的优化参数组合,以满足设计要求。插入损耗极差分析的影响因素通过模型的模拟分析顺序如下:传输线宽度>通孔焊盘半径>过孔半径>BGA锡球中间径向半径;分析回波损耗极差的影响因素顺序如下:传输线宽度>过孔半径>BGA锡球中间径向半径>通孔焊盘半径。由方差分析可知:传输线宽度对传递通道插入损耗和回波损耗的影响显著,通孔焊盘半径、过孔半径以及BGA锡球中间径向半径对传递通道插入损耗和回波损耗影响不显著。响应曲面法所优化传递通道结构的插入损耗和回波损耗均有改善。(3)基于ANSYS SIwave三维电磁仿真模型,本文探究了过孔构造、传输线、BGA锡球对信号串扰的影响,利用灰色关联和正交设计获得传递通道近端串扰和和远端串扰的优化参数组合,以满足设计要求。以模型的模拟分析近端串扰极差的影响因素顺序如下:传输线宽度>BGA锡球中间径向半径>通孔焊盘半径>过孔半径;分析远端串扰极差的影响因子顺序如下:通孔焊盘半径>传输线宽度>过孔半径>BGA锡球中间径向半径。由方差分析可知:传输线宽度对传递通道近端串扰的影响显著,传输线宽度对传递通道远端串扰的影响不显著,通孔焊盘半径、过孔半径以及BGA锡球中间径向半径对传递通道近端串扰和和远端串扰影响不显著。灰色关联法所优化传递通道结构的信号串扰有一定的改善。(4)基于die与基板协同建模,采用ANSYS SIwave软件,对BGA封装的电源锡球和接地锡球进行分析,采取多个锡球和一对锡球的排列组合,得到观测点的不同阻抗曲线,找出回路电感值最低的放置规律,从而提高电源完整性。综上,本文初步探究了射频功率放大器件的电源和信号完整性问题,为功率器件系统级封装的传递通道和现实运用提供了一定的理论价值和实际运用意义。

关键词：系统级封装信号完整性传递通道信号损耗信号串扰电源完整性

外差干涉相位测量中信号串扰误差与补偿方法研究

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中国激光 2023年第10期50卷 75-86页

作者：杨伟雷刘洋赫明钊缪东晶陈本永谢志奇李建双浙江理工大学纳米测量技术实验室浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响,提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型,阐明了串扰系数... 详细信息

为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响,提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型,阐明了串扰系数、输入信号幅值比和串扰信号相位偏移对相位测量误差的影响;设计仿真实验验证了该误差模型和补偿方法的有效性;然后基于紧凑型FPGA开发平台设计了相位测量实验,结果表明该补偿方法能够有效消除信号串扰误差的影响,补偿后相位测量的最大误差从0.34°下降到0.01°;最后搭建了外差干涉仪并与高精度的压电位移平台进行比对,实验结果表明补偿后的信号处理系统能够满足外差干涉测量的应用需求。

关键词：测量外差干涉正交鉴相信号串扰频谱分析位移测量

基于定标和图像处理的数字相机串扰图像修正方法

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天文研究与技术 2023年第2期20卷 135-144页

作者：闫晓辉张玉衡宋谦中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院大学北京100049

针对多通道数字相机因信号串扰导致的输出图像重叠问题,基于自行研制的四通道CCD数字相机系统数据,对串扰系数进行了追踪测试,发现串扰系数与输入信号强度和系统读出速度有特定的规律。对于这类系统噪声类串扰,提出了一种基于定标和图... 详细信息

针对多通道数字相机因信号串扰导致的输出图像重叠问题,基于自行研制的四通道CCD数字相机系统数据,对串扰系数进行了追踪测试,发现串扰系数与输入信号强度和系统读出速度有特定的规律。对于这类系统噪声类串扰,提出了一种基于定标和图像处理的串扰图像修正方法。该方法通过定标建立串扰比例系数与像素数字编码(Digital Number,DN)的关系,再由串扰通道反推被串扰通道的干扰量,通过还原算法进行系统差修正,最终消除串扰。测试结果表明,经过该方法修正后的图像,串扰程度可降至基底白噪声量级,图像质量得到大幅改善。该方法对成像系统中因硬件工艺缺陷造成的固定图案噪声的消除有显著效果,对系统噪声类干扰也有抑制作用,在实际应用中可以作为一般成像系统优化图像质量的补充。

关键词：信号串扰数据拟合系统差修正数字相机

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微纳CT高分辨平板探测器串扰抑制及校正

微纳CT高分辨平板探测器串扰抑制及校正

作者：李汶芳重庆大学

学位级别：硕士

近年来,利用微纳CT(Micro/Nano Computed Tomography,Micro/Nano-CT)实现物体内部的微米/纳米级成像在各领域研究得到广泛应用。平板探测器作为微纳CT的重要部件,其空间分辨率直接影响着微纳CT成像分辨率。为提高平板探测器的空间分辨率... 详细信息

近年来,利用微纳CT(Micro/Nano Computed Tomography,Micro/Nano-CT)实现物体内部的微米/纳米级成像在各领域研究得到广泛应用。平板探测器作为微纳CT的重要部件,其空间分辨率直接影响着微纳CT成像分辨率。为提高平板探测器的空间分辨率,人们不断缩小探测器像元尺寸,加重了像元间信号串扰,导致平板探测器所能达到的实际空间分辨率与其理论存在很大差距。因此,研究提高平板探测器空间分辨率的方法是微纳CT高分辨成像亟需解决的问题。本文以光纤耦合CCD/CMOS型高分辨X射线平板探测器为研究对象,主要工作如下:第一,仿真研究了X射线平板探测器信号串扰对空间分辨率的影响。分析了X射线散射串扰与闪烁体荧光串扰的产生机制;应用EGSnrc与Zemax软件建立闪烁屏信号串扰仿真模型,仿真研究了闪烁屏的散射串扰与荧光串扰。仿真结果表明:荧光串扰是影响探测器空间分辨率的主要因素。第二,提出基于串扰抑制的多层结构高分辨率闪烁屏。闪烁屏由多个闪烁层构成,各闪烁层间通过不同折射率耦合剂耦合,通过调节耦合剂折射率可控制闪烁层与耦合剂界面间的可输出荧光角度,达到抑制荧光串扰、提升闪烁屏的空间分辨率的目的。基于点扩散函数理论进行仿真研究,结果表明:与同等厚度的单层闪烁屏相比,本文提出的多层结构闪烁屏可实现更高的空间分辨率。X射线探测成像实验结果进一步验证了多层结构闪烁屏对提升探测器空间分辨率的有效性。第三,提出基于图像重建的平板探测器点扩散矩阵计算方法,对投影图像进行反卷积运算校正串扰信号。将线扩散向量视为点扩散矩阵在不同CT扫描角度下的投影数据,通过模拟平行束扫描重建计算得到探测器的点扩散矩阵。点扩散矩阵反映了探测器的信号串扰,应用点扩散矩阵对投影图像进行反卷积运算,可实现投影图像的串扰校正。X射线成像实验表明:应用本文方法可有效校正串扰,提高图像空间分辨率。通过课题研究,实现了闪烁屏信号串扰的抑制及校正,提高了平板探测器的空间分辨率,对微纳CT高分辨成像具有重要意义。

关键词：平板探测器空间分辨率信号串扰串扰抑制串扰校正

FY-3D MERSI-Ⅱ信号串扰效应在轨检测及订正

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光学学报 2020年第10期40卷 67-78页

作者：肖达徐娜胡秀清吴荣华钮新华王向华何玉青北京理工大学光电学院北京100081 中国气象局国家卫星气象中心北京100081 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

信号串扰会对焦平面通道的观测图像产生显著的条纹影响。基于地、月观测数据,对FY-3D核心载荷中分辨率成像光谱仪(MERSI-Ⅱ)所有通道的串扰效应进行在轨检测并开展了初步的订正实验。检测发现,MERSI-Ⅱ部分焦平面存在显著的通道信号串... 详细信息

信号串扰会对焦平面通道的观测图像产生显著的条纹影响。基于地、月观测数据,对FY-3D核心载荷中分辨率成像光谱仪(MERSI-Ⅱ)所有通道的串扰效应进行在轨检测并开展了初步的订正实验。检测发现,MERSI-Ⅱ部分焦平面存在显著的通道信号串扰现象,其中短波红外焦平面通道5,6以及中长波红外焦平面通道20,21,22,23最为显著,分别表现为探元间串扰、通道间串扰两种特征。基于月球点光源成像特性,采用线性近似订正算法计算了串扰系数,并以通道20为例对订正算法进行了初步验证。结果表明,串扰订正可有效移除月球图像的串扰信号并能够显著改善地球观测图像的条纹现象,说明算法具有很好的适用性。

关键词：成像系统 MERSI-Ⅱ 中分辨率光谱成像月球图像信号串扰串扰订正

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小像元红外探测器读出电路设计研究

激光与红外 2019年第9期49卷 1130-1134页

作者：岳冬青吉晶晶宁提华北光电技术研究所

介绍了基于SMIC0.18μm 3.3V工艺设计研究的第一款小像元红外探测器读出电路,间距10μm,规模1024×1024。文章详细介绍了像素输入级以及列级、输出级运放的设计,为提高线性摆伏,设计选用了低阈值NMOS管nmvt33,仿真分析证明低阈值管nmvt3... 详细信息

介绍了基于SMIC0.18μm 3.3V工艺设计研究的第一款小像元红外探测器读出电路,间距10μm,规模1024×1024。文章详细介绍了像素输入级以及列级、输出级运放的设计,为提高线性摆伏,设计选用了低阈值NMOS管nmvt33,仿真分析证明低阈值管nmvt33的噪声性能优于普通管n33;版图设计对关键信号线和敏感点采取隔离处理措施,对像元间串扰进行了仿真分析,有效控制了信号串扰。电路经测试使用各项功能正常,最大电荷处理能力达到4.3Me^-,动态范围≥65dB,读出速率达到10MHz,性能指标满足设计要求。

关键词：信号串扰电荷处理能力动态范围噪声