自相关仪脉宽
自相关仪脉宽
自相关仪脉宽
自相关仪脉宽是一种常用于信号变换和数字信号处理的分析方法。
自相关仪脉宽的概念源自于传输函数的定义，这个函数有助于表达信号的统计特性。
通过自相关仪脉宽的测量，可以推断信号的时变特性。
自相关仪脉宽的应用涉及信号的复杂性、稳定性、无偏性、能量、相关性和传输函数的估计。
自相关仪脉宽的一般定义是，它是指振幅谱中和传输函数中指定频率附近的谱宽，这种宽度一般以独立统计单位dB常量来衡量。
自相关仪脉宽的测量可以通过相关函数、频率响应和相关系数等多种方法进行，其中最常用的是自相关函数的峰值宽度测量方法。
它的原理是将频率非常接近的多个相关函数取最大值并取平均值，从而得到脉宽值。
自相关仪脉宽是信号能量分析和处理中最重要的参数之一，它可以提供准确的信号谱宽度，可以帮助识别信号的特征和质量，进而改善信号处理和信号分析技术。
自相关仪脉宽的测量可以有效地用于信号源的扩展性、稳定性和复杂性的评估，从而改善系统性能。
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强度自相关仪
强度自相关仪
强度自相关仪是一种测量光学器件强度自相关函数的仪器。
它常用于研究光学器件的时间动态响应特性。
强度自相关仪的工作原理是利用光的干涉效应，将两束光线在半透明反射镜上交叉，产生干涉光谱。
通过控制其中一束光线的光程差，可以得到时间上相隔一定时间的两个光强值，从而得到光学器件的强度自相关函数。
强度自相关仪具有高精度、高分辨率和高灵敏度等特点，被广泛应用于生物医学、材料科学和光学信息处理等领域。
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剩余啁啾对自相关法测量超短脉冲脉宽的影响
剩余啁啾对自相关法测量超短脉冲脉宽的影响郝欣;朱启华;张颖;王芳;王逍;赵磊;周凯南;曾小明【摘要】为了研究待测超短脉冲存在剩余啁啾对2次谐波自相关法测量脉宽产生的影响,以2次谐波自相关法测量原理为出发点,采用2次耦合波方程数值模拟计算了中心波长800nm、脉宽100fs的超短激光脉冲存在不同啁啾量时,经过偏硼酸钡(β-BaB2O4,BBO)晶体Ⅰ类非共线相位匹配进行2次谐波自相关测量对测量结果的影响.分析发现,正啁啾使测量值比实际值偏大,负啁啾使测量值偏小;负啁啾比正啁啾对脉宽测量的影响更大,当脉冲的啁啾参量C=20时测量误差为23%,而C=-20时测量误差高达53%;且测量误差随啁啾量的增大而增大.模拟计算了非线性晶体厚度对脉宽测量的影响,结果表明,选取较薄的非线性晶体能够有效控制啁啾量引起的测量误差,使用非线性晶体的厚度L≤0.5Ld可将脉宽测量误差控制在理想的范围.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2010(034)006【总页数】5页(P789-793)【关键词】测量与计量;超快光学;2次谐波自相关;剩余啁啾;脉宽测量【作者】郝欣;朱启华;张颖;王芳;王逍;赵磊;周凯南;曾小明【作者单位】中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900;中国工程物理研究院,研究生部,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,绵阳,621900【正文语种】中文【中图分类】TN247引言过去几十年超短激光脉冲技术的飞速发展[1]，使高功率飞秒激光脉冲成为人们开展强场物理等科研实验最常用的工具之一[2-3]。
自相关仪脉宽
自相关仪脉宽
自相关仪脉宽是一种工程和科学应用中广泛使用的测量技术，旨在测量信号的脉冲宽度和频谱宽度。
由于信号的振幅、相位和频率可能随时间变化，宽测量工具是评估信号性能的有效方法之一，并可用于调节和修复信号参数。
脉宽测试仪在生物医学物理学、地球物理学、声学物理学等多个领域中得到广泛应用。
它利用脉宽调制信号的特性，来测量信号的脉宽和频谱宽度，这对于测量和控制不同的脉冲源至关重要。
脉宽仪分为两大类：自相关仪和不相关仪。
前者通过在某一时刻的脉冲调制信号，通过多次重复测量，得到一个连续的脉冲宽度值。
自相关仪脉宽有许多优点，其中最重要的一个优势就是它拥有非常好的测量准确度。
自相关仪脉宽测量准确度可以达到毫秒级别，还可以实现高精度的同步记录信号参数。
如果使用不相关仪脉宽，准确度就不能达到这种程度，只能达到微秒级别的准确度，同步记录信号参数也非常困难。
另外，自相关仪脉宽可以在任何频率范围内测试信号，而不相关仪脉宽只能在特定频率范围内测试信号。
自相关仪脉宽仪可以在任何环境下测量，并可以在混合信号中准确测量信号，而不相关仪脉宽仪则不行。
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自相关仪超快飞秒脉冲激光测量
超快飞秒脉冲激光测量一、超快激光是什么？我们所说的超快激光器，一般是指脉冲宽度达到皮秒量级的脉冲激光器。
其具有一下特点：（1）具有极短的激光脉冲。
脉冲持续时间只有几个皮秒或飞秒。
（2）具有极高的峰值功率。
其电场远远强于原子内库仑场，具有极高的电场强度，足以使任何材料发生电离。
近十几年来，由于啁啾脉冲放大(chirped pulseamplification, 简称CPA)技术的提出和应用，宽带激光晶体材料（如掺钛蓝宝石）的出现，以及克尔透镜锁模技术的发明，使超强超快激光技术得到迅猛发展。
小型化飞秒太瓦（1012瓦）甚至更高数量级的超强超快激光系统已在各国实验室内建成并发挥重要作用。
图1、100飞秒激光器时域分布最近，更短脉冲和更高功率的激光输出，如直接由激光振荡器产生的短于5飞秒的激光脉冲，小型化飞秒100太瓦级超强超快激光系统，以及CPA技术应用到传统大型钕玻璃激光装置上获得1拍瓦（1015瓦）级激光输出已有报道，激光功率密度达到1019～1020瓦 /厘米2的超强超快激光与物质相互作用研究也已开始进行。
传统的激光放大采用直接的行波放大，而对超短激光脉冲来说，随着能量的提高，其峰值功率将很快增加，并出现各种非线性效应及增益饱和效应，从而限制了能量的进一步放大。
图2、脉冲序列分布CPA技术的原理是，在维持光谱宽度不变的情况下通过色散元件将脉冲展宽好几个数量级，形成所谓的啁啾脉冲。
这样，在放大过程中，即使激光脉冲的能量增加很快，其峰值功率也可以维持在较低水平，从而避免出现非线性效应及增益饱和效应，保证激光脉冲能量的稳定增长。
当能量达到饱和放大可获得的能量之后，借助与脉冲展宽时色散相反的元件将脉冲压缩到接近原来的宽度，即可使峰值功率大大提高。
为了突破CPA技术的一些局限性，目前国际上正在积极探索发展新一代超强超快激光的新原理与新方法，如啁啾脉冲光学参量放大（OPCPA）原理，目标是创造更强更快的强场超快极端物理条件，特别是图3、钛蓝宝石超快激光器获得大于（等于）1021瓦/厘米2的可聚焦激光光强。
采用二次自相关法测量超短激光脉冲宽度
基础和应用基础研究·强激光与加速器 1733 零空腔单台阶靶状态方程测量时需同时测得冲击波速度和粒子速度，必须采用台阶靶才能实现。
这是“天光一号”长脉冲KrF激光装置上第1次使用台阶靶。
所有实验用靶均为实验室自己手工制作（图3）。
图4是单台阶靶的冲击发光信号，前端（右部）能分辨出台阶，即可分辨出时间差，就可计算冲击波速度。
从图中信号也能看出，台阶两端信号均不平整，分辨率差，需进一步提高精度。
图4 单台阶靶冲击发光信号采用二次自相关法测量超短激光脉冲宽度张 骥，王雷剑，张海峰，汤秀章激光的脉冲宽度现已达到fs量级，已远快于传统电子学器件的响应时间。
要测量超短脉冲的时间宽度，不能采用传统的直接测量方法，而要采用自相关的方法进行测量。
目前实验室有1套超短激光装置，为测量它输出的脉冲宽度，搭建了1个基于二次强度自相关的自相关仪。
原理是将待测激光脉冲分成两束，分别经过精确调整延时后交叉进入二倍频晶体，两束脉冲的交叉部分便会产生二倍频光。
二倍频光的空间尺度对应脉冲宽度的信息，改变某个脉冲的延时便改变二倍频光的位置，用它可标定脉冲宽度和空间尺度的关系。
测到的1组二次强度自相关信号的空间分布示于图1。
经拟合后得到的自相关曲线示于图2。
经拟合计算后得到超短系统输出的激光脉冲宽度为：91(1±10%) fs。
图1 二次强度自相关信号的空间分布174 中国原子能科学研究院年报 2006图2 经拟合后得到的自相关曲线RF射频信号与飞秒激光脉冲的同步戴 辉同步辐射光源是继电光源、X光源和激光光源之后的为人类文明带来革命性推动的崭新光源，已广泛应用于材料、环境、生命科学等前沿研究。
目前，国际上广泛使用的是第三代同步辐射加速器驱动X光源，同时关于第四代先进光源的研究也已广泛开展。
其中，能量循环直线加速器作为下一代先进光源的候选驱动装置，相比前三代的储能环设计，更容易实现大功率能量输出，为泵浦亮度更高，单色性更好，发散度更小，脉冲宽度更短的X射线自由电子激光提供了一个理想的驱动器。
基于自相关检测的参数测量
第36卷 第05期 第20138年6 5卷月数字技术与应用 数D字ig技it术al 与T应ec用hnologyww&Vol.36 No.5 May 2018应用研究DOI:10.19695/12-1369.2018.05.46基于自相关检测的参数测量夏开华 何彩霞 王巍 窦文新 (中国电子科技集团公司第二十九研究所,四川成都 610036)摘要:本文设计了一种基于信号自相关的雷达参数测量。
首先对影响信号检测灵敏度的因素进行了分析,在外面因素不变的条件下,对各种检测方法进行了比较;然后对相关检测的原理进行了详细阐述;最后对自相关检测与常规检测进行了仿真比对,仿真结果表明:自相关检测可以提高检测的灵敏度,能够提高接收机的抗干扰能力;采用相关定理进行相关峰检测,可以节约FPGA资源;基于相关峰检测的模式识别, 有利于提高模式识别的准确性。
关键词: 自相关；灵敏度；相关定理；模式识别中图分类号:TN914.4文献标识码:A文章编号:1007-9416(2018)05-0092-031 引言在雷达侦察领域,我们所接收到的信号往往功率比较小,一个电子战接收机能够正常检测到小信号的能力,就是该接收机的灵敏度。
往往接收机的灵敏度与以下因素有关:SDRX 114dBm 10 log10 B NF D(1)其中,B为信号带宽,NF为噪声系数,识别系数D=SNR-G-L,G为信号处理增益,L为增益损失。
对雷达信号进行检测也有多种方法,比如时域检测、FFT滑窗检测、信道化检测单比特检测,这些检测体制都有一个共同特点,那就是检测灵敏度较低或者信号完全淹没在噪声中时,便不能正确对其进行检测,本文就要介绍一种新的检测方法,即通过对雷达信号自相关以提高检测灵敏度。
2 相关峰检测设计2.1 频率相关检测通过观察雷达信号的波形我们发现,虽然实际信号很小,但是其前后存在一定的关联性,如实际信号为signal =0.3sin(2*pi*(1:1024)*FC/FS),白噪声为Noise=wgn(1024,1,0),混叠后信号为y=signal+Noise,信号功率小于噪声功率,但是噪声的功率谱为常数,噪声的前后没有一定的相关性,如信号为正弦函数,其自相关函数为余弦函数,求信号自相关函数的FFT就可以测量出信号频率,为此我们可按频率相关检测方法来改善频率测量的灵敏度。
用干涉自相关包络宽度测量超短激光脉冲啁啾
用干涉自相关包络宽度测量超短激光脉冲啁啾陈碧芳;刘天夫【摘要】为了测量超短激光脉冲啁啾值,提出了一种用2次干涉自相关包络宽度测量啁啾值的简单方法.利用2次干涉自相关包络宽度对啁啾有很高的灵敏度、含有不同啁啾量的超短激光脉冲有不同的包络宽度的特性,通过对高斯型强度分布的线性、平方及立方啁啾的干涉自相关包络函数进行了理论分析,得到包络宽度与啁啾量值之间的对应关系.采用干涉自相关2次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的含有啁啾的脉冲进行测量,其干涉自相关包络宽度为1.15,被测超短激光脉冲啁啾为1.0.结果表明,根据含有啁啾的干涉自相关曲线两翼的特征,可判断啁啾阶数,再根据包络宽度与啁啾值的对应关系,可估定啁啾量值;用干涉自相关包络宽度能容易地测量超短激光脉冲的啁啾量值.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2010(034)006【总页数】4页(P851-854)【关键词】超快光学;超短激光脉冲测量;啁啾;干涉自相关包络;包络宽度【作者】陈碧芳;刘天夫【作者单位】嘉兴学院,机电工程学院,嘉兴,314001;中国计量学院,信息工程学院,杭州,310034【正文语种】中文【中图分类】TN247引言在超短脉冲激光器的生产领域和应用领域，都需要研究能够方便准确地测量超短激光脉冲啁啾大小及其特性的方法与仪器。
用2次干涉自相关(interferometric autocorrelation,IAC)可以测量飞秒脉冲宽度，也可以检测啁啾，但其检测啁啾时灵敏度较低[1]。
对2次干涉自相关作频谱修正可精确地测量啁啾，这种技术称为干涉自相关修正光谱(modified spectrum autointerferometric correlation,MOSAIC)，与标准的干涉自相关啁啾测量相比较，灵敏度有显著提高[2-5]。
对2次干涉自相关作非平衡频谱修正可以观测超短激光脉冲时间不对称性[6-8]。
现在对2次干涉自相关信号作另一种修正，即对2次干涉自相关包络信号求出包络宽度，该包络宽度随啁啾量值及啁啾阶数不同而不同，因此，由2次干涉自相关信号包络宽度可明确超短激光脉冲的啁啾值。
盘点那些年搞不明白的水声设备参数之——脉宽，带宽傻傻分不清楚！
盘点那些年搞不明白的水声设备参数之——脉宽，带宽傻傻分不清楚！无论是测深仪还是侧扫声呐或是浅地层剖面仪，这三种水声设备作为海洋勘察和测绘的“三剑客”，在设备技术参数中经常能看到脉宽和带宽这两概念，很多学测绘的筒子们对这二位兄弟傻傻分不清楚。
今天我们就来盘一盘“脉宽”和“带宽”这两个参数究竟是个啥玩意儿！脉宽和带宽是来自通信与信号处理领域的概念，都是用来描述信号的。
所以说全称，这二位兄弟是叫“信号脉宽”和“信号带宽”，知道了他们的祖籍和大名是不是依然一头雾水？那就对了，好戏还在后面，咱们接着刨根问底，奔着祖坟刨起来！先说说“脉宽”这大兄弟，他学名叫“脉冲宽度”，英文名叫“ impulse width”。
他的定义是指脉冲信号的脉冲宽度，看定义说了跟没说一样，还不如他的别名让人看着好理解一些。
他有个别名叫“工作周期（Duty Cycle）”，说到周期大家应该有点儿概念了，毕竟想当年都是学过三角函数的数学大神，所谓的周期不就是一段时间么。
那就对了，把脉宽和时间联系起来，说明咱们的路子就没跑偏。
其实在不同的领域，脉冲宽度的的确有着不同的含义，但是在电子和咱水声设备相关领域，脉冲宽度就是信号脉冲能量所能达到最大值持续的周期。
知道了脉宽就是声学信号持续的时间周期，那在水声设备中这个技术指标究竟有啥具体的影响和作用呢？某厂家标称自己的多波束脉冲宽度老宽了，那宽度能宽到宇宙的尽头，他又能怎么样呢？先忘记那些复杂的水声设备，把自己想象成一台测深仪，你的嘴就是发射换能器。
有一天，你带着你岳父去爬山，岳父对着远处的山谷嗷唠一嗓子足足喊了1秒钟，然后若干秒之后就听到了回声。
你也不甘示弱，同样嗷嗷的喊了一嗓子，发声持续了5秒钟，不一会儿，回声从更遥远的山脉传回来了。
在上面的场景中，岳父脉宽可以看做是等于1秒，你的发声脉宽等于5秒。
你的脉宽比你岳父脉宽在数值上宽了很多，从你的脉宽可以从更远的山脉弹回来可以说明脉宽越宽，探测距离越长，威力越大！你的声音不但有从远处山峰回来的回声还有从近处山峰回来的，但是近处的回声往往被你远处的回声所掩盖了。
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自相关仪脉宽
自相关仪脉宽（AutocorrelationPulseWidth）是一种测量激光
器光谱宽度的量度方法，其大致原理是通过观察使用同一激光器输出不同光脉宽的激光束，且具有相同幅度的脉冲自相关来衡量脉冲宽度。
在此方法中，脉宽被定义为峰值到次峰值脉宽度，量度精度比传统的光谱允许获得有更大的精度。
自相关仪脉宽的原理是构建一个测量器，以变化的时间间隔和不同的延迟来监测激光束的发射，以衡量输出的脉宽。
在一般情况下，激光器将输出两个时间作用的脉冲，测量器将将这两个脉冲作用于延迟，使用延迟的时间调整来使两个脉冲的幅度和宽度一致。
通过研究其自相关信号随着时间延迟改变的特性，延迟时间将设置为使得脉冲的幅度和宽度最佳匹配。
由于自相关仪脉宽依赖于时间延迟，一般测量系统需要精确调整发射激光脉宽，由于可能存在一定程度的误差，因此必须使用时间调整来来纠正该偏差。
另一方面，自相关仪脉宽不能获得最佳结果，如果脉冲宽度较宽，那么系统中将会出现谐波失真。
自相关仪脉宽测量方法的优点还在于其灵敏度，因此即使激光器中脉冲宽度发生微小变化，也可以被及时发现，从而及时调整脉宽以防止激光器出现故障。
然而，自相关仪脉宽测量方法也存在一定的缺点，其中最主要的缺点是测量过程较为复杂，还需要一定精度的时间调整电路来准确测量激光束的脉宽。
此外，虽然自相关仪脉宽可以用于精确测量激光束
的脉宽，但它并不能判断激光器的能量是否为常数，也无法判断激光的多普勒漂移和声学混叠情况。
总之，自相关仪脉宽对于精确测量激光器光谱宽度具有重要意义，它可以及时发现激光器内脉冲宽度微小变化，并通过调整到最佳发射脉宽，从而保证良好的光学特性。
但是由于其复杂的测量过程，需要一定精度的时间调整电路，另外它仅能测量激光器脉宽，无法用于判断激光器的其它特性。