【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及信號探測裝置及方法，具體涉及一種引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置及方法。
技術介紹
1、近紅外信號是一種波長較長、能量較低的電磁輻射波，在醫學、生物學和環境監測等領域具有重要的應用價值。隨著科學技術的不斷進步，人們對近紅外探測技術的研究變得越來越深入。在近紅外探測技術的研究中，極微弱近紅外信號探測是一項關鍵技術，它在許多領域具有重要意義。
2、極微弱近紅外信號探測技術在生物醫學領域中被廣泛應用于生物組織成像、生物分子檢測和疾病診斷等方面。極微弱近紅外信號探測技術能夠準確、高效地獲取生物組織的近紅外探測信息，用于對組織結構和功能進行研究。通過對近紅外探測信號的探測；可以實現對生物分子的定量分析和生物組織的活體成像，為疾病的早期診斷和治療提供了重要依據。
3、極微弱近紅外信號探測技術對于環境監測和污染治理具有重要意義。近年來，隨著環境污染問題的日益嚴重，人們對環境監測和污染治理的需求也越來越迫切。極微弱近紅外信號探測技術能夠實時、準確地監測和分析環境中的有害物質，為環境監測和污染治理提供重要支持。通過對近紅外探測信號的探測和分析，可以實現對大氣、水體和土壤中有害物質的快速監測和溯源，為環境保護和污染治理提供科學依據。
4、極微弱近紅外信號探測技術對于材料科學和工程領域的研究具有重要意義。近紅外探信號測技術在材料科學和工程領域中被廣泛應用于材料表征、組分分析和性能評估等方面。極微弱近紅外信號探測技術能夠實現對材料的結構、組分和性質的精確分析和評估，為材料設計和工程應用提供重要支持。通
5、因此，極微弱近紅外信號探測在生物醫學、環境監測和材料科學等領域都具有重要意義。這項技術的發展和應用將為人類的生活和健康、環境保護和可持續發展、材料創新和工程進步提供重要的支持。隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，極微弱近紅外波段信號探測將在更多領域中展現出其巨大的潛力和價值。
6、然而，由于極微弱近紅外信號的強度極弱，其探測成為一個具有挑戰性的任務。首先，近紅外光在元件中的散射較強，信號強度迅速衰減。其次，噪聲的干擾也會影響到信號的準確探測。由于光源的不穩定性、環境的干擾以及儀器本身的噪聲等原因，信號中常常摻雜著各種噪聲成分。需要對信號進行有效的噪聲抑制，以提高信噪比。然而，目前的探測設備在提高信號分辨率和減小噪聲干擾方面仍存在一定的限制。
7、常規提高極微弱近紅外信號探測精度的方法有：通過增加近紅外信號的強度，從而提高探測精度；還可以在系統中加入濾波、放大電路，搭建出帶寬盡量窄的濾波放大結構，濾除噪聲，達到檢測信號的目的。但是這些常規方法存在著信號丟失、噪聲干擾等問題，導致信號探測的靈敏度和精度不高；同時，探測器在近紅外波段響應率會直線下降，靈敏度急速降低，探測較困難且探測精度大幅下降，加之目標信號極其微弱的情況下，探測更是難上加難。因此，研發一種能夠有效提高微弱近紅外信號探測精度的方法迫在眉睫。
技術實現思路
1、本專利技術目的是提供一種引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置及方法，以解決現有對極微弱近紅外信號的探測方法不僅容易丟失信號、受噪聲干擾，而且探測器在近紅外波段響應率低，導致探測精度低的技術問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特殊之處在于：包括選通單元、控制單元、探測器、降噪處理單元以及處理器；
4、所述選通單元設置在入射光線的光路上，包括選通門一、選通門二、選通門三、選通門四、選通門五，以及分別與選通門一、選通門二、選通門三、選通門四、選通門五對應連接的控制器a、控制器b、控制器c、控制器d和控制器e；
5、所述控制單元包括相互連接的中央處理器及信號收發模塊；所述信號收發模塊還分別與控制器a、控制器b、控制器c、控制器d和控制器e連接；所述中央處理器輸出相應選通門動作信號；所述信號收發模塊用于收發選通門動作信號；
6、所述探測器的探測端分別與選通門一、選通門二、選通門三、選通門四及選通門五的輸出端對應，其輸出端依次連接所述降噪處理單元及處理器；所述探測器用于探測通過選通門一、選通門二、選通門三、選通門四和/或選通門五的選通門動作信號；
7、所述降噪處理單元用于對探測器探測到的信號進行降噪處理；
8、所述處理器用于接收降噪處理后的探測信號。
9、進一步地，所述選通單元還包括連接在控制器a與信號收發模塊之間的調制電路a、連接在控制器b與信號收發模塊之間的調制電路b、連接在控制器c與信號收發模塊之間的調制電路c、連接在控制器d與信號收發模塊之間的調制電路d、連接在控制器e與信號收發模塊之間的調制電路e。
10、進一步地，所述降噪處理單元包括依次連接的放大器、降噪器及濾波器；
11、所述放大器的輸入端與探測器的輸出端連接；
12、所述濾波器的輸出端與處理器的輸入端連接。
13、一種引力波探測中微弱近紅外信號探測方法，采用上述的引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特殊之處在于，包括以下步驟：
14、步驟1、確定各選通門的初始參數t、δt和權重w；其中，t＝2δt，誤差分配權重wa＞wb≥wc＞wd≥we，且wa+wb+wc+wd+we＝1；
15、步驟2、進行信號探測，獲得探測信號sm，計算探測信號誤差e：
16、e＝sm-si
17、其中si為理想信號；
18、步驟3、根據選通門的優先級和當前誤差大小將誤差e加權分配到各個選通門上，得到誤差梯度為：
19、ea＝wa×e
20、eb＝wb×e
21、ec＝wc×e
22、ed＝wd×e
23、ee＝we×e
24、步驟4、根據誤差梯度，計算每個選通門的誤差對相應開啟時間的偏導數和持續時間的偏導數分別作為更新各個選通門開啟時間和持續時間的梯度方向；
25、步驟5、基于梯度方向，通過下式更新每個選通門開啟時間和持續時間：
26、
27、其中，α為衰減因子，α大于0小于等于1；
28、步驟6、重復步驟3-步驟5，直至探測信號誤差ei+1-ei＜t，t為預設閾值，則以ti+1和δti+1作為每個選通門最優開啟時間和持續時間。
29、本專利技術的有益效果：
30、1、本專利技術提供引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置及方法，通過串并聯結合的形式，多級選通門排列，能夠根據不同的傳輸需求，靈活地選擇最佳的傳輸路徑，提高數據傳輸效率和速度，提高系統的靈活性。多選通門級聯設計，提高了系統的可靠性，降低了系統故障率，保證數據傳輸的穩定性和連續性。
31、2、本專利技術提供引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特征在于：包括選通單元(2)、控制單元(18)、探測器(21)、降噪處理單元(22)以及處理器(23)；
2.根據權利要求1所述的引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特征在于：所述選通單元還包括連接在控制器a(8)與信號收發模塊(20)之間的調制電路a(13)、連接在控制器b(9)與信號收發模塊(20)之間的調制電路b(14)、連接在控制器c(10)與信號收發模塊(20)之間的調制電路c(15)、連接在控制器d(11)與信號收發模塊(20)之間的調制電路d(16)、連接在控制器e(12)與信號收發模塊(20)之間的調制電路e(17)。
3.根據權利要求1或2所述的引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特征在于：所述降噪處理單元(22)包括依次連接的放大器、降噪器及濾波器；
4.一種引力波探測中微弱近紅外信號探測方法，采用權利要求1-3任一所述的引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特征在于：包括選通單元(2)、控制單元(18)、探測器(21)、降噪處理單元(22)以及處理器(23)；
2.根據權利要求1所述的引力波探測中微弱近紅外信號探測裝置，其特征在于：所述選通單元還包括連接在控制器a(8)與信號收發模塊(20)之間的調制電路a(13)、連接在控制器b(9)與信號收發模塊(20)之間的調制電路b(14)、連接在控制器c(10)與信號收發模塊(20)之間的調制電路c...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉巍，李朝輝，毛振，趙建科，孫熙函，朱輝，魏紫薇，尹云飛，劉勇，劉金博，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：
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