|
搜索
搜 索
高等教育領域數字化綜合服務平臺
寬帶高速光電信號分析儀
5G、大數據、人工智能、元宇宙等新業務應用的興起，以及后疫情時代催生的遠程辦公、遠程教學等實時視頻業務，急劇加速了通信網絡流量激增的趨勢。而長距離、大容量、高速率的光纖通信技術成為了實現信息化社會和數字經濟的必由之路。對于光通信產業鏈上的模塊廠商、設備制造商、運營商來說，測試是必不可少的環節。一般來說，驅動光收發機的高速芯片的開發進度會比光通信器件滯后差不多一年。 在光通信模塊廠商、設備制造商開發最新相干光通信子組件時，工程師需要先進的測試設備，提供足夠的性能，證明其最終模塊設計的預期性能。隨著系統速率的提升，復雜調制格式的演進，市場大量需求的出現，催生了低成本、高性能的寬帶高速光電信號分析儀的巨大市場需求。同時，當今世界格局下，亟需突破國外在高速光通信信號檢測領域對國內的技術限制和關鍵儀器、器件的性能瓶頸，實現在高速光電信號分析儀的國產化目標。
【成果介紹】
本成果基于線性光采樣，利用低重復頻率脈沖光對待測信號光在光域上進行采樣，使用技術成熟成本較低的低速的光電探測器和采集卡進行光電和模數的轉換，軟件同步算法為光采樣技術提供了數字信號處理上的支持，通過恢復出信號的眼圖和星座圖以及計算相應的 EVM 和 Q 值來判斷信號的質量。通過多年技術積累，在相干檢測中全光采樣技術、超低時間抖動采樣脈沖源的實現方法、以及相干檢測算法和軟件時鐘提取技術中取得突破。
圖1 高速光調制信號分析儀樣機
【性能指標】
基于線性相干光采樣技術在國內首次現場測試了4個ITU-T標準波長信道下的128Gbps PDM-QPSK光信號，測量結果利用安捷倫的光調制分析儀作為對照參考，同樣信號下測得的 EVM 差值小于2%，Q 因子差值小于2dB。實現指標包括全光采樣源時間抖動為60.335fs，分析帶寬>1THz，時域分辨率200fs，待測光信號速率達到508.608Gbps，實測相位誤差小于1.5°，測量時間100ms，平均故障間隔時間MTBF 1000小時。開發全光采樣時域分析數據解算軟件，可以實現光電信號波形分析、速率測量和眼圖測量等功能。
圖2 測試架構
圖3 窄帶光采樣結果
圖4 寬帶光采樣結果
【技術優勢】
已經研制出樣機。光采樣技術相對于傳統電采樣方式，降低了系統帶寬要求，減緩了光電探測器和采集卡帶寬的瓶頸效應，降低了成本和硬件設計復雜度。同時，本產品所采用的線性光采樣技術，其靈敏度遠高于非線性光采樣，且對高階調制格式具有同樣的處理效果和優越性能，能全面分析信號特性。低成本高測量帶寬的線性光采樣技術已成為高速信號質量檢測未來最有潛力的方向。
華中科技大學
2022-10-17
幅無載波牛頓環干涉條紋分析技術
本成果提出了針對單幅無載波牛頓環干涉條紋的分析技術，可對球面元件進行干涉測量，獲取球面曲率半徑和頂點位置，也可以用于測量介質折射率和光源波長。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、技術分析
成果提出了針對單幅無載波牛頓環干涉條紋的分析技術，可對球面元件進行干涉測量，獲取球面曲率半徑和頂點位置，也可以用于測量介質折射率和光源波長。相關技術于2013年提出，利用現代信號/數據處理方法，從一個新的角度解釋了牛頓環現象的本質，直接可以通過單幅牛頓環條紋圖即可提取出被測球面曲率半徑、頂點位置（牛頓環環心）。相關技術在國內外均為首創，經過8年的開發和改進，在科研和教學領域各開發了一個原理樣機，具有很好的精度和很低的耗時的特點。相較其它技術而言，技術手段非常簡潔，無需昂貴的光學硬件（移相器、載波調制），具有更高的抗干擾和抗噪聲能力，在低分辨成像和局部條紋中仍然可以獲得高精度測量結果（其它同類方法失效）。可以推廣到任何球面干涉測量領域，測量對象可以是任何球面元器件（眼鏡、光纖連接器、天文望遠鏡等），也可以用于折射率和波長測量領域，是一個應用面很廣的基礎技術。
北京理工大學
2022-08-17
高精度跟蹤定位及賽場運動分析系統
本成果通過云臺變焦跟蹤和大視場高分辨采集兩種技術分別用于實現大場地下運動員動作特寫和全景下運動軌跡的采集，實現動作捕捉和軌跡測量。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、技術分析
在大型運動場景中開展的運動項目，如冰雪運動，體操，田徑等，對運動軌跡與動作分析技術有著迫切的需求，現有的運動分析設備通常只適合于在小范圍內使用，解決大場景下的動作捕捉與軌跡采集問題主要采用多套系統采集領域拼接來實現，其施工難度和復雜度大，成本高。
所研發的成果具有以下特點：
通過云臺變焦跟蹤和大視場高分辨采集兩種技術分別用于實現大場地下運動員動作特寫和全景下運動軌跡的采集，實現動作捕捉和軌跡測量；
可以通過高精度伺服云臺光學投影器將記錄的軌跡數據以場地投影的形式在場地內進行再現
具有便攜性，可在目標場地內一兩個小時內完成布置，開始使用，隨用隨走。
所研發產品除了用于運動員運動過程的動作分析以外，還可拓展用于遠程虛擬對抗，遠程體育訓練教學，運動過程的虛擬全角度數字采集與轉播等領域，在數字體育領域可能具有很大的推廣價值。
北京理工大學
2022-08-17
近場聲全息噪聲源測量分析系統
成果簡介：近場聲全息噪聲源測量分析系統是一種先進的 聲學測量、分析設備，可廣泛用于各類機電設備的噪聲源識別 以及聲學特性測試與分析過程，由于其具有極高的空間分辨率， 可實現聲源的精確識別與定位，在飛機、潛艇、高速列車、各 類車輛的聲學測試、噪聲治理、聲學故障診斷中有廣泛的應用 前景。 主要功能包括：在不同聲學環境中對噪聲源進行精確識別 與定位；精確重建聲源的表面聲壓和
合肥工業大學
2021-04-14
便攜式元素成分分析儀
簡要說明： 1．本外觀設計產品的名稱：便攜式元素成分分析儀。2．本外觀設計產品的用途：本外觀設計產品用于分析物質元素組成和含量。3．本外觀設計產品的設計要點：在于形狀。4．最能表明本外觀設計設計要點的圖片。
四川大學
2016-10-26
網絡信息安全自動分析與評測系統
項目研究內容 ： 本系統的開發內容是實現一個能夠對網絡安全認證 協議進行形式化自動分析的模型檢測系統， 該系統能夠自動完成對協議的 建模、性質歸納及協議系統模型的驗證，并在發現協議漏洞時，以直觀的 圖形化界面顯示該漏洞的攻擊序列圖。 技術特點 ：抽象性：該系統具有較高的抽象性。協議的建模和驗證過 程對用戶來說是完全透明的
南昌大學
2021-04-14
分布式光伏數據分析軟件
分布式光伏數據分析的主要內容分為三大部分：動態數據分析、諧波分析和故障事件分析。對動態數據，軟件可以設置電壓、電流、角度、頻率等額定值和越限門檻值，并可以繪制發生故障時刻前后若干秒的電壓、電流、有功、無功曲線。諧波分析可以計算諧波電壓總畸變率、奇次諧波電壓含有率、偶次諧波電壓含有率、諧波電流是否越限。故障事件分析可以把故障數據解讀成便于閱讀的故障文件。
創新點
對采集的動態電力數據可以形成完整的分析報告，并對故障事件形成完整的分析報告。
市場前景
電網運行的各種場景，都會產生海量數據。為了在這些數據里找到有效信息，需要有數據分析軟件幫助用戶實現。只要是電網運行中產生的數據，都能在該軟件框架的基礎上，實現數據分析相關功能。目前已經開展針對分布式光伏及電采暖數據進行分析，并可以形成完整故障報告。
華北電力大學
2023-08-09
經濟型原裝進口分析天平
產品詳細介紹 快速２秒穩定 可拆裝大型防靜電弧形防風罩 精巧外型設計：198 mm × 294 mm 旋轉滑動門設計，寬敞的稱量空間 內置校準砝碼，自動自校準（ＨＲ－ＡＺ） 高清晰背光源液晶顯示 １４種稱重單位，內含一用戶自編程的稱量單位 ＧＬＰ/ＧＭＰ/ＧＣＰ/ＩＳＯ格式 ＡＣＡＩ自動計數精度提高功能 百分比功能 自動環境調節功能＆保持功能 統計計數功能 帶蜂鳴器比較輸出 自動開關機功能 下掛鉤功能 密度測量功能 內置可充電電池（選配） 外部輸入／輸出ＲＳ－２３２Ｃ接口ＵＳＢ接口（選配）帶Ｗｉｎ－Ｐｌｕｓ的以太網接口（選配） 選配件ＨＲＡ－０２ ＵＳＢ接口ＨＲＡ－０８ 帶Ｗｉｎ－Ｐｌｕｓ的以太網接口ＨＲＡ－０９ 可充電電池＊ 注意：ＨＲＡ－０２，ＨＲＡ－０８以及ＨＲＡ－０９三者不能同時使用。 規格說明
廣州艾安得儀器有限公司
2021-08-23
植物表型成像分析系統（植物自動傳送版）
產品詳細介紹
PlantScreen植物表型成像分析系統（植物自動傳送版）
PlantScreen植物表型成像系統由捷克PSI公司研制生產，整合了LED植物智能培養、自動化控制系統、葉綠素熒光成像測量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、自動條碼識別管理、RGB真彩3D成像、自動稱重與澆灌系統等多項先進技術，以最優化的方式實現大量植物樣品——從擬南芥、玉米到各種其它植物的全方位生理生態與形態結構成像分析，用于高通量植物表型成像分析測量、植物脅迫響應成像分析測量、植物生長分析測量、生態毒理學研究、性狀識別及植物生理生態分析研究等。作為全球第一家研制生產植物葉綠素熒光成像系統的廠家，PSI公司在植物表型成像分析領域處于全球的技術前列，大面積葉綠素熒光成像分析功能使PlantScreen成為植物表型分析與功能成像分析的最為先進的儀器設備，使植物生長、脅迫響應等測量參數達100多個。
左圖為整套PlantScreen系統，中圖為成像室，右圖為成像室中的玉米
PlantScreen系統包括如下成像分析功能：
1. 葉綠素熒光成像分析：單幅成像面積35x35cm，成像測量參數包括Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd等幾十個葉綠素熒光參數
2. RGB成像分析：成像測量參數包括：
1) 葉面積（Leaf Area: Useful for monitoring growth rate）
2) 植物緊實度／緊密度（Solidity/Compactness. Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant）
3) 葉片周長（Leaf Perimeter: Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）
4) 偏心率（Eccentricity: Plant shape estimation, scalar number, eccentricity of the ellipse with same second moments as the plant (0...circle, 1...line segment)）
5) 葉圓度（Roundness: Based on evaluating the ratio between leaf area and perimeter. Gives information about leaf roundness）
6) 葉寬指數（Medium Leaf Width Index: Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）
7) 葉片細長度SOL (Slenderness of Leaves)
8) 植物圓直徑（Circle Diameter. Diameter of a circle with the same area as the plant）
9) 凸包面積（Convex Hull Area. Useful for compactness evaluation）
10) 植物質心（Centroid. Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）
11) 節間距（Internodal Distances）
12) 生長高度（Growth Height）
13) 植物三維最大高度和寬度（Maximum Height and Width of Plant in 3 Dimensions）
14) 相對生長速率（Relative growth rate）
15) 葉傾角（Leaf Angle）
16) 節葉片數量（Leaf Number at Nodes）
17) 其它參數如用于植物適合度估算的顏色定量分級、綠度指數（Other parameters such as color segmentation for plant fitness evaluation, greening index and others）
3. 高光譜成像分析（選配），可成像并分析如下參數：
1) 歸一化指數（Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)）
2) 簡單比值指數（Simple Ratio Index, Equation: SR = RNIR / RRED）
3) 改進的葉綠素吸收反射指數（Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI1), ?Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）
4) 最優化土壤調整植被指數（Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index (OSAVI)?, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）
5) 綠度指數（Greenness Index (G), Equation: G = R554 / R677）
6) 改進的葉綠素吸收反射指數（Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI), ?Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）
7) 轉換類胡羅卜素指數（Transformed CAR Index (TCARI)?, Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)]）
8) 三角植被指數（Triangular Vegetation Index (TVI)?, ?Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）
9) ZMI指數（Zarco-Tejada & Miller Index (ZMI), Equation: ZMI = R750 / R710）
10) 簡單比值色素指數（Simple Ratio Pigment Index (SRPI), Equation: SRPI = R430 / R680）
11) 歸一化脫鎂作用指數（Normalized Phaeophytinization Index (NPQI), Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）
12) 光化學植被反射指數（Photochemical Reflectance Index (PRI), Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）
13) 歸一化葉綠素指數（Normalized Pigment Chlorophyll Index (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）
14) Carter指數（Carter Indices?, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）
15) Lichtenthaler指數（Lichtenthaler Indices?, Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690）
16) SIPI指數（Structure Intensive Pigment Index (SIPI), Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）
17) Gitelson－Merzlyak指數（Gitelson and Merzlyak Indices?, ?Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）
4. 熱成像分析（選配）：用于成像分析植物在光輻射情況下的二維發熱分布，良好的散熱可以使植物耐受較長時間的高光輻射或低水條件（干旱）
5. 近紅外成像分析（選配）：用于觀測分析植物的水分狀態及其在不同組織間的分布變異，處于良好澆灌狀態的植物表現出對近紅外光譜的高吸收性，而處于干旱狀態的植物則表現出對近紅外光譜的高反射性，通過分析軟件可以監測分析從干旱脅迫到再澆灌過程中的整個過程動態及植物對干旱脅迫的響應和水分利用效率，并形成假彩圖像，可以與植物的形態指數及葉綠素熒光指數進行相關分析研究。
系統配置與工作原理：
整套系統由自動化植物傳送系統、光適應室、RGB成像、FluorCam葉綠素熒光成像、高光譜成像、植物熱成像、植物近紅外成像、自動澆灌施肥與稱重系統、植物標識系統等組成，光適應室內的植物可由傳送帶傳送到成像室進行成像分析等。
技術指標：
1. 自動裝載與卸載植物樣品，通過條形碼或RFID標簽識別跟蹤樣品
2. 光適應室：用于光照適應或植物培養，LED光源光照強度達1000μmol/m2.s，無熱效應，強度0－100%可調，可通過實驗程序預設光照周期變化，可選配通用型或專用型如水稻生長觀測室等，還可選配三維掃瞄成像分析功能（包括XYZ三維掃瞄成像系統和軟件）
3. 標配托盤架30x30cm，用于安放盆栽植物或可以盛放多個小花盆的托盤
4. 自動傳送系統由光適應室到成像室形成一個環形傳送通道，傳送帶采用具變速器的三相異步馬達，200-1000W，傳送帶寬320mm，負載力130kg，速度9m/min
5. 移動控制系統中央處理單元：CJ2M-CPU33；數字I/O：最大2560點；PLC通訊：通過以太網100Mb/s高端PC；OMRON MECHATROLINK-II 最大16軸精確定位
6. 植物成像測量室：150cm(長)x150cm(寬)x220cm(高)，與環境光隔離（light-isolated），快速自動開啟關閉門，開啟關閉周期小于3秒，傳送帶入口具光幕傳感系統、條碼識別器和RFID讀取器
7. RFID讀取器辨識距離：2-20cm；通訊：RS485；條碼識別器可讀取1維、2維和QR碼，具LED光源便于弱光下辨識，RS485通訊
8. F3EM2光幕系統，精確測量植物高度和寬度以便進入成像測量室后攝像頭自動精確定位，測量范圍150cm，分辨率5mm
9. 葉綠素熒光成像：包括光隔離成像室、自動開啟與關閉門、傳送帶、PLC控制自動上下移動聚焦系統、4個LED光源板、8位綠波輪等，單幅成像面積35x35cm，測量光橙色620nm，橙色和白色雙波長光化學光，飽和光閃為白色或藍色
10. 自動灌溉與稱重，可同時對5個植物種植盆進行澆灌和稱重，精確度±1g；稱重后精確澆灌，可通過實驗程序（protocol）預設澆灌過程（regime）或干旱脅迫狀態，還可選配營養供給系統隨澆灌定量供給植物營養（如氮肥等）；稱重前自動零校準，還可通過已知重量（如砝碼）物品自動進行再校準；防護級別：IP66
11. 稱重系統由4個稱重單元組成，安全承載限：150% Ln；溫度補償：-10－40°C，標配測量范圍7kg，可選配10kg、15kg或20kg
12. RGB成像：頂部和側面三維成像（3個攝像頭），每個攝像頭各自擁有獨立的控制面盤以設置曝光時間、增益、白平衡等，通過控制面盤的快照鍵可即時拍照并顯示分辨率等信息，還可通過自動模式自動成像并存儲至數據庫，每次掃瞄成像時間小于10秒
13. RGB成像系統包括成像室（光隔離）、傳送帶及位置傳感器、3個攝像頭、光源及成像分析軟件，標配成像范圍150cm(長)x150cm(寬)x150cm(高)，LED冷白光源（不對植物產生熱效應）
14. 標配USB以太網攝像頭，有效像素4008x2672，像素大小9.0μm，比特分辨率12比特，光量子效率：藍光峰值465nm，綠色峰值540nm，紅色峰值610nm；28mm光學鏡頭，口徑43.2mm，光圈范圍2.8－F16
15. NIR近紅外成像單元：可成像采集1450－1600nm水吸收波段，以反映植物水分狀況，在供水充沛情況下表現出高NIR吸收值，干旱脅迫情況下則表現出高NIR反射，NIR假彩色成像可以通過軟件反映和分析植物水分狀況
16. 高光譜成像單元包括光隔離成像測量室、自動開啟關閉門、傳送帶、PLC控制自動移動聚焦鏡頭包括SWIR和VNIR鏡頭、光源、成像分析系統等，VNIR鏡頭波段380nm－1000nm，光圈F/0.2，縫隙寬度25μm，縫隙長度18mm，幀速12－236 fps；SWIR鏡頭波段900－2500nm，光圈F/0.2，縫隙寬度25μm，縫隙長度18mm，幀速60或100 fps，視野150x100cm
17. 用戶可通過實驗程序選擇SWIR成像、VNIR成像或兩個鏡頭全波段成像，每個鏡頭成像時間分別為15秒
18. 熱成像單元：分辨率640x480像素，溫度范圍20－120°C，靈敏度NETD<0.05°C@30°C/50mK，成像面積可達150x150cm
19. 可選配人工氣候室，植物生長面積9.5m2，生長高度2.0m，溫度穩定性±1°C，430nm－730nm白色和IR LED 光源，1000μmol/m2/s（距離植物100cm高度的光強）,可預設自動光照周期動態，
20. 系統控制與數據采集分析系統：
? 用戶友好的圖形界面
? 用戶定義、可編輯自動測量程序（protocols）
? MySQL數據庫管理系統，可以處理擁有上千萬條記錄的大型數據庫，支持多種存儲引擎，相關數據自動存儲于數據庫中的不同表中
? 植物編碼注冊功能：包括植物識別碼、所在托盤的識別碼等存儲在數據庫中，測量時自動提取自動讀取條形碼或RFID標簽
? 觸摸屏操作界面，在線顯示植物托盤數量、光線強度、分析測量狀態及結果等，輕松通過軟件完全控制所有的機械部件和成像工作站
? 可用默認程序進行所有測量，也可通過開發工具創建自定義的工作過程，或者手動操作LED光源開啟或關閉、RGB掃面成像、葉綠素熒光成像、稱重及澆灌等
? 實驗程序（Protocols）具備起始鍵、終止鍵、暫停鍵
? 可根據實驗需求自動控制植物樣品的移動和單一成像站的激活
? 可提供3個相機視角的RGB數字生長分析，包含閾值分析和顏色分析
? 對于葉綠素熒光成像圖片，軟件可批量進行淬滅參數分析，包含了在背景去除圖像上用戶感興趣區域和像素值的平均。分析數據以原始圖像和分析數據的形式存儲在數據庫中。
? 對FIR熱成像圖，16位圖可直接導出到MATLAB或通過軟件生成溫度分布的假彩圖像。
部分用戶：
1. 國際水稻研究所（菲律賓）The International Rice Research Institute, Los Banos Philippines
2. 澳大利亞聯邦科學與工業研究組織植物表型組學中心The CSIRO Plant Phenomics Center, Canberra, Australia
3. 澳大利亞國立大學The Australian National University, Canberra. Australia
4. 孟山都公司（美國）Monsanto Corporation, St. Louis, USA.
5. 杜邦先鋒國際良種公司Pioneer-Dupont, Des Moines, Iowa
6. 巴斯夫公司Metanomics（柏林）Metanomics (BASF), Berlin, GDR
7. 巴斯夫公司CropDesign（比利時）CropDesign (BASF), Nevele, Belgium
8. 美國合成基因公司Synthetic Genomics, La Jolla, USA
9. Palacky 大學Palacky University Olomouc, Czech Republic
10. Masaryk 大學Masaryk University Brno, Czech Republic
產地：歐洲
北京易科泰生態技術有限公司
2021-08-23
智能型心理儀器數據分析軟件
產品詳細介紹
華東師范大學科教儀器廠
2021-08-23