阵列检测范文
阵列检测范文（精选11篇）
阵列检测 第1篇
近年来,红外焦平面阵列(IRFPA)作为新一代红外探测器件提高了红外系统的空间分辨率和系统灵敏度,其应用日趋广泛[1,2]。但由于制造材料、工艺等因素的影响(如材料的不均匀性、掩模误差、缺陷等),红外焦平面阵列器件存在不可避免的非均匀性,而在不均匀的极端情况下,部分探测器元甚至失去探测能力,成为盲元[3,4]。盲元的数量和分布对红外图像的信噪比和图像质量产生很大的影响,如果盲元过多或者分布过于集中,则红外图像上将出现大量的或者过于集中的白点(黑点),这严重影响红外图像的视觉效果,如果不对这一类问题加以解决,红外热像仪的应用将会受到很大的限制。通过盲元补偿算法可以消除红外图像的白点或者黑点,从而提高焦平面阵列的性能,为热像仪的实际应用带来好处[5],而对盲元进行补偿前提条件便是能够对盲元进行精确定位。
本文在分析盲元产生机理的基础上,指出了盲元随环境温度改变而可能改变的事实,给出了考虑环境温度差异的红外焦平面阵列盲元检测算法。实验结果表明,该算法可以在不同的环境温度范围内有效的检测出盲元。
2 盲元定义以及产生机理
2.1 盲元定义
盲元又称为失效元(Non-effective pixel),包括死像元和过热像元;死像元(Dead Pixel):像元响应率小于平均响应率的1/10的像元;过热像元(Over hot pixel):像元噪声电压大于平均噪声电压10倍的像元。
首先给出凝视焦平面探测器参数的定义:
1)像元的响应率:
像元每单位辐照功率产生的输出信号电压,符号为R(i,j),单位为V/W。其表达式如下:
其中:Vs(i,j)表示第i行第j列像元对应于辐照功率P的响应电压;P表示第i行第j列像元所接受的辐照功率。
2)探测器的平均响应率:
探测器各有效像元响应率的平均值,表示为,其单位为V/W。其表达式为[6]
其中:M、N表示探测器像元的总行数和总列数;d、h分别表示为死像元和过热像元数。
如果有:
那么认为该像元为过冷像元,属于盲元。
平均噪声电压可以采用电压方差来描述:
其中:xi为有效探测元的响应输出电压;u为所有有效探测元的响应均值;σn表示平均噪声电压;n为有效探测元个数。
这里的平均噪声电压的计算也是在去除盲元后的有效像元的平均噪声电压。
对于每个探测元的噪声电压,可以用下式表示:
如果有:
那么认为该像元为过热像元,属于盲元。
2.2 盲元产生机理
凝视焦平面阵列(探测器)的视频输出盲元是红外敏感元件(探测器)、读出电路、半导体特性及放大电路等各种因素综合作用的结果[7]。所以,分析凝视焦平面探测器的盲元来源及表现形式主要应从以下几方面来探讨[8]:
1)焦平面探测器中部分物理像元损坏直接失去绝对探测能力,形成盲元。
2)焦平面探测器中各像元的响应特性不一致。这种不一致是由制造过程中的随机性引起的,如凝视焦平面探测器各像元有效感应面积的不同以及半导体掺杂的变化等原因,使得光电转换特性曲线不一致和暗噪声不均匀等,其表现为信号乘性和加性的变化。当某些像元的这种变化超过一定值时,便形成盲元。
3)1/f噪声。虽然目前对1/f噪声的产生机理尚未完全弄清楚,但通常认为它是由半导体的表面电流所引起的,故又称为电流噪声。不同的像元内部的1/f噪声可以近似地认为彼此不具有相关性。1/f噪声较大时将可能令探测单元性能恶化形成盲元。
4)信号电荷传输读出的影响。在采用移位读出的IRFPA器件中,读出电路的通道障碍可使相关像元信号衰减而形成盲元。
5)焦平面探测器所处环境温度的变化。环境温度变化将对所有的像元起作用,温度过高或者过低时将可能令部分像元失去探测能力,成为盲元。
根据上述的产生原因可以发现在实际的凝视热像仪系统中,盲元可分为器件级和信号通道级两类。器件级的定义是基于实验室的测试标准,这类盲元可以在器件出厂时一次标定。信号通道级的盲元是由于通道障碍或外界因素使相关单元信号衰减而形成,该类盲元具有随机性,尤其该类盲元受探测器所处环境温度影响较大,因此需要引入现场检测技术。
当前存在的盲元检测技术有响应率检测法、偏差检测法、噪声检测法[9]以及这些算法的变形,然而无一例外的均没有考虑环境温度对盲元的影响,本文将在考虑环境温度的基础上提出盲元检测新算法。
3 基于环境温度的盲元检测算法
本算法与传统算法最大的区别就是考虑了环境温度对盲元的影响,并在不同的温度范围内对盲元位置有不同的标定,通常焦平面探测器所处的环境温度在-20℃~40℃之间,因此本算法便在该温度范围内对盲元位置进行标定,具体的步骤如下:
1)初始标定:
将探测器所处环境温度调整为-20℃:
①将阵列规模为MN的红外探测器对温度为Tb-low的低温黑体进行探测,其中黑体均匀温度面充满探测器的整个视场,探测器的低温响应数据为V(i,j)(Tb-low)。
②用与(1)一样的方法将阵列规模为MN的红外探测器对温度为Tb-high的高温黑体进行辐照,获得探测器的高温响应数据为V(i,j)(Tb-high)。
③得到探测器对高低温黑体响应的差值:
④得到像元的平均响应差值:
⑤将V(i,j)与V进行对比,参照国家标准对盲元定义的思想,规定凡响应差值V(i,j)大于V的10倍或小于V的1/10的像元被认为是盲元。将盲元的位置记录下来,重新计算像元的平均响应差值:
其中l表示被认为是盲元的像元的个数;
累加公式∑∑V(i,j)中不累加已经被标为盲元的像元的高低温黑体响应差值。
经过式(9)计算之后重新进行⑤,迭代计算直到参与累加的像元中不再出现盲元,并将此时的所有盲元位置信息f-20°C(i,j)记录下来。这样初始标定完成。
(ⅰ):在进行下一步骤之前先阐述寻找盲元位置信息一致的探测器所处环境温度范围的方法,参照数学上的二分法思想:在某一温度范围(Tlow,Thigh)内,调整探测器环境温度为该温度范围的最低温度Tlow和最高温度Thigh,计算出fTlow(i,j)、fThigh(i,j)。如果fTlow(i,j)和fThigh(i,j)不同,则调整探测器所处环境温度为该温度范围的中间温度值(Tlow+Thigh)/2,于是原温度范围(Tlow,Thigh)被细分为两个温度范围:(Tlow,(Tlow+Thigh)/2)、((Tlow+Thigh)/2,Thigh),求出f(Tlow+Thigh)/2(i,j),将其分别与fTlow(i,j)和fThigh(i,j)相比较,如果f(Tlow+Thigh)/2(i,j)与fTlow(i,j)或者(fThigh(i,j))不同,则继续细分上述比较值不同的环境温度范围为(Tlow,(Tlow+Thigh)/2)或者((Tlow+Thigh)/2,Thigh),继续计算出当前温度范围的中间温度值的探测器盲元位置信息fTmid(i,j),再与该温度范围的最低、最高温度时的盲元位置信息相比较、判断,如此反复迭代,直到调整到探测器所处环境温度范围小于1℃或者环境温度范围内盲元位置信息fT(i,j)没有改变时停止,同时将具有相同盲元位置信息的探测器所处环境温度范围合并。这样便将探测器所处环境温度范围(Tlow,Thigh)细分为几个温度范围,并保证了所划分的环境温度范围内的探测器盲元位置信息相同。
2)迭代标定:
①将探测器所处的环境温度由-20℃调整到40℃,重新进行1)的所有步骤,得到f40°C(i,j)。
②对比f-20℃(i,j)和f40℃(i,j),如果二者相同则执行③,否则执行④。
③f-20℃(i,j)和f40℃(i,j)相同说明在该环境温度范围内探测器盲元位置信息没有改变,该盲元位置信息可以用于该温度范围内的探测器盲元校正。
④f-20℃(i,j)和f40℃(i,j)不同表明在-20℃~40℃范围内盲元位置信息已经发生改变,根据(ⅰ)介绍的方法将探测器所处环境温度(-20℃,40℃)细分为盲元位置信息不再改变的几个环境温度范围,并将不同环境温度范围的盲元位置信息记录下来。
经过上述步骤,不同环境温度范围内的盲元位置信息便可以被标定出来。
4 盲元检测算法结果
根据上述的盲元检测算法,对SOFRADIR公司生产的320240红外焦平面探测器的盲元位置和数量进行检测发现:-20℃~16℃时盲元位置和数量信息不改变,16℃~40℃时盲元位置信息不改变,而这两个温度范围的盲元位置数量信息不同。表1为根据上述盲元检测算法检测出的分别在-20℃~16℃和16℃~40℃环境温度范围的盲元位置信息。根据表1数据发现,两个温度范围内的盲元位置信息发生了改变,编号19及其以前的盲元位置信息是一致的,编号20、21、22的像元在16℃~40℃温度范围内表现为盲元而-20℃~16℃温度范围内却不是盲元,而编号23、24的像元恰好相反。
为了验证该盲元检测算法的有效性,分别采集了在这两个温度范围内的10℃和25℃时没有经过盲元检测和补偿算法的红外图像,根据表1中的数据,在图1中的(95,62)和(203,131)位置(图1中黑色框内的位置)处发现像元和其周围的像元的灰度相差较大,出现了盲元,而图2中的相同位置的像元与周围像元相比较灰度连续,不存在盲元;但是图2中的(45,4),(154,226),(256,155)(图2中的黑色框位置)处的像元的灰度与其周围的像元的灰度相差较大,出现了盲元,而图1中的相同位置处却不存在这种情况。同时对比图1、图2中的红外图像发现,其他位置的视觉可见的盲元位置均相同,而且在表1中均有对这些相同盲元位置的记录,比如表1中标记的(104,140)和(113,106)位置在图1、图2中均可见到明显的盲元。
图1、图2中红外图像的盲元位置不同说明环境温度的不同确实造成了红外图像的盲元位置的改变;而表1中对随环境温度变化而变化的盲元位置的标定又与相对应温度范围的图像中盲元位置的出现相吻合,同时图像中出现的相同位置的盲元位置信息在表1中也得以体现,这说明该盲元检测算法对红外图像的盲元位置检测有效而准确。
5 结论
盲元的精确定位对后续的盲元补偿算法至关重要,本文提出了考虑探测器所处环境温度差异的盲元检测算法,实际数据和图像对比表明,该算法可以将随环境温度改变而变化的盲元信息检测出来,是红外焦平面阵列盲元检测的有效手段,提高了后续盲元补偿算法的针对性和有效性。
摘要：为提高红外焦平面阵列盲元的定位精度,分析了盲元的产生机理,指出了探测器所处环境温度对探测元的探测能力以及焦平面阵列的盲元数量和位置分布的影响,提出了一种考虑环境温度差异的红外焦平面阵列盲元检测算法,精确定位了不同温度范围内的盲元位置。实验结果表明,该算法可将随环境温度改变而改变的盲元位置信息准确检测出来。
关键词：红外焦平面阵列,红外探测机理,盲元检测,环境温度差异,盲元变化
参考文献
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雷达阵列天线介绍 第2篇
“阵列天线分析与综合”是电子信息工程专业电磁场与微波通信方向的专业选修课程。课程的任务是使学生掌握阵列天线的基本理论、基本分析与综合方法，掌握单脉冲阵列、相控阵扫描天线的基本理论和概念、以及阵列天线的优化设计思想，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后从事天线理论研究、工程设计和开发工作打下良好的基础。
■课程要求
● 约有五次作业 ● 考核
平时成绩占20％。包括平时作业，出勤情况。期末考试成绩占80％(一页纸开卷)
雷达阵列天线简介
1、“AN/SPY—1”S波段相控阵雷达
是海军“宙斯盾”(Aegis)武器系统中的一部分，由RCA公司研制。它有四个相控阵孔径，提供前方半空间很大的覆盖范围。
接收时它使用带68个子阵的馈电系统，每个子阵包含64个波导辐射器，总共有68×64＝4352个单元。
发射时，子阵成对组合，形成32个子阵，每个子阵128个单元，总共32×128＝4096辐射单元。
移相器为5位二进制铁氧体移相器，直接向波导辐射器馈电。为了避免相位量化误差引起的高副瓣电平，后来移相器改为7位二进制移相器，合成的相控阵由强制馈电功分网络馈电，辐射单元也改为4350个，单脉冲的和、差波瓣及发射波束均按最佳化设计。
AN/SPY—1天线正在进行近场测试(RCA公司电子系统部提供)目前该系统安装在导弹巡洋舰上
导弹巡洋舰上的AN/SPY—1系统
2、爱国者(PATRIOT)多功能相控阵雷达
是Raytheon公司为陆军研制的一种多功能相控阵雷达系统。其天线系统使用光学馈电的透镜阵列形式。和差波瓣分别通过单脉冲馈源达到最佳。孔径呈圆形，包含大约5000个单元，采用4位二进制铁氧体移相器和波导型辐射器单元。它安装在车辆上，并可平叠以便于运输。
爱国者多功能相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)
3、机载预警和控制系统(AWACS)世界上第一个具有超低副瓣的作战雷达天线是由西屋电气公司为AWACS系统研制的。它取得成功后，便有很多产品紧随其后，而且常常得到比规定的副瓣电平还要低的副瓣。AWACS雷达天线是波导窄边缝隙阵列，有4000多个缝隙单元。该系统可用于空中监视的预警机，如下图所示。它在可一起转动的圆形天线罩内做机械旋转，在垂直面上用28个铁氧体精密移相器实现相控扫描。
AWACS预警机雷达天线波导窄边缝隙阵列(西屋公司提供)
4、电子捷变雷达
西屋电气公司以前为机载应用研制了这种X波段相控阵雷达。后来此系统演化为B1－B轰炸机上的AN/APQ—164雷达，如下图所示。该图显示正在装配的这种雷达天线，它有1526个圆波导口辐射单元，组成的阵列为椭圆形孔径，每个单元都带有可逆铁氧体移相器，可以实现空间二维扫描。该系统有形成波束变化的灵活性，其口径相位的变化可以实现尖锐的笔形波束、余割平方波束、垂直扇形波束。极化可从垂直极化改变为圆极化。这是通过每个单元的可开关的法拉第旋转器结合铁氧体/4薄片来实现。天馈系统还包括故障定位和隔离系统，还有检测、校验系统，这可通过合成信号的变化来确定合适的相位分布(校正馈电系统的误差)，检验激励幅度，并检查极化分集的功能。
正在装配的AN/APQ—164相控阵雷达天线(西屋公司提供)
5、多功能电扫描自适应雷达(MESAR)
这是一部具有挑战性的S波段固态相控阵雷达，它由英国海军部研究中心和Plessey雷达公司共同研制。阵面为1.8m×1.8m孔径，共有918个波导型辐射单元，如下图所示。采用4位二进制移相器，功率放大器为分立器件，有22％的带宽，2W输出功率。接收时信号在模块中被前置放大和移相，并在波束形成器中聚集成16个子阵，每一子阵都有各自的接收机，这些接收机的输出用8位A/D转换器数字化，提供强大的自适应置零能力。
MESAR固态相控阵雷达天线(Plessey公司提供)
6、AN/TPS-70多波束阵列雷达
这是一种不用移相器相控扫描的低副瓣阵列，在方位上为低副瓣波束并采用机械旋转扫描，在俯仰面上实现多个波束以覆盖空间较大的范围。天线使用36根水平波导管，每根波导管上有94个缝隙以形成主瓣宽度为1.6o的方位窄波束。在俯仰面上，发射时激励22根波导管，产生20o的俯仰波束，该波束为赋形波束，低仰角时的增益高，高仰角时的增益低；接收时来自全部36根波导的能量结合在一起产生6个同时波束以覆盖0～20o的仰角范围。6个波束的仰角宽度从最低波束的2.3o变化到6o。这6个波束均有自己的接收机，通过比较这些波束中的能量可提供仰角的单脉冲信息。
同时多波束的优点是，在强杂波环境中它能提供实现信号处理功能所需的时间。该雷达可运输。其作用距离240英里，有3MW的峰值功率和5KW的平均功率。该雷达及其改型已在全世界广泛使用。
AN/TPS-70多波束阵列雷达天线(西屋公司提供)
7、AN/TPQ-37武器定位雷达
又称火力搜索雷达，为美军陆军装备，由休斯(Hughes)飞机公司研制。用来探测炮弹弹道，并反向寻找其发射点。该雷达使用有限扫描相控阵，它能在方位上提供宽扫描角，在仰角上提供有限的扫描角，有限扫描范围将大大减少移相器数目。系统只使用360个二极管移相器，每个移相器控制阵列垂直线上的6个辐射单元。其峰值功率为4KW，平均功率为165W。
该雷达为单脉冲体制，其馈电网络可形成和波束、方位差波束和俯仰差波束，馈电网络由空气带状线和波导功分器组成。天线尺寸8×12×2(ft)3。在美国和其他国家和地区，以装备了数十套这种雷达。
AN/TPQ-37武器定位雷达(Hughes公司提供)
8、铺路爪(Pave Paes)雷达
该雷达由Raytheon公司研制。它用于提供弹道导弹的预警，也可实现对卫星的跟踪，它是超高频(UHF)固态相控阵雷达。一套系统包含孔径相互倾斜120o的两部雷达，可提供240o的总观察范围，它可检测到3000英里处的10m2的目标。
铺路爪超高频固态相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)
9、丹麦眼镜蛇(Cobra Dane)雷达
是Raytheon公司研制的一部庞大的L波段相控阵雷达，它是为收集国外洲际导弹试验情报而研制和部署的，其雷达天线如下图所示。它有一些与众不同的特性，它是一种稀疏阵列，直径为95ft，共有34768个单元，其中15360个单元是有源单元，其余是无源单元。有源单元分成96个子阵，每个子阵有160个辐射器。发射时由行波管馈电，加到天线上的总峰值功率为15.4MW，其频带宽度为200MHz，有2.5ft的距离分辨能力，以探测目标的尺寸和形状。
丹麦眼镜蛇L波段相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)
10、“朱迪”眼镜蛇雷达
是一种独特的大型相控阵雷达，由Raytheon公司为美国空军研制。用以收集国外弹道导弹实验的数据。他安装在美国舰船“膫望岛”的转台上，如下图所示。阵列直径为22.5ft，包含12288个单元，由16个行波管馈电
美国舰船“膫望岛”上的“朱迪”眼镜蛇大型可旋转相控阵雷达天线
(Raytheon公司提供)
11、空中预警机雷达
又叫机载搜索雷达。最初是为远程侦察机探测舰艇研制的，第二次世界大战后期美海军研制了几种机载预警雷达，用来探测舰艇雷达天线探测不到的低空飞行的飞机。在增大对空、对海面目标的最大探测距离方面，机载雷达的优势是显而易见的。因为海面上高度为100ft的天线，其雷达视线距离只有12英里，而高度为10000ft的飞机，雷达视线距离为123英里。
日本神风突击队的袭击造成美国多艘哨舰的损失，激发了机载预警雷达的设想，后来这种系统发展成为一种用于洲际防空的边界预警巡逻机。
下图为航空母舰的舰载E－2C预警机。
E－2C预警机 12、3D雷达概念
又叫三坐标雷达，这种雷达可同时测量目标的3个基本位置坐标(距离，方位和仰角)。3D雷达是一种警戒雷达，其天线在方位上机械旋转，以测量目标的距离和方位，在仰角上扫描一个或多个波束，或者通过邻接的固定仰角波束来获得目标的仰角。
按照怎样形成仰角波束和怎样在仰角上的扫描波束，3D雷达可分为堆积多波束雷达，频扫雷达、相扫雷达，机械扫描雷达和数字波束形成雷达。
13、S713Martello堆积多波束3D雷达
它是L波段可移动的包含8个波束的堆积多波束雷达，如下图所示。其平面阵列高10.6m，宽6.1m，共有60行，每行32个辐射单元，装有60个接收机用以把接收到的射频信号下变频为中频。方位波束宽度为2.8o，机械旋转，转速为3圈/秒。仰角上，发射时为余割平方方向图，覆盖范围30 o，接收时形成并处理8个堆积窄波束。发射峰值功率为3MW，平均功率8KW。这种雷达为警戒雷达。对100英里处的小型战斗机，其测高精度达1000ft(约300m)。
S713Martello堆积多波束3D雷达(Marconi公司提供)
14、AN/SPS－52C频扫3D雷达
频率扫描雷达是指天线辐射波束指向随频率改变而改变的雷达。应用于空中监视任务的3D雷达技术之一是频率扫描。频扫阵列是利用一段波导传输线的相位频率相关特性来扫描笔形波束。馈电波导在阵列的一侧折叠成蛇形状，对波导行波阵进行耦合馈电，如下图所示。改变发射或接收频率在口径上产生不同的相位变化剃度，从而使天线辐射波束指向发射偏转。实际应用的频扫阵列天线如下图所示的AN/SPS-52C雷达天线。
频扫雷达的测量精度比不上堆积多波束雷达和相扫单脉冲雷达。其原因之一是为了控制波束指向需要改变系统工作频率，从而导致目标回波幅度的波动，降低了多波束目标回波中可用的目标角度信息的质量。
具有蛇形波导馈电的波导窄变缝隙阵列及AN/SPS-52C舰载频扫3D雷达
(Hughes公司提供)
15、AN/FPS－117相扫3D雷达
方位上采用机械旋转扫描，仰角上采用相控扫描来进行目标的三坐标定位，是3D雷达测高技术中最为灵活的雷达。可以和相扫阵列一起使用的测高技术包括各种相参同时波束转换技术(单脉冲、和相位干涉等)，以及幅度比较顺序波束转换技术。相控阵雷达在当今武器市场中变得越来越普遍，这要归因于目标和环境的威胁不断地升级和变化。
AN/FPS－117固定站固态相扫3D雷达(通用电气公司提供)AN/FPS－117是典型的S波段相扫3D雷达，如上图所示。其天线为平面阵列，共有44行带状线馈电的水平振子，每行有30个单元。44行中的每一行包含它自己的固态收发组件。该收发组件由峰值功率为1KW的固态发射机、集成电源、低噪声接收机、移相器、收发开关和逻辑控制单元组成，且全部安装在天线上。平面阵列的馈源结构在接收时可产生双轴单脉冲波束集，即一个和波束与两个差波束。一个附加的列馈为最低角波束位置提供了特殊的低仰角测高能力。馈源产生一对和波束被小心地放置在某仰角上并作为单脉冲对其进行处理，采用此技术使多路径的影响为最小。
16、其他雷达天线
波导宽壁纵缝阵
低副瓣的波导窄壁斜缝阵(机载预警雷达天线)
机载雷达天线及馈电网络
机场监视雷达天线及馈电网络形式
圆环阵列天线
多普勒角度扫描缝隙阵列
圆柱形频率扫描阵列
俯视图
A方向侧视图
B方向侧视图
圆锥共形阵列(单元为直缝、斜缝和横缝)
俯视图
A方向侧视图
B方向侧视图
圆锥共形阵列(单元为“十”字缝)
弹头锥体上的“十”字缝隙阵，及单元形式
球形开关阵列
双极化C波段微带贴片天线
八木天线阵列
阵列检测 第3篇
[关键词]线阵列扬声器系统；阵列计算仿真软件；阵列处理；扩声调音位
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.08.009
在“影视录音应用技术交流研讨会”。上，GertSanner（戈特桑纳尔）先生介绍了针对线阵列扬声器系统开发的阵列处理（Array Processing，AP）技术。阵列处理技术是d&b公司阵列计算（Array Calc，AC）仿真软件中所采用的技术，该软件是为规划该公司阵列扬声器、音柱、点声源扬声器及超低音扬声器的系统配置而开发的工具。笔者依据会上的交流内容，又搜集、阅读了有关资料，系统地梳理了AP技术的开发背景、工作机理、工作流程。笔者希望通过本文，将这项技术向更多的业内人士传播，以有助于大家获取对提高自己业务有帮助的、有实践意义的信息。
1 阵列处理技术的开发原因及其优势
一项新技术的开发基于各种各样的原因。阵列处理技术的开发主要基于以下因素。
1.1 扬声器声音覆盖的频谱不均匀性
众所周知，对于需要扩声的受众（本文中将“观众”或“听众”这两个词合并为“受众”，直接对等于英文Audience，以避免造成概念的混淆），区域形式及声环境情况错综复杂，受各种因素的影响，使得扬声器的声音在辐射过程中存在频谱不均匀现象。这种频谱不均匀性，会造成不同受众的听感差异。
通常，一个给定情况下的线阵列设置是按在中高频范围（2kHz到4kHz）内，按随距离优化声压分布的方法来规划的。这对于单个扬声器系统来说要求有一个特别的纵向指向，或称垂直指向，它由扬声器系统之间的张角来决定。然而，阵列在低频段（100Hz到1000Hz，频率范围取决于阵列长度）的发散是整个阵列弯曲度的直接结果，这个弯曲度是扬声器系统张角设置所建立的（并不是由单个扬声器系统的指向所建立）。这经常会在中高频范围建立不同的随距离声压分配，见图1。
从图1可知：从场地的前面到后面会产生不均匀的频谱平衡关系，也就是在接近阵列的地方声音丰满但过于温暖，而在离阵列远的地方，声音就变得干瘪和生硬。其实，这个现象是人所共知的，也是线阵列一开始在现代扩声中应用就饱受诟病的原因。
另一个为人们熟知的例子就是，当用一个大弯度阵列覆盖陡峭的座位区时，频谱响应有很大的变化，而这样的阵列往往用来做外侧补声和阶梯座位及楼座270°的应用。在最高的座位处听到的声音十分干瘪，在中间部位的座位处，有很强和令人讨厌的中低音声束，而当接近舞台时再次消失。在这些情况下，人们经常可以感觉到中频低端的声压分布并不遵从阵列的形状。
基于以上情况，d&b公司开发了AP阵列处理技术，目的是为了给聆听位置提供一致的频率响应，以解决以上那些令人头疼的问题。最终结果是，在Foil（front ofhouse，扩声调音位）处听到的声音，也能在任何其他地方听到。这就是说，扩声调音师做的混音效果，将对在现场的任何人都有效。
1.2 弥补空气吸收的影响
扬声器系统的扩声应用中，同样会发生声音在扩散过程中被大气环境中的空气所吸收，从而导致衰减的现象。因此，阵列处理在它的计算中也包括了空气吸收的影响，并对所有相关的扬声器系统提供精密和无缝的校正。这不仅仅是提供近远场更加一致的音色频率平衡，而且在系统具有足够动态裕量的应用场合，它可以使声音投射区得到扩展，从而大大减少对延时系统的需求。
1.3 操作灵活性
线阵列扬声器一旦安装固定，就很难再从机械上进行调整。这是很多线阵列扬声器制造厂面临的问题。而阵列处理技术的开发目标之一，就是可以调整受众区的声压分布，按需减小受众区前部的声压，并改变在受众区后部声压下降过多的问题。另外，阵列处理还可以对阵列使用中的不同设置进行对比，以确保获得最佳效果。AP的这一功能可以应付现场多变的情况。
1.4 声音的可懂度
扩声系统的可懂度是评价系统最终效果的重要因素，可是往往由于现场建筑声学等众多前期无法准备界定的因素，会造成受众反应声音听不清楚等问题。d&b公司的工程师发现，在很多应用场合，对指向性控制越准确，越不容易激励混响声场，从而导致可懂度的改善。因此，对可懂度的考虑也是阵列处理技术的另一个重要功能。
1.5 受众健康和安全
人体的健康和安全是一个在中国娱乐业往往被忽略的问题。尽管中国一些有识之士，如宋效曾、王以真先生等曾经在一些会议及杂志上，提出过“声暴力”损害受众听觉、危害身心健康的问题，但娱乐综艺场所依然如故，一味追求高声压、强刺激，全然不顾现场受众的心理和生理健康。其实，人们早就发现，长期身处大声压下的乐手，失聪比例高于普通人群；而经常出没于KTV或类似场所的青年人，也不断收到听力损伤报告。先进国家和地区已经吸取了这些惨痛的历史教训，开始通过法律形式严格控制声音污染和其造成的危害。因此，阵列处理技术采取了有效均衡前后受众区域声压的措施，见图3，一方面不仅有助于避免受众席前排出现伤害性声压，另一方面可以使受众席其余部分的声压仍能保持在理想的程度。
2 阵列处理的工作机理
2.1 扬声器的仿真模型
阵列处理技术，要求对扬声器的声辐射仿真更加准确，因此，特地开发了一套统一、精准且自适应的扬声器模型，用于对扬声器系统的仿真。该模型对每个声源的型号、尺寸和频率范围提供恰到好处的细节描述：高分辨率用来提供线阵列扬声器尖锐的高频（HF）声波发散情况的精确描述；中等分辨率用来描述点声源和指向性超低音扬声器系统的发散特性；而低分辨率则用于全向性超低音扬声器。同时，阵列处理技术算法还会考虑和纠正由相邻扬声器系统所产生的折射效应。
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如目标点沿着聆听区声辐射剖面以20cm间隔分配（沿着阵列声辐射剖面与所有匹配的聆听平面的交叉点），当阵列处理第一次计算每个声源对每个聆听位置的贡献时，采用每倍频程24个频率的高频谱分辨率，使得每个目标点在10个倍频程音频带宽范围内，总数达240个独立计算频点，见图4。最终数据以矩阵形式保存，并用作所有进一步计算的基础。由于阵列处理是基于与频率有关的FIR滤波器技术，因此处理这高达240个频点所需时间是5.9ms。
阵列处理优化程序将据此在所有这些目标点上，首先设立统一的目标频率响应。这个频率响应就是基准响应，这是对d&b线阵列控制器以普通（未处理）方式设置调音，所做的初始化定义。这个响应在大约140Hz以上对所有d&b线阵列扬声器系统都是一样的，低于这个频率时，每个系统有其自己的低频（LF）延伸特性，这取决于具体的扬声器系统设计。
值得注意的是，由阵列处理算法建立的响应与阵列长度、弯度及系统构成形式无关。任何采用阵列处理的线阵列扬声器系统的设计，将提供相同的声音特性曲线。使用多组通过阵列处理的线阵列（后补声、外补声、延时扬声器系统等）任何组合时，并不需要一个个去调整和维持统一的声音覆盖区，无论是使用CPL（耦合）还是主均衡功能，都可完成系统响应的调整，服务于所有聆听区域，如图5所示。
2.2 可设定的用户参数
用户可以规定所期望的聆听剖面声压分配。只要通过对聆听区域剖面的三个不同部位（前/中/后）设定声压下降值（每距离加长一倍衰减的dB数）的简单方法，就可以完成这个任务。另外，还可以对指定的聆听平面应用进行声压补偿。
此外，还有一个有用的参数：“有力Power/绚丽Glory”推子，这个推子用来定义处理风格的侧重点。如果需求在于最大声压和系统动态裕量，选择“有力”；如需求在于最佳匹配目标声压分配和频率响应，选择“绚丽”；中间位置通常提供参数的最佳平衡，见图6。
用户可以设定多达10个不同组合的参数设置，存入放大器的“AP插槽”中，并使用R1遥控软件来选择。不同AP插槽之间的切换几乎达到实时的程度，但是由于它会中断音频节目大约零点几秒，所以不推荐在演出过程中进行切换。
2.3 保持声音的完整性
每个线阵列单元各自的FIR滤波，很容易破坏系统声音的完整性。因此，AP技术的秘密在于对算法和所有生成的传输函数之间的有效约束，每个频率的计算结果都需要与邻近频率相关，以确保滤波器响应的连续性。因此，系统效率、动态裕量和时间相关性必须得到保证。
2.4 不同频率的不同对策
对于较低频率范围，所有声源对大多数聆听位置都有贡献，AP技术基本上只修改时差校正，但同时保持所有声源提供相等的声压。据此可以画出其结果，像一条阵列对频率的可变虚拟曲线如图7上所示；对于较高的频率范围，各个声源只覆盖聆听区的一小部分，算法逐渐转到传输函数的各个声源幅值均衡，其虚拟弯曲曲线如图7下所示。这些频率范围之间的过渡是连续的，始终要考虑阵列中所有单元之间的连贯关系，确保整场声音覆盖的完美和稳定，见图8。由于AP技术精确匹配并补偿了在实际大气条件及空间几何关系下的空气吸收，这将代替对每只扬声器选择特定HFC（高频补偿）设置的手动处理。
2.5 优化结果的显示
每个插槽的频率响应和声压分配优化结果，在处理之后会显示出来，如图9所示。
2.6 超低音扬声器
阵列处理对有超低音扬声器构成的混合阵列也有效。然而，为了保持5.9ms的延迟，阵列处理将不能对超低音扬声器音柱的指向性做大幅度修改，但宁可保证它们的时序排列和频率响应与线阵列匹配。
2.7 计算速度
对于流动应用场合，计算速度是一个至关重要的方面。用户应该始终能够对不断变化的需求（如大气条件、受众出席情况、前排或后排的声压调整等）做出及时的反应。对于覆盖轮廓为100m受众区的20个阵列扬声器系统的典型应用，从阵列处理的初始化到为放大器激活滤波器组，计算时间不到一分钟，而且只需要一台标准笔记本电脑就可以完成。
3 AC软件及AP技术的应用
作为AC软件（V8版）的一部分，AP无缝地集成到AC软件的应用中，并不会对系统声音特征或使用方便性做出让步。
（1）规划过程以众所周知的方式开始：阵列定好位置（使用在d&bTI385文件第10.7章的推荐方法，对2kHz～4kHz频段人工分布，以达到声压分配，也可在网上找到AP的教学视频）。
（2）启用在AC中的扬声器特定AP选项，R1遥控软件提供调用更多的附加处理功能。
（3）设置阵列形状（弯曲/直线），空气吸收（HFC）补偿是没必要的，因为它们已经嵌入AP的算法中。
（4）AP是按原始基准响应来设定所用系统的目标频率相应的。可选的CUT（低切）模式如通常一样的作用，减小低频声压。于是，声源按使用系统专用的超低音扬声器来配置。
（5）CPL作用的改变。即使AP起作用，仍然设有CPL功能。然而，它原有对阵列长度和弯度的补偿功能，却被AP为每个阵列提供统一的目标频率响应的功能所取代。使用AP后，CPL将提供另外的用户参数，如为满足场地声学或者不同声音的需要，调整系统的音调平衡。在系统中使用所有AP过的线阵列，应该都设置成同一个CPL值。
（6）AP是计算和设计一个线阵列整体行为的一项功能。当d&b公司的系列线阵列扬声器系统采用最新一代d&b放大器来驱动时，利用该附加功能可以大大增强它们的性能。
（7）AP在实体上仍然使用经过适当设计和定位的常规线阵列设置。该阵列必须提供为有效地覆盖受众区所要求的纵向扩散角和足够的声学输出。在一个阵列内，可能会有将具有不同横向扩散角的扬声器组合使用（现场可能有不同的需求）的情况。
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（8）AP为阵列中每一只扬声器系统创建各自独立的一组FIR和IIR滤波器，每只扬声器系统都要有自己专用的放大器通路。这些滤波器对由阵列产生的声音做整形，以精确匹配由用户定义的声压分布，以便在指定的受众区内获得均匀的频率响应。
（9）除对阵列中每只扬声器系统作各自独立的放大，AP需要通过OCA（Open Control Architecture开放式控制结构）以太网来遥控这些放大器。使用AP功能是可选的，也就是说根据需要的情况和时间，来决定对特定的应用场合是否启用该项功能。
（10）AP会附加5.9ms的延迟，加上d&b放大器自身的0.3ms，总共仅有6.2ms延迟。
4 AC软件的使用流程
AC仿真软件是一个综合性的工具箱，在规划任何形式的固定安装或流动系统时，几乎可以完成包括与电声学设计、性能预测、摆位、吊装和安全性参数等有关的所有任务。为了声学和安全，需要使用AC仿真软件来设计d&b线阵列，包括扬声器数量及最佳指向的确定，超低音扬声器阵列及其对主阵列的时差校正的计算，阵列重量及总体尺寸的文件编制，以及吊装图和零部件清单等图表的打印工作。AC仿真软件可以提供它所仿真系统的完整细节，包括扬声器、放大器、遥控ID、编组及所有的配置信息。与遥控网络相结合，把系统数据从AC传送给R1遥控软件程序，再把这些数据安装到d&b放大器上去，无需任何人工干预。其精确的仿真，大大缩短了在巡回演出等应用时的设置和调整时间。具体规划流程如下。
（1）以在三维场地模型中创建受众区，编辑聆听面。
（2）帮助功能使用激光测距仪和倾角仪，以获得场地的尺寸。
（3）确定d&b扬声器（线阵列、点声源和超低音）在应用中的摆放位置并设定它们的配置。
（4）对整个定义的区域进行声压级分布计算，并对从63Hz～8kHz范围内选定的频带作三维形式的显示。
（5）受众区绝对声压级的计算，包括对不同输入信号时系统动态裕量的监管。
（6）对整个场地可进行多达14个不同阵列对的组合设置，加上以左右组合落地堆放，或者按以下方式排列的超低音扬声器：
①作为超低阵列，使用可控横向扩散选项，可选择多达51个位置；
②集成进线阵列的吊挂超低音扬声器，或者独立悬挂。
（7）对系统中所有声源的时差校正进行分析和设定。
AC仿真软件可以在Windows（Win7或者更高的版本）以及苹果OS X（10.6或更高的版本）操作系统中独立应用。
5 结语
d&b公司线阵列系统由于应用了阵列处理技术，对其扬声器产品的指向性控制，尤其对横向平面辐射可以获得极好的效果；通过严谨而精确地调整内部单元的方法，使系统实现平滑、有效地覆盖整个工作频带宽度；经调整可以做到多个线阵列的垂直指向性相同；采用传统方法决定的人工阵列设置，和对每个扬声器使用FIR及IIR滤波器生成不同处理设置的能力相结合，将安装到驱动每个阵列的各个放大器中；为了得到稳定的阵列性能，在阵列处理中采用一个固定的目标频率响应，使在项目中的多个线阵列之间实现频谱的连续性，即使当采用不同的人工设置，或者包括了由不同d&b扬声器系列构成阵列时也能如此，稳定的频谱性能可为整个受众环境传送声音的平衡，大大减少系统最终微调所需要的时间；阵列处理方法可以在阵列纵向覆盖角度范围内，为不同区域调节声压随距离的衰减量，同时，也能补偿高频空气吸收效应随距离的变化；处理速度快又好用，只附加5.9ms的系统延迟，同时对整个受众区稳定地提供相同的声音质量。
最后要说明的是，该技术只能运用在d&b公司线阵列系列产品上，因为整个算法的基础是基于这些扬声器的精密制造工艺，致使其产品性能稳定、一致性强。这也说明即使进入了几乎无所不能的计算机时代，基础产品仍然需要精密而可靠的机械加工，且无法用计算机技术去掩饰或弥补基础性的缺陷。
（编辑 杜青）
二极管阵列检测器的特点和应用 第4篇
一、二极管阵列检测器的特点
二极管阵列检测器是在紫外检测器的基础上发展起来的, 应用了光电二极管阵列元件和技术, 它在全部紫外波长上都能检测色谱信号, 因此, 不仅可以进行定量检测, 而且可以提供组分的光谱定性信息。二极管阵列检测器在1s内, 可快速扫描100000个检测数据, 绘制出时间-吸光度-波长三维关系的立体色谱图。二极管阵列检测系统由三部分组成, 包括光学系统、数据采集系统和数据处理软件[2]。
二极管阵列检测器的光路系统如下图 (图一) 所示, 当灯和灯光元件发出的光经过聚焦后, 分为两部分, 一部分由参比二极管记录, 另一部分先通过流动池, 然后由光栅进行分光, 最后由光电二极管阵列元件进行检测, 这种光路系统被称之为反转或反相光路系统。
由于数据采集系统引入了光电二极管阵列元件, 它的扫描速度非常快, 每秒钟就可以扫描上百帧图像, 因此在色谱流出峰的过程中就可以进行跟踪扫描, 可以在一次进样就能进行190nm-800nm之间的全波长立体扫描。功能强大的数据处理软件再利用强劲的计算机数据计算能力, 提供单波长色谱图、任意两个波长的吸收比色谱图、最大吸收波长色谱图以及总体吸收色谱图等色谱图和扫描过程得到的色谱峰提取光谱图、等高线图、光谱色谱三维图及重叠光谱图等光谱图。它在液相色谱技术中已经获得了越来越广泛的应用。
二、二极管阵列检测器的应用
科研分析经常用到液相色谱技术, 紫外检测器是液相色谱的最常用的检测器, 用于分析带有紫外吸收的原料、反应过程液、副产物和产品。如果我们将二极管阵列检测器用于上述样品的分析, 常常会取得事半功倍的效果, 有些方面还能得到紫外检测器无法得到的结果。下面根据几个具体实例, 探讨一下二极管阵列检测器在科研分析中的应用。
1. 提取紫外吸收曲线用于比较相同保留时间的组分
液相色谱法采用紫外检测器分析样品时, 只能使用固定波长来检测各组分。当两个组分的色谱峰的保留时间如果相同, 就会被认为是同一种组分。但是如果遇到复杂样品, 靠色谱峰的保留时间定性往往是容易得到错误的结果。使用二极管阵列检测器, 就可能避免这种错误的发生[3]。
例如在检测一个外来标称是紫外线吸收剂样品UV328的产品时, 按照产品标准用液相色谱检测主含量, 保留时间应该是8.23±0.10min, 这个样品保留时间为8.29min, 在标准规定的偏差之内, 但是检测出主含量结果为108.2%, 结果偏高。由于采用了二极管阵列检测器, 提取出两者的紫外吸收曲线进行了比较, 发现有明显不同, 证明该样品不是UV328。后来改变色谱条件进行重新分析, 两者的保留时间也相差了0.5min。从此可以看出, 由于使用二极管阵列检测器可以从色谱图中提取出每一种组分的紫外吸收曲线, 因次可以依靠保留时间和紫外吸收曲线两种手段对复杂组分定性。
2. 利用光谱图检验色谱峰的纯度
进行液相色谱分析检测是常常会遇到过下面这些的情况:反应液出峰时间和反应原料出峰时间一致, 这时往往不好判断是没有反应还是流动相不合适没有将原料和产物分开;还有时色谱流出的峰形不好 (拖尾或前展) , 也不好判断流出峰的纯度如何, 到底是有杂质没分开还是流动相的影响。如果采用二极管阵列检测器, 可以利用通过数据处理软件提取出色谱峰各个位置的光谱图, 组成峰纯度曲线, 进行峰纯度检验, 从而做出正确的判断, 保证结果的准确可靠。这个实例显示, 由于二极管阵列检测器具备色谱流出峰的过程中就可以进行跟踪扫描功能, 在色谱分析同时能够绘制各组分在每一个时刻的光谱图, 利用峰纯度曲线可以直观地检验色谱峰的纯度。
3. 利用提取光谱确定疑似目标物
在某些非标检测中, 有时发现色谱图上的某一色谱峰的提取光谱形状与某一化学药品类似, 进而用该化学药品的对照品进行比较, 往往能减少不必要的筛选实验, 加快目标物的确定;有时碰到几种主成分同时分析, 若几种成分的峰形状特别是最大吸收波长有较大差别时, 可用二极管阵列检测器提取光谱进行确认, 不必分别定位。不过, 这需要平时专业理论和学习经验的积累, 同时还应注意色谱条件不同可能引起光谱形状的不同。
4. 最佳检测波长的选择
二极管阵列检测器在进行分析方法研究时, 也能起到重要的用途。一般来说, 当测量物质是混合物时, 很难查找出各个组分的最大吸收波长, 我们可以利用二极管阵列检测器在得到色谱图的同时还能得到紫外吸收光谱图的特点, 根据各个待测组分的紫外吸收曲线, 综合考虑, 选出样品最佳的检测波长。比如, 在分析荧光增白剂KDF的过程中, 对于不加缓冲盐的色谱条件, 无法将KDF和杂质BO分开, 但是, 观察两者紫外吸收曲线发现, KDF在278nm和364nm有较强吸收, 而杂质BO只在356nm有吸收, 278nm下几乎无吸收, 因此可以将检测波长选为278nm, 从而避免了杂质BO对KDF的干扰[3]。
综上所述, 二极管阵列检测器是一种有极佳应用前景的新型检测器, 可以在得到色谱谱图同时得到各组分的光谱图, 较便捷的对各组分进行定性和定量分析, 特别是在复杂样品分离分析具有明显优势, 必将成为液相色谱工作者的得力工具。
摘要：本文介绍了液相色谱二极管阵列检测器的特点, 它具有较高的光谱分辨率和检测灵敏度, 可为用户提供色谱、光谱, 三维谱图及色谱峰纯度等大量的信息。并详细讲述了二极管阵列检测器在科研和生产中的一些应用。
关键词：二极管阵列检测器,液相色谱,光谱
参考文献
[1]张玉奎, 张维冰, 邹汉法, 分析化学手册-液相色谱分册, 化学化工出版社, 北京, 2000.
[2]罗强, 刘文涵, 张清义, 光电二极管阵列检测器在分析仪器中的应用[J], 浙江工业大学学报2001, 29 (4) :374-377.
交叉振子平面反射阵列天线的分析 第5篇
交叉振子平面反射阵列天线的分析
作者：李亚峰 谢拥军 杨 锐 龚云峰
来源：《现代电子技术》2009年第13期
磁盘阵列数据与修复技术 第6篇
【关键词】RAID5 数据安全 修复
一、引言
使用磁盘阵列技术做数据的保存，一般就是把多个磁盘当成是一个磁盘驱动设备使用，特点为大容量、快速度、可靠安全等，因为这些优点而成为了大型信息系统数据保存的最佳选择。特别是级别为RAID5的磁盘阵列，用奇偶检验技术做多余数据信息的供应，不论这个磁盘阵列当中的任何一块磁盘出现问题，其能够完全使用分布于其他磁盘中的数据信息重新合成一个完整的RAID5数据，保证系统使用的安全性与可靠性，而成为人们使用频率最高的磁盘阵列数据存储模式[1]。
二、RAID5磁盘阵列数据组成
RAID5数据的安全性特点和其他的RAID系列磁盘阵列相比，高出许多，阵列之中的任何一块物理磁盘出现问题时，都能够在不停机的情况下更换磁盘的热插拔，以确保此功能能够连续运行。RAID5之所以具备高安全性与高可靠性的特点，是因为其具备多余数据使用和奇偶校验算法功能。多余数据生成中的算法多种多样，RAID5阵列所用的计算方式是奇偶校验算法，以下用四个磁盘构成的RAID5作为研究案例，对奇偶校验算法生成多余数据的处理原理和处理过程中介绍，并且简单描述了RAID5数据之所以更安全可靠的促成因素。
举个例子，三个数据块当中的，一个相同位置的字节分别是01000110，0101110，01000110，这样的对应到的校验数据块便是11010111。分析了这个运算之后结果后得出，四个数当中随意的三个奇偶数校验运算数值都是其第四个数值，这样的话这四个数中不管哪一个被破坏了，都可以使用其他完好的三个数重新找回。以上阐述的是RAID5常数数据结构基础，如果构成这个存储硬盘中4个当中的2个出现故障，就难以通过奇偶校验运算的方式找回了。
三、保证磁盘阵列中的磁盘组成顺序
在RAID5的组成过程中不能少于三块磁盘，具备超大容量的RAID5更是会有用到十几块甚至几十块磁盘的可能性。磁盘顺序的排列的过程中，不能将磁盘固有的次序弄乱，这是因为RAID5数据块与数据奇偶校验块，其在系统之中的位置，是早先就设定好的，之后也是不会有变化的，非特殊情况的话，磁盘阵列会自动移动到磁盤固有位置上进行数据块的依次阅读，要是磁盘的次序不是之前设定好的那个顺序的话，位置颠倒的磁盘阵列就失去了准确数据读取的功能。
每个磁盘阵列对应的磁盘型号都是一样的，要是发生磁盘顺序被打乱的情况，单从外表是找不出任何差别的，因此最好也是最简单的方式便是在RAID5使用前，现在磁盘上做好顺序标记，这样往往最简单的方式便是最有效的方式。磁盘顺序打乱之后，不要单纯的靠运气把磁盘放在阵列柜中尝试开机，这样不一定能解决问题，正确率只有1/2的几率，很有可能造成数据的损坏。因此一旦出现问题，需要将其交给专业的数据修复人员，按照文件的系统表现特征，找出正确的顺序。虽然说技术更新的同时，有些磁盘阵列产品有自动磁盘顺序的识别功能，可是不能保准万一情况不会出现，因此最简单的贴标签形式是最直观有效的。
四、磁盘阵列的数据修复
RAID5发展至数据修复的阶段，表示数据安全此时正处于最紧要的一个环节，这是因为RAID5通常都是在两块磁盘中发生物理障碍，此时的信息数据已经不能够按照正常的标准做数据读取，因此才会被送去做数据修复。
磁盘阵列的数据修复相比单独一个的磁盘数据修复，工作内容多了一项，即奇偶校验运算数据的合并，数据的合并结果属于磁盘阵列数据修复效果优劣的决定性因素。而对于数据合并之前所开展的任意磁盘硬件修复，包含数据合并以后逻辑数据盘的数据软件修复都和单盘数据的修复方式类似。以两块故障盘发生故障之后要开展的数据修复会经历后果为例，两块数据盘的数据修复，无法确保的是RAID5之上的数据达到百分百修复作用，可如果这块都达不到修复的效果，必然RAID5上的数据也会出现疏漏偏差。
磁盘阵列的RAID5数据修复过程中，RAID恢复工具软件是不可或缺的。现下比较有名的支持RAID分析工具包括Winhex与R-STUDIO。R-STUDIO修复功能更强，其使用的资源操作管理界面是Windows资源管理器，从网络空间内做远程数据修复，对损坏的RAID阵列做数据修复工作，为磁盘、分区和目录形成配套的镜像文件，将删除区内的文件、加密文件和数据流做恢复，恢复所用Fdisk与其余磁盘工具曾经删除过的数据和被病毒破坏掉的数据，因为MBR受到外力侵害破坏后的数据也也能被修复。将修复完成的数据保存至其他任何磁盘内，执行磁盘内容的浏览和编辑。
五、结语
因为磁盘阵列的容量较大，数据读取速度快，且安全性高，因此磁盘阵列技术的使用十分全面。磁盘阵列技术的使用，能够在短时间内找出存储系统中的漏洞和隐患，能够在事前找到故障预警信息，并且做故障修复，能够有利于使用者的数据信息保护操作开展，对用户的数据安全保护、保持数据完整性、提升磁盘阵列有效性有重要作用。未来安全预警技术发展后，可以更有效的使用多种磁盘检验方式，在存储系统中构建一个故障信息采集板块，获得有效的故障预警信息，并实现数据信息保护的作用，强化整个存储系统的安全性与可靠性。
参考文献：
[1]毛波. 盘阵列的数据布局技术研究[D].华中科技大学，2010.
[2] 杨华. 磁盘阵列的安全问题分析[A]. 全国火电200MW级机组协作会第22届年会论文集[C]. 2004
阵列检测 第7篇
多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)雷达是近年来提出的一种新体制雷达[1]。MIMO雷达天线发射彼此独立(正交)波形,利用波形分集虚拟扩展阵列孔径,提高阵列系统自由度,从而获得比相控阵雷达更加优越的检测和估计性能[2,3,4]。针对MIMO雷达目标个数估计问题,G.Liao等人研究了双基地MIMO雷达正则相关技术多目标检测算法[5],L.Xu等人在研究参数估计方法的同时研究贝叶斯信息准则(Bayesian Information Criterion)多目标检测算法[6],在研究MIMO雷达广义似然比方位估计的同时估计了目标数目[7]。然而,利用MIMO阵列输出信号协方差矩阵特征分解的目标数目估计方法则尚未见到。
本文研究基于协方差矩阵特征分解的MIMO阵列多目标检测方法,分别利用信号和噪声特征值大小以及特征增量之间的差异,提出了MIMO阵列特征门限(Eigen Threshold,ET)多目标检测方法(MIMO-EI)、方法只能检测小夹角目标的限制,对目标夹角较大时也能有效估计目标数目,而且还分析了目标初始方位角对MIMO阵列EDT方法性能的影响,并与传统相控阵列目标回波信号存在相关性情况下的多目标检测性能作了比较。
1 阵列输出信号协方差矩阵特征分解模型
假定MIMO阵列系统采用一个均匀线列阵,该均匀线列阵由N个阵元组成,相邻阵元间隔为d,所有N个阵元都可用于接收信号,均匀间隔地选取其中的M个阵元作为发射阵元(MN),相邻发射阵元间隔为dt,M个发射阵元发射彼此正交的窄带信号{sm(t)},m=1,2,,M。假定在阵列远场存在K个目标,则所有M个阵元发射信号经K个目标反射后,所有N个接收阵元上的阵列输出信号可表示为:
式中:θk表示第k个目标方位;b(θ)=[1,e-j2πdtsin(θ)/λ,,e-j2π(M-1)dtsin(θ)/λ]T表示M个发射阵元构成的发射阵列的阵列流形向量;a(θ)=[1,ej2πdsin(θ)/λ,,ej2π(N-1)dsin(θ)/λ]T表示N个接收阵元构成的接收阵列的阵列流形向量;w(t)表示n个接收阵元上的噪声;αk表示第k个目标的反射系数,是确定未知的变量。为简单起见,假定MIMO阵列发射窄带正交信号,发射信号与噪声不相关,噪声是均值为零,方差为σ
这里可定义“等效目标源”信号模型,即可以把
式中:α=diag(α1,α2,,αK);B(θ)=[b(θ1) b(θ2) b(θK)]表示发射阵列流形矩阵。用A(θ)=[a(θ1) a(θ2) a(θK)]表示接收阵列流形矩阵,则“等效目标源”信号模型下MIMO阵列输出信号可改写成如下形式:
MIMO阵列输出信号自相关矩阵如下:
式中:
式中:Λ=diag(λ1,λ2,,λN)是由特征值构成的对角矩阵,且特征值满足:
ui是与特征值λi对应的特征向量。K个目标情况下,式(5)可改写为:
式中:Λs是前K个大特征值组成的对角矩阵;Us是与大特征值对应的特征向量构成的矩阵,称为信号子空间;Λw为后N-K个小特征值构成的对角矩阵;Uw是与小特征值对应的特征向量构成的矩阵,称为噪声子空间,信号子空间和噪声子空间正交。
工程上Ry无法精确得到,对MIMO阵列输出信号采样,则MIMO阵列输出采样协方差矩阵近似估计为:
式中:L为样本容量;
2 MIMO-ET检测方法
MIMO-ET算法是利用特征门限理论估计目标个数的一种假设检验过程,该过程检验的是噪声特征值的多样性。存在K个目标情况下,假设噪声特征值多样性为q,则信号的最小特征值λK=λM-q应该超过所设定的检测门限,而N-K个噪声的特征值λK+1,,λM应该低于检测门限。
定义li为噪声子空间特征值的平均值如下:
为得到第N-q个噪声特征值λN-q的上界,可令式(10)中i=N-q建立如下关系:
根据噪声特征值的极大似然估计分布理论可得第N-q个噪声特征值的上界为:
式中:λ
假设检验流程如下,首先从q=1开始确定二元假设如下:
根据下式判断结果确定H0或H1:
若满足H1,停止检验,此时MIMO阵列ET方法检测到的目标数目K=N-q;若满足H0,则令q=q+1返回继续检验直至满足H1或者q=M。
3 性能分析
本文对提出的MIMO阵列ET方法,这里假定传统相控阵列目标回波是完全不相关的。然而在工程实际中,当目标夹角很小时,传统相控阵列目标回波之间具有一定的相关性,将常规相控阵列目标回波具有相关性的检测性能与MIMO阵列的目标检测性能做了比较,其中,假定了MIMO阵列发射正交信号, MIMO阵列不同目标回波之间的相关性可视为是一定的,因此没有计算MIMO阵列目标回波的相关性,而只研究了相控阵列目标回波的相关性对检测性能的影响。
仿真模型:假定MIMO阵列由10个换能器按半波长(载波频率处)等间隔均匀布放,收发共用(M=N=10),发射窄带正交波形,载波频率f0=5 kHz,采样频率fs=30 kHz,快拍数为2 000,统计次数为200。信噪比定义是针对单个目标的阵元输出信噪比,且存在多目标时,假设多个目标具有相同目标反射系数。
按式(12)选取MIMO-ET方法的检测门限。该门限在一定程度上会影响方法的检测性能。假定单目标方位为0°,在t取不同值条件下,MIMO-ET方法单目标的正确检测概率与传统相控阵ET方法的正确检测概率对比如图1所示。两目标方位分别为-5°和5°(夹角为相控阵列一个波束宽度)时,在t取不同值条件下,MIMO-ET方法双目标的正确检测概率与传统相控阵ET方法下的正确检测概率对比如图2所示。
图1表明,传统相控阵ET方法与MIMO-ET方法具有几乎相同的单目标检测能力,但对于双目标检测,传统相控阵ET方法检测性能下降,而MIMO-ET方法检测性能几乎保持不变(见图2),这说明了MIMO-ET方法多目标检测能力优于传统相控阵列多目标检测能力。此外,t值的不同(检测门限的选取)在一定程度上会影响MIMO-ET方法和相控阵列ET方法的检测性能,对高信噪比和低信噪比检测性能折衷,文中可取t=1.5。
图3给出了MIMO-ET方法对两目标夹角取不同值时的最低可检测信噪比(定义为完全正确检测目标个数所需要的最低信噪比),并与传统相控阵ET进行了比较。图3表明,双目标夹角在一个波束宽度之内变化时(1°～10°),MIMO-ET方法双目标最低可检测信噪比随目标夹角的变大而逐渐降低,说明随着两目标夹角变大,MIMO-ET方法检测能力变好,而且除目标夹角为1°(0.1个波束宽度)以外,MIMO-ET方法最低可检测信噪比均明显小于传统相控阵ET方法,也说明了MIMO-ET方法双目标检测能力优于传统相控阵ET方法。
4 结 语
MIMO-ET算法在多目标检测时,性能要优于传统的相控阵ET算法,对于提高雷达的检测性能有着很好的效果,有很强的工程应用价值。
参考文献
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阵列检测 第8篇
毛细管电泳芯片是微流控生物芯片的一种,广泛应用于蛋白质组分研究、药物筛选、基因诊断等生化分析领域[1,2]。阵列毛细管电泳芯片由于能够同时对多种分析样品进行并行检测,效率更高、成本更低,已成为生化分析领域前沿的研究热点之一[3,4]。在利用毛细管电泳芯片进行生化分析的过程中,被测样品的组分及含量等相关信息由检测系统来测定。由于毛细管电泳芯片中毛细管的内径一般为10 ~ 100μm,样品进样量极少,因而对检测系统的灵敏度、分辨力及响应速度都有较高的要求,检测系统的性能将直接决定毛细管电泳芯片分析系统的整体性能[5]。
对于毛细管电泳芯片分析系统来说,微型化和集成化是该技术比传统毛细管电泳和色谱技术具有的突出特色和优势,也是其进一步发展的主要方向。如果能够将激发光源集成在电泳芯片上,不仅会进一步减小系统的体积,并有可能利用偏振隔离手段实现多波长激发光对不同荧光试剂的同时检测。在这一思想的指导下,本文开展了基于有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode, OLED)激发光源[6,7,8]的毛细管电泳芯片检测系统研究。
1 检测系统的结构
垂直层叠结构的毛细管电泳芯片OLED诱导荧光检测系统整体结构如图1所示,主要由光路系统、CCD光电转换器件、信号处理单元等部分组成。
光路系统中使用的器件主要有绿光OLED光源(中心发射波长为520 nm,有效发光面积1 mm2,驱动电压为8.5 V),PDMS聚焦透镜(使入射光会聚到一点,半径2 mm、3 mm、4 mm可选),两片偏振方向互相垂直的线性玻璃偏振片(Edmund Optics NT-66182,波长400 ~ 700 nm范围内的消光系数为10000:1),针孔(使电泳谱图的半峰宽维持在一个较小的范围内便于数据处理,直径为1 mm)等。
系统中选用的CCD为高灵敏度线阵器件TCD1304AP,其灵敏度高达160 V/lux·s,光谱响应峰值波长为550 ~ 750 nm,可用来检测本系统中绿光OLED光源激发出的峰值波长为580 nm的荧光信号。
信号处理单元采用Cypress公司生产的CY7C68013芯片搭建数据采集卡,利用FPGA搭建数据采集系统;光电转换器件采集到的荧光模拟信号经高速A/D转换芯片后,由数据采集系统的USB模块上传到上位机进行处理。上位机加载USB驱动后,将电路板通过USB接口与个人计算机相连,打开数据采集程序后进入用户界面,用户对系统参数设置后即可进入荧光信号采集状态。
在搭建光路系统时,需将OLED激发光源、PDMS聚焦透镜、针孔三个单元尽量保证三点一线对齐,以确保绿光照射到毛细管电泳芯片的检测点上激发出荧光信号。此外,CCD器件的光敏单元需与电泳芯片分离通道上的检测点对准。
2 系统的设计及实现
2.1 绿光 OLED 器件的设计、制作与性能测试
设计的OLED器件属于典型的多层下发光结构,利用光刻、有机分子束沉积技术和传统的封装技术制作而成。器件的结构如图2所示。其中,NPB:Mo O3(15 nm)、NPB(25 nm)、3DTAPBP(10 nm)、Tp Py PB(30nm)分别为空穴注入层、空穴传输层、电子/激子阻挡层和电子传输层,POAPF:Ir(ppy)3(30 nm)为发光层,ITO和Li F/Mg:Ag(100 nm)分别为阳极和阴极。
绿光OLED器件的制作过程如下:1将ITO玻璃衬底分别采用Decon 90清洗液和去离子水进行超声清洗,经氮气吹干、烘箱烘干后进行5 min紫外臭氧处理;2利用沈阳立宁真空技术研究所的LN-182A多源有机气相沉积系统,在ITO玻璃衬底上制备有机多层薄膜,薄膜生长过程中所用的材料被分别放置在不同的蒸发源(石英坩埚)中,每个蒸发源的温度可以单独控制,按照设计的结构分别生长不同的有机材料。在生长过程中,系统的真空度维持在5.0×10-4 Pa左右,衬底放在真空室上部距蒸发源25 cm位置处,它可以自转和公转以保证有机膜的均匀性,材料生长的厚度和速率可根据设计的结构由仪器进行控制[9]。
为考察所制备的OLED器件的性能,在大气和室温(25℃)条件下,利用Keithley 2400数字源表、柯尼卡美能达LS-110亮度计和海洋光学Maya 2000 Pro光纤光谱仪,对OLED器件的发光光谱和电压-电流特性进行了测试。其中,绿光OLED器件的发射光谱与被测样品罗丹明B的吸收光谱如图3(a)所示,电压电流(亮度)特性如图3(b)所示。
从图3中可以看出,OLED器件的峰值发射波长为520 nm,半峰宽约75 nm,最大驱动电压为8.5 V,亮度为41 000 cd/m2。选用的罗丹明B样品的吸收光谱峰值波长约为550 nm,与OLED发光器件的峰值波长相差不大,因此制作的OLED器件可以用来激发罗丹明B样品发出荧光信号。
2.2 微透镜阵列薄膜
对于有机电致发光OLED器件,在玻璃与空气之间的界面上,入射角大于临界角的光会发生全反射,进而导致30%的发射光将在玻璃基底内传播而不能耦合到空气中。在ITO层或有机层中以波导模式传播的光将会损失约50%。因而OLED器件的外量子效率通常只能达到20%左右,这在很大程度上限制了其在实际中的应用。
为了削弱玻璃与空气界面之间的全反射现象,使大于临界角的出射光耦合到空气中,可利用周期性的微结构来实现。为此通过在玻璃基底贴附微透镜阵列(Micro Lens Array, MLA)薄膜的方法来实现此目的。当OLED器件基底贴附MLA薄膜时,出射光从由平面玻璃射入空气变成了由MLA进入空气,MLA结构改变了出射光在玻璃与空气界面的入射角及全反射临界角,破坏了玻璃与空气界面的全反射条件,将玻璃基底中的光萃取到空气中,从而达到提高OLED器件外量子效率的目的。
实验中使用的半球形微透镜阵列直径约为60μm,占空比约为80%,基本处于最佳工作状态。贴附微透镜阵列薄膜前后的OLED器件发光强度随角度变化的特性曲线对比如图4所示。从中可以看出:贴附微透镜阵列薄膜后,器件的发光强度得到了增强。此外,随着观察角度的变化,器件发光强度的变化没有未贴附微透镜阵列时明显,角度特性得到了改善。
2.3 毛细管电泳芯片结构设计
检测系统中使用的四通道毛细管电泳芯片如图5所示。芯片通道单元结构为基本的十字构型,尺寸为40 mm×80 mm。其中,微通道深60μm,宽约100μm(深40μm处),样品进样通道长10 mm,分离通道长40 mm,相邻两分离通道间的距离为6 mm,十字交叉点处离检测点的距离为30 mm,储液池直径为2 mm,容积约为5μL。此外,设计的支撑网格起到更有效封接基片和盖片的作用。
2.4 芯片电泳条件
每次电泳实验前,分别使用1 mol/L的Na OH溶液、去离子水和缓冲溶液清洗毛细管电泳芯片微通道。实验过程中使用如图6所示的电动进样模式进行荧光染色剂罗丹明B样品的进样。进行电泳操作前,首先取适量罗丹明B储备液稀释在无水乙醇中,配制成一定浓度的样品溶液,然后将缓冲液和样品加入各自的储液池中。进样阶段,样品从样品池(600 V)迁移至样品废液池,缓冲液池和缓冲废液池的电压分别为400 V和600 V,样品废液池电极接地。进样30 s后,高压电源切换,十字交叉口处的样品从进样通道进入分离通道进行分离及检测,此时缓冲液池施加800 V电压,样品池和样品废液池电压均为600 V,缓冲废液池电极接地。每次电泳操作结束后,立即用去离子水清洗芯片微通道,以免缓冲溶液水分蒸发堵塞通道。
3 测试结果与讨论
3.1 聚焦透镜半径对检测效果的影响
分别进行四组实验,考察OLED光源在不使用透镜及使用小透镜(r = 2 mm)、中透镜(r = 3 mm)、大透镜(r = 4 mm)情况下的聚焦效果。在实验过程中,保持OLED器件的驱动电压为8.5 V不变,CCD积分时间最短,大约为20μs。检测到的实验数据如表1所示。
从数据中可以看出:当系统使用不同半径的透镜后,OLED光源照射至测试样品上的光强均比不使用透镜时得到了不同程度的增强,这说明配置微透镜起到了会聚入射光的作用。其中,以中透镜效果最为明显,光强比没有透镜时增强了约2.5倍,而小透镜和大透镜增强效果不如中透镜。这主要是由于本实验要求透镜紧贴OLED器件,进而导致中透镜聚焦效果优于其它两者。因此,在后续的实验中半径为3 mm的透镜作为会聚透镜被置于CCD检测器件的前端,以使微弱的荧光信号得到会聚增强。
3.2 CCD 积分时间对检测结果的影响
CCD积分时间的长短决定了电子快门的开启时间,进而影响到每次荧光信号采集过程中积分电荷的数量[10]。为考察CCD积分时间(采样灵敏度)对检测结果的影响,设计实验如下:使用浓度为1.0×10-2 mol/L的罗丹明B样品在OLED诱导荧光检测系统中进行电泳分离,OLED光源的驱动电压为8.5 V不变,针孔直径为1 mm,CCD使用同一像素区域,只通过数据采集程序控制面板上的“积分时间设置”对话框来改变采样灵敏度,其值的范围为1~9。其中,选取2~4、7~9档时得到的检测结果如图7所示。
由测试结果可以看出:在相同的实验条件下,不同的采样灵敏度将直接影响到最终的检测结果。这是由于相同的OLED激发光源通过相同的光路系统后,照射至同一浓度的分离样品时激发出的荧光信号强度虽然相同,但CCD积分时间越长,单次采集到的荧光信号积分电荷数量就越多,响应曲线的峰值就越大。此外,当采集灵敏度档位设为8时,荧光信号已达到CCD光强响应量化值的峰值4 050,此时即使档位设置为9,响应曲线也将一直维持在4 050的峰值,如图7(e)和(f)所示。因此,为最终得到理想的检测效果,检测过程中应根据被测样品的浓度灵活选用CCD器件的积分时间。
3.3 OLED 诱导荧光检测系统检测结果
为考察所搭建荧光检测系统的性能,设计实验如下:OLED光源器件的驱动电压设定为8.5 V,PDMS聚焦透镜半径为3 mm,两偏振片之间的相对偏振角度为90°,针孔直径为1 mm,CCD积分时间档位选为9,选用同一像素区域,毛细管电泳芯片选用单元结构为“十”字构型的四通道芯片;分别向芯片进样通道中注入浓度为1.0×10-6 mol/L、1.0×10-5 mol/L、1.0×10-4 mol/L、1.0×10-3 mol/L的罗丹明B样品溶液进行毛细管电泳分离实验。进样电压设置为:样品池600 V,样品废液池0 V,缓冲液池400 V,缓冲废液池600 V;分离电压设置为:缓冲液池800 V,样品池、样品废液池均为600 V,缓冲废液池0 V。为了更清楚地分析不同浓度样品在上述检测条件下的电泳分离结果,截取CCD器件检测曲线中峰值附近像素点的检测结果,如图8所示。图中横坐标表示CCD器件在峰值处的像素点数,纵轴表示像素点所对应的荧光信号相对强度。
从检测结果可以看出:不同浓度的罗丹明B样品,在相同积分时间下的响应曲线不尽相同,样品溶液浓度越高,对应的响应曲线峰值越大。这是因为强度相同的激发光源对不同浓度的样品激发出的荧光信号强度不同,样品浓度越大,相同积分时间内积累的电荷数量越多,激发出的荧光信号强度也就越大,进而导致响应曲线的峰值越大。
4 结 论
为进一步提高毛细管电泳芯片检测系统的集成度、降低成本、减小体积,制作出以POAPF:Ir(ppy)3为发光层的多层复合结构OLED器件,并对其光谱、亮度特性进行了测试分析。针对OLED器件发光亮度较低,导致荧光检测系统检测信号相对较弱的问题,采用在器件的玻璃基底表面贴附微透镜阵列薄膜的方法,提高入射光的强度。利用研制的OLED器件作为光源,通过偏振片、针孔、微透镜阵列、微小透镜及CCD光电探测器,组建了基于OLED的集成度较高的多通道毛细管电泳芯片检测系统,实现了对罗丹明B样品溶液的电泳分离检测。
参考文献
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阵列检测 第9篇
关键词：巴西肉桂CANELA,中国肉桂,桂皮醛,高效液相二极管阵列检测法
肉桂Cinnamomum zeylanicum Bl. 又名玉桂、玉树、大桂等,为樟科植物肉桂的干燥树皮,是一种常见的药食同源的传统中药,已有两千年的历史, 在国内主要分布在广西、广东等地,国外主要分布于越南、印度、巴西、斯里兰卡、印尼等国［1］。其药用价值高,具有补火助阳、引火归源、散寒止痛、活血通经等功效,食用一般作为家庭烹调调味用品。 产自巴西的草药CANELA葡萄牙语意为肉桂,常用作香料和调味品,与中国肉桂食用的用途类似,但其药用价值与中国肉桂相比如何迄今未见报道。
肉桂提取的挥发油中桂皮醛( Cinnamaldehyde) 占总提取物52. 92% ~ 61. 20% ,是肉桂的主要活性成分,具有解热、镇痛、抗菌、抗病毒等多种药理作用,且毒副作用低［2-6］。2010年版《中华人民共和国药典》( 一部) 将桂皮醛作为肉桂质量控制的指标性成分,其含量的高低直接影响到肉桂的功效。本文采用高效液相—二极管阵列检测法( high-perform- ance liquid chromatography-diode array detection, HPLC-DAD) 在290 nm下分别测定巴西肉桂CANE- LA与中国肉桂中桂皮醛的含量,通过比较两者的差异,为巴西肉桂CANELA的化学成分与药用价值研究奠定基础,同时为肉桂药用品质评价、品种资源普查、质量控制提供参考依据［7-12］。
1材料
1. 1材料
药材: 巴西肉桂CANELA 6批,购于巴西草药市场,样品的凭证标本保存于北京中医药大学大学标本室; 中国肉桂6批( 购自北京市花家地南里同仁堂药店) ,经北京中医药大学刘春生教授鉴定均为樟科植物锡兰肉桂Cinnamomum zeylanicum Bl. 的干燥树皮。
1. 2试剂
桂皮醛( 中国药品生物制品鉴定所,批号: 110710-201217) 、乙腈( 色谱纯,Fisher) 、甲醇( 色谱纯,Fisher) ,娃哈哈纯净水。
1. 3仪器
Waters Breeze高效液相色谱仪( 美国Waters公司) ,水浴锅,粉碎机( 型号: FW-100,北京中兴伟业仪器有限公司) ,电子天平sartorius AG BS110S( 北京赛多利斯仪器系统有限公司) ,Waters Sunfire C18色谱柱( 150 mm × 4. 6 mm,5 μm) 。
2方法与结果
2． 1 色谱条件
色谱柱: Waters Sunfire C18色谱柱( 150 mm × 4. 6 mm,5 μm) ; 流动相: 乙腈-水( 35 ∶ 75) ; 检测波长: 290 nm; 流速: 1 m L/min; 进样量: 10 μL; 柱温: 30℃。
2. 2溶液制备
对照品溶液的制备: 取桂皮醛对照品适量,精密称定,加甲醇制成每1 m L含10 μg的溶液,即得。
供试品溶液的制备: 取本品粉末( 过三号筛) 约0. 5 g,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入甲醇25 m L,称定重量,超声处理( 功率350 W,频率35 k Hz) 10分钟,放置过夜,同法超声处理一次,再称定重量,用甲醇补足减失的重量,摇匀,滤过。精密量取续滤液1 m L,置25 m L量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀,即得。
2. 3方法学考察
2. 3. 1专属性考察采用2. 2项下方法制备对照品溶液及巴西肉桂CANELA和中国肉桂的供试品溶液,分别精密吸取对照品及各供试品溶液10 μL,按2. 1项下色谱条件进样分析,以考察待测成分相互间是否有干扰、其他成分是否对待测成分有干扰。 各色谱图见图1。如图所示,测定方法专属性量好, 待测成分与其它成分分离度大于1. 5,即其他成分对待测成分测定无干扰。
2. 3. 2线性关系考察分别精密吸取2. 2项下所制备对照品溶液1 μL、3 μL、5 μL、10 μL、15 μL、 20 μL,按2. 1项下色谱条件进行测定并记录峰面积。以进样量x为横坐标,峰面积y为纵坐标,绘制标准曲线,并进行线性回归,得到回归方程y = 3. 11 × 1012x - 3. 08 × 105,R2= 1,线性范围为0. 1014 ~ 4. 056 μg。结果表明在0. 1014 ~ 4. 056 μg进样量与峰面积呈良好的线性关系。
2. 3. 3精密度实验精密吸取按2. 2项下所制备对照品溶液10 μL,按2. 1项下色谱条件连续进样6次,记录峰面积并计算其RSD值为0. 20% 。结果表明本方法精密度良好。
2. 3. 4稳定性实验精密称定中国肉桂约0. 1 g, 按2. 2项下方法制备中国肉桂样品供试品溶液一份,分别于室温放置0小时、2小时、4小时、6小时、 8小时、10小时,按2. 1项下色谱条件进样分析,记录峰面积并计算其RSD值为2. 00% 。结果表明本方法稳定性良好。
2. 3. 5重复性实验精密称定中国肉桂样品6份, 每份约1 g ,按2. 2项下方法制备供试品溶液,按2. 1项下色谱条件进样分析,记录峰面积并计算其RSD值为1. 60% ,结果表明本方法重复性良好。
2. 3. 6加样回收率实验取6份中国肉桂样品,每份约0. 05 g,精密称定,分别精密加入一定量的桂皮醛标准溶液,按2. 2项下方法制备供试品溶液,按2. 1项下色谱条件进样分析,记录峰面积,计算回收率与RSD。所得桂皮醛的平均回收率为105. 84% , 计算其RSD为2. 00% 。表明该方法准确度良好。 结果见表1。
2. 4含量测定
分别称取6个批次的巴西肉桂CANELA和中国肉桂样品约0. 5 g,精密称定,按2. 2项下方法制备供试品溶液,按2. 1项下色谱条件进样分析,记录峰面积,计算各待测成分含量与RSD。每个批次平行测定3次。结果见表2。
如表所示,巴西肉桂CANELA、中国肉桂中桂皮醛的含量分别为18. 3% 、5. 27% ,巴西肉桂CANELA中桂皮醛的含量约为中国肉桂的3. 5倍。
3讨论
肉桂作为药食同源的传统中药,在印度、巴西、 老挝、越南等地也作为食用香料广泛应用,是古老香料之一,为家庭烹调佳品。近年来还被用于提取挥发油用作芳香疗法的精油,其市场拥有广阔前景。在国外巴西肉桂CANELA被广泛用作辛香料和调味品,但其药用价值相关研究未见报道。本研究从其化学成分与含量角度对巴西肉桂和中国肉桂品质进行比较,以期为药用肉桂的资源扩大及巴西肉桂的进一步研究提供依据。
阵列检测 第10篇
垂直腔表面发射式激光器 (Vertical Chamber Surface Emitting Laser, VCSEL) 是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种半导体激光器, 具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点, 非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域。而VCSEL阵列能否与带状光纤阵列进行高效率、高可靠性、低成本的耦合, 是目前制约并行光互连发展的一道难题。
2 垂直腔表面发射式激光器阵列和带状光纤阵列的耦合技术
下面我们就对这些主要的技术方案做一下探讨, 并分析各自的优劣。同时, 我们可以在这些技术方案的基础上, 总结经验, 获得启发。
2.1 采用45°棱镜的技术
垂直腔表面发射式激光器的光束是垂直与基板的, 而受限于使用领域的尺寸, 我们往往没有足够的空间在垂直与基板的方向上进行直接耦合, 这就需要我们对激光光束进行90°的方向转变。最简单的激光光束角度转变的方法即是采用45°棱镜的技术, 激光光束经过反射后, 在垂直与入射方向射出。图1所示就是采用45°棱镜的耦合技术。
这种结构组装工艺上较简单, 但是这种耦合方式也有不少缺点:首先, 由于采用的是直接耦合, 对耦合调整设备的精度要求很高且耦合效率较低;其次, 对45°棱镜的加工误差要求苛刻, 特别是加工角度误差一般要求控制在0.1°以内;最后, 此种方式需要大量使用折射率匹配型粘接剂, 成本高昂。
2.2 采用光纤阵列45°斜面的技术
光纤阵列45°斜面的技术, 它的原型来自于近些年发展非常迅猛的PLC分路器中的光纤阵列 (Fiber Array, FA) , 经过激光切割加工成45°的斜面, 然后蒸镀全反射膜。它的工作原理与耦合技术相同, 只是这种技术没有采用棱镜, 而是采用在光纤上直接进行45°反射面加工, 达到90°光束转变的目的。
它的耦合步骤相比2.1更加简单, 只需一次耦合, 即可完成, 减少了工序及时间。但是, 它也有着致命的缺点:首先, 是45°切割的精度, 相比2.1, 要求更加严格, 传统的冷加工工艺已无法达到所需的精度, 而需要精度更加精确的激光切割设备, 投资巨大。而且, 由于单次耦合的限制, 各通道间的调整范围较小, 各通道间的性能均匀性难以保证。
2.3 采用自聚焦透镜阵列的技术
在2.1, 2.2节, 我们都了解了基本的耦合技术, 但它们都是直接耦合技术, 也就是说将激光光束直接耦合进入光纤中。由于光纤的有效耦合直径仅仅只有50um左右, 所以说难度较大, 也非常难以保证耦合的性能。采用自聚焦透镜阵列技术进行的耦合我们称作间接耦合, 它是通过自聚焦透镜阵列将激光光束进行扩束, 然后再经过一个自聚焦阵列进行收束, 已达到耦合的目的, 由于扩束后, 光束的直径大大增加 (一般在250um左右) , 所以耦合的难度大大降低, 并且耦合后的光学性能得到了提升。
当然, 这种结构也带来了一定的成本上升, 而且由于节距的问题, 各个零部件之间都保持着一定的工作距离, 这对后续产品的小型化产生了障碍, 而且通光面暴漏在空气中, 长期使用中灰尘有可能进入, 会导致性能变差甚至失效, 而完全的真空封装, 难度很大, 且费用较高。
3 耦合技术的发展方向
首先, 直接耦合会得到越来越多的应用, 间接耦合会被逐步淘汰。目前, 之所以间接耦合技术仍在部分使用, 主要的驱动力是零件的加工要求低以及耦合的速度较快。但是, 由于间接耦合自身的一些缺陷, 以及加工技术及自动化耦合平台的不断发展, 间接耦合技术会被直接耦合技术逐步取代。
其次, 辅助耦合零部件的使用会越来越多。所谓辅助耦合部件, 是指为了耦合能够高效、可靠, 而采用一些不直接参与产品功能实现的精密部件。例如图1中的部件A就是典型的辅助耦合零部件, 在组装过程中, 部件A可以起到初始定位、调整定位、支持按照等功能。
最后, 半导体工艺会逐步应用在耦合部件的制作中, 以达到小型化、多功能化等目的。Intel公司在2010年推出的Lightpeak计划, 就是采用半导体技术进行各个部件的加工和制作, 达到减小体积, 同时达到单纤双向传输的目的。
4 结论
磁盘阵列高可靠应用技巧 第11篇
磁盘阵列技术众所周知，有些人称之为Raid盘，也有些人直接称存储。当然，专业的术语是最为准确的，包括智能存储、在线存储以及各种根据连接方式和规模进行的定义，不一而论。
Raid 的学问
为什么要有Raid 磁盘阵列？以前有人向我提出这个问题，他们说，将磁盘不断扩展，用一个总线或多个总线串接起来，不就成了？我发现，其实磁盘阵列是基于Raid控制器保护起来的磁盘集成，Raid首先是一个安全保障，它将多个磁盘以Raid的保护方式集中起来，通过各种Raid技术，确保一块或多个磁盘故障不会造成任何数据丢失，因此磁盘阵列的可靠性大大高于磁盘自身的可靠性，这当然不是简单集中起磁盘所能比拟的。另外，磁盘阵列通过多通道的磁盘访问技术，提供了磁盘体系的多路访问能力，磁盘访问性能大大提高。随着业务量的增长，我们每天的用户访问量特别频繁，如果没有多路磁盘访问技术，我很难想像，系统能够经得住频繁访问的压力？
在系统的多年运行中，我发现，有效的利用主机与磁盘阵列之间的多路技术以及磁盘阵列的多路冗余技术，能够使我们的系统大大提高抗击干扰的能力，而且，系统能够始终保持良性健康的运行态势，系统保用年限也大大提高。
下面，我以我公司系统所采用的STK D176 全光纤快速磁盘阵列系统为例，对于利用冗余通道提高I/O系统的安全性给出相应的使用技巧。
我的点滴经验
我看到很多信息系统在建设存储网络时，都是采用多台主机分别连接一条光纤通道到磁盘阵列的交换机，然后通过交换机连接多条通道到达磁盘阵列的多个主机端口的方式，这种方式在很多情况下也是可靠的。但是在日常的运行中，由于光纤电缆的脆弱性，很容易造成主机I/O的中断，这时很多人寄希望于高可用系统切换到其他主机上继续I/O操作。这样造成系统十分不稳定，而且往往会发生切换操作的失败。我们利用STK磁盘阵列的RDAC通道冗余的技术，能够有效地避免I/O通道的故障对于系统的冲击，而且还可对I/O系统的故障从容处理，真正实现高可靠性。
设计技巧
我在存储网络的设计中，采用了STK D176磁盘阵列（双控制器）的全冗余通道连接技术（如图1 所示）：主机采用双光纤卡，分别连接到2台光纤交换机上，而每台交换机分别连接到STK磁盘阵列的一个主机端口（共8 个端口，我们只使用2个，分别对应一个Raid 控制器）。
STK的磁盘阵列提供了通道冗余的软件RDAC，一旦在I/O 通道的任何环节出现故障，如光纤卡、光纤电缆、交换机及控制器等，RDAC均自动实现控制器的切换操作，使得I/O 操作不发生中断，而且，主机上的应用程序并不会感应到故障的发生（通过故障报警感应），真正做到故障隔离。而故障的处理过程尽可以有序地完成。
操作细节
为了让大家有一个感性认识，现在我介绍一下在使用过程中我们是怎样处理和修复控制器等通道故障的。
1．双控制器故障分担
在磁盘管理软件SYMplicity中，您能够清晰地看到双控制器的分布（Controller A 和Controller B），以及所创建的逻辑单元LUN的分布（如图2）。这2 个控制器内部Cache实现了镜像，并且具有心跳机制。一般说，主机的每条I/O通道分别连接到一个控制器上。为了充分利用2个控制器的能力，将磁盘阵列中的逻辑磁盘LUN最好由2 个磁盘控制器分别控制，如0、2、4 由Controller A 控制，1、3、5 由Controller B 控制。这样，系统的I/O 访问通过双通道进行。一旦出现单侧通道故障，另外一个控制器会接管故障通道的LUN 逻辑磁盘，确保I/O 继续。
正常状态的LUN 分布：
# rdacutil -i sunos1_001
sunos1_001: dual-active
Active controller a(c2t5d0s0) units:
0 2 4
Active controller b(c1t4d0s0) units:
1 3 5
如果系统的一条I/O 通道发生故障，如ControllerA故障，SYMplicity 软件会出现报警，我们通过Manualrecovery界面可以看到Controller A处于Offline状态（如图3）。这时，Controller A 的LUN 0、2、4 全部归属到Controller B 上。
#lad
c1t4d0 1T84710227 LUNS: 0 1 2 3 4 5
表明控制器接管成功。
系统恢复
恢复的过程可以有几种办法： 一种是通过SYMplicity的管理软件进行，这种方法比较直观、简单，管理人员易操作；另一种方法是通过命令行来完成，这种方式稍微复杂一些，要求操作者的能力要强，思路清晰，但这种方式对磁盘系统的恢复成功率很高。
第1 种恢复方法 首先，替换故障光纤（若光纤故障）或插入新的控制器（若原控制器故障）；其次，在SYMplicity 的图形界面上，我们选择点击“ControllerA”，选择“Place Online”（如图4）。如果恢复过程顺利，不仅Controller A 恢复了Online 状态，让系统正常运行， 而且原有的所归属的L U N 也会恢复到Controller A 上。
但是在某些情况下，LUN并未进行归位，怎么办？那么我们可以采用第2 种恢复方法。
第2 种恢复方法 首先，仍然是替换故障光纤（若光纤故障）或插入新的控制器（若原控制器故障）。其次，键入如下命令：
#rdacutil -U sunos1_001.b
这时，新的Controller A会被强行置成Online的状态，原归属的LUN 也将陆续回归。
如果发现LUN 的回归失败，则键入下一个命令：
#rdacutil -l 0,2,4 c2t5d0s0
这样，我们就完成了LUN 的归位，一切状态又恢复了正常。
应该说，灵活地运用磁盘阵列的冗余技术，使我们关键数据的访问性能和可靠性大大提高，而且在面临故障时，我们完全不必再惊慌失措。
阵列检测范文
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