[发明专利]一种基于伪随机编码技术的引力波检测方法在审

专利信息
申请号: 201811232879.7 申请日: 2018-10-15
公开(公告)号: CN109471188A 公开(公告)日: 2019-03-15
发明(设计)人: 仲志成;林君;韩雪;刘奎元 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: G01V7/00 分类号: G01V7/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 130012 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 引力波 伪随机编码 天线 引力波检测 个数量级 热噪声 测量水平 激光光束 水平降低 探测天线 压力信号 运行费用 共振棒 伪随机 信噪比 共振 伪码 液氦 冷却 照射 激光 相符 测量 检测 建设
【说明书】:

发明公开了一种基于伪随机编码技术的引力波检测方法,在引力波正常测量的同时,使用一束伪随机编码的激光光束辅助照射常温引力波天线,当编码激光的光压与探测天线中的引力波压力信号的频率/相位相符时可形成具有伪码特征的共振,从而大幅度提高在热噪声背景下检测微弱引力波振的能力。本发明相较于大型共振棒天线冷却到液氦温度的巨大建设和运行费用以及它所带来的2~4个数量级的天线热噪声水平降低,本发明通过伪随机技术以相对极小的花费却带来10个数量级的信噪比增益,可将引力波增大到10‑4g~10‑5g数量级,使之达到容易测量水平。

技术领域

本发明涉及引力波探测技术领域,具体涉及一种基于伪随机编码技术的引力波检测方法。

背景技术

引力波探测技术的本质是对淹没在各种噪声下的极度微弱的振动信号检测,主要有“质量共振法”和“激光干涉法”二条技术路线。

质量共振法的灵敏度不逊于激光干涉法测量系统,甚至完全可能比拟改进后的Advanced LIGO,其缺点是测量带宽(十几Hz)小于激光干涉法(几百Hz)。目前,对“质量共振法”最大挑战是如何解决天线材料的分子运动热噪声问题。天线材料的分子热运动噪声不仅淹没了有效的信号,而且由于分子热运动降低了天线的Q值,降低了有效的积分时间。

为了克服天线材料的分子运动热噪声的影响,世界上现有的几个质量共振型引力波观测台均采取了对天线进行深度冷却的技术路线,深度冷却方案虽然在抑制天线热噪声上取得了进展,但是带来了一系列额外问题:

1)为深度冷却天线所采用的液氦系统,增加了一系列的泵、阀、管线,在引力波观测台附近人为地引入了新的振动干扰源,给系统减震工作增加了难道;

2)天线工作在液氦温度,一般的传感器(例如光纤传感器)其材料在如此低温下换能特性难以保证,增敏措施只能采取如(增大天线质量等)性价比不高的方法;

3)额外的冷却装置给系统的建造和运行带来了技术困难并导致费用大幅度增加。以MiniGARIL系统为例,引力波天线从常温冷却到预定的0.1k,需要运行40天的时间,其复杂的技术保障和高昂的运行费用使IGEC的观测台只能断断续续运行。

发明内容

为解决上述问题,本发明提供了一种基于伪随机编码技术的引力波检测方法。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:

一种基于伪随机编码技术的引力波检测方法,在引力波正常测量的同时,使用一束伪随机编码的激光光束辅助照射常温引力波天线,当编码激光的光压与探测天线中的引力波压力信号的频率/相位相符时可形成具有伪码特征的共振,从而大幅度提高在热噪声背景下检测微弱引力波振的能力。

本发明具有以下有益效果:

相较于大型共振棒天线冷却到液氦温度的巨大建设和运行费用以及它所带来的2~4个数量级的天线热噪声水平降低,本发明通过伪随机技术以相对极小的花费却带来10个数量级的信噪比增益,可将引力波增大到10-4g~10-5g数量级,使之达到容易测量水平。

附图说明

图1为本发明实施例基于伪随机编码激光压力信号检测引力波的原理图。

图2为本发明实施例基于伪随机编码激光压力信号检测引力波中引力波形成的压力信号、伪随机编码激光压力信号和预期在共振体中的合成压力信号的示意图。

图3为本发明实施例中的引力波探测模拟装置。

图4为本发明一个具体实施例的结果示意图。

具体实施方式

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