采用相干技术的高分辨光谱检测系统设计

采用外差相干技术理论上可以获得低至MHz量级甚至更高分辨率的光谱信息。介绍了一种基于外差相干技术方法实现的光谱检测系统,并推导了90°光学混频器和平衡探测器的信号传输原理,讨论了本振光和滤波器的性能参数与光谱检测分辨率的关系。利用光通信系统设计软件OptiSystem建立了完整的相干光谱检测系统的模型,并使用波长扫描和迭代运算模拟了实际本振光信号的工作模式,验证了该方案实现高分辨光谱分析的可行性和优越性。最后分析了对于频率间隔为40 MHz的被测信号,不同的本振光扫描线宽、扫描步长和滤波器带宽参数组合实现的仿真结果,并总结了光谱检测精度对本振光和滤波器等关键参数的要求。

马赫-曾德尔干涉法实时测量金属的热膨胀系数及其应用

文章基于马赫-曾德尔干涉法,结合计算机后处理技术,对锰镍铜合金和镍铁合金的热膨胀系数进行了实时测量。利用该方法测得的两种合金的膨胀系数差异,设计和制作了U形双金属片温控开关,并利用该温控开关的热形变特性制作温控报警装置。实验证明该干涉测量法实时性好、精确度高、易于操作且光能利用率高,对工程领域有着极其重要的意义。

头盔显示器视差自动测量中眼位点的自动对准

自动测量头盔显示器的视差时,用CCD相机取代人眼的主观读取,由于机器视觉不如人眼灵活,CCD相机在人眼观察点才能确保移动时采集的图像是完整的,从而保证全视场的视差测量。该文提出采用模式搜索法在头盔显示器光学平面内实现CCD相机自动对准人眼观察点(眼位点),从而实现头盔显示器全视场视差的自动测量。对该自动测量系统的测量原理,以及CCD相机自动对准眼位点的实现过程进行了详细论述与说明,对测量精度与效率,对准精度与重复定位精度进行了实验分析。实验结果表明,该方法能够快速、准确、自动地对准眼位点,定位精度为±0.071°,与摆头法测量视差系统进行对比实验,全视场视差测量效率高,重复精度高。

虚实结合混合式大学物理实验预习模式的实践

针对传统大学物理实验预习中存在的学生对实验原理理解不深,无法接触实验仪器等问题,提出了基于虚拟仿真实验预习和全开放预习实验室的虚实结合混合式大学物理实验预习模式,该模式依托虚拟仿真实验预习和全开放预习实验室进行大学物理实验预习,将线上虚拟仿真实验预习和线下全开放预习实验室学习有机融合,充分发挥了远程网络学习和本地学习的优势,提高了学生自主预习兴趣、预习质量和预习效果.

基于激光法实时动态测量Na2SO4溶液电导率

以Na2SO4溶液为例,当溶液厚度、溶液浓度、输入光强已知时,测量了Na2SO4溶液的电导率和输出光强之间的关系,进行系统标定,利用最小二乘法得到拟合函数.再利用Origin软件对拟合函数编程,从而实现激光实时动态监测溶液电导率.与其他溶液电导率测定方法相比,该激光法具有着结构简单、成本低廉和非接触式的优势.

基于莫尔条纹的红外光束准直技术

基于球面波照明时光栅的Talbot像及其与光束准直性的关系,提出一种基于莫尔条纹进行红外光束准直调整的方法,通过移动光栅,由红外面阵CCD观察并测量莫尔条纹方向的变化来调整光束准直,实现了红外光束快速便捷准直。结果表明,在光栅移动时,由于移动同一距离,0级、±1级光波的光程变化不同,条纹将呈现周期性的垂轴移动和周期性的对比度明暗变化,但条纹方向不变,条纹移动及对比度变化不影响准直精度。所提方法克服了红外光束不可见的困难,相较于传统的准直方法,实现了更简单更快速更便捷的准直校正。

近红外扩散相关光谱系统的研制

近红外扩散相关光谱(DCS)是一种先进的无创检测组织深层血流流速变化的动态光散射技术。为了解决光子相关器价格昂贵、灵活性差、应用局限、计算效率低的问题,采用将光子相关器软件化的方法,设计了一种近红外扩散相关谱检测系统。该系统以单纵模长相干激光器作为光源,采用单光子探测器探测散射光信号,用数字信号采集模块采集高速数字信号,并对数字脉冲信号进行计数,基于软件完成了对动态散射光斑光强归一化自相关的计算。结果表明,该系统计算出生物样品波动漫反射信号的时间平均强度自相关函数符合理论,验证了系统检测功能的可靠性;在客观评价指标方面,可成功区分不同的生物样品,并且能够分别体积分数差为1%的同种生物样品。该系统可以实时监测生物样品整体的光学特性和动态特性,具有体积小、成本低、灵活性好、可拓展性强的特点,为轻量化DCS检测系统的发展提供了一种新的解决方案。