反射式血氧饱和度检测系统研制

反射式血氧仪可以有效避免使用范围受限,但反射式脉搏血氧信号十分微弱,容易受噪声干扰使血氧参数的提取难度加大。为获得高质量有效的反射式容积脉搏波,系统设计中提出一种基于集成芯片AFE4490的脉搏血氧信号检测方案,对比几种基于小波变换的滤波算法去噪效果,完成对血氧信号较优的去噪处理。系统样机经调试后,基本实现反射方式对脉搏血氧饱和度的检测功能。

基于虚拟仿真技术的光电测量实验教学改革研究

光电测量技术是一门较抽象的学科,为了更直观、形象地展示光电测量技术中的一些物理原理和实验现象,该文搭建了基于虚拟仿真思想的光电测量实验平台,从实验平台的搭建、调试方法和效果、测量的结果等介绍了该实验仿真平台的整体构思和具体功能,将相关实验步骤通过动画的形式进行演示,使学生在课程与实验的学习中获得更直观的教学感受。

基于形态滤波的反射式脉搏去噪方法研究

脉搏中蕴涵着大量的人体生理病理信息,因此分析脉搏信号成为诊断亚健康状态的重要手段。但由于反射式脉搏血氧信号较微弱,容易受到噪声的干扰从而影响诊断结果的正确性。针对反射式脉搏信号的噪声特性,提出一种基于形态学滤波的滤波方法,该方法采用两种不同宽度的结构元素对脉搏波信号进行广义形态开闭和闭开滤波,分离出基线漂移,并通过低通滤波分离出高频分量。实验结果表明,该方法能实时有效地对反射式脉搏信号进行去噪,处理效果优于传统算法。

有机光伏应用中PVK-C_(60)共聚物性能增强研究

相比于由聚N-乙烯咔唑和C_(60)混合而成的混合物材料,在相同条件下,由聚N-乙烯咔唑与C_(60)共价结合所得的聚合物材料(PVK-C_(60))所组成的光伏器件的性能得到显著的提高。在PVK-C_(60)共聚物中,咔唑团充当施主,共价结合的球壳状碳分子(富勒烯)C_(60)充当受主。开路电压从混合物器件的0.25V提高到了PVK-C_(60)共聚物器件的大于1V。PVK-C_(60)的吸收边扩展到了整个可见光光谱范围,而它们的简单混合物在这个范围内只有非常弱的吸收。光致发光光谱显示,PVK-C_(60)共聚物较之它们的简单混合物有着更明显的光谱猝灭,这意味着在PVK-C_(60)共聚物中,施主(咔唑)和受主(C_(60))的结合状态更好。

基于灰度共生矩阵方法的激光散斑特性分析

为了实现物体表面粗糙度的测量,基于激光散斑原理,利用灰度共生矩阵方法计算了激光散斑图像的基本参量,分析了激光散斑含有的物体表面粗糙度特征。在此基础上搭建了物体表面粗糙度激光散斑测量实验系统,采集了不同表面粗糙度标准样板在不同入射角条件下的激光散斑图,继而得到了研磨和平磨条件下散斑条纹对比度与光束入射角之间的关系。结果表明,入射角约为60°时,散斑特性及其对比度效果最好。

基于AFE4490的反射式脉搏血氧检测系统

因透射式血氧仪检测范围受限,根据反射式测量原理设计光电容积脉搏波探头检测模块,并采用MSP430超低功耗单片机结合血氧模拟前端AFE4490实现对光电容积脉搏波的采集。由MSP430控制AFE4490实现双波长发光管交替发光、数据采集以及放大滤波,并采用数字信号处理技术进行去噪工作。实验表明,所设计的反射式血氧检测系统能有效地检测指尖脉搏,处理得到的脉率和血氧参数误差在3%以内。

1维光学粘胶作用下铬原子束空间分布特性

为了研究激光准直场作用下原子束的空间分布状态对纳米光栅沉积制作的影响,基于半经典理论,分析了1维光学粘胶对中性铬原子的作用力特性,利用4阶龙格-库塔数值积分算法对不同激光场强度、不同激光失谐量、不同激光场范围条件下中性铬原子束的空间分布进行了仿真分析。由仿真结果可知,随着激光场强度的增加,原子束的分布向中心区域集中,由于受饱和效应的影响,该种集中的趋势随激光强度的增加而逐渐变缓;同时,当激光失谐量等于原子线宽的一半时,原子束的空间分布最窄。当激光功率为40mW、且失谐量为-2.5MHz时,铬原子束经过1维光学粘胶作用后其空间分布的半峰全宽被压缩为作用前的0.43倍,而原子束密度分布中心值也增大为作用前的1.79倍。结果表明,利用激光准直场的作用可实现原子束空间分布的改善,有利于后续的原子沉积以实现纳米光栅的制作。

基于靶标的三目视觉3维坐标测量系统

为了解决复杂环境中大视场、高精度、非接触3维测量问题,采用三目摄像机结构,通过靶标成像来测量被测点3维坐标的测量系统。测量时摄像机采集测量靶标的图像,计算机通过图像处理的方法获取测量靶标上标志点的3维坐标,并提出基于被测点与标志点间距离方程与直线约束的被测点求解优化方法。测量系统通过高精度光栅位移平台带动测量靶标移动来完成测试。结果表明,测量系统在视场范围、测量精度、使用灵活性等方面有较大的改进,能够测量视场深度从2m～5m范围内的视场,测量精度优于0.2mm。

《光学设计》课程教学方法改革初探

《光学设计》课程是光信息科学与技术专业的一门重要必修课,也是该专业学生光学基本实践技能操作的重要课程,在专业学习中有着较关键的地位。本文从教学现状和教学难点出发,针对教学内容、教学方法和实践教学等方面,提出和进行了一系列具体的教学改革。实践证明,相关教学方法改革取得了较好的教学效果,对于提高教学质量有较大的借鉴意义。

工科院校大学物理实验教学改革初探

大学物理实验是工科院校的一门必修课程,通过大学物理实验课程可使学生在实验的基本知识、方法、技能等方面受到系统的训练,加深对物理学基本概念和规律的理解及掌握,培养良好的科学素质、创新精神和实践能力。在分析传统大学物理实验教学模式的基础上,探讨了大学物理实验教学的改革方法及相关措施。

锡基钙钛矿太阳能电池载流子传输层的探讨

锡基钙钛矿太阳能电池可避免铅元素对环境带来的污染,近年来已成为光伏领域的研究热点.本文以SCAPS-1D太阳能电池数值模拟软件为平台,对不同电子传输层和不同空穴传输层的锡基钙钛矿太阳能电池器件的性能进行数值仿真对比,从理论上分析不同载流子传输层的锡基钙钛矿太阳能电池的性能差异.结果显示,载流子传输层与钙钛矿层的能带对齐对电池性能至关重要.电子传输层具有更高的导带或电子准费米能级以及空穴传输层具有更低的价带或空穴准费米能级时,对电池输出更大的开路电压有促进作用.另外,当电子传输层的导带高于钙钛矿层导带或钙钛矿层的价带高于空穴传输层的价带时,钙钛矿层与载流子传输层界面形成spike势垒,界面复合机制相对较弱,促使电池获得更佳的性能.当Cd0.5Zn0.5S和MASnBr3分别作为电子传输层和空穴传输层时,与其他材料相比,获得了更优的输出特性:开路电压Voc=0.94 V,短路电流密度Jsc=30.35 mA/cm^2,填充因子FF=76.65%,功率转换效率PCE=21.55%,可认为Cd0.5Zn0.5S和MASnBr3是设计锡基钙钛矿太阳能电池结构合适的载流子传输层材料.这些模拟结果有助于实验上设计并制备高性能的锡基钙钦矿太阳能电池.

基于反射式检测方法的多生理参数测量研究

由于透射式光电脉搏波检测方法受测量部位的影响,不能对额头、腹部等部位进行检测。为实现对人体生理参数低的生理、心理负荷及无创的采集,提出一种基于反射式检测方法的多生理参数监护系统的设计方法,首先利用生理参数检测模块采集指尖脉搏信号,然后将采集到的光电脉搏波进行数字信号处理以提高信噪比,最后通过预定的算法提取各个生理参数。实验结果表明,真值与测值之间的相关系数均在0.8以上,该方法能实时有效地对人体生理参数进行检测,对病人监护及远程诊断有极大意义。

无空穴传输层锡基钙钛矿太阳能电池性能探讨

基于SCAPS-1D软件构建结构为FTO/ZnO/CH_(3)NH_(3)SnI_(3)/Au的无空穴传输层锡基钙钛矿太阳能电池(PSCs),讨论了CH_(3)NH_(3)SnI_(3)吸收层厚度和缺陷态密度、ZnO层厚度和缺陷态密度以及ZnO/CH_(3)NH_(3)SnI_(3)之间的界面缺陷态密度对电池性能的影响。仿真结果表明,增加CH_(3)NH_(3)SnI_(3)吸收层厚度促进器件对长波光子的吸收,提升电池性能。但当CH_(3)NH_(3)SnI_(3)层厚度大于700 nm时,由于载流子寿命减小,复合率升高,电池输出参数增加趋势减缓。CH_(3)NH_(3)SnI_(3)层缺陷态密度的增加使得电池内部复合中心增多,导致载流子复合率增大,电池性能下降,控制CH_(3)NH_(3)SnI_(3)层缺陷态密度在10^(15) cm^(-3)以内较为合理;ZnO层厚度和缺陷态密度的改变对电池性能影响不大;增加ZnO/CH_(3)NH_(3)SnI_(3)之间的界面缺陷态密度使得界面处载流子复合中心增多,加速了界面处载流子的复合,导致开路电压减小,电池性能也逐渐下降,界面缺陷态密度在10^(15) cm^(-3)以内较为合理。

基于Cu2O和SnO2的钙钛矿太阳电池数值模拟

设计以SnO2为电子传输层,Cu2O为空穴传输层的钙钛矿太阳电池。以太阳电池模拟软件SCAPS-1D对结构为FTO/SnO2/Perovskite/Cu2O/carbon的太阳电池进行数值模拟仿真,探讨吸收层缺陷态密度、界面层缺陷态密度、金属背电极功函数以及工作温度对钙钛矿太阳电池性能的影响。由仿真结果可知,当吸收层、电子传输层与吸收层界面以及吸收层与空穴传输层界面的缺陷态密度分别为10~9、10^(15)及10^(15) cm^(-3),金属背电极功函数大于4.9 eV时,工作在温度为300 K下的电池取得了较佳的结果:V(OC)=1.11 V,J(SC)=24.23 mA/cm^2,FF=86.67%,η(FCE)=23.40%。

基于反射式检测方法的血氧测量研究

因透射式光电脉搏波检测方法受测量部位的限制,不能对额头、腹部等进行检测。为实现对人体生理参数低生理、心理负荷及无创的采集,提出一种基于反射式检测方法的血氧检测系统的设计方法,首先结合反射式传感器DCM03和血氧模拟前端AFE4490采集指尖脉搏信号,然后将采集到的光电脉搏波进行数字信号处理以提高信噪比,最后通过判定脉搏信号极值点获取包络线,求得信号交直流分量以进行血氧值计算。实验结果表明,真值与测值间的相对误差在3%以内,该方法能实时有效地对人体血氧进行检测,对患者监护及远程诊断有极大意义。

基于经验模态分解和形态滤波的血压测量研究

为更彻底地对光电容积脉搏波进行去噪,准确地建立脉搏与血压的估算模型,提出结合经验模态分解和形态学滤波的算法对脉搏波进行滤波处理,利用Adaboost识别出两种不同的加速脉搏波,并采用不同的方法对两种加速脉搏波进行特征点提取以计算脉搏波传导时间,最终建立脉搏波传导时间和血压的估算模型。由实验可知,该方法对脉搏波去噪效果较佳,血压测量值与真值之间误差小于5 mmHg,优于AAMI标准(<8 mmHg),为血压连续测量以及便携式多生理参数设备的研究提供一定参考依据。

Ge基钙钛矿太阳能电池的数值模拟研究

以SCAPS太阳能电池模拟软件设计了结构为Glass substrate/FTO/ZnO/CH_(3)NH_(3)GeI_(3)/Cu_(2)O/Au的Ge基钙钛矿太阳能电池。探讨了吸收层的厚度和缺陷态密度、电子传输层的电子亲和势、载流子传输层和吸收层的界面缺陷态密度对电池性能的影响。由仿真结果知,当CH_(3)NH_(3)GeI_(3)厚度为500 nm、缺陷态密度为10^(18)cm^(-3)、电子传输层的电子亲和势为3.7 eV、电子传输层和吸收层界面及吸收层和空穴传输层界面的缺陷态密度分别为10^(12)cm^(-3)和10^(18)cm^(-3)时,电池性能得到了一定提升,输出特性为:开路电压为1.12 V,短路电流密度为15.00 mA·cm^(-2),填充因子为89.52%,效率为15.93%。

基于CuGaO2的钙钛矿太阳电池性能仿真研究

采用太阳电池模拟软件SCAPS-1D,对以CuGaO2为空穴传输层的钙钛矿太阳电池进行数值模拟,设计电池器件结构为FTO/TiO2/CH3NH3Pbl3/CuGaO2/Au,讨论了吸收层厚度及缺陷态密度、电子传输层厚度、电子亲和势、金属背电极功函数对电池性能的影响。通过模拟优化,电池性能得到一定提高,优化后的/-V特性为:V(OC)=1.20V,J(SC)=24.36mA/cm^2,FF=87.31%,η(PCE)=25.61%,为新型、高效钙钛矿太阳电池的结构设计以及工艺制备提供一定的指导思路。

EAP和EGP相结合的大学英语教学模式的探索

随着经济和文化的全球化发展,单纯的EGP的大学英语教学已不能满足当今大学生的实际需要。EAP和EGP相结合的大学英语的教学模式,是大学英语教学改革的必然途径和方法。

全无机钙钛矿太阳能电池性能仿真研究

为提高电池稳定性及转换效率,设计结构为Au/HTL/CsPb(I_(1-x)Br_(x)_(3)/TiO_(2)/FTO的钙钛矿太阳能电池,探讨不同空穴传输层材料、吸收层禁带宽度、厚度及缺陷态密度对电池性能的影响。结果表明:以CuSCN作为空穴传输层时电池输出更佳性能;增大吸收层带隙导致吸收效率下降,降低了短路电流密度而使效率减小;增加吸收层厚度可促进器件对光子的有效吸收,但当吸收层厚度大于载流子扩散距离时,导致复合增加,器件性能有所下降;吸收层缺陷态的增多,导致载流子复合增强,限制了载流子的有效收集。优化后电池性能得到提升:开路电压为1.31 V,短路电流密度为19.27 mA/cm^(2),填充因子为83.71%,转换效率为21.14%,为实验上制备稳定、高效的新型钙钛矿太阳能电池提供理论指导。