基于分光计的LabVIEW光谱仪设计与实现

以分光计为仪器平台,在LabVIEW编程环境下构建了光谱仪.详细介绍了仪器的虚拟操作界面、图像实时采集、波长和数据保存等功能,并利用该仪器测量了汞灯、LED(2 700K与6 500K)、蜡烛和加Na+后蜡烛的光谱.

基于结构光成像的乳房3维重建系统

建立了基于结构光3维成像技术的乳房3维形态重建系统.使用结构光照射乳房并利用CCD进行2维图像采集;建立2维结构光图像到3维坐标的算法;通过计算机程序计算获得乳房3维坐标并进行可视化再现.实现了计算机辅助图像自动采集、3维坐标解析、乳房形态3维动态显示等功能.该系统可以准确地再现乳房的3维形态,为合理设计乳房再造手术方案和术后效果评估提供了有效手段.

空间X射线观测确定脉冲星星历表参数精度分析

脉冲星星历表维持着脉冲星导航所需的时空基准,其精度直接影响着航天器导航定位结果,是脉冲星导航系统的基本要素.本文分析了脉冲星空间观测精度的估计方法,探索性地研究了基于空间X射线观测获取星历表参数的可行性.通过建立星历表参数拟合模型,采用大样本重复事件仿真分析了空间X射线观测精度,研究了星历表参数确定精度与观测精度、观测时间及观测频次的关系.研究结果表明,空间X射线观测可以确定脉冲星星历表参数,但受限于脉冲星信号特征及探测器技术水平,当前高精度导航用脉冲星星历表难以通过空间X射线观测手段获得,可通过地面射电观测技术较好地建立与维持,提出了推进我国大口径射电望远镜建设的建议.

反坦克导弹射击虚拟训练系统设计与实现

反坦克导弹射击操作训练系统是射手提高射击技能的重要手段。运用SolidWorks和3dsMax三维建模技术,采用面向对象的设计方法,研发了基于LabVIEW的导弹射击操作虚拟训练系统。系统使用SolidWorks和3dsMax构建了导弹系统WRL三维轻量化模型,利用LabVIEW中创建对象函数和场景对象类方法中的添加对象等三维控件,运用"串联"和"并联"相混合的导弹系统WRL三维模型加载方法,建立了导弹射击操作三维场景,利用LabVIEW中的事件结构和平铺式顺序结构等函数,创建了基于实弹射击的射击操作和飞行控制的动作响应模型,实现了对导弹飞行的操作与控制。

夜间光照对褪黑激素抑制的量化计算

作为人体的重要激素之一,褪黑激素具备重要的生理功能.不适当的夜间光照会造成人体生物钟节律的异常,进而导致褪黑激素内分泌的抑制.夜间光照引起的褪黑激素抑制与光的波长和色温关系密切.此前尚仍缺乏一个夜间光照对褪黑激素抑制效果的量化计算方案.提出了一种夜间光照对褪黑激素抑制的量化算法,拟合了人体血液褪黑激素抑制率的相对光谱灵敏度归一化曲线,建立了夜间光照与褪黑激素抑制量化计算的算法模型.研究结果为室内安全光照环境的设计提供了理论依据和计算方法,并可在光污染的控制、夜间安全环境照明标准的制定等方面得到应用.

脉冲星导航的相对论定位法(Ⅱ):4维时空的观测方程

现行X射线脉冲星导航方法中存在两种固有误差,源于推算太阳系质心在当前时刻接收脉冲的相位以及将航天器固有时转换成太阳系质心坐标时。针对这一情况,文章根据相对论定位系统的基本思想和后牛顿引力理论,导出了X射线脉冲星导航的4维观测方程。相对于现行的3维观测方程,新方法只需根据航天器测量脉冲轮廓的相位即可完成航天器定位,不必考虑太阳系质心处的光子到达时间因而不必推算该处观测者在当前时刻的脉冲轮廓相位;也不必进行航天器固有时与质心坐标时的转换因而不必预先估计航天器的运动状态。新方法简单易行,能够有效地减小测量误差,建议在X射线脉冲星导航中取代现行观测方程。

脉冲星导航的相对论定位法(Ⅰ):相对论定位系统

为了讨论脉冲星导航的相对论定位法,介绍近年来国际上兴起的相对论定位系统。它是以导航星座的固有时间(即自身携带时钟记录的时间)为坐标的一种新型的定位方法,相对于以导航星座时空坐标为基准的方法,在一定前提下具有较大优越性。

《大学物理实验》课程中LabVIEW虚拟仪器教学设计与实践

以培养高素质新型人才为目标,将LabVIEW虚拟仪器引入《大学物理实验》课程,分为“虚拟仪器基础——LabVIEW入门”和“基于LabVIEW的物理实验研究”,并将虚拟实验应用于实验预习环节、课后拓展环节、科技竞赛和毕业设计当中。十年教学实践证明,LabVIEW虚拟仪器实验既可以提高课程的教学效果,拓展研究空间,又可以激发学生的兴趣,提升学生解决实际问题的能力,培养学生创新意识,进而实现学生综合素养的提升。

空间高精度惯性导航的后牛顿模型

将广义相对论中的惯性系概念引入惯性导航,根据后牛顿引力理论,提出一种新的航天器惯性导航模型.以地球周围的测地运动物体为随动惯性参考系,利用航天器机载加速度计测量的比力和引力梯度作为观测量,通过求解航天器相对于随动惯性系的状态量达到导航定位目的.该方法用于高轨卫星时可以获得较高的测量精度,误差主要来源于惯性元件的测量以及随动惯性系测地轨迹设计,不存在现有惯性导航模型中随时间而累积的误差.

某型炮射导弹“瞄准-击发-跟踪-命中”系统设计与实现

针对某型炮射导弹射击训练问题,采用三维建模技术、三维控件技术以及状态机结构、事件结构、循环结构等节点函数,研发了基于SolidWorks和LabVIEW的某型炮射导弹“瞄准-击发-跟踪-命中”虚拟训练系统。该系统通过各节点函数实现了各部件的约束连接,同时展示了射击的过程和制导原理,且可使受训者通过鼠标和键盘与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,并使其在视觉上真实体验战场环境、熟悉操作规程。

大学物理反哺式教学方法研究

课堂是教育的主战场,是教学发展的核心地带,文章提出了要在大学物理教学中进行反哺式教学,并建议以科研成果、军事需求、前沿成果及高新技术成果反哺大学物理课堂教学,引入新鲜元素,补充教学资源,把科研优势、军事资源优势转化为教学优势,提高教学质量、提高课堂教学效果。

面向综合定位导航授时系统的天地基脉冲星时间研究

中国综合定位导航授时(positioning navigation timing,PNT)体系是以北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)为核心的多源信息融合系统,高精度的毫秒脉冲星计时能够增强BDS时间基准的长期稳定性,并能维持未来深空用户的时间基准.本文提出了一种改善BDS时间基准长期稳定性的脉冲星时地面服务系统,概述了该系统的初步设计与功能,同时研究了天地基脉冲星时建立方法,利用3颗毫秒脉冲星的国际脉冲星计时阵(international pulsar timing array,IPTA)地面射电、“中子星内部成分探测器”(neutron star interior composition explorer,NICER)空间X射线计时数据以及500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)模拟数据,分析了天地基脉冲星时的稳定性.研究结果表明,基于IPTA数据的PSR J0437-4715地基脉冲星时的年稳定度为3.30×10^(-14),10年的稳定度为1.23×10^(-15).脉冲星红噪声会降低脉冲星时稳定性,PSR J1939+2134地基脉冲星时的年稳定度为6.51×10^(-12).同时研究发现脉冲到达时间(time of arrival,TOA)的精度是制约天基脉冲星时稳定性的重要因素,基于NICER空间X射线计时数据的PSR J1824-2452A天基脉冲星时年稳定度为1.36×10^(-13).最后模拟分析了FAST将来对脉冲星时的贡献,在不考虑红噪声的影响下,基于FAST的PSR J1939+2134地基脉冲星时的年稳定度为2.55×10^(-15),10年稳定度为1.39×10^(-16),20年稳定度为5.08×10^(-17),显示了FAST强大的脉冲星观测能力.FAST计时观测将有力地提升中国地基脉冲星时系统建设水平,也能增强中国综合PNT系统时间基准的长期稳定性.

菌紫质在强光和弱光依次照射下的特性分析

为了研究菌紫质在强光和弱光依次照射下的特性,根据菌紫质的光循环建立其简化的能级图和速率方程,求解速率方程,得到最重要、寿命最长的上能级上的相对分子数浓度及其变化规律。结果表明:在强光照射下上能态■上的相对分子数浓度随时间延长而趋于饱和,随照射光强增大其上升速度越快,停止强光照射之后逐渐衰减返回基态;用弱光照射菌紫质时,上能态■上的分子数浓度受强光照射后的慢衰减和弱光照射引起增加的影响,随着时间延长,上能态■上的相对分子数浓度主要受弱光照射影响。人眼杆细胞中主要成分是视紫红质,它的分子结构、特性与菌紫质的基本一致,研究结果可用于解释人眼的暗适应特性。

日常三基色荧光灯光源对夜间褪黑激素抑制评估

不当的夜间光照会引起褪黑激素抑制,抑制率与光的色温、强度关系密切。基于夜间光照对褪黑激素抑制效果的量化计算方案,文章对3种生活中常见的三基色荧光灯光源进行了安全性评估,评估结果为在同等辐照强度下,低色温光源为相对较为安全的照明光源。研究结果可为室内安全光照环境的设计提供较为简单的计算方法,并可为光污染控制、夜间安全环境照明标准制定等方面提供参考。

静电屏蔽概念拓展与应用

本文对静电屏蔽概念加以拓展且进行了解题应用。

X射线脉冲星导航的时延和频偏参量估计

X射线脉冲星导航(X-ray pulsar-based NAVigation,XNAV)的原始导航信息是航天器接收的X光子时间序列,在折叠过程中估计出观测脉冲轮廓与相应标准轮廓的时延、频偏和频偏变率等参量,是XNAV的关键问题。首先给出光子数序列等相位点的时间关系,利用Larsson周期折叠法和相干函数法求初步近似;然后采用最小二乘法求高级近似,并利用循环迭代得到较为精确的频偏和时延估计值。初步仿真试验结果表明:即使不进行消噪和平滑处理,该方法也可以获得高精度的估计参数。虽然这一算法较为复杂,但它证明了XNAV的导航方法是完全可行的。

X射线脉冲星导航研究的若干问题

X射线脉冲星导航(X-ray pulsar-based NAVigation,XNAV)是继惯性导航、天文导航、卫星导航之后的一种新型导航技术,由于它可以为大气层外的任意航天器提供自主导航能力且具有诸多优势,近年来受到国内外研究者的极大重视和深入研究。XNAV的研究内容包括相对论框架下的大尺度时空基准和导航模型、X射线脉冲星辐射机制和观测特性、X射线探测器的探测能力和X光子谱的信号处理、动态航天器导航方法和数据处理程序等多个领域,目前已经取得一些阶段性成果。在概述XNAV主要研究内容的基础上,对国内外相关文献中一些存在争议或者没有形成共识的问题提出了看法,对下一步需要解决的问题提出了建议,希望对我国XNAV的工程研究有所裨益。

一维正负折射率光子晶体结构禁带及传播特性

采用传递矩阵的方法研究了由正折射率材料和负折射率材料交替排列组成的一维光子晶体结构的透射谱,并对其能带结构和色散关系进行分析,这种正负折射率光子晶体不仅存在一般的布拉格禁带,还存在低频共振禁带.本文也对含左手材料的一维无序结构的局域化进行了分析研究.

掺铁铌酸钾晶体中的光感生各向异性散射及其光学限制效应

光学限制器是光学系统的保护装置,其保护特性是由光限制材料与光强或功率有关的光学非线性效应所产生的,其中光折变晶体中的光感生散射便为该效应之一,多年来受到世界研究者的广泛研究和关注。对于这类光感生散射,有人提出它是由晶体的表面和体散射产生的,研究使用的晶体为LiNbO3:Fe、LiTaO3、BaTiO3,并使用固定的晶体样品和聚焦透镜间距。为了进一步探索该散射的产生机理,本文研究了掺铁铌酸钾晶体在激光照射下产生的光感生各向异性散射特性,利用Z扫描技术测量了该晶体中的光感生折射率变化,并对晶体中光散射形成的光学限制特性进行了研究。分析表明该各向异性散射主要是由掺铁铌酸钾晶体中光感生的柱面透镜效应所导致的。利用光折变晶体中光感生光散射效应的光学限制器,一方面可以通过改变晶体尺寸、透镜焦距、小孔光阑大小等来调整其性质,另一方面因其利用的是低功率连续波激光进行工作,所以能够承受更大的功率和更长的寿命。

Simulation of contribution of rhodopsin for forming afterimage

The regeneration rates of rhodopsin under weak and bright light are stimulated, and a model of three energy levels is founded to simulate the photocycle and regeneration rhodopsin when rhodopsin is illuminated by weak and bright light, respectively. Characteristics of the interaction between rhodopsin and light are analyzed theoretically, and this model is used to describe the contribution of rhodopsin to afterimage.