斜拉索非对称布置对多塔斜拉桥力学性能的影响

为了提高多塔斜拉桥的结构刚度,在现有斜拉索布置方式的基础上,提出了交叉索+非对称索面的组合布置方式。利用有限元软件ANSYS建立多塔斜拉桥有限元模型,研究在高跨比、中边塔高比、中塔刚度及主梁刚度变化的情况下,新型斜拉索布置方式对主梁和桥塔变形所产生的影响。结果表明:在用钢量相同的条件下,与传统布置方案、交叉索布置方案和非对称索面布置方案相比,采用新型布索方案后中塔的塔顶水平位移分别减小了9%、1%和20%,加载跨挠度减小了19%、15%和11%。以非对称索面为基础,调整高跨比、中边塔高比、中塔刚度及主梁刚度,当交叉索设置在距中塔0.7L(L为主跨长度)左右时,中塔塔顶偏位和加载跨挠度达到最小值,对结构整体刚度提升效果最优,与理论计算结果相吻合。非对称索面的多塔斜拉桥结构刚度随交叉索设置数量的增加呈先增后减的趋势。

基于交叉式Czerny-Turner结构的光纤光栅解调光路设计及像差校正

为满足光纤光栅传感系统的解调仪器高分辨力、微型化的需求,针对光纤光栅传感1 550 nm波段设计了光谱成像法光纤光栅解调系统的分光光路系统.成像系统形式采用交叉式Czerny-Turner结构,分析了使用超环面镜代替球面镜、在结构中加入额外的柱面透镜或柱面反射镜以及使衍射光栅工作在发散光条件下的3种校正像散方法的特点,最终选用使衍射光栅工作在发散光条件下的校正像散方法,实现在不加入附加光学元件条件下的像散校正,同时采用小角度入射的方法减小系统彗差.通过Zemax对成像系统进行了参数优化与光线追迹分析,优化结果证明了上述像差校正方法适用于光纤光栅解调.在解调光谱范围内,可明显分开波长间隔为1 nm的光斑,满足光纤光栅解调的分辨力需求.

高光通量交叉非对称Czerny-Turner拉曼光谱仪光学系统

为克服分立式便携拉曼光谱仪光通量低的缺点,设计了一种集拉曼探头光路与分光系统于一体的光学系统。探头光路采用大数值孔径的非球面透镜实现样品的有效激发和信号的高效收集,通过胶合透镜组缩小会聚光路尺寸、消除轴向色差。分光系统基于交叉非对称Czerny-Turner结构,为获得期望的光谱分辨率和光谱范围,建立了分光系统光谱分辨率及光谱范围与交叉非对称Czerny-Turner结构参数的关系。由测得的汞灯谱图可知,分光系统的光谱分辨率优于6 cm^(-1)(0.37 nm),光谱范围为790~950 nm(200~2000 cm^(-1))。将设计的光学系统对CCL4进行测试,实验结果表明在相同积分时间内由这种整体式的光学系统检测到的CCL4光谱谱峰强度是用商业探头通过光纤连接分光系统检测到的近3倍,验证了光学系统设计的合理性。

便携式分光测色仪光学设计

光学系统是分光光度计的核心部分,以光谱仪基本原理和光学设计理论为基础,以便携化、低成本、且满足设计要求的光谱范围和分辨率为具体设计目标,对李特洛系统、艾伯特-法斯梯系统、切尔尼-特纳系统、交叉式切尔尼-特纳系统这4种可行的设计方案进行了比较与分析,提出以平面衍射光栅作为色散元件的非对称交叉式C zerny-Turner结构作为该设计的系统结构。用光学软件对该系统进行模拟和优化,设计结果表明:设计的系统光谱范围为360 nm～740 nm,光谱分辨率为10 nm、F数为5.25、光谱展开为44.1 mm、系统体积约80 mm×69 mm×62 mm,满足精度高、体积小及成本低等设计要求。

平板波导光谱仪中光栅多次衍射杂散光的抑制

平板波导光谱仪是一种紧凑型光谱仪,其光栅多次衍射杂散光大,需要进行抑制。首先研究了多次衍射杂散光的形成过程,并通过Trace Pro软件详细分析了多次衍射杂散光的传播路径和大小。然后根据杂散光的空间特性和波长特性对其进行分类,采取不同的抑制方法。在不改变原有光学结构的基础上提出了利用滤光片和挡光板来抑制多次衍射杂散光的方法,滤光片的参数和位置需要精心选择以达到最好的抑制效果。最后对增加抑制结构前后的杂光系数进行对比分析。结果表明,多次衍射杂散光得到了很好的抑制,最大杂光系数从5.3%降到0.033%,平均杂光系数从1.9%降到0.001 8%。

一种用于手持拉曼的宽谱段高分辨分光系统设计

针对目前手持拉曼的微型光谱仪的光谱范围较窄,光谱分辨率较差,体积较大等技术短板,提出一种用于手持拉曼的宽谱段高分辨分光系统设计方法。在综合考虑安装调试及性能基础上,创新性采用楔形柱面镜消除像散,既保证了信号强度又便于机械安装。在约束不同波长经过光栅衍射后,出射光束口径变化的前提下,利用交叉式非对称Czerny-Turner光路结构的像差特性,实现全谱范围内的慧差矫正。基于ZEMAX软件对光谱仪结构进行仿真和优化,并完成了样机研制,样机尺寸为72mm×43mm×62mm。采用氦-氖灯对其性能进行了测试,结果表明:分辨率优于6cm^(-1)、拉曼光谱范围150~4000cm^(-1),验证了该微型光谱仪系统光学设计的可行性和合理性。