一种新型连续可调光程发生系统安装误差研究

针对传统的光程发生系统所具有的光程不可调、安装精度要求过高等问题。首先提出了一种光程连续可调的光程发生系统。该系统由3个反射镜片组所组成,光束从一端入射,经过3个镜片组的连续反射,从另一端出射。利用矩阵变换建立出射光线和入射光线的函数关系式F(ru,fanshe)=0???????????,该表达式说明该系统具有连续可调、分辨率高等特点。在此基础上并进一步推导出总光程表达式opd=G(h,R,d,ru,rsd)。传统的光程发生系统所具有的安装精度要求过高问题,即必须保证上一个镜片的安装精度才能进行下一个镜片的装调,镜片的装配精度具有耦合性。为此首先解算出一个最佳入射角度,然后建立以3个镜片的平移、旋转的安装允许安装误差为目标函数的非线性有约束规划模型,利用遗传算法求出3个镜片单独的最佳容差范围,从而实现了镜片安装精度的解耦。实际装调中,只需分别保证3个镜片的装调精度在各自的允许安装误差带内即可保证总体的安装精度。该模型实现了镜片装调的解耦对于实际光学系统的安装调试具有很好的指导意义。

光程可调吸收气室气体传感器研究

光程可调吸收气室可满足光纤气体传感器不同探测灵敏度和量程的需求。介绍了吸收气室的基本结构,并利用Trace Pro软件对气室进行了光学仿真设计和分析,确定了多次反射池的光学参数。对气室的结构、防腐工艺、密封工艺及光程可调节进行了研究。通过调试和实验测量,结果表明：气室光程可在0.8~30 m范围调节,完全可应用于低浓度气体（对应长光程气室）和高浓度气体（对应短光程气室）的检测。

可调光程的差分偏振成像系统及其特性研究

基于Wollaston棱镜角剪切和Savart偏光镜横向剪切组合的可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统,不仅可同时获取目标正交偏振分量的干涉图和二维空间图,而且可以通过调整Savart偏光镜的厚度,得到不同光程差下正交偏振分量的干涉图像。该系统的显著特点是正交图像的同时获取和光程的实时改变。描述了可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统结构、理论原理,推导出了干涉强度表达式。详细分析了可调光程的Savart偏光镜(MSP)和可调光程的宽视场型Savart偏光镜(MWSP)的光程差及横向剪切量的变化范围。通过两种偏光镜之间的对比可得光程差差别甚微但MWSP剪切量较大,且变化量比MSP高50%。这为以后选择Savart偏光镜类型提供了重要依据。

扰动扩散流动分析法测定土壤氮、磷技术研究

随着国家对农业面源氮、磷污染防治力度的加大,土壤氮、磷测定技术迫切需要改善。本研究在对常规的扩散对流(Dispersion convection)和强迫对流(Forced convection)流动分析方法基础上,提出了扰动扩散(Perturbation diffusion)流动分析方法,以实现土壤氮、磷全自动化快速测定与分析。扰动扩散流动分析方法是将样品和试剂定量化后集中在化学反应腔中进行反应,然后程序控制蠕动泵对化学反应腔中反应物进行反复扰动,待化学反应完全稳定后流入光电探测单元完成土壤氮、磷含量测定。采用取自湖北潜江的土壤样品对扰动扩散流动分析方法进行了系统验证,实验结果表明,本研究提出的方法与常规紫外可见分光光度法对氮、磷测定相比,基于硫酸钠和碳酸氢钠联合浸提的土壤铵态氮测量值相关系数为0.9155,基于氯化钙浸提的土壤铵态氮、硝态氮和水溶性磷测量值相关系数分别为0.9985、0.9901和0.9911。铵态氮、硝态氮和水溶性磷的检出限分别为0.0554、0.0203 mg·L^(-1)和0.0084 mg·L^(-1),相对标准偏差(RSD,n=7)分别为1.8%、4.8%和1.0%。