1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
2 西安电子科技大学 物理与光电工程学院，陕西 西安 710071
3 西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710021
When the collimator is placed horizontally and installed obliquely, its optical parameters will be greatly different due to different stress states. In order to accurately evaluate the focal length of collimator, according to the mapping relationship between the point on the focal plane of the collimator and the angle of the total station, an accurate mathematical model of the relationship between the focal length and the angle of the total station under the condition of oblique installation is established, the principle projection error caused by the rotation of the vertical axis of the total station is corrected. Several groups of data are collected by total station and experimental verification is carried out. After correcting the distortion, the focal length calculated by each testing point when the line segment is parallel to the vertical wire are 1 980.03 mm, 1 983.45 mm, 1 982.79 mm, the average focal length, i.e. the true value, is 1 982.09 mm. When the distortion is corrected but the projection error is not corrected, the focal length calculated from each testing point when the line segment is parallel to the horizontal wire of the reticle is 996.42 mm, 995.23 mm, 995.22 mm, the relative error of the average focal length is 50.2%. The range of focal length calculated by each testing point when the line segment is located in different quadrants and parallel to the horizontal wire of the reticle is 4.74 mm after correcting the projection error and distortion, the average focal length of all testing points is 1982.69 mm, the difference between the average value and the true value is 0.6 mm. The maximum relative error between the extended uncertainty of the focal length calculated by different testing point and the true value of the focal length is 0.36%. This value is far less than the stipulation in GB/T 9917.1-2002 that the relative error between the measured focal length and the nominal focal length in the photographic lens does not exceed ±5%. The experimental results show that the model has universality and high accuracy, the phase of the target slit in the reticle is allowed to be a random value, there is no need to adjust the slit to be strictly parallel to the vertical wire of the total station, the model has great engineering application value for the in-situ detection of the focal length of the collimator under the condition of oblique installation.
焦距 畸变 投影误差 原位标定 随机相位 focal length distortion projection error in-situ calibration random phase 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220124
苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
增强现实（AR）显示是新型显示技术的一个重要发展方向，也是“元宇宙”的硬件入口之一。裸眼AR-3D显示在车载、教育、医疗等领域具有广泛的应用需求，因此受到学者和产业专家的密切关注。回顾了裸眼AR-3D显示技术，主要包括基于几何光学元件、全息光学元件、像素化衍射光学元件等AR-3D显示技术的发展现状，阐述了不同技术的基本原理，分析了现有技术存在的挑战，并对其未来的发展进行了展望。裸眼AR-3D显示将逐步改变人们的信息获取方式。
成像系统 增强现实显示 3D显示 全息光学元件 像素化衍射光学元件 激光与光电子学进展
2022, 59(20): 2011004
1 四川大学 电子信息学院, 成都 610065
2 西南技术物理研究所, 成都 610041
为了探究激光等离子体冲击波清洗过程中微纳颗粒的物态变化特性, 针对单晶硅表面 Al 微纳颗粒进行了清洗实验；结合等离子体传播规律与有限元法模拟了颗粒内部的应力和温度变化情况, 得到了颗粒相变和演化的规律。结果表明, 大颗粒与中颗粒数量明显减少, 尺寸由原来的0.5μm～3μm变为0.1μm～1μm；颗粒的物态变化主要是冲击波瞬时高温高压作用所致, 颗粒内最大应力达到1GPa, 最大温度达到1100K；颗粒在冲击波作用下发生了破裂与相变, 细小颗粒数量增多并粘附在样品表面, 增大了清洗难度。此研究可为激光清洗颗粒的理论和应用提供参考。
激光技术 激光等离子体 微纳颗粒 物态变化 有限元分析 laser technique laser plasma micro-nano particles physical change finite element analysis
1 中南大学湘雅二医院普外科, 长沙 410011
2 湖南师范大学医学院, 长沙 410006
3 珠海市人民医院急诊科, 珠海 519000
本文主要对大鼠、小鼠盲肠结扎穿刺术(CLP)脓毒血症模型进行分析, 从模式动物角度发现潜在的脓毒血症相关基因, 为脓毒血症诊疗提供理论依据。从NCBI-Gene Expression Omnibus数据库下载原始微阵列数据集, 然后纳入盲肠结扎穿刺术脓毒血症及假手术组模型数据。运用生物信息学方法将数据标准化处理后, 筛选差异基因进行富集分析和通路分析, 并构建蛋白质相互作用关系网络, 筛选出具有重要生理调节功能的核心蛋白质和关键候选基因。通过大鼠盲肠穿刺脓毒血症诱导后肝组织的差异基因表达芯片筛选, 共获得350个能上调1.5倍及以上的差异基因, 1 337个能下调2倍及以上的差异基因; 通过小鼠盲肠穿刺脓毒血症诱导后肝组织的差异基因表达芯片筛选, 获得3 532个上调1.5倍及以上的差异基因, 4 020个下调1.5倍及以上的差异基因; 对上述芯片结果的差异基因取交集, 得到29个共同上调表达1.5倍以上的差异基因和84个共同下调表达1.5倍以上的差异基因。利用String数据库对上述基因进行蛋白质-蛋白质的相互作用(PPI)网络分析, 并利用David数据库从生物过程(BP)、分子功能(MF)、细胞组分(CC)和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路4个角度进行基因功能分析, 发现共有10条通路与脓毒血症肝组织关系密切, 其中最主要的通路为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路, 其次, 缺氧诱导因子1(HIF-1)、叉形头转录因子的O亚型(FoxO)、乙型肝炎、血小板激活及胆汁分泌等通路调控也与脓毒血症相关。本研究为进一步探讨脓毒血症相关病理生理机制及诊疗方法提供了理论基础。
脓毒血症 差异基因分析 盲肠结扎穿刺术模型 MAPK通路 sepsis differential gene analysis cecal ligation and puncture model MAPK pathway
中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
为解决转角受限编码器角度误差的精确测试问题,采用平面反射镜-自准直经纬仪法测试编码器角度误差。建立了角度误差和位姿失调参数、编码器角度以及经纬仪示值之间关系的数学模型,通过对失调参数的解算可对编码器角度系统误差进行修正。实验结果表明,在角度范围为0°~40°时,由位姿失调所引入的角度误差随编码器角度的增大单调递增,误差最大值为742.9″;经过修正后的角度误差和编码器位姿无失调时的角度误差基本相当,误差最大值分别为4.4″和3.5″。此方法可有效测试无法精确调整或不具备调平条件的转角受限的编码器角度误差。
测量 角度误差 位姿失调 数学模型
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
为了解决单台经纬仪室内姿态测试问题,在平行光管焦平面位置处放置刻有不同倾斜角线条的目标板,用以模拟无穷远目标的姿态。建立了目标板各象限线条中轴线上的点坐标与全站仪测试角度之间关系的数学模型,设计了测试用目标板,用全站仪对目标板各线条中轴线上的点进行了采样测试,通过数学模型解算出了线条中轴线的倾斜角。实验结果表明,1 #与2#线条中轴线夹角模拟误差为0.160°,1#与3#线条中轴线夹角模拟误差为0.046°,可以满足单站图像中轴线斜率提取误差最大值为0.6°的要求。
测量 平行光管 姿态 倾斜角 模拟误差
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
光电轴角编码器轴线与棱体轴线不平行会降低转角误差测试结果的置信度, 为了减小光电轴角编码器转角测试误差, 将由光电轴角编码器轴线与棱体轴线不平行引入的转角测试误差控制在光电轴角编码器转角误差的1/3~1/5以内, 建立了由光电轴角编码器轴线和棱体轴线平行度引入的转角测试误差数学模型及Y向偏置数学模型。由仿真结果可知, 光电轴角编码器转角测试误差和Y向偏置随转角的增大呈现周期性变化, 周期分别为π和2π, 棱体轴线倾斜方向相同时, 两轴线夹角越大, 转角测试误差峰值和Y向偏置峰值越大, 两轴线夹角相同时, 棱体轴线倾斜方向大小只会改变转角测试误差曲线和Y向偏置曲线相位, 不会改变曲线形状。根据多面棱体-自准直仪法对建立的数学模型进行了实验验证。实验结果表明: 测试结果与数学模型具很好的自洽性。在实际测试中, 对转角误差进行预先测试, 绘制偏置曲线并对曲线进行最小二乘法拟合, 求取平行度与倾斜方向, 根据倾斜方向调整两轴线平行度大小, 直到误差峰值满足测试要求。
平行度 倾斜方向 测试误差 误差 parallelism tilt direction test error error 红外与激光工程
2018, 47(2): 0217001
西安理工大学理学院应用物理系, 陕西 西安 710048
脉冲电场(pulsed electric field, PEF)对作物抗旱性的影响是电场生物学效应研究的重要课题, 作物叶片延迟荧光动力学参数可以从不同角度灵敏地反映叶片细胞光合系统发生的变化。 为了从活体细胞角度揭示脉冲电场对作物幼苗抗旱性的影响及其机理, 使用频率为1 Hz、 场强为200 kV·m-1、 脉宽为80 ms的PEF处理萌发玉米种子, 再采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫, 研究了玉米幼苗生长过程中叶片干质量和LED诱导的叶片延迟荧光动力学参数的变化。 结果发现, 在-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成的干旱胁迫下, 玉米幼苗叶片干质量逐渐增加, 经过PEF处理的玉米幼苗叶片干质量大于对照, 相对增长率在5.8%～18.7%之间(p＜0.05)。 叶片延迟荧光动力学分析显示, 干旱胁迫下玉米幼苗叶片延迟荧光动力学参数初始光子数I0、 相干时间τ、 衰减参数β和延迟荧光积分强度I(T)都发生了波动性的变化, 这些变化是叶片细胞对干旱胁迫的适应性反应, PEF处理使玉米幼苗叶片延迟荧光各动力学参数和延迟荧光积分强度均明显大于对照组, 表明PEF处理使玉米幼苗叶片细胞的光合潜力、 组织序性和功能分子之间的相互作用都有所加强, 叶片综合光合能力提高了。 研究结果为阐明PEF对作物幼苗抗旱性的影响及其机理提供参考。
延迟荧光 电场 干旱胁迫 动力学参数 玉米叶片 Delayed fluorescence Electric field Drought stress Kinetics parameters Maize leaf 光谱学与光谱分析
2016, 36(6): 1959
1 西北农林科技大学 应用物理系,陕西 杨凌 712100
2 西安理工大学 应用物理系,西安 710048
为了从活体细胞角度阐述脉冲电场对作物萌发期抗旱性的影响及其机理,采用渗透势为－0.1 MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫,研究了场强为100 kV/m、脉冲宽度为80 ms、脉冲频率为1 Hz的脉冲电场处理对干旱胁迫下萌发的玉米种子自发发光和延迟发光的影响.结果表明,在玉米萌发过程中,自发发光和延迟发光积分强度逐渐增长,而在干旱胁迫下降低,脉冲电场处理使干旱胁迫下萌发玉米种子的自发发光强度和延迟发光积分强度有所回升.自发发光强度和延迟发光积分强度的变化与玉米萌发抗旱指数和贮藏物质转运率的变化一致,表明脉冲电场处理提高了玉米萌发期的抗旱性,萌发玉米自发发光和延迟发光积分强度的变化分别从细胞呼吸代谢和细胞伤害的角度反映了脉冲电场对萌发玉米抗旱性的影响.研究结果揭示了脉冲电场对作物萌发期抗旱性的影响机理,可对开发基于脉冲电场的农业物理新技术提供参考.
超弱发光 脉冲电场 细胞代谢 玉米 抗旱性 无损检测 Ultraweak luminescence Pulsed electric field Cell metabolism Corn Drought resistance Non-destructive testing 光子学报
2015, 44(10): 1017002
为了揭示极低频脉冲电场对作物抗旱性的影响及其机理, 采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液模拟干旱条件, 研究脉冲频率为1 Hz 、场强为200 kV/m、脉宽为80 ms的极低频脉冲电场对干旱胁迫下玉米幼苗根系延迟光子辐射动力学参数的影响.结果表明, 在干旱胁迫下, 玉米幼苗根系细胞延迟光子辐射动力学参数的初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β均随着胁迫时间的延长呈现出波动性的下降趋势, 经过极低频脉冲电场处理的玉米幼苗根系细胞的初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β的变化趋势与之类似, 但是, 各动力学参数的数值均明显高于对照.延迟发光动力学参数的变化暗示极低频脉冲电场处理提高了渗透胁迫下玉米幼苗根系细胞的代谢水平和组织序性, 增强了细胞内功能分子之间的相互作用.延迟光子辐射的分析结果为在活体细胞层面阐明极低频脉冲电场对作物抗旱性的影响及其机理提供了参考.
延迟光子辐射 脉冲电场 渗透胁迫 根系细胞 细胞代谢 组织序性 抗旱性 Delayed biophoton emission Pulsed electric field Osmotic stress Root cell Cell metabolism Tissue order Drought resistance
