提出了一种基于迈克尔逊干涉仪测量透明液体折射率的方法,以拓展迈克尔逊干涉仪在教学及研究中的用途,即利用比色皿承载待测液体,将其置于迈克尔逊干涉仪光路中,通过空比色皿与承载待测液体比色皿引起干涉条纹变化的对比,巧妙地测定液体的折射率。该方法操作简单、实用、低成本,在旋转角度不大的情况下对几种透明液体的测量都有较高的精度,具有一定实用价值。

从非线性薛定谔方程入手,分析光纤色散和非线性效应对光纤传输系统的影响,提出利用色散补偿光纤(DCF)对色散进行补偿。比较不同的色散补偿方案(即DCF放置在系统中的不同位置进行色散补偿)补偿性能的优劣;分析占空比、啁啾系数、入射功率等参量对于方案的影响。仿真结果表明混合补偿为最佳补偿方案,同时选取合适的参量,能获取更佳补偿效果。

光学制图的国家标准是光学专业工程技术人员正确认识光学图纸的基础。原有国家标准与国际标准相差甚远,随着国际交流的日益频繁,国家标准向国际标准靠拢势在必行。正确理解和认识改版后的《光学制图》国家标准十分重要。先分析和阐述了国家标准修订改版的必要性与意义,再结合相关的国际标准,对重点发生变化的各项标注进行了详细对比分析。最后,为便于新标准的推行与实施,指出了新标准执行中应注意的一些问题,对标准的实施提出了建议。

基于概率神经网络,提出一种与尿液反应后尿试纸的颜色识别方法。针对颜色色空间转换的非线性复杂关系,获取标准阈值颜色色度值,进行归一化处理后,建立基于概率神经网络的尿样颜色识别模型。实验结果表明,用概率神经网络进行尿样颜色识别是可行而有效的。与颜色色差评价方法作比较,该方法无须进行色空间转换,只利用设备原有RGB颜色空间的RGB值即可实现,更易于操作。

为了从相干多普勒测风激光雷达的微弱气溶胶后向散射信号中高效、准确地提取多普勒频移信息,得到最接近CRB极限的无偏估计,利用气溶胶后向散射信号统计特性,建立了相干多普勒激光雷达仿真模型,并用最大概似法(ML)推导了在功率谱宽度已知情况下多普勒频率的估计算法。利用1.54 μm全光纤相干激光雷达系统获得风场测量数据,用ML算法进行多普勒频移估计,并将结果与传统的周期图最大值法(PM)所得结果进行比较。对比表明,ML算法与PM算法的数据处理结果有较好的一致性,并且ML算法的多普勒频率探测能力更优。

龙虾眼X射线系统是实现大视场X射线成像的有效手段。现研制了由多组平行玻璃平板构成的Schmidt型X射线龙虾眼光学系统,开展了X射线聚焦和成像的演示实验。基于掠入射反射理论,以210 μm厚的超光滑平板玻璃作为光学元件,通过堆叠的方式制作了放大倍数为1的演示系统。用8 keV的X射线光源对系统进行了聚焦和实验,直径280 μm的光源聚焦半高宽约为320 μm,与理论模拟结果基本一致。利用X射线背光照明,得到2 mm×2 mm大小图样的成像。实验结果表明,该龙虾眼光学系统可以在几毫米视场下达到百微米分辨。

在激光扫描系统中f-θ透镜是重要的必不可少的部件,它在激光打标机、传真机、印刷机和用于制作半导体集成电路的激光图形发生器以及激光扫描精密计量设备等等光电系统中得到广泛的应用。文中设计了用于非接触在线检测工件尺寸的f-θ透镜。这种透镜的特点是一种负畸变透镜,属于像方远心光路,工作波长为单色光,像质要求波像差要小于λ/4,而且要求整个像面成平面且像质一致,无渐晕存在。所设计的f-θ透镜结构简单紧凑、焦距小、扫描精度高、加工成本较低,性能达到衍射极限,并具有像面上照度分布均匀,能量集中度高和相对畸变小等优点。

立体校正是双目视觉系统中必不可少的环节,这一环节包括了对特征点的提取和图像的校正。提出了一种针对十字标尺的校正方法,对于给定一幅图像中的一点,寻找另一幅图像中的对应点,这两点为空间同一场景坐标的投影;考虑了由于校正板直线不光滑而导致的特征点错误提取的问题,首先找到十字线上四个点,再间接找到实验需要的特征点。实验结果表明,该算法需要的参数数量少,实现速度快,最终实现的误匹配率低。适用于利用十字标尺求取参数的立体校正。

为实现对微结构表面轮廓参数的精确测量,用基于像散原理的并行共焦检测系统获取微结构表面的三维信息,进而实现对微结构表面参数的可视化测量。考虑到微结构表面特点,采用累加弦长双三次样条插值曲面对其表面进行重构。并选择高的插值细分倍率获得连续光顺廓形表面,通过拾取拟合曲面上的点而不是廓形局部三角面片上的点实现三维廓形参数评定。由重构曲面模拟结果显示:累加弦长双三次样条重构微结构表面可以有效地实现对微结构表面参数的精确测量。

为了能够驱动聚合物分散液晶材料(PDLC)对光产生电控现象,设计了基于MINI2440的驱动电源及信号采集系统。波形信号先经功率放大模块放大,再给升压模块提升电压,以达到PDLC需要的400 V内可调的驱动电压要求。系统可提供给PDLC正弦波、方波以及三角波。最终实现经过PDLC材料后,输出信号在LCD触摸屏上显示和输出信号数据采集。系统可高效满足PDLC所需的对波形、电压、频率、相位的调节。

为研究光经过透明平行平板后出现的两束主要反射光之间是否存在半波损失,利用菲涅耳公式和矢量分解再求和的方法,以它们在p、s方向的分振动是否分别反向,且各自方向上的振幅比相等作为判据进行分析,结果发现只在两种情况下有半波损失:第一种是透明平行平板处于均匀的透明媒质中,光以Brewster角斜入射透明平行平板时有半波损失;而透明平行平板处于两种折射率不同的环境媒质之间时不会有半波损失。第二种情况是光束正入射透明平行平板,且当透明平行平板的折射率与周围环境透明媒质的折射率相比处于最大或最小时,将有半波损失。其它情况则没有半波损失。

体光栅光谱合成技术是获得高功率激光输出的一种有效途径,体光栅衍射旁瓣引起的串扰是影响合成效率的重要因素。基于Kogelnik的耦合波理论,分析了体光栅光谱合成系统的模型,对体光栅旁瓣引起的串扰损耗进行了计算仿真;推导并简化了有串扰情况下的多路激光光谱合成效率公式。数值分析结果表明:体光栅的串扰损耗主要来源于一级至四级旁瓣,随着相邻光束的波长间距的增大,体光栅对光束的串扰损耗逐渐降低。简化后的合成效率公式计算得到的结果与简化前的公式所得结果相差小于0.5%。

为考察现有光纤持气率计对气液两相流的响应特性,采用多相流标定装置对其进行测定,系统研究光纤持气率计在不同气/水配比条件下的响应规律。实验结果表明,光纤持气率探针在静水条件下以及在气/水总量为80 m3/d的不同气/水配比情况下,持气率对气含量的响应均基本呈线性变化规律;当气/水总量低于45 m3/d时,持气率对含水量响应不呈线性规律。

介绍了一个由大量LED组合而成的光谱可调光源,通过不同LED的组合产生不同光谱分布,可以模拟各种光源。该光源主要由LED屏体、光谱匹配模块以及LED控制驱动模块构成。LED屏体由2 304个窄带LED组成,通过LED数据分配卡将接收到的显示数据进行分配,并驱动屏体上的LED,以PWM的方式精确控制每一个LED的电流,实现256级及以上灰度等级显示。整个系统经初步调试,已能模拟部分光谱。该光源将具有广泛的应用前景。

针对目前电力行业手工抄表实时性差,精度低的特点,设计了一套低成本的无线摄像式智能抄表系统,并详细地分析了该系统的各个组成部分及其工作原理。系统采用定时摄像、无线传输和数字图像识别相结合的方法,用户无需更换已有的传统电能表,只需在现有的电能表上安装摄像与传输模块即可实现无线智能抄表。与手工抄表方式相比,该系统能提高数据采集速度和精度;与常见的一体化智能电表相比,能降低智能电网建设成本,尤其适合在广大的农村地区使用。

介绍便携式原子吸收光谱仪的研究与探索过程,说明其关键技术:钨丝电热原子化系统和光源、CCD分光检测系统的结构、性能试验研究以及仪器分析方法。通过对便携式原子吸收光谱仪与常规原子吸收分光光度计的分析性能,以及比较典型元素的测试结果,探讨便携式仪器的分析特点和发展前景。

基于红外探测器的三角测距原理和光电传感技术,设计了一种新型的智能导盲系统。该导盲系统以Arduino单片机为控制核心,三个方向的红外探测器采集周围障碍物信息,通过一定的优化算法编写程序,读取周围障碍物信息,判断需要报警的方向,控制蜂鸣器和MP3模块的双语音报警系统,确定行走方向。该系统提高了报警的及时性和精确度,能够很好地引导盲人避开障碍物,安全快速地行走。

利用斜角蒸镀工艺镀制SiO2薄膜是获得低折射率薄膜的一个有效方法。通过电子束蒸发镀膜方式,利用自制的斜角蒸镀装置,研究了SiO2材料在斜角蒸镀工艺中薄膜倾斜角度与沉积角度的关系,薄膜沉积厚度与设定厚度的关系,薄膜折射率与沉积角度的关系。实验表明利用斜角蒸镀工艺镀制低折射率薄膜是可行的。实验得到了折射率为1.10的SiO2薄膜,并得到了重要的SiO2的折射率与沉积角度关系曲线。