过采样∑-△A/D技术在差分吸收光谱系统中的应用

差分光学吸收光谱法(DOAS)已经成为测量大气中微量气体成分含量常用的方法,该方法基于最小二乘原理,利用测量的大气光谱的差分吸收光学密度与标准的吸收截面进行拟合,确定待测气体的浓度.其测量精度不仅取决于光谱测量精度、仪器本身的噪声以及测量波段内其他气体的干扰等因素,还与痕量气体前期采集和处理有关.文章简介了差分吸收光谱法测量原理和仪器结构,提出过采样∑-△A/D技术,过采样技术与∑-△调制器的噪声整形技术结合,可对量化噪声进行双重抑制,从而提高待测波段内的信噪比,实验结果表明提高了DOAS系统的测量精度.     

利用声光衍射测量海水中悬浮沙浓度的研究

本文提出了利用声光衍射来测量海水中悬浮沙浓度的方法.依据声光衍射理论和超声在悬浮液中传播特性,推导出声光衍射损耗系数之比与悬浮沙浓度的关系式,并利用He-Ne激光器,对浓度低于1kg/m³的高岭土海水悬浮液进行了实验.     

频域反射法光纤延时精密测量

本文提出了一种应用于光纤延时系统中实现光纤延时精密测量的新方法,用以提高光纤延时测量的精度和准确性.该方法以1064 nm激光调制信号作为光源,通过测量回波信号的幅值和相位信息得到被测通道的频率响应,采用快速傅里叶逆变换得到被测目标的延时信息,实现光纤延时测量.本文通过理论分析和延时测量实验对频域反射法与传统的时域测量方法进行对比,使用频域反射法在调制频率范围10—200 MHz,采样频率间隔0.5 MHz的实验条件下,实现了3.3 ps延时测量分辨率,并证明了该方法具有比时域方法更高的测量精度,测量结果的准确性更好.     

四区域法消除偏振棱镜缺陷对波片相位延迟测量的影响

在起偏器-待测波片-检偏器系统基础卜提出一种四区域测量波片相位延迟量的方法.调整待测波片和检偏器的方位角,获得相应的四组光强值,通过线性运算得到待测波片的相位延迟量,完全消除了起偏器和检偏器不完全消光带来的误差.由于测量系统中不存在标准波片或其他相位调制元件,允许测量波长仅受偏振棱镜和探测器的限制,因此四区域法可适用于很大波长范围内的波片测量.以λ/4波片为例,理论分析了测量系统利用四区域测量法后的仪器误差为σφ≤士3.49065×10-3rad(约0.2°),精度比原算法提高约1个数量级.实验验证了四区域法能有效提高系统精度.     

过采样∑-ΔA/D技术在差分吸收光谱系统中的应用

差分光学吸收光谱法(DOAS)已经成为测量大气中微量气体成分含量常用的方法,该方法基于最小二乘原理,利用测量的大气光谱的差分吸收光学密度与标准的吸收截面进行拟合,确定待测气体的浓度。其测量精度不仅取决于光谱测量精度、仪器本身的噪声以及测量波段内其他气体的干扰等因素,还与痕量气体前期采集和处理有关。文章简介了差分吸收光谱法测量原理和仪器结构,提出过采样∑-ΔA/D技术,过采样技术与∑-Δ调制器的噪声整形技术结合,可对量化噪声进行双重抑制,从而提高待测波段内的信噪比,实验结果表明提高了DOAS系统的测量精度。     

利用恒力矩转动法验证刚体转动惯量正交轴定理

利用恒力矩转动法测量了自制的不锈钢矩形薄板状样品的转动惯量.沿长、宽,和垂直于板面3个方向的转动惯量分别是7.70×10~(-4) kg·m~2,3.23×10~(-3) kg·m~2和3.97×10~(-3) kg·m~2.沿长、宽方向的转动惯量之和基本等于垂直于板面方向的转动惯量,相对偏差仅为0.84%,验证了刚体转动惯量正交轴定理.分析了由薄板厚度对长、宽方向的转动惯量贡献不超过5‰,在实验中无须考虑厚度的影响.测量结果表明:固定螺丝、定位销对测量结果影响不大.此外还分析了空气阻尼、塔轮半径和砝码质量等因素对实验结果的影响.     

水当量法测量液体比热容的改进

比热容作为重要的热力学参量,在生产实践中有着极其重要的作用.为解决精度低、耗费待测液体多、操作复杂等问题,在双量热器法的基础上,通过大量的实验探究,采用以水作为测量基准物质的水当量法并结合电压比较法,同时改进双量热器法和水当量法,综合两者优势所在,不仅提高测量精度,且简化实验操作,更易于指导生产实践.     

基于平行平板的折射率高精度非接触测量

常用的测量折射率的方法如偏向角法、自准直法、临界角法、 V棱镜法等,这些方法通常需特制三棱镜与待测件。待测样品不一致且过程复杂,测试定标周期长,难于自动化。为了保证待测材料的完整及实现自动化测量,进行了基于平行平板的折射率非接触测量的尝试。运用该方法进行折射率的测量,不需特制三棱镜并且待测件与待测样品一致。分析表明,通过选择合适的测量角度,该方法旋转角度精度为a=0.003（即10）,导轨精度为L=0.000 8 mm,平行平板厚度测量精度为d=0.001 mm。     

超声背散射骨质评价中的频散衰减测量与补偿

超声背散射法已逐渐应用于骨质的评价与诊断.相比于人体软组织,致密多孔的骨组织中超声衰减大,导致接收到的超声信号微弱,频散失真严重.骨组织的超声频散衰减通常由超声透射法测量.然而,透射法测量的超声衰减为传播路径上组织介质衰减的平均值,无法区分软组织、皮质骨及松质骨的衰减效应,无法测量感兴趣区域内松质骨组织的超声衰减.本文旨在研究松质骨超声频散衰减的背散射测量方法,分析补偿超声背散射信号频散失真的可行性.离体测量16块松质骨样本的超声背散射与透射信号(中心频率1 MHz).采用四种背散射方法 (谱移法、谱差法、谱对数差法和混合法)测量松质骨超声频散衰减系数,与超声透射法测量的频散衰减标准值进行对比.结果表明,骨样本超声频散衰减范围为2.3—6.2 dB/mm/MHz,透射法测量的超声频散衰减(均值±方差)为(4.14±1.14) dB/mm/MHz;谱移法、谱差法、谱对数差法和混合法测量的频散衰减(均值±方差)分别为(3.88±1.15) dB/mm/MHz,(4.00±0.98) dB/mm/MHz,(3.77±0.84)dB/mm/MHz,(4.05±0.85) dB/mm/MHz.背散射法测量的频散衰减系数与标准值有较高的相关性(R=0.78—0.92, p 0.01),其中,谱差法(R=0.91, p 0.01)和混合法(R=0.92, p 0.01)测量结果更准确(相对误差小于20%).以上结果说明背散射法测量松质骨超声频散衰减具有可行性,基于傅里叶变换-逆变换原理可以补偿背散射信号频散衰减失真,显著提高信号强度,有利于后续超声背散射骨质评价及成像研究.     

对伏安法测电阻的研究

对伏安法测电阻的研究魏诺（西安建筑科技大学７１００５５）伏安法测电阻通常存在两点不足：一是不考虑电表内阻误差的影响，二是按等精度测量进行数据处理．实际上，用伏安法测电阻时，在电表量程内由小到大选取不同值进行多次测量属于不等精度测量；而电表内阻的误差对...     

飞秒光频梳的任意长绝对测距

高精度测距在工业、航空航天、科学研究等方面都具有重要应用, 而不断发展的激光测距技术始终处于前沿研究领域. 本文研究飞秒光频梳绝对测距技术, 拓展光梳在长度测量领域的应用. 在利用脉冲激光进行任意绝对长度测量中常用到飞行时间法, 然而其测量分辨力受限于电子器件的带宽, 仅为毫米量级. 为克服这一缺点, 本文研究了光梳多脉冲序列之间的时间相干性, 结合多脉冲序列干涉法和飞行时间法提出了任意长绝对测距的方法, 搭建了基于改进型Michelson干涉原理的任意绝对测长系统, 通过同时测量多脉冲序列的一阶和二阶互相关信号, 可以分别计算出飞行时间的时间差, 即可得到被测距离. 利用光梳作为光源进行了0.6m的绝对测距实验, 将测量结果与高精度激光位移传感器的测量值进行比较, 实验结果表明本系统具有良好的测量线性度, 并且测距精度可达±0.5μm. 关键词： 飞秒光频梳 任意长绝对测距 飞行时间法 多脉冲序列干涉法     

用毛细管焦点法精确测量微量液体的折射率

介绍了用毛细管焦点法精确测最微量液体折射率的一种新技术.该技术基于共轴球面光学系统的成像原理,用LED(λ=580 nm,FWHM为32nm)为测量光源,用CCD为像接收装置.一次测量样品需要量小于0.002 mL.待测样品封闭在毛细管内测量,有利于对毒性、挥发性和吸湿性强的液体介质折射率的测量.用此技术对纯水、乙醇、乙二醇和丙三醇样品的折射率做了测量,测量精度分别为0.0001,0.0002,0.0003和0.0003.论文在分析实验装置的测量灵敏度和成像景深基础上,提出了进一步提高测最精度的方法.     

一种新的GPS/SINS组合测姿模型

针对多天线GPS/SINS组合测姿中存在的精度不够和难以实现的问题,研究了一种新的GPS/SINS组合测姿模型。利用GPS载波相位高精度相对定位技术,在传统“速度+位置”松组合的基础上,加入了基于基线向量误差的姿态量测方程,提出了一种精度较高并且较易实现的GPS/SINS组合测姿模型。基于某飞行仿真航迹对模型的测姿性能进行了数值仿真,并与传统测姿模型进行了对比分析。仿真结果表明,与传统模型相比,新的测姿模型可以显著提高导航系统测姿精度和滤波收敛速度,偏航角、俯仰角测量精度可达0.02°,滚动角测量精度可达0.1°,可为飞行器的高精度组合测姿提供一定的参考价值。     

流体机械外特性性能试验台内流研究

本文采用三维N-S方程和标准Κ-ε两方程模型对自行设计的30000m~3/h风量测试装置在两种送风方式(侧送/顶送)下多流量测量范围(喷嘴开数9/3/1)的内流特性进行了数值分析,结果表明设计能达到流量测量的精度要求;侧送风比顶送风方式有更好的测量精度;在同种送风方式下小流量范围测量精度更高;侧送风测量精度最高值在满量程的1/3到2/3之间.文中分析并指出了影响顶送风方式测量精度的原因在于转弯处分离流动对测量流道的堵塞.     

用毛细管成像法测量液相扩散系数——等折射率薄层测量方法

本文提出了一种测量液相扩散系数的新方法. 该方法用透明毛细管构成液相扩散池, 利用毛细管成像法特有的折射率空间分辨测量能力, 通过直接观察和记录扩散介质的等折射率薄层在毛细管中的移动规律, 基于扩散过程遵循的Fick第二定律计算出液相扩散系数. 在25 ℃下研究了丙三醇和纯水间的扩散过程, 扩散系数的测量值与全息干涉法的文献报道值之间的相对误差为4.47%, 论文同时分析了折射率测量精度和毛细管管壁黏滞力对扩散系数的影响. 用毛细管成像法测量液相扩散系数具有样品需要量少、测量速度快、系统稳定性好的特点, 为快速测定微量样品的扩散系数提供了一种有效的新方法. 关键词： 扩散系数 液体折射率 毛细管成像法     

稳态法测量冰导热系数的实验研究

测量固体导热系数的方法有很多，但能直接应用于冰的测量方法并不多.考虑到冰的零下低温环境等问题，本实验基于稳态法，根据傅里叶导热定律对相关细节进行了设计与改进，先后研究了待测冰直径与厚度的比值、环境温度和含盐率对冰的导热系数的影响.结果表明待测冰的直径厚度比值为12时，导热系数有最佳值2.25 W/m·K,且最佳测量环境温度为-10℃;不同浓度盐水冰的导热系数相比于纯水冰显著下降，且随着含盐率的升高降幅逐渐减小.     

光栅衍射法测量微透镜列阵焦距时产生的光斑干扰分析

基于光栅衍射的转角法无需转动光管,与传统的转角法相比具有较高的测量效率.而微透镜阵列元件子单元数众多,利用该方法进行测量时,光栅的各级衍射斑可能发生干扰,影响测量精度甚至无法进行测量.利用Matlab软件模拟分析测量过程中子单元光栅0级和±1级衍射光斑间的干扰,通过分析测量光源波长、光栅周期、微透镜阵列的子孔径和焦距,...     

光学内反射角度传感器信号检测部分设计

随着科技的飞速发展,小角度测量技术的准确度及精度得到了很大的提升.常用的测角装置如激光干涉仪、光电自准直仪等体积庞大、造价昂贵且较难组成多维的测角系统,因此很少用于高精度的在线测量.而教授Huang P.S.提出的内反射测角法经后人不断的完善发展,具有精度高、成本低、易于组成二维测角装置的特点.本文基于光学内反射测角原理,进行二维内反射测角装置相关设计并对转换测角程序进行验证.     

测量人体组织声速的正弦连续波共振法

国外发表过不少关于人体组织超声传播特性的研究文章.我们运用两种较简便的方法——脉冲时标法和正弦连续波共振法,成功地进行了人体组织声速的测量.其方法原理简单,技术不复杂,采用常用设备即可.由于采取了一些技术措施,测量精度达0.1—0.3％,便于推广.本文仅介绍第二种方法的技术.     

升球法测量液体黏滞系数

设计制作了一种升球法测量液体黏滞系数的装置。通过砝码拉动待测液体中的小球上升,使用CCD摄像头识别下落砝码从而得到砝码位置与时间的数据,再对数据进行拟合得出液体的黏滞系数。用该方法对蓖麻油进行了测量,结果表明,测得的黏滞系数与蓖麻油黏滞系数标准值的相对偏差为4%,说明该方法测量精度较高。与传统落球法相比,该方法可用于测量非透明、黏滞系数较低的液体。