一种便携式漫反射LED均匀光源的设计与实现

为了满足光电探测仪器校准修正过程中对标准光源的要求,设计了一种采用积分球技术,通过纽扣电池供电的便携式漫反射LED均匀光源。给出了光源的装配图、主要零件3D图及电路图,并对其进行了详细说明。通过Matlab分析光源出光口CCD照片各像素的灰度值,得到出光口?14 mm范围内光强均匀度为95.1%;采用Ocean Optics USB 2000+型光谱仪分析光源出光口光强均匀性及漫反射性,得到沿出光口径方向2个位置光强与中心光强相比,分别下降了2.93%和6.30%的结果。光源出光口平面旋转10°,中心位置光强下降6.30%。测试分析表明:设计的光源具有较好的均匀度和漫反射性,在光电探测仪器校准方面具有一定的应用价值。     

光纤表面粗糙度检测系统的研究

基于传光型光纤传感器,利用反射式光强调制原理,设计了一套材料表面粗糙度的检测系统。整个系统包含光源、Y型光纤束、反射调节控制装置和数据采集部分,采用单片机作为控制系统。分析了光纤束端面与检测样品距离的变化对检测结果的影响。     

大学物理实验激光衍射教学仪器的改进

针对大学物理基础光学实验中衍射光强分布测量中存在的问题,设计了用单片机控制步进电机带动光探头移动,将单片机与光强检测器结合,通过电路改进、程序编写等工作,成功改进了激光衍射实验仪,有效提高激光衍射实验光强测量精度.     

圆锥形X光导管的传输特性研究

利用光线追迹原理建立的圆锥形X光导管的计算模型,对圆锥形X光导管传输特性进行了系统的理论研究。通过对X射线经过锥管的光强分布计算,得到光源尺寸和锥管入口直径共同影响光强分布形式的结论。计算了锥管功率密度增益K随距离锥管出口不同位置f2的变化规律。研究了功率密度增益随光源尺寸的变化规律。最后以等效距离为标准讨论了锥管的优化设计。     

基于原向反射式激光光幕厚度一致性研究

在原向反射式激光光幕测速技术中,针对半导体激光光源产生的激光光束散射角使得出射光幕厚度不一致、原向反射屏产生的反射光幕剩余发散角使反射光幕厚度不一致这两方面导致弹丸穿过光幕不同位置触发光幕响应时间不一致的问题,根据几何光学原理,对半导体激光器弧矢与子午方向建立数学模型,设计了具有不同面型的非球面准直透镜组,将出射光斑尺寸控制在1 mm之内且子午和弧矢方向发散角分别为0.13 mrad、0.46 mrad。出射光束经过Powell透镜一维扩束后,形成厚度为1 mm、均匀度达到85.7%的扇形出射光幕,经过原向反射后,配合狭缝光阑使反射光幕有效厚度控制在1 mm。使用Zemax软件模拟弹丸过靶仿真,弹丸不遮挡系统光幕时探测器接收到原向反射光强1.54 mW,弹丸遮挡系统光幕时探测器接收到原向反射光强为1.03 mW。当弹丸紧贴出射光幕侧面边缘(即1 mm光幕边缘),分别距离光源100 mm、300 mm、500 mm处的弹丸触发探测器接收到的光强大小均为1.54 mW,显然,光强相对于无弹丸遮挡光幕情况下没有产生变化,证明系统有效可探测光幕厚度一致且为1 mm。该结果表明,本研究方案具有可行性。     

偏振控制光强调制型点阵SPR传感器研究

介绍了一种偏振控制光强调制型点阵表面等离子体共振(SPR)传感器,分析了入射角度、金膜厚度、起偏器设置、光源波长及数据处理方式对传感器灵敏度和线性范围的影响,并对632.8 nm与740 nm两种光源传感器系统进行了实验测试与分析.结果表明,偏振控制光强调制型点阵SPR传感器可将光经过表面等离子体共振所产生的偏振态变化...     

分布式无线智能LED光照度调控系统

针对现代智能楼宇与基于物联网技术的LED光源调控应用需求,设计了一套分布式无线智能LED光照度调控系统。系统采用上下位机结构,以MSP430微处理器为分布式控制终端的主控单片机,根据控制终端内部预制的LED开启时间段和预期光照度参数,进行基于光照度反馈的分布式LED光源亮度PWM闭环调控,并通过无线通讯方式实现上位机对分布式多点LED调光控制终端的开关控制、预制参数调整和光照度状态监测。通过测试实验验证了系统设计的正确有效性。     

湍流大气中激光相干探测回波光强与空间相干特性研究

本文利用广义惠更斯-菲涅尔原理结合Goodman目标散射理论,推导出了激光探测中目标反射光的交叉谱密度函数解析式,并进一步得到了目标反射光的光强分布和空间相干长度表达式。利用得到的表达式在湍流大气条件下,分析了不同光源参数和目标反射光参数对目标反射光光强分布和相干长度的影响。研究结果表明:光源相干长度对归一化反射光强影响较小;光源束腰半径和反射光斑半径值越大接收光的相干长度值越小;随着传输距离的增加,相干长度增加越来越缓慢;在弱湍流大气传输过程中,光源参数对接收光的影响占主导作用,光源束腰半径越大接收光的光强和相干长度值越小;在强湍流大气传输过程中,大气湍流对反射光的影响起主导作用。     

非相干光源无衍射光的自重建

基于Hankel 波理论分析了非相干光源产生Bessel光束的自重建特性, 利用光学设计软件ZEMAX模拟了Bessel光束经过轴上圆形障碍物后的截面光强分布. 由于发光二级管(LED) 具有一定的频谱宽度且不像激光具有很高的相干度, 因此我们采用一定频宽范围的连续谱来描述. 从模拟结果可以直观地看出Bessel光束被轴上圆形障碍物遮挡后逐步完成自重建, 说明用LED非相干光作为光源具有自重建特性.实验上采用LED和轴棱锥元件产生Bessel光束, 然后通过轴上圆形障碍物、轴上方形障碍物, 并拍摄了不同位置处的截面光强分布图, 证实了非相干光源产生Bessel光束的自重建特性.实验结果和模拟结果相符合. 关键词： 无衍射光束 LED光源 轴棱锥 自重建     

采用超连续谱激光的双光束光纤光阱实验

以超连续谱激光器作为捕获光源,首次提出并搭建了超连续谱双光束光纤光阱实验系统,实现了聚苯乙烯微球的捕获和操控。通过改变光纤端面间隔和调整捕获光功率的方式精确控制微球的位置,采用CCD图像分析方法实现了微球位置的精确测量。对微球受限布朗运动下的位置变化进行傅里叶变换,计算得到功率谱,与理论功率谱函数拟合后求出了其光阱刚度。结果表明,捕获光束的功率为28 mW时,光阱刚度达到1.3×10-6N/m,高于相同实验条件下单波长光纤光阱的刚度。与传统采用单色光作为捕获光源的光镊系统不同,超连续谱双光束光阱系统利用其宽谱优势,通过研究被捕获微粒的散射光谱信息可获取其尺寸、折射率等物理特征参数。     

太阳能无线输电演示仪的研制

应用电磁学理论以及电子技术自制了一套太阳能无线输电演示实验仪。该演示仪由太阳能进行供电,利用电磁耦合共振技术,实现了电能的无线传输。通过增加数码管电压-电流显示电路,可以定量显示电能传输随距离变化的效果,能精确而直观地演示电能无线传输的物理现象。该仪器结构简单、性能稳定、操作方便,可广泛用于课堂演示、课程设计等目的,在实际应用中取得了良好的教学效果。     

光电跟踪系统论证与设计

以配套于武器系统的光电跟踪系统为基础,论述了光电跟踪系统在论证与设计中应主要考虑的问题。从实际系统情况出发,讨论了光电跟踪系统的传感器选择原则和T型与U型架式配置优缺点。分析了确定作用距离、跟踪精度、响应速度、工作范围等核心指标的主要因数,确定了与核心指标相对应的光电跟踪系统内部的指标需相应考虑的因数,提出了导引截获、轴系关系等与系统关联的技术因数等。     

Assessment of integrated solar ultraviolet radiation by PM-355 detectors

The increase in environmental solar UV radiation due to depletion of ozone layer is a recent challenge to human health (skin cancer and eye effects) in countries having clear skies. Therefore, applying integrated, passive and inexpensive techniques to assess solar UV radiation is very much essential. Measurements of environmental solar UV radiation in Dhahran, Saudi Arabia area were carried out for a period of two months in the summer period in 1996 using two techniques in parallel namely: passive nuclear track detectors and active solar UV radiometers. Some of the nuclear track detectors were mounted in different conditions such as: under shadow band, on solar tracking mechanism following the solar rays. Others were mounted on perpendicular, tilted and horizontal surfaces in sunlight. All detectors were attached to a wooden background of the same thickness (0.5 cm) to eliminate interference of the heat effect of various support materials and have uniformity of the support materials. The assessment was carried out for different periods extending from two to nine weeks continuously. The investigated period covered the hottest months in Saudi Arabia (July and August) when the sky was clear of clouds. The results indicate linear correlation between alpha track diameters and the integrated exposure to solar UV as measured by the solar UV radiometer for all nuclear track detector positions and orientations. The highest slope has been observed for the detectors placed on solar tracking mechanism following the solar rays and the lowest from detectors oriented under the shadow band on horizontal position (measuring the diffused UV radiation only). The results show that most of the measured UV radiation (60%) were from the diffused UV radiation. The characteristics of the upper layer of the detectors are changed after chemical etching very quickly, with increase in the exposure time to UV solar radiation at certain orientation. The results encourage the use of nuclear track detectors for environmental and personal solar UV dosimetry on a large scale in Saudi Arabia and similar hot and clear-sky countries.     

Theoretical and Practical Progress of New Heliostat by Chen et al.

Recently, Chen and his team were active in the theoretical and practical study of a new heliostat for the use of solar energy. This work represents the first innovation in the area of heliostats after many years of little progress. The mathematical development of the tracking and concentration optics principles, and the practical implementation and demonstration of the technology, are both very interesting advances in this field. Many applications are possible for this technology such as generation of solar electricity and solar industrial process heat.     

稳像平台准确测试系统的研究和设计

对稳像平台的准确测试系统的设计和研制进行了探讨,提出了一种新的采用虚拟仪器软件Labview对前端CCD输出的图像数据进行采集和处理的稳像平台准确测试系统方案.结合稳像平台准确测试系统的具体要求阐述了对系统进行设计的理论,并对采用本方案进行实际设计时的具体步骤、参数取值、测量最大范围、误差估计以及软件设计流程给出了具体的设计方法和参数计算公式.     

大气湍流对空间激光通信跟踪系统的影响

基于大气信道内的空间激光通信演示验证实验,对系统光斑跟踪精度的影响因素进行了分析,研究了大气湍流对光斑跟踪精度的影响,建立了光斑质心检测模型,设计了一套信标光光斑粗精复合跟踪系统.搭建了室内测试实验系统,完成了大气湍流对光斑跟踪精度影响的测量,结果表明在中弱湍流时,跟踪精度随湍流增大有近似线性关系,系统整体跟踪精度在5~15μrad之间,可较好地完成光斑跟踪功能.在野外环境开展的飞机-飞机激光通信演示实验中,对伺服系统的跟踪性能及跟踪精度进行实际测量,整体跟踪精度不大于15μrad,与室内实验测试系统基本一致.     

基于线性霍尔传感器的太阳能磁悬浮演示仪

应用电磁学理论、机械力学以及电子技术自制了一套太阳能磁悬浮演示仪,该演示实验仪由太阳能电池供电,利用线性霍尔传感器来探测悬浮物体的位移,以达到控制悬浮的目的,添加数码管电压显示电路,可以定量显示电磁铁的磁性在悬浮过程中随悬浮物位置变化的自动调整,能精确而直观地演示磁悬浮的物理现象该仪器结构简单、性能稳定、操作方便,能广...     

基于labview与容栅传感器的液位测控系统

根据容栅传感器的检测原理,设计了一套基于LabVIEW和容栅传感器的液位精密测控系统,精度达0.05ml。利用容栅传感器输出的电容信号经信号调理模块输入msp430单片机处理并精密控制液位,采用LabVIEW设计系统监控界面程序,实现系统数据的显示、存储、绘图以及人机控制测定仪工作等功能。可配装为数显测定仪和物体密度测量仪,人机界面良好,成本低,易推广。     

太阳能光伏-热伏发电板的自适应追光系统设计与实现

在小型太阳能光伏-热伏发电系统中,为了提高其发电效率,通常会辅以自动追光系统。针对现有的基于多光电二极管的自动追光系统结构复杂等问题,提出了一种基于光敏电阻的自适应追光系统。为了实现发电板对光源的追踪,采用了基于负反馈的自适应追光原理,通过软件设计控制追光精度,同时增加了系统位置消抖控制。在硬件方面,采用光敏电阻感应光强,借助AD转换电路和舵机,以驱动太阳能光伏-热伏发电板转动直至发电板平面垂直于太阳光;优化设计了光敏电阻与板面的夹角大小以调整追光的区域及误差。最后完成了整体装置的机械结构设计和电路图设计及仿真,结果表明,与现有的多光电二极管追光系统相比,所设计的追光系统机械装置部分的设计更加简单,便于实现,同时通过优化设计改善了追光的稳定性。