一种折反式微光镜头的设计程序

本文主要介绍一种折反式镜头结构参数的解算程序和解算公式。通过这个程序,可以保证在一定的中心拦光比和后工作距离的前提下,由给定的初级象差要求,解算出系统的结构参数,使镜头的象差平衡获得较为满意的结果。将这个程序与象差计算程序联合使用,就可使镜头的象差设计半自动化。我们通过在CANON BX—1台式微型电子计算机上的实践证明,利用可程序的微型电子计算机,用这一程序设计此种结构的折反式物镜并不比设计一个双胶合物镜复杂多少。此外,即使在大型电子计算机上自动设计这种折反镜头,也必须先有一个合适的初始结构,才能避免设计结果的中心拦光比过大,而本文所介绍的程序正好可以提供这个合适的初始结构。     

“黑体辐射”中的两个数学问题

在关于“黑体辐射”的教学中,普朗克公式是教和学的难点.为了使这种与经典概念有本质区别的新理论能在学生认识上牢牢确立,关键在于能使学生认识到这个公式与实验事实相符,也就是可以从普朗克公式导出两条实验定律──维思定律、斯忒藩定律.这在导出过程中都遇到一个超越方程和一个广义积分问题,由此形成了教学难点.现在利用袖珍计算器,可得解法如下.一超越方程5ex-xex-5=0的解 各教科书均有,其解为xm=4.965.如何解出? 令 用计算器很容易算出0.　　　可知解在[4,5]之间. 根据牛顿法,在根的附近取一点x1作为第一次近似值,则y=f(x)在(x1,f(x1…     

X射线脉冲星导航半物理仿真实验系统研究

由于费用巨大,X射线脉冲星导航初步研究阶段不可能进行空间搭载实验.为此,文章设计了一种X射线脉冲星导航半物理仿真实验系统.该系统由脉冲星信号模拟部分和导航参数解算部分组成.模拟部分采用非齐次泊松过程对光子到达太阳系质心的时间建模,时间转换后,模拟X射线探测器观测脉冲星时输出的脉冲信号.导航参数解算部分利用Delta-Correction方法解算模拟信号中蕴含的导航信息.该系统可同时模拟4颗脉冲星信号,成本低,精度高,可对脉冲星导航的信号处理和参数解算过程进行光子级仿真研究,并为后续空间搭载实验中原理样机的设计提供一定的参考. 关键词： X射线脉冲星 导航 仿真实验系统 非齐次泊松过程     

模拟电子计算机实验

本文介绍用模拟电子计算机方法研究物理现象。所用仪器及元件简单,现象直观生动.学生较感兴趣.最后。给出三个实例的实验曲线,并与计算值作了初步比较。 1947年已经实现了用电子管做成的通用模拟电子计算机[1].由于这种计算机的结构简单.运算的实时性,以及人机关系密切、易于灵活排题.因而在精度要求不高的地方得到广泛的应用。 50年代起,在解数学方程、工业控制、模拟训练、模拟设计等方面得到发展.60年代,国外已将模拟电子计算机实验安排在近代物理实验中[2].从当时沿用至今的装置,是电子管组装的教学用模拟电子计算机.最近我们利用集成运…     

光学实验中的误差与数据处理

识差与数据处理是物理实验中的一个重要的组成部分,在物理实验中占有重要的地位,而且随着计算器和计算机的普及,对误差与数据处理的教学要求也越来越高。在高     

在计算机中实现三角函数的硬件解算方法

针对目标跟踪中大量存在的三角函数运算,提出在火控计算机中建立三角函数解算单元,采用硬件实现三角函数解算的设想。而三角函数解算单元是一种可以完成正弦函数解算功能的函数芯片。它的设计核心是以角度值为地址,通过硬件查表计算,可对0到90度的正弦函数值进行查表。查表精度可设计到0.001°,最大查表时间即为函数值的解算时间。余弦查表计算是采用正弦同一芯片,可以根据相位差90度的关系进行查表。实践表明三角函数的硬件解算速度快,精度高,可以替代通常方法的函数解算。因此,如果在火控系统中,设计一个地址译码器电路,就可建立多个三角函数芯片解算单元,通过计算机数据指令,实现对多个三角函数值的并行计算,从而提高系统对多个目标的快速跟踪处理能力。     

创设实验情境 优化习题教学

实验对学生物理概念的理解、 探索精神的养成及物理学习兴趣的培养都有着非常重要的作用. 习题讲 解过程中如能选择性地创设实验情境, 通过实验手段将其中的物理情景直观化, 可以让我们的物理课堂变得更加 充实、 易懂、 可信且具有趣味性     

基于Excel和Origin的物理实验数据最小二乘法处理

最小二乘法是一种采用数学优化技术,使误差的平方和最小,来找到数据的最佳匹配函数的实验数据处理方法。与其他的常用数据处理方法,最小二乘法得到的结果准确性最高,误差最小。然而在实际教学过程中,实施起来却比较困难。当数据量少时,利用计算器虽然可以计算,但费时费力,且极易出错;当数据量大时,用计算器计算更是难上加难。虽然也可以通过VB、C和Matlab等软件编程来实现,但前提条     

用废旧电子表显示器探究的几个光学实验

在实验条件较差的学校,实验室偏振片仅能供教师演示,不能满足学生探究、体验光的偏振这一物理现象的需要.废旧电子表、计算器的显示器随处可得,为学生探究、体验光的干涉、偏振等物理现象提供了可能.     

长基线声学定位系统跟踪解算优化方法

针对现有长基线定位解算算法忽略阵型标定误差的问题,本文提出了一种结合声信标的标定误差和测距误差的待定目标解算方法。该方法利用观测数据的先验误差将观测数据连同带求解量一并构建平差解算模型,可以对待定目标位置解算进行优化求解。采用该方法对现有测量船只的跟踪定位实验进行数据处理,得到的跟踪定位轨迹平滑连续,和传统方法相比更接近于GPS输出结果,在深水环境下效果提升明显。理论分析和实验结果表明采用该方法能够获得更优化的位置估计结果及全局误差,能够应用于高精度长基线定位系统中。      

用计算器求解实验方程的不确定度

给出用计算器求解实验方程不确定度的方法, 简便易行．     

基于DSP、ADC应用的转台角度解算及补偿技术

设计了一种高速、高精度旋转变压器 数字转换器,在正弦激励载波的正、负峰值处使用ADC(模数转换器)对旋转变压器的正、余弦模拟调制输出采样,在DSP中利用采样值进行软件解算与处理,最终获得双通道旋转变压器的角度。提出一种对旋转变压器正余弦输出相位和幅值误差的补偿方法,并给出了确定误差参数的具体方案,以及此时解算角度象限的判定方法。实验结果表明,提出的低成本解算系统计算速度快,静态解算精度达到0.01以上,动态解算精度达到0.05以上。     

牛顿环实验数据处理方法分析

用不同的数据处理方法对牛顿环实验进行数据处理与分析，讨论各种方法的益处与缺陷，提出学生实验用逐差法处理牛顿环实验的数据是实用可行的，并说明用计算器进行线性回归处理牛顿环实验的数据是值得推荐的一种方法．     

四旋翼飞行器姿态解算与滤波

四旋翼飞行器的运动控制关键在于对飞行过程中的实时姿态角控制。目前实时姿态角信息还不能直接测量出来。为了能利用已有的传感器数据解算出更准确的姿态角,通过物理实验详细分析了四旋翼飞行器姿态角的解算和滤波算法。首先,通过联立欧拉方向余弦矩阵与四元数矩阵,得到用四元数表达的姿态角表达式。然后,结合加速度计和磁强计实时测量的数据,分别采用互补滤波和卡尔曼滤波两种方法来补偿四元数结果,分别分析如何选取最佳参数,并对比分析了两种滤波方式的优缺点。在一定精度要求范围内,这两种滤波方式都能获得更加准确的姿态角,但是互补滤波相对卡尔曼滤波有一定的解算时延。因此在精度要求一般的系统中,这两种滤波方式都可以用来求解姿态角,卡尔曼滤波方法则更适于对实时性要求更高的系统。     

一种机载光电平台下基于几何模型的被动定位方法

现代军事冲突中,光电对抗技术得到了越来越广泛的应用,隐蔽性也是战机不可忽略的重要一环。由于发射电磁波测距容易暴露自身位置,而单站无源或被动定位技术具有体积小、自身隐蔽性好和机动性高等诸多优点,因此它在现代战争中具有重要的应用前景。按照先定位后测距的思想,从对单机载被动定位算法的角度出发,通过在大地坐标系下建立三种几何模型对比分析了所提方法与传统被动测距方法在解算速度和精度上的差异。通过对机载目标实际应用场景进行建模设计,两种算法分别在高度2 500 m、解算频率500 Hz情况下对俯仰角进行滤波后解算有效返回距离值,实验对比得出所提被动定位算法比传统被动测距方法的计算复杂度大幅降低,平均解算时间提升约56.91%,极大增加了机载目标解算频率,节省了更多计算资源,同时还保证了定位精度稳定性,能够满足实际使用需求。     

脉冲激光探测方位角磁电检测技术

针对常规弹药脉冲激光周向探测系统无法精确获取目标方位信息的问题,设计了基于磁电检测的单光束激光引信全向方位角探测方案.对磁电检测系统进行建模,建立圆柱形永磁体转动磁场模型,推导出磁阻传感器所测位置磁场的解析式,验证所测磁场为一正弦磁场信号.依据此正弦信号,设计了上升沿阈值周期检测算法,并运用FPGA与TDC-GP21对激光回波出现时间与电机转速信号周期进行高准确度时间间隔测量实现方位角的解算.依据方案设计原理样机并编写上位机程序,进行方位角探测实验.实验结果表明:磁电检测系统采用多重屏蔽方法,能有效抑制电磁干扰;并能实时监测电机转速,实现方位角解算,方位角解算误差在±2°以内.满足激光引信方位角测量的高准确度、抗干扰能力强等要求.     

基于共面特征点的单目视觉位姿测量误差分析

为了克服单目视觉测量中景深信息缺失的问题,运用改进的两段式迭代算法,对刚体位姿测量解算模型进行了优化.给出了特征标靶最优化布局,理论分析了标靶尺寸大小、标靶基线长度及特征圆点大小和解算准确度的关系.实验结果表明,优化的特征标靶布局、较大的特征标靶基线长度及较小的特征圆点靶标能够提高测量解算准确度.该研究对提高实际测量系统解算准确度具有一定的理论指导意义.     

铂表面甘油脱除羟基的从头算分子动力学研究

随着生物质能源的开发,从生物柴油制备中大量获取的甘油成为热门的工业原材料. 甘油可以通过氢解生成1,2-丙二醇和1,3-丙二醇两种丙二醇,这两种丙二醇都具有十分广泛的用途. 实验上报道的众多相关金属催化剂中,铂具有性质稳定、不易失活、可活化氢分子提供氢原子等优点. 此外甘油在铂上氢解生成1,2-丙二醇的选择性高于1,3-丙二醇. 本文主要利用从头算分子动力学对甘油在Pt(111)和Pt(211)表面上发生的羟基解离过程进行了模拟计算,并对比分析了其自由能的变化和表面物种结构参数的变化,得出了以下结论：(i)密度泛函理论优化气相甘油分子结构的结果显示,氢键对于气相中分子的结构与能量有较大贡献,三个羟基形成三个分子内氢键结构时甘油分子能量最低;(ii)通过比较从头算分子动力学模拟得到的自由能能垒和反应自由能,可以得出,在Pt(111)和Pt(211)表面,末端碳上的羟基比中间碳上的羟基更容易发生解离. 这表明在类似的条件下,铂作为催化剂可以为1,2-丙二醇的生产提供更高的选择性,这与文献中报道的实验结果一致;(iii)通过对从头算分子动力学模拟得到的初始吸附态和过渡态结构参数的分析,发现在羟基解离的过程中,C-C键的键长没有明显变化,而氧原子的相对位置以及氢键的长度有明显变化,且氢键长度的变化更加剧烈;(iv)通过比较从头算分子动力学研究所得的自由能能垒和结构参数的相关趋势发现,自由能能垒与初始吸附态和过渡态的氧原子间位置的变化量之间存在线性关系,而分子内氢键对自由能能垒的贡献可以忽略不计. 氧原子间位置的变化越大,自由能能垒越高.     

低成本无人机姿态解算研究

针对小型四旋翼无人机姿态解算数据精度低、缺少余度控制、易发散等问题,提出一种基于GPS、三轴陀螺仪加速度计、三轴磁力计的随机加权自适应滤波算法估计无人机姿态。建立四旋翼无人机姿态旋转矩阵,搭建加速度计和磁力计获取无人机姿态信息的模型,以及采用四元数解算法的陀螺仪定姿解算模型。采用随机加权自适应估计法,依据多元函数求极值定理,在保证总体均方差最小的情况下导出最优随机加权因子,进而解算出姿态角信息,提高四旋翼无人机姿态解算滤波精度与稳定性。仿真与试验结果表明：随机加权自适应滤波与平均值滤波算法相比解算精度更高,输出结果更平稳,且无人机各项预期功能均能正常实现,能够满足四旋翼无人机自主飞行的需要。     

应用计算机数值求解实现激光衍射法精确测缝宽

在激光夫琅和费衍射法测缝宽实验中,可以发现测算值偏小,缝越宽,偏小程度越大。其原因就在于把平面波单缝衍射的简单缝宽计算公式应用于激光高斯束衍射问题,缝越宽,这种理论模型与实际差别就越大。能否获得激光束衍射条件下缝宽的精确解呢?显然,激光高斯束的复杂性使我们无法像平面波单缝衍射那样推出一个简单、精确的缝宽计算公式。本文尝试利用计机数值求解方法编制出了激光单缝衍射情形下精确的计算机缝宽解算程序,解算结果令人满意。下图是激光衍射测缝宽实验示意图。缝宽为b,缝与观察屏的间距为D,激光器仅