用触针下分布电阻的光电导衰退来测量半导体中少数载流子的寿命

本文提出了一种新的测量半导体材料中少数载流子寿命的方法。这方法是测量触针下分布电阻的光电导衰退。这方法具有下列优点:(1)样品不需要切成一定形状;(2)在样品上不需要做固定电极;(3)可以检验不均匀的材料;(4)不需要一定的表面处理;(5)仪器简单,操作方便;(6)有一定的准确度。文中对表面复合速度以及光线在样品中的吸收深度的影响进行了理论分析;同时对Ge和Si样品的实验数据进行了讨论。用这方法测得的寿命基本上与其他方法的结果符合。 关键词：     

用解卷积方法测量亚毫微秒荧光寿命

本文报道了用光电倍增管及取样示波器测量Rh6G和不同浓度的KI混合水溶液的荧光衰变曲线。系统的响应时间是毫微秒量级的,测量得到的衰变曲线是溶液的真实衰变曲线与仪器响应函数卷积的结果。应用相平面法与迭代卷积法相结合来进行解卷积处理,求得溶液的真实荧光寿命,其结果可获得最小时间分辨为130ps,达到仪器的响应函数半宽度的3％。     

光学应用 光学医学应用

R446.11∥O436.2 2006043798利用散射系数变化测量血糖浓度的研究=Study of bloodglucose concentration measurement by scattering coefficient[刊,中]/贺忠海(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室.天津(300072)) ,罗云瀚…∥光学学报.—200626(4) .—591-594论述了血糖浓度变化与溶液的散射系数的关系。从理论上给出了血糖浓度变化时计算散射系数变化的公式得出了散射系数和血糖浓度成正比的结论。进一步讨论了满足临床应用目标下,散射系数的相对变化的测量精度要达到4 .8×10-4,而对于中国人的血液绝对测量精度要达到6 .82×10-…     

非接触二次色散法测量人体血糖的初步研究

提出了一种测量血糖浓度的新方法——二次色散法，此方法采用低相干干涉仪来测量时间相干干涉信号，通过傅里叶变换和多项式拟合获得二次色散。初步测量了三种不同浓度的糖溶液在0．55μm到0．8μm之间的二次色散，实验结果发现随着血糖浓度的增加，二次色散也随之增加。研究证明该方法是一种潜在的无接触、无伤害在线探测人体血糖浓度的方法。为设计一种非接触、无伤害在线探测人体血糖浓度的光学医疗仪器奠定基础。最后讨论了采用本方法尚需改进的问题和进一步的工作。     

基于LabWindows/CVI的光电三极管虚拟测试仪设计

光电三极管具有伏安,光照,温度,功率等多种特性,正确选择使用某种型号的光电三极管之前需要熟悉其特性,因此需要一种便携、廉价、易操作的测试仪对光电三极管的特性进行测试,本文设计出基于LabWindows/CVI设计了一种光电三极管虚拟测试仪,用高速采集卡和LabWindows/CVI取代传统的模拟电子电路测试仪器完成光电三极管特性的测量。在构建虚拟仪器测试方案的基础上,首先设计了一种信号放大电路用于光电三极管输出信号的放大处理,然后提出了光电三极管特性测量方法,最后阐述了labWindows/CVI环境下的光电三极管测试数据处理过程;实验测试表明:所设计的虚拟测试仪能够准确地对光电三极管的伏安特性和光照特性进行测量,测试结果形象化地显示在仪器面板上,有效地避免因工作时参数过高对光电三极管造成的影响。     

用改进的落体法测量重力加速度

提出了一种改进的测量重力加速度的自由落体方法,该方法只采用一组光电门,下落距离由精密加工在落体上的缺口控制并被光电门感知。通过理论计算表明:在理想状态下,(1)初速度越小,重力加速度g的测量结果的相对不确定度越小;(2)g的测量结果的相对不确定度随距离s_2的增大而减小;(3)在s_2固定条件下,s_1取s_2的五分之一至三分之一范围内时,g的相对不确定度较小。本方法的测量结果与当地标准值的相对偏差小于0.2%,测量精度比较高。     

基于光信息处理技术的无创血糖测量方法

血糖无创检测技术是在不损伤皮肤的条件下测量出人体血液中血糖浓度的新方法。它能解除糖尿病患者经常化验所需要的针刺取血的痛苦，避免病毒通过血液传染的危险。同时它能有效地提高对血糖监测的水平，降低患者的危险。本文对国际上无创血糖测量技术的研究现状进行了综述和分析，介绍了几种具有代表性的无创检测仪器的原理，分析了各种测量方法的优缺点，指出了未来血糖无创检测技术研究的发展方向。     

用于无创血糖检测的调频连续波激光雷达技术理论分析

连续无创血糖检测能够更好地实现对糖尿病的管理和治疗.提出一种利用调频连续波(FMCW)激光雷达技术实现无创血糖测量的方案,通过检测皮肤散射系数的改变来测量血糖浓度的变化.与传统的光学相干层析成像血糖检测法相比,结构更简单,利于实现仪器的小型化、便携化.FMCW激光雷达无创血糖测量系统采用差分干涉的方法,将时域的信号转移...     

快速脉冲光源

近代物理实验中常需用大量光电倍加管。所以要求有标准的快速脉冲光源,来选择、调节、校验光电倍加管。例如用来测量放大系数和高压的关系、直线性、稳定性、放大和噪声比值等。这种脉冲光源应当是:(1)小型的;而且可携带的;(2)脉冲性质和通常用的快探测器脉冲相仿,例如上升时间为数十毫微秒,脉冲宽度小于1微秒;(3)能发出大量光;(4)性能随时间稳定。     

SO2气体排放的紫外成像遥感监测

工业烟囱及船舶尾气中SO2气体排放是造成大气污染的重要因素。SO2容易被氧化生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶,产生酸雨,严重危害大气生态环境平衡及人类健康。现有的SO2光学遥感测量技术,如拉曼散射激光雷达、差分吸收激光雷达(DIAL)、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)、紫外差分吸收光谱(DOAS)、高分辨光谱成像等,难以兼顾气体污染监测对高时间分辨率、高空间分辨率以及便携机动等应用需求。近年来,紫外SO2相机成像探测因探测精度高、实用性强得到迅速发展,该技术时间分辨率高、空间分辨力强,能从解析图像中直观在线获取污染气体浓度在空间的二维分布及随时间的排放率,对于监测环境污染有重要作用。基于紫外SO2相机成像探测技术,围绕SO2柱浓度探测的测量原理及影响因素、仪器设计及实验方法、反演算法及结果比对等方面开展研究。取得的成果主要有:(1)利用窄带滤光片的窄波窗口,用紫外相机测量310 nm附近的SO2紫外吸收,建立了紫外成像遥感监测理论模型,介绍了紫外成像遥感检测获取SO2浓度图像的测量原理;(2)将滤光片放置镜头前后,讨论了不同入射角对滤光片中心波长及透过率曲线的影响,发现滤光片放置镜头后,相机系统对SO2的灵敏度受入射角影响更小,对SO2浓度图像的反演误差更小;(3)分析了太阳高度角对SO2浓度图像反演的影响,阐明了SO2浓度反演曲线实时校准的不可或缺性;(4)通过理论分析设计出了紫外成像遥感探测装置,开展了基于紫外成像遥感监测SO2气体排放的实验研究,通过2-IM法拟合出了人工天空背景,获得了SO2光学厚度图像,利用标准泡进行校准,反演出了SO2浓度图像;(5)采用DOAS技术对SO2气体排放进行监测,与紫外成像遥感获得的SO2浓度进行对比表明,两方法实验结果所计算得到的浓度信息趋势相一致,从而证明紫外成像遥感监测技术测量结果的准确性,同时展现了该技术在工厂烟囱及船舶尾气污染排放遥感监测中的巨大应用前景。     

市电参数测量仪的设计

为了实现市电质量监测并降低测量成本,以STC12C5A60S2微处理器为控制核心,利用电压有效值转换芯片等器件,设计了一款市电参数测量仪,对频率、电压有效值及失真度进行测量;基于测周法实现50 Hz频率的测量,通过一块电压有效值转换芯片测量总电压有效值与谐波电压有效值,实现市电电压的测量,并通过计算获得失真度值;实验结果表明,该测量仪测量精度较高,频率测量误差小于0.1%,电压有效值测量误差控制在1%以内,失真度测量误差小于5%;该测量仪结构简单、性能稳定,可应用于电能质量监测系统。     

应用浮动基准法修正光谱光源漂移影响的模拟验证

近红外无创伤血糖检测目前面临的挑战主要是测量条件难以保证稳定、测量系统及被测对象自身的背景变化等问题,导致很难从背景变动的光谱中提取出糖浓度变化信息。经过多年的实验研究发现应用浮动基准参考测量法有望消除仪器漂移及被测对象自身背景变动的影响。但是浮动基准位置因人及测量部位不同而异,在不同的测量波长下其浮动基准点位置也不同,因此,欲在实验中验证浮动基准法的光谱修正效果需要测量出与入射光位置不同径向距离处的漫反射光强,然而在实际实验中位置精度很难保证。为此,研究了用模拟实验的方法验证多波长下浮动基准法对光源漂移所引起的光谱变化的修正效果,基于Monte Carlo模拟,分别采用浓度为5%和10%的Intralipid溶液作为被测样品,通过改变入射光子数模拟光源漂移的影响。得到模拟的光谱数据后,利用浮动基准法对其进行处理,并分别对浮动基准法修正前后的光谱数据进行偏最小二乘建模分析,将预测结果进行比较发现：两种浓度Intralipid溶液在存在光源漂移影响情况下修正后的模型预测精度预测均方根误差(RMSEP)相比于修正前分别减小了98.57%(5% Intralipid)和99.36%(10% Intralipid)。表明浮动基准法在消除光源漂移的影响方面效果明显。     

基于浮动基准法的无创血糖检测实验应用研究

近红外无创血糖浓度测量面临着信号微弱、仪器信噪比低、血液中其他成分干扰以及人体生理环境不断变化等因素影响,致使血糖信号难以辨识这一难题。浮动基准法针对葡萄糖浓度变化对吸收和散射效应的影响,选择吸收效应和散射效应相互抵消的位置获得基准光谱,在吸收和散射效应引起最大综合影响的位置获得测量光谱,并采用基准光谱对测量光谱进行修正,从而消减样品背景状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰。通过应用实验评估浮动基准法对提高模型预测精度和稳定性的有效性。通过对处理前后的预测结果进行比较分析得出:应用浮动基准法数据处理之后,交互验证均方根误差(RMSEP)最大改进比率34.7%,实验结果表明浮动基准法能够有效消减样品自身状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰因素的影响,较大幅度地提高了模型的预测性能和稳定性,以期突破无创血糖浓度测量的障碍。     

基于近红外光电技术的脑水肿无创监测方法

提出了基于近红外光电技术的脑水肿无创监测方法,对大鼠脑水肿的程度进行无创监测.阐述了监测设备的测量原理和系统组成,并对大鼠实验数据结果进行了分析.监测系统光源选用760 nm和程序850 nm的双波长发光二极管,通过恒流源电路驱动进行驱动.选用OPT101作为检测器,用锁相放大电路和滤波电路对所测信号进行处理.在LabVIEW环境下通过数据采集卡进行数据采集,并进行后期处理,该系统能够实时测量大鼠脑组织的血氧变化.利用该系统测量脑水肿模型的大鼠,分析了光强、血氧参量的变化与脑水肿变化的关系.研究结果表明近红外光电技术可应用于对大鼠脑水肿程度进行无损监测.     

基于近红外光谱技术的人体血糖浓度无创检测系统的研制

开发了一种小型化人体血糖浓度无创检测系统,该系统可实现人体血糖浓度的快速、实时、无创检测,主要由嵌入式系统、夹具、光源系统和微型光栅光谱仪四部分组成。提出了一种光源稳压驱动电路方案,可满足多种光谱采集条件对光源的要求。同时提出了一种一体化夹具设计方案,不仅简化了系统的光学结构,而且提高了测量条件的可重复性。分别用小波去噪和核偏最小二乘法对采集的光谱数据进行预处理和数学建模,并对系统进行性能评价,血糖浓度预测值与标准值的相关系数为0.95,预测均方根误差为0.6mmol.L-1,系统的重复性较好。     

An integrated submersible fluorometer/nephelometer/ transmissometer: design and testing at sea

This paper describes a new submersible instrument which makes simultaneous measurements of chlorophyll fluorescence, beam attenuation and wide-angle scattering using a single xenon flashlamp as the light source. Cross-calibration against single-parameter commercial instruments shows satisfactory linear correlations, comparable resolution and enhanced dynamic range. The instrument package includes microprocessor control of data acquisition and a rechargeable battery pack. It is capable of acquiring high-resolution vertical profiles when deployed from a ship, or bio-optical time series from moorings. Results are presented here from initial deployments in inshore waters and in a deck tank at sea.     

A new low-power, open-path instrument for measuring methane flux by eddy covariance

This paper describes a new low-power instrument for measuring methane flux by eddy covariance method at sites without grid power. Design and field performance of the LI-7700 Methane Analyzer (LI-COR Biosciences) are examined in this study. The instrument uses 8?W of power in steady-state operation and employs a tunable diode laser in an open Herriott cell configuration with 0.47?m base path and 30?m optical path length. Methane number density is measured using wavelength modulation spectroscopy (WMS) with 2f detection. Typical signal noise is <5?ppb rms at 10?Hz. Corrections for variations in temperature, pressure and water vapor are described. Data losses due to mirror contamination and condensation are minimized by a radiation shield and automatic mirror cleaning system and are shown to be small. Measured spectra and co-spectra are shown to follow the Kaimal model at deployment sites meeting classical criteria, and to follow sensible heat flux co-spectra from the sonic anemometer in most other cases, including difficult ones. Measured fluxes are similar in magnitude to those expected from the literature, and zero flux was measured during both summer and winter at a site known to have fluxes at or very near zero.     

双光路测量结合净信号处理方法在葡萄糖浓度定量分析中的应用

在近红外无创血糖测量中,由于人体血糖浓度变化引起的光强变化非常小,光谱易受到测量仪器以及被测对象自身生理变化的影响。背景变化的影响在测量过程中是无法消除的,只能通过有效的方法来降低这种变化带来的影响,其中选择光学性质与待测物相似,通过扣除相似参考物的光谱来修正该影响是目前常用的手段之一。为减小背景变化对光谱信号的干扰,准确地提取葡萄糖的特异性信号,提出了一种双光路测量结合净信号(NAS)处理的参考测量方法,采用双光路双检测器系统同步测量参考物和被测样品的光谱,然后基于参考物的光谱构建噪声空间计算样品光谱中的葡萄糖的净信号,并在纯吸收和强散射介质中开展了葡萄糖的建模实验,最后,结合二维相关光谱(2DCOS)分析技术和偏最小二乘回归(PLSR)模型对该方法的有效性进行了评价。二维相关分析的结果表明,与直接扣除参考背景的方式相比,净信号处理能突出葡萄糖的特异信号;而PLSR模型的预测结果表明,双光路的效果要优于单光路扣除背景光谱,糖在水溶液和20%-Intralipid溶液中的预测均方根误差(RMSEP)分别降低了35.25%和37.95%;而双光路结合净信号处理后,两种溶液的预测精度又分别提高了26.11%和14.84%。这表明,双光路测量和净信号分析相结合的方法能更有效地提取葡萄糖的特征信息,提高模型的预测精度,从而为无创血糖检测的实现提供更多可能。     

微机在用刚体转动仪测刚体转动惯量实验中的应用

用刚体转动仪测量刚体转动惯量实验所要测量的主要物理量是时间,所测量的实验数据繁多,且要求准确,而后续的实验数据处理计算复杂。本介绍了一种测量时间、计算转动惯量数值两项工作全部由PC机来完成的新方法。     

利用激光并采用热释电探测器实时测量比辐射率及温度的系统

设计了一种利用半导体激光器InGaAs/I作为光源 ,采用钽酸锂热释电探测器作为光接收元件 ,以 80 31单片机为核心的中、高温物体比辐射率及温度的实时测量系统。该系统主要由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统和显示系统三部分组成。文中还介绍了该系统的基本原理及结构 ,分析了其中的技术难点及其解决方法 ,讨论了系统的灵敏度、比辐射率与温度的测量精度。分析表明 :对 42 7℃的抛光钢铸件而言 ,系统的最小鉴别温差为 0 32K ,比辐射率的测量精度σελ=6 5× 10 -3 ,|σελ/ελ|=1 2 0 % ;温度的测量精度σT =1 0 6K ,|σT/T|=0 15 2 %。