基于非线性最小二乘法的多光谱拟合程序：应用于12CH4谱线参数分析

精确的甲烷分子实验光谱参数在大气科学和天文探测等领域有着广泛的应用,特别是谱线的展宽系数及其温度依赖系数对于甲烷分子浓度廓线的研究尤为重要。精密的实验测量是获得准确谱线参数的重要手段。采用实验测量获取谱线参数时,需要在已知实验条件（浓度,温度,总压力,吸收光程以及气体分子种类的混合比等）的情况下,多次扫描同一波段范围得到多组实验室吸收光谱,然后利用基于非线性最小二乘法的拟合程序处理这些光谱,反演获得所需要的光谱参数。然而,一般常用的单光谱拟合程序处理实验光谱既费时又容易引起拟合过程中的误差传递。针对此问题,采用最小二乘拟合技术和Levenberg-Marquardt迭代算法编写了一款适用于处理由可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）所获得的吸收光谱的多光谱拟合程序。该程序可同时处理多张实验光谱,并基于全局拟合方法获得一套光谱参数。详细介绍了该程序的原理、使用方法及数据处理过程。利用多光谱拟合程序中的Voigt线型处理了2 958～2 959 cm-1波数内甲烷（12CH₄）分子6条跃迁谱线的实验光谱,获得了296.0,251.0,223.0,198.0和173.0 K共5组温度下12CH₄分子6条谱线的空气展宽系数。与之前文献报道的该波段内采用单光谱拟合程序得到的相应数据对比结果表明：获得的各温度下的空气展宽系数与参考文献中相应数据差值的百分比处在-4.97%~1.58%之间,两者数据整体符合较好,并且在30组对比数据中,有4组由单光谱拟合程序得到的空气展宽系数的误差值小于由多光谱拟合程序得到的相应数值,有2组数据显示由两种方法获得的误差值相等,其余24组由多光谱拟合程序获得的数据拟合误差小于由单光谱拟合程序获得的相应数值,表明多光谱拟合程序具有良好的可靠性,适用于气体分子吸收光谱的处理。     

基于机载激光雷达点云的雪道坡度提取算法

滑雪场的雪道坡度信息不仅是雪场规划和建设所需的必要内容,也是滑雪运动员提高成绩、减少运动损伤的重要数据。传统的手动测量方式费时费力,且雪场的低温环境不利于测量人员长时间作业。为了解决滑雪场的雪道坡度计算问题,提出了一种基于激光雷达点云的雪道坡度自动提取算法。使用投影高程差滤波、聚类分割等算法对雪场点云进行预处理,获取雪道边缘特征数据。提出了一种自适应阈值的拟合算法,用于雪道中线的提取,该算法可根据点云数量信息及坐标信息,自动选择阈值拟合雪道中线,消除了实际应用中部分点云数据稀疏或缺失对中线拟合带来的不利影响。数据处理结果表明,该方法计算所得坡度值与多次手动测量平均值之间的相对误差为2.2%。这一方法对激光雷达在雪场目标上的应用、雪场测绘中雪道坡度计算等具有参考意义。     

几何理解洛伦兹变换的时空内涵

洛伦兹变换是狭义相对论的核心内容.理解并掌握其内含的时空变换规律,对进一步理解狭义相对论时空观具有十分重要意义.本文基于时空图的二维旋转变换,从几何上对洛伦兹变换中所包含的"钟慢尺缩"时空变换本质和光速不变性等条件进行解析.使学生能够更加直观去感受并理解洛伦兹变换,为后续课程学习打下基础.     

添加剂与RDX的界面作用及对撞击感度的影响研究

研究了石蜡、硬脂酸等添加剂与RDX的界面作用及其对撞击感度的影响。得出添加剂对RDX(Hexogen)的铺展系数越大,钝感效果越好的结论,并获得了铺展系数与特性落高的经验函数关系。     

用第一性原理方法获取周期体系中原子的部分电荷

利用量子化学软件包Crystal计算了立方周期性边界条件下液态水体系的静电势(ESP)和静电场(EF).在此基础上,提出了一种由第一性原理方法获取周期体系中原子的部分电荷的快捷方法.该方法把由周期性边界条件引入的平均静电势准mean作为一个拟合参数,通过对第一性原理静电势与Ewald加和法静电势的最小二乘法拟合而实现.值得说明的是,比较静电势与静电场拟合方法,前者的相对拟合误差仅为2%-3%,比后者小一个数量级.考察了四种电荷限制条件下,静电势、静电场拟合的水分子原子部分电荷及偶极矩的分布情况.     

子孔径拼接干涉检测离轴非球面研究

将子孔径拼接技术与干涉技术相结合提出了一种新的检测离轴非球面的方法,该方法无需其他辅助光学元件就可以实现对大口径、离轴非球面的测量.对其基本原理进行了分析和研究;并基于齐次坐标变换、最小二乘拟合建立了综合优化和误差均化的拼接数学模型;开发了子孔径拼接检测非球面的算法软件,并设计和搭建了子孔径拼接干涉检测装置;利用综合优...     

基于洛伦兹函数微扰的磁光光纤布喇格光栅线性透射谱和非线性双稳特性研究

基于非线性耦合模理论,利用逆向递推龙格-库塔法,数值研究了在磁光耦合系数中引入洛伦兹函数微扰后对磁光光纤布喇格光栅线性透射谱和非线性双稳特性的影响.研究结果表明:给磁光耦合系数引入洛伦兹微扰能在线性透射谱阻带中打开线宽极窄的一个透射窗口,微扰宽度和微扰中心位置可以影响透射窗口的位置、宽度以及峰值大小;当微扰宽度和微扰中...     

GaMnAs薄膜洛伦兹振子模型参数提取以及材料缺陷分析

利用改进的遗传算法从GaMnAs外延薄膜的远红外反射光谱中提取了GaMnAs薄膜的洛伦兹振子模型参数,发现GaAs掺入Mn后,ωTO向低频方向移动,ωLO基本保持不变,ε∞和εs均减小,γ有很大变化.并通过XRD以及近红外谱发现Mn的掺入会引入缺陷,这种缺陷会影响晶格质量,导致γ发生很大变化.     

基于MATLAB软件对不同偏振光在不同介质中的传播过程的动态模拟

利用MATLAB软件对不同偏振光在真空、各向同性介质、线型各向异性介质以及圆型各向异性介质中的传播过程进行了三维动态模拟,能够加深学生对光的偏振概念以及各种偏振光与不同介质之间相互作用原理的理解。     

狭义相对论中没有“矛盾方程”

根据洛伦兹变换把两个惯性系的坐标原点的时空坐标从一个坐标系变换到另一坐标系,从相对运动的角度说明洛伦兹变换是自洽的,运动物体上发生的自然过程比起静止物体的过程延缓了,并且两个坐标系中的观察者都认为对方的时钟变慢,是“动钟变慢”而非“动钟变快”,不会导致“矛盾方程”,不能混淆同一事件的变换规律与两个事件的变换结果．