相关光谱式气体检测系统的光学仿真及优化

依据相关光谱式红外气体传感器检测原理,以系统中红外光与气体反应的气室为研究对象,利用光学设计专用软件Tracepro对理想红外朗伯光源在不同反射镜类型下光源的最佳位置进行了仿真分析;通过建立光路传输系统的数学模型,对气室不同结构尺寸下的光功率输出、以及气室内壁反射率对传感系统性能的影响进行了仿真与优化.在理论模型的基础上,根据仿真结果,确定了最佳气室模型的参数组合.实验结果表明,通过对气室中红外光源的位置、反射镜类型、气室长度等部分进行适当的优化修改后,可使探测器接收信号幅度得到明显提高,将有利于后级电路的信号放大、数模转换等处理过程,从而提高气体浓度检测的灵敏度和精度.     

基于磁光调制的多光谱目标识别系统的研究

基于特征光谱的目标识别技术具有检出能力强,可分辨目标种类等优点,但也存在一定的问题,即需要事先获取背景光谱作为先验知识且要求背景光谱随时间的变化较小。由此限制了其在新环境、复杂环境中实时目标识别方面的应用。设计了一种采用磁光调制配合特征光谱分析的技术手段,使目标识别过程中无需事先获取背景谱,从而实现了一次采集获取被测目标信息的功能,相比传统的目标检测方法而言,对战场的适应能力更强,具有较好的实用意义。同时,磁光调制技术有效地抑制了背景杂散光的干扰,从而提高了目标识别概率。由于磁光调制提供了目标光谱的累加迭代信息,故即使未知背景光谱或者背景光谱变化较大时,也可以通过目标光谱的迭代信息大幅提高目标识别率。针对不同被测目标的回波光强与背景光强值进行实验分析,结果显示,三种目标对调制线偏振光的反射能力明显强于背景。采用伪装色的被测目标对可见光成像目标识别影响很大,而调制偏振型系统仍能很好地识别目标。在此基础上,对0.5～2 km范围内的目标进行多特征波长目标种类识别。采用三个特征波长时,目标识别概率在2 km左右明显降低,采用四个或五个特征波长位置时,可以实现95.0%以上的目标识别概率,同时为了降低运算量提高系统的实时检测能力,最终采用四个特征波长。     

基于闪光光谱的侵彻过程光学观察窗口分析

可见光高速摄影是研究弹丸侵彻过程的重要方式,然而弹丸侵彻过程中发出的强烈闪光会导致高速摄影丢失诸如着靶、侵入等时刻的关键画面。因此,分析侵彻光谱发生机理、选取合适的侵彻过程光学观察窗口尤为重要。针对400 mm直径高强度钢卵形弹以804 m·s^-1侵彻20 cm厚度45^#钢靶的实验,设计了光谱瞄准采集设备。利用多模光纤耦合物镜在距离靶板25 m处采集了侵彻全过程积分光谱,采集区覆盖靶板直径431 mm。对侵彻靶板破片中可能存留的弹头熔融物质以及弹托其他样品进行LIBS(laser induced breakdown spectroscopy)分析,并与侵彻积分光谱成分对比分析。研究表明,侵彻光谱与高速碰撞闪光光谱发生机理相同,均包含连续光谱与线光谱。615～700 nm区间内的平稳积分连续光谱由两部分组成：(a)弹靶少量金属元素和OⅠ、 OⅡ发射光谱的展宽积分;(b)少量热辐射光谱积分。侵彻热辐射主要源于剪切应变做功和摩擦做功,然而侵彻光谱中的热辐射强度明显低于高速碰撞光谱,这是弹丸在剪切冲塞、侵彻后大部分动能得以保留造成的;侵彻过程可见光光...     

溶剂热法制备双螺旋ZnS纳米结构研究

采用溶剂热法以醋酸锌和硫化钠反应成功制备了具有双螺旋结构的一维ZnS纳米棒,利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)、紫外吸收光谱(UV-vis)和光致发光谱(PL)等测试手段对样品的化学成分、形貌、晶体结构和光学性质等进行了表征分析.实验结果表明样品为一维六方纳米晶结构,沿着[001]方向生长,并具有双螺旋结构,长度分布在100～200 nm范围,直径约为5 ～15 nm,螺距约为20 nm.双螺旋ZnS纳米结构的吸收峰与块体材料相比发生了蓝移.     

直流电弧等离子体制备NiO纳米颗粒研究

采用直流电弧等离子体技术成功制备了NiO纳米颗粒,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、BET氮吸附等测试方法对样品的成分、形貌、晶体结构、比表面积、粒度分布、红外吸收性能进行表征分析.实验结果表明:直流电弧等离子体制备的NiO纳米颗粒为fcc结构的晶态,形貌呈规则的球形,粒度均匀,分散性良好,粒径范围在15～45 nm,平均粒径为25 nm,比表面积为33 m2/g.与普通块体NiO相比,红外吸收峰发生了红移.