该测哪些牛顿环

由牛顿环测透镜曲率半径R的公式是 R=(D_m~2-D_n~2)/(4(m-n)λ) (1) 式中m、n是环的表观序数,m>n,D_m、D_n是环径,λ是光源的波长。测牛顿环时该测哪些环呢?国内教材的一些说法是:有人研究过从哪一级环开始测量比较合理的问题,得出的结论是“要根据仪器条件决定”。一般认为,牛顿环中心附近的环宽度变化很大,不易测准。现在从误差分析来解决这个问题,以便使结论更科学、更合理。由(1)式 |ΔR|≤(D_m|ΔD_m|+D_n|ΔD_n|)/(2(m-n)λ)≤2r_m|△r_m|+2r_n|△r_n|/(m-n)λ即 |ΔR|≤(2(r_m|Δr_m|+r_n|Δr_n|))/((m-n)λ) (2) 牛顿环的光强度分布为 I=4I_0sin~2((πr~2)/(Rλ)) (3) 式中I_0为入射光的强度,r为牛顿环半径。I=0的r为暗环半径。取(3)中的I=0可得 r_k=(kRλ)~(1/2) k=0,1,2,3,…(4)     

眼角膜曲率仪的测量和设计

眼角膜曲率仪又称角膜计。是应用光学方法测量人眼眼球角膜半径的一种光学仪器。测量是通过光学系统中的两个光标,从角膜反射经透镜组和两组光楔测微补偿器的轴向调节来测出两个光标像的间隔,再计算出曲率半径。本文最后部分分析了影响被测半径精度的各种因素。     

光学加工过程中高次非球面的三坐标测量数据处理

三坐标轮廓检测是大口径高次非球面确定性加工过程中的主要面形测量手段。由于原始三坐标数据包含较大的检测误差,无法直接应用于加工过程,本文提出了一组数据处理算法对误差进行全面去除。首先,对获取的检测数据采用基于球心曲面重建的测头半径补偿算法进行测头半径误差补偿,然后对补偿后数据进行坐标系旋转平移误差去除,最后对提取的检测面形残差进行基于KNN的残差噪点过滤。其中,提出的基于球心曲面重建的测头半径补偿算法通过引入一个高精度的测头球心包络面拟合模型,来计算各检测点的测头半径补偿向量,仿真实验证明:算法补偿精度达到RMS<4 nm;提出的基于KNN的残差噪点过滤算法,通过采用插值方法提高样本空间密度和优化噪声度量值的计算,提高了噪点的识别敏感度并实现了噪点的自动化去除。最终根据整个误差清理算法构建了检测点云处理软件,应用实践表明其有效提高了镜面加工过程中检测点云的数据处理精度和效率。     

双参数波动方程反问题的数值解法

提出了在微分方程以问题的数值解法中可由一种反问题补充条件时同时反求两个未条参数的观点和方法。并以一维波动方程为例推导了震源和岩性联合反演的详细算法。从概念上突破了传统的一种补充条件只能解一个未知数的反演理论的约束，解决了地震勘探中波动方程反问题的震源未知工测不准的矛盾，缩短了反演理论研究与工程实际应用的间的距离。     

串联双微环湿度传感器光谱特性研究

提出了一种基于串联双微环谐振器的新型聚酰亚胺(Polyimide,PI)湿度传感器,采用传输矩阵法和耦合模的理论计算微环谐振器的传递函数,并对比了传统单微环与串联不同半径的双微环的输出光谱特性。外界湿度变化使得聚酰亚胺SOI波导吸收水汽后折射率发生变化,从而引起微环输出光谱发生漂移,通过探测光谱漂移量来测湿度值,得到了串联双微环传感器的灵敏度和测量范围,并且分析了感湿部位不同时谐振器输出光谱特性。理论结果表明：串联不同半径的微环谐振器的自由光谱范围（FSR）要比单微环有所提高,而且串联双微环谐振器整体感湿比单个微环单独感湿的传感性能更优良,可作为最佳的湿敏元件。与传统的单微环传感器相比,串联不同半径的微环结构可提高系统的测量范围和灵敏度,半径为30和50 μm的串联微环谐振器的FSR可达到0.15 μm,传感器测量湿度范围为10%RH～80%RH,灵敏度可达到0.001 7 μm·(%RH)-1。因此串联不同半径的双微环谐振器为制备成本低、结构简单、高灵敏度、可集成的微型湿度传感器件提供一定理论基础。     

随机并行梯度下降算法在激光束整形中的应用

为了满足高光束质量要求,校正激光束在传输过程中产生的波前畸变,改善激光位相分布,进而提高聚焦光斑的能量集中度,基于79单元微机械薄膜变形镜（MMDM）搭建了一套激光束整形实验系统。利用随机并行梯度下降（SPGD）算法,分别选择聚焦光斑半径、形心为中心的环围能量比和质心为中心的环围能量比作为算法性能指标,开展了激光束整形实验研究。3种情况下,分别经过58次、197次、133次迭代趋于收敛,但光斑半径作为性能指标时振荡严重;环围能量比从整形前的0.200 5、0.127 7、0.200 5分别增加到整形后的0.669 9、0.733 9、0.864 0。实验结果表明：MMDM用于激光束整形具有良好的效果,光斑半径作为性能指标整形速度最快,其次为质心环围能量比,形心环围能量比最慢;质心环围能量比作为性能指标整形效果最好,其次为形心环围能量比,光斑半径最差。综合比较,质心环围能量比作为性能指标时综合效果最好。     

声速不均匀介质的光声成像重建算法

为提高声速不均匀介质的光声成像精度,提出一种基于反卷积的光声成像重建算法.本算法不需预先知道介质的声速分布.先通过探测到的光声信号构造出一个新函数,并用不同位置探测到的光声信号间的相关性来估计空间两点间的声波传播时间,以补偿声速的不均匀性.然后基于反卷积方法由该函数解出待测组织内的电磁波吸收分布.仿真研究结果表明,当介质声速差异在10%以内时,重建图像能正确反映待测目标的大小、位置和电磁波吸收系数,算法具有良好的抗噪性能.由于生物软组织内的声速差异一般小于10%,因此本算法是一种有效的光声成像重建算法.     

电子迥旋加热等离子体及热电子环特性的实验研究

在简单磁镜MM-2中,采用15GHZ大功率迴旋管进行了电子迴旋共振加热(ECRH)实验。结果表明,随充气压强的提高,预电离时间迅速变短。在高气压“C-模式”运行区,等离子体径向密度分布呈马鞍形。在迴旋管输出30kW功率的条件下,适于建立热电子环的气体压力窗为(0.4—1.2)×10^-5Torr。利用一个可移动Laugmuir探针配合反磁测量的简便方法,在中心场为2.95kG时,确定了电子环半径为7cm,环厚约4cm,环的轴向边界由z=±10cm一直延伸到z=±20cm。热电子温度为140—170keV,热电环平均β值为(4—5)％。观测到了由热电子环不稳定性引起的迸发式径向电子逃逸,并同时发生反磁信号跌落。     

扩大人眼波前像差仪测量范围方法的研究

提出了一种扩大人眼波前像差仪测量范围的方法,该法综合了波前重建展开算法和波前探测的模板技术,大幅度扩大了波前测量范围.在待测波前像差超出展开算法测量范围的情况下,此方法仍能对像差正常测量.与模板技术相比,该法大幅扩大了可测的曲率范围.以球面波前入射的实验数据表明,所提出的新方法所能测量的最小曲率半径由模板法的75 mm降低到10 mm,并且由于本方法突破了展开算法的极限,实际上对局部曲率更高的波前仍可测量.     

光栅干涉位移传感器信息解算方法研究

面向光栅干涉式位移传感器信号高精度解算的需求,提出了一种基于椭圆拟合补偿及反正切算法的位移解算改进方法。采用傅里叶变换及标准化椭圆参数拟合法对信号误差估计,通过构建线性误差补偿模型对带误差信号进行正交补偿,结合反正切算法对信号进行线性化处理,实现高精度位移解算读出。Matlab仿真结果表明,该方法对信号正交补偿效果显著,线性化处理算法解算位移最大相对误差小于0.2%。为提高光栅干涉式传感器位移解算精度提供了有效途径和方法。     

一种基于光纤激光水听器的PGC改进解调算法

基于分布反馈式（DFB）光纤激光水听器,针对传统相位生成载波（PGC）解调方案中的不足,提出了一种新型的单路微分相除（PGC-SDD）解调算法。与传统的微分交叉相乘（PGC-DCM）和反正切（PGC-Arctan）解调算法相比,该方法仅需要双通道的1路信号作微分处理,以较少的运算步骤和计算量达到解调信号的目的。PGC-SDD算法能够更有效地应对环境引起的光强扰动和调制深度引起的谐波畸变,使解调结果更接近待测信号。对3种解调算法进行仿真和实验验证,结果表明:采用PGC-DCM解调其信噪比约12.4 dB,PGC-Arctan算法的信噪比约13.9 dB,PGC-SDD算法的信噪比达到了17.5 dB。     

双轴机连续整形环式抛光技术探讨

本文介绍了两种简便的双轴机连续整形环式抛光装置(以下简称环抛装置),探讨了连续整形环式抛光法的基本整形规律,并给出了定性及定量的试验结果。最后,举例说明了环抛装置应用的工艺设计方法及加工玻璃光学零件的应用效果。     

光学玻璃弹性模量的自动化测量方法

针对现有光学玻璃弹性模量测量周期长、测量过程复杂等问题,提出了一种利用计算机图像处理技术快速测量小样品光学平板玻璃弹性模量的方法。基于接触力学理论和牛顿环干涉原理推导出测量光学玻璃弹性模量的解析式,利用图像处理技术的优势,通过摄像头拍摄牛顿环干涉图像,设计MFC监控与单张图片拍摄界面程序,自动测量牛顿环干涉图像中心黑斑半径,最后根据光学玻璃弹性模量与牛顿环干涉图像中心黑斑半径及牛顿环中心应力之间的关联关系,实现小样品光学玻璃弹性模量的快速测量。实验结果表明:在应力31.17 N～55.11 N范围内,光学玻璃弹性模量的测量相对误差不超过±8.8%;在应力55.11 N～71.07 N范围内,测量相对误差不超过±16%。     

利用牛顿环装置测量平玻璃折射率

在牛顿环实验装置半透半反镜和移测显微镜物镜之间垂直光路位置放置待测平玻璃,改变平玻璃倾角,使干涉条纹产生水平位移,测量水平位移和倾角之间的关系,通过数据拟合测出平玻璃折射率的大小.该方法的关键是平玻璃倾角和水平微小位移的准确测量.实验中充分利用实验室现有条件组装角度测量仪测量倾角,利用牛顿环高精度移测显微镜以干涉环为参照读取微小位移,实现了对折射率较高精度的测量.     

分子动力学模拟中的变截断半径算法

在分子动力学模拟中,人们往往根据所研究的对象选取一个固定的截断半径,而不同的作者所推荐的有效截断半径值甚为分散。这一方面影响了模拟结果的精度,同时也造成了截断半径选取的困难。本文提出了一种变截断半径的新算法,可根据对象所处的状态灵活地改变截断半径。文中以两相平衡系的非均匀各向异性区的模拟为例,采用所提出的方法得到了更接近实验的结果,同时也节约了计算时间。     

异构不规则WSNs的定位算法

异构WSN节点在感知对象时由于遮蔽效应引起感测半径不规则,为了解决传播路径上的因障碍物遮挡引起的损耗,先求出传感器节点的感知半径,再利用Fuzzy集中最大最小法求出贴近度,然后选出一定数量满足实际需要的最大的前 个节点构成区域,求出该区域的质心坐标,即为定位坐标,为了降低算法复杂度,提出了近似算法,同时对该算法的定位误差进行了分析,最后与SBL算法进行了比较,实验表明, 该算法在不同半径时平均定位率均高于SBL算法,并且定位精度随着样本点个数的增加而增大。     

一种水下远程目标探测的方法

提出了通过估计目标反向散射系数来探测水下远程目标的一种方法。把估计目标及其附近散射体的反向散射系数构成的序列转化为海洋信道这一带乘性噪声系统的反卷积估计,并给出了最优反卷积算法。在加性噪声和乘性噪声前两阶矩未知的情况下通过建立系统状态滤波和时变噪声统计量交替估计的自适应状态滤波器,给出了自适应反卷积算法。利用上述两种反卷积算法分别对低信噪比(-6.1 dB)微弱信号进行仿真处理,仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

比较式球径仪

测定透镜和样板的曲率半径常采用球径仪,因它是直接测得矢高的绝对值,故亦称为绝对球径仪(简称球径仪)。现介绍一种比较式球径仪,它除了用一只与球径仪类似的测环外,再加上千分表或立式光学计、块规和平晶(这些都是易解决的通用量具),就能完成测量球径的工作,虽手续稍繁,但精度更高。一、比较式球径仪的基本结构仪器的基本结构就是一组类似于球径仪的钢球式测环,用块规代替标尺,用千分表或立     

一种热光可调谐级联微环滤波器的理论分析

根据Vernier效应可大幅度提高滤波器自由光谱范围和调谐范围,设计了一种热光可调谐级联微环滤波器. 利用传输矩阵方法和有限元方法从理论上计算了对于第一级微环半径为48 μm,第二级半径为50 μm的级联微环滤波器的自由光谱范围和调谐范围可以达到75.6 nm,而功耗仅为103.1 mW,这是目前为止我们 所知的基于微环谐振腔的硅基热光可调谐滤波器中最大的自由光谱范围和在如此低功耗下最大的调谐范围. 利用有限元方法,还计算了半径为50 μm微环的热光调谐响应时间,上升沿时间为3.5 μs,下降沿时间仅为0.8 μs.     

托卡马克等熵平衡条件下等离子体环向转动对带状流的影响

采用流体模型理论推导了等熵平衡条件下环向转动托卡马克等离子体中带状流的色散关系。从理论上分析了环向转动对测地声模、低频带状流和声波的频率、压力和密度扰动量的影响。结果表明,环向转动对低频带状流的频率没有影响,但会使测地声模的频率逐渐增大。此外,存在环向转动时,低频带状流会具有驻波形式的压力和密度扰动量,且测地声模和声波可以沿着极向传播。而且还发现,等熵平衡可以看成是等温平衡的一种特殊情况。