后向散射式路道能见度激光测量仪的研究

后向散射式跑道能见度激光测量仪主要由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。其中,光学发射与接收系统主要包括：Ｎｄ ：ＹＡＧ 激光器、倍频器、准直镜、扩束镜、光学接收镜头、截止滤光片、窄带干涉滤光片及光电转换系统等;信号放大与处理系统主要包括：小信号放大电路、延时电路、采样保持电路、多路模拟开关、模 数转换电路及８０３１ 单片机等;显示系统主要由数字显示器、打印机及接口电路等组成。介绍了该测量仪的工作原理、基本结构和主要技术指标,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法。     

用热释电探测器实现比色测温

用钽酸锂热释电探测器实现的火焰温度实时测量系统 ,主要由光学接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。其中 ,光学接收系统主要包括光学接收镜头、调制盘、截止滤光片、窄带干涉滤光片、聚焦透镜及光电转换系统等 ;信号放大与处理系统主要包括前置放大电路、选频放大电路、采样保持电路、模数转换电路及 80 3 1单片机等 ;显示系统主要包括数字显示器、打印机及接口电路等。介绍了该系统的工作原理与基本结构 ,讨论了其中的技术难点及相应的解决方法 ,分析了各量的测量精度对温度测量精度的影响。     

弹光调制光电转换放大电路设计

弹光调制干涉具调制的干涉光被探测器接收后输出高速变化的微弱电信号,能否将该电信号提取并放大输出对弹光调制-傅里叶变换光谱仪的研制至关重要。通过对调制干涉光进行理论分析,设计一种具有高信噪比和较高带宽的光电转换放大电路,主要由电源电路、光电转换电路、放大电路、理论通频带为100 kHz~3.5 MHz的带通滤波电路组成。实验结果表明:设计的电路能够将探测器输出的最大频率为1.6 MHz的信号放大至670 mV左右,实现了将探测器输出的微弱速变电信号从背景噪声中有效提取与放大,为后续傅里叶变换提供可靠数据。     

用同方向振动的合成法测定空气中的声速

声波的传播速度υ与声波的频率f及波长λ的关系为υ=fλ,其中f等于声源的频率,可以用频率计测定,而λ的测定方法在现有的物理实验教材中多数是用共振干涉法或相位法。共振干涉法可以用真空管毫伏表显示,也可以用示波器显示。而相位法一律用示波器显示,也就是将声源的信号及接收器接收到的信号分别送到示波器的x、y输入端,根据示波器上所显示的李萨如图形进行相位比较。     

双缝干涉测量超声波声速

根据光学中杨氏双缝干涉实验原理设计出超声波双缝干涉测量声速的实验装置.运用波的干涉原理,将声波接收器接收到的干涉信号输入到示波器,通过示波器来显示干涉极大和干涉极小现象,利用分光计的双游标读数原理测量干涉极大和干涉极小对应的θ角.通过实验数据计算得出干涉极大和极小对应的声速分别为(336.2±0.3)m/s,(338.8±0.2)m/s.     

采用双方波信号和B-样条小波解调弱反射光纤布拉格光栅

提出了一种采用双方波信号和B-样条小波解调弱反射光纤布拉格光栅(WFBG)的方法,并进行了实验验证.单个方波周期设置为相邻WFBG间光纤中激光往返传输的时间,对单个方波进行猝发操作形成双方波,则前WFBG反射的后方波与后WFBG反射的前方波重叠干涉.采用B-样条小波变换降低干涉信号的噪声,利用Hilbert变换对干涉信号进行π/2相移,对原干涉信号和相移后干涉信号比值进行反正切运算,得到干涉信号的相位信息.将间隔为50m的5-WFBG阵列置于木地板上,分别接收不同振幅和频率的正弦声波,采用上述方法解调的干涉相位信号能较好地反映声波信息.该解调方法解调光路简单,数据处理简单.     

真空不能传声的实验演示

利用音乐集成块作声源，通过功放电路放大声音。并利用闪烁电路指示声电装置通电，制作了声电隔音装置。该自制装置可生动地演示真空不能传声实验。     

声波干涉实验的设计与演示

在现行的中学物理教材和师范物理教科书中都没有声波干涉的演示实验，只是列举实际生活中的一些现象，来说明产生这些现象的原因是由于声波的干涉引起的，缺乏直观性。例如，某教材中讲到声波的干涉时，是这样举例分析的：“操场上安装两个相同的扬声器，当它们发出相同频率的声波互相叠加时，会产生振动加强和振动减弱的区域，因此，在操场上某些地方听到的声音大，在另外一些地方听到的声音小，这是声波的干涉现象。”     

微电流放大器在物理实验中的应用

为用集成运算放大器LM324制作的微电流放大器电路图．集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它不仅能够放大交流信号，而且能够放大缓慢变化的信号或直流信号．图1中ICI(1／4LM324)为信号放大部分，采用差动输入，外部输出调零．     

大视场激光接收机设计

 介绍激光指令制导和激光驾束制导的大视场激光接收机的设计原理,给出接收光场的数学模型,由斜入射平行光的衍射光场推出探测光学系统的视场角公式,根据1064nm大视场激光接收机技术要求,以聚光物镜型探测光学系统为例,探讨接收光学系统既须具备特大相对孔径,又须具备无晕接收性能的设计特点,采用窄带干涉滤光镜进行光学滤波降噪。给出一种适用于高重频(200kHz)工作的低噪声放大器的设计实例,介绍了低噪声放大电路的设计原理。测试结果表明：设计的大视场激光接收机的接收视场角≥±10°,、动态范围≥40dB,当放大器输出信号信噪比等于4时接收灵敏度Pmin=5.38×105W。     

DC—SQUID磁强计数字控制系统

介绍一种新型的以MCU(微控制器)与FPGA(现场可编程门阵列)作为核心的DC-SQUID（直流电压-超导量子干涉器件)磁强计数字控制系统，该系统可以提供SOUID前端电路所需要的各种控制信号以及前端电路采样信号的放大、滤波等功能，使用MCU与FPGA实现系统的数字化控制、AD采集、LCD(液晶)实时波形显示与控制菜单显示等功能，MCU与FPGA的使用极大增强了系统的灵活性、可维护性与扩展性，方便了用户使用与设备升级，整个控制器已经完成并投入试验室使用。     

激光监听演示实验仪器的制作

本文介绍了激光监听演示实验仪器的制作.设计出功率放大和带通滤波相结合的电路,用此电路接收光电探测器所采集的激光检测声波振动的信号,经还原后进而实现远程监听.论文中涉及实验仪器制作过程中所遇到的问题和相应解决方法,可供学生在演示实验中使用.     

基于声振动的机械波干涉与衍射实验

应用手机Frequency Sound Generator软件提供单频率声波,通过音响将声波振动放大,再借助水波,将干涉与衍射现象可视化,再通过改变相关变量,对机械波干涉的条件进行验证.     

10m×10m大靶面激光立靶设计

针对10m×10m大靶面、高精度立靶坐标测量的要求,提出了一种激光阵列式光电立靶坐标测量系统,该立靶采用半导体激光平行光管形成平行光光源,高灵敏度光电二极管及相应信号放大、转换电路组成接收阵列,光源和接收器件相距10m,当飞行弹丸穿越激光形成的光幕时,分别在X和Y方向上挡住了投射在某一个或几个光电二极管上的光线,该光电二极管对应的信号放大、转换电路将二极管产生的微弱电信号放大、整形,最后输出脉冲信号,后续信号编码识别电路将判断出被挡住光线的光电二极管的编号,进而得出弹丸穿越该光幕的X坐标和Y坐标。经实弹试验证明,系统具有测量靶面大,精度高的优点。     

无线激光通信音频传输实验

设计了无线激光通信音频传输实验系统.在发射端采用对90 MHz载波信号调频方式调制放大信号后,再对半导体激光器进行强度调制;在接收端光信号由光电探测器转换为电信号,电信号经中频放大器、变频器和鉴频器解调出原始信号,原始信号再经功率放大器放大后由示波器接收.测量了实验系统音频传输的幅频特性、动态特性和延迟特性.实验结果表明:由于采用二次调制,系统抗干扰能力强,接收灵敏.     

微弱光信号检测电路的实现

为将微弱光信号有效地转换为电信号以方便后级电路处理,设计了微弱光信号检测电路。电路由光电转换和前置放大两部分组成。光电转换电路采用低输入偏置电流运算放大器AD 549实现;前置放大电路使用对称三极管组成的对数比率放大电路实现,并在同等条件下与集成电路LOG 100组成的前置放大电路相比较。实际测量表明,该放大电路设计可有效放大低于1 nW的微弱输入信号,同时对噪声也有很强的抑制作用,而由LOG 100组成的电路对噪声的抑制能力明显衰减。     

使用近红外LED光源测量塑料薄膜的厚度

自制近红外LED厚度传感器综合实验仪.LED发出波长为0.936μm的单色红外光,由硫化铅探测器接收单色光源照射到被测塑料薄膜后光的强度,信号经放大器放大由控制器计算显示被测塑料薄膜的厚度.选定最佳工作距离14mm、最佳工作电流100mA进行实验,厚度测量相对偏差在2.0%以内.     

一种简便的表达声波波动特性的演示方法

1引言 普通扬声器发出的声波不是强指向性的；当声源发出的直达声波到达接收传声器后，由房间内对应各个反射面向声源产生的声波也陆续到达，造成严重的干扰．由于室内反射面状况较复杂，对时域中具有一定持续时间的信号，其直达声与反射声完全混叠，无法将各个像声源所对应的声波一一辨别出，因此直接采用扬声器发出的窄带或单频信号作为波源的实验方法就无法应用于普通的课堂教学．     

用于移相干涉的高精度可伸缩PZT驱动电源技术

针对现有的三压电陶瓷移相器难以驱动大口径参考镜进行移相干涉测量的问题,设计了一种用于被测镜单压电陶瓷驱动移相干涉测量系统的高精度压电陶瓷移相器驱动电源.电源采用误差放大式结构,根据输入信号与输出采样的偏差,通过比例作差与光耦隔离等环节输出控制信号,进而控制MOSFET的导通状态调整充放电电流,控制由倍压整流电路生成的直...     

DC-SQUID磁强计数字控制系统

介绍一种新型的以MCU(微控制器)与FPGA(现场可编程门阵列)作为核心的DC-SQUID(直流电压-超导量子干涉器件)磁强计数字控制系统.该系统可以提供SQUID前端电路所需要的各种控制信号以及前端电路采样信号的放大、滤波等功能.使用MCU与FPGA实现系统的数字化控制、AD采集、LCD(液晶)实时波形显示与控制菜单显示等功能.MCU与FPGA的使用极大增强了系统的灵活性、可维护性与扩展性,方便了用户使用与设备升级.整个控制器已经完成并投入试验室使用.