几何近似傅里叶计算全息衍射干涉法

在扩展白光编码栅谱衍射干涉法的基础上,本文提出了用同轴计算机傅里叶全息图合成编码栅的新方法,使得谱衍射干涉法的干涉形式可随编码栅图案改变的特点成为现实可能,相应能容易地产生一般干涉形式之外的任何干扰图.编码谱函数由一定的几何图案所构成,本文还提出了几何光学近似方法,使得物面函数可近似用纯相位变化表示,这样将得到较易制作的两元型干涉计算机全息图,从而也避免了复杂的两维傅里叶变换计算.     

光的干涉和衍射的Matlab数值模拟

利用Matlab数值模拟杨氏双缝干涉、单缝衍射和光栅衍射的图案和光强分布曲线,并讨论了光的非单色性对干涉条纹的影响.     

扩展白光编码栅谱衍射干涉仪:理论

本文提出了一种新型的扩展白光光栅衍射干涉仪.系统中两块编码光栅用透镜互相成倒像,被测物置于其间并且也用透镜成像于观察屏上.物体的任一像点的强度决定于编码光栅傅里叶谱分布经过的相应的部分物体中的相位变化,由于色散从而得到带有彩色的干涉图.干涉形式可以用不同图案的编码栅来调换.系统用菲涅耳近似衍射理论进行了分析,导出了一般性结果,研究了编码栅形状,傅里叶变换谱和干涉形式之间的关系.最后给出了实验.     

旋转矢量在光的干涉和衍射中的应用

旋转矢量在讨论两个及两个以上简谐振动合成的问题时,是一种很方便的工具。利用旋转矢量分析计算光的干涉和衍射光强分布十分简洁直观,而无需涉及复杂的积分计算,且得到的结果与利用菲涅尔衍射积分公式得到的结果一致。利用旋转矢量讨论光的干涉和衍射问题可加深同学对振动合成、干涉和衍射相关知识的整体理解。本文利用旋转矢量具体讨论了光的干涉和单缝衍射的条纹分布和光强分布。     

实时彩色编码微分干涉

在光栅谱衍射干涉法的基础上,本文提出用色散效应产生的相位体微分干涉条纹,进行实时假彩色编码的原理.编码色与相位梯度间具有直接对应的周期性变化关系.分析了编码色为单谱线纯色,高纯度混色和艳色的条件,讨论了光栅参数的选择.首先实现了微分干涉条纹的真正彩色化.     

用三光束干涉模型解释锥镜产生类贝塞尔光束

对高斯光束通过锥镜产生类似贝塞尔光束的环形光束进行了理论分析及实验研究.数值模拟过程中,基于相干光干涉理论,考虑到实际情况中锥尖不尖带来的影响,建立了三光束干涉的数学模型.模拟得到的光场分布与实验结果及基于菲涅尔衍射积分理论或空间光谱理论得到的零阶贝塞尔光束很接近.这种光场具有非衍射特性,可应用于新型光镊研究.     

离子原子碰撞过程中反冲离子飞行时间谱的蒙特卡罗模拟研究

基于蒙特卡罗方法,建立了程序模拟离子与原子碰撞中的反冲离子飞行时间谱.模拟入射离子束的空间密度分布,原子束密度的空间分布,靶原子的初速度分布, 根据反应几率产生不同电荷态反冲离子,并求出反冲离子飞行时间后,对每次模拟事件根据飞行时间进行累计,就得到反冲离子的飞行时间谱.模拟结果与实验(Ar12+-Ar) 测量到的TOF谱进行了分析比较,并进行了定性讨论     

衍射和干涉理论对Bessel光传输的描述

 采用衍射积分理论和干涉理论分别对轴棱锥产生的Bessel光的传输特性进行描述,并讨论了其适用条件和优缺点。数值模拟了光传输的3维强度分布,同时进行相关参数的实验测定。数值模拟和实验结果表明：在最大无衍射距离内,衍射理论能很好地描述Bessel光的轴上光强分布,当接近或超出最大无衍射距离时,干涉理论也能较好地描述Bessel 光的强度分布,实验结果和理论分析基本吻合。     

非晶态合金Fe_(83)B_(17)和Ni_(64)B_(36)结构的研究

本文叙述了用偏振中子衍射方法对Fe_83B_17非晶合金和中子衍射方法对Ni_64B_36非晶合金的结构研究。由实验数据计算了每种合金的偏干涉函数(PSF) S_(ij)(Q),和偏简约径向分布函数G_(ij)(r)。并得到原子短程结构上的各项参数。在此基础上,讨论了这一类非晶态合金的结构模型,计算了其一种模型简单单元的中子衍射散射强度,并和实验所得的结果作了比较。     

相位掩模的近场衍射特性分析

用相位掩模法制造光纤光栅是一种简单、有效的方法.本文用标量衍射理论对相位掩模的近场衍射特性进行了分析,讨论了各级衍射光形成的干涉条纹的分布情况,得到了一些有益于光纤光栅制造的结论和有用公式.     

傅里叶变换轮廓术中滤波窗方位选择研究

在傅里叶变换轮廓术频域滤波过程中通常采用不对称的汉宁窗滤波窗来提取基频信号,当投影呈二维变化的光栅条纹时,采用的滤波窗长短轴方向和载频方向不吻合,会导致被测物体的部分高频信息丢失,从而影响相位展开的难易程度和系统测量的精度。分析比较物体高度的分布与频谱的关系,通过旋转滤波窗使其短轴方向与载频方向一致,可以保留物体的高频信息,降低相位展开的复杂度,提高测量的精确度。计算机模拟和实物实验结果表明滤波窗旋转滤波可以避免相位展开在物体高度突变处的出错,有效地提高测量精度。     

窄带高光谱干涉成像的压缩采样复原方法

利用干涉成像光谱仪对目标进行窄带高光谱成像探测具有高光通量、高光谱分辨率和高目标分辨率等优点。按照尼奎斯特定理对窄带光谱干涉信息进行采样存在较大的数据冗余,增加了后期傅里叶变换的数据处理量,影响光谱的复原效率。在分析窄带光谱傅里叶变换特性的基础上,提出了基于滤光片光谱透射率函数的窄带光谱压缩采样方法。引入滤光片参数和混叠参数,可以复原不同精度的窄带光谱信息。配以符合要求的多带通窄带滤光片,可对目标进行压缩采样获取多个谱段的窄带光谱信息,从而避免了逐个谱段探测,提高了探测效率。对该方法进行了仿真分析和实验验证,得到了与目标光谱相吻合的复原窄带光谱。     

油料池火焰红外光谱特性分析研究

油罐池火燃烧污染强度大、范围广,航天遥感可成为实时动态监测油罐池火灾污染的新途径。航天遥感监测以目标光谱特性分析为基础,针对油料池火焰光谱特性研究不足的现状,通过构建全火焰红外测试系统,在室外开放空间条件下对多种油料及混合油料池火焰光谱,其他可燃物火焰的发射光谱进行了测试分析研究,光谱范围1~14 μm。结果表明：92#汽油、95#汽油、0#柴油、航空煤油、润滑油池火焰的光谱曲线特征相似,在特定的波长处存在特征发射峰,在1.1,2.4,2.8及6.3 μm附近存在H₂O特征发射峰,在4.2及4.5 μm附近存在CO₂发射峰,在3.4 μm处存在C—H伸缩振动发射峰,6.3 μm后各光谱曲线无明显特征峰。92#汽油与0#柴油以不同比例混合的池火焰光谱与各油料池火焰光谱相比也无明显差别。92#汽油池火焰光谱与木柴及纸张火焰光谱相比,在3.4 μm处存在特征发射峰;酒精火焰光谱虽然在3.4 μm附近也有类似辐射发射,但辐射强度与4.5 μm处CO₂的辐射强度之比远低于92#汽油池火焰光谱在此两波段处辐射强度之比;蜂窝煤火焰光谱近似灰体辐射光谱。各燃料火焰光谱的差异主要由燃料的化学组成及燃烧反应机理的差异决定的。对92#汽油池火焰连续区、间歇区及烟气区的光谱特性进行了比较分析,结果表明3.4 μm处的C—H伸缩振动峰只存在于连续区,证明了该发射峰是参与燃烧化学反应的油气产生的,该结果与油料池火燃烧反应机理吻合。实验结论对基于光谱特性分析的油料池火焰遥感识别具有重要借鉴意义。     

基于PbO/PbS特征发射光谱的铜冶炼过程检测方法研究

介绍了在铜冶炼时运用转炉火焰中氧化铅(PbO)和硫化铅(PbS)特征发射光谱强度比值进行过程检测(区分制矿渣阶段和制铜阶段)的一种方法。根据已知气体分子的特征发射光谱,确定了实测谱线中PbO和PbS的存在,并通过现场实验确定了制矿渣阶段的主要特征发射光谱来自PbS,而制铜阶段的主要特征发射光谱来自PbO。转炉冶炼时,PbO和PbS特征发射光谱强度的相对变化提供了铜冶炼过程的检测方法,通过利用特征发射光谱相对强度的比值可以区分炼铜过程中的两个不同阶段——制矿渣阶段(S期)与制铜阶段(B期)。在一个完整的炼铜周期中,利用光谱测量设备采集转炉火焰发射光谱,将噪声滤除后的PbO和PbS特征发射光谱用于过程检测,准确地完成了S期与B期的鉴别。理论和实验都证明基于发射光谱的铜冶炼过程检测方法是可靠的。     

火焰特征发射谱线研究

本文利用CCD光纤光谱仪,通过实验确定了木基燃料燃烧火焰光谱中出现的特征谱线是K,Na 的原子发射谱线,测定了特征谱线出现时的火焰温度,指出可以通过特征谱线的出现与否来确定火焰的温度范围。还发现火焰的光谱形状和火焰的燃烧状态密切相关,包含大量和燃烧有关的信息,并且对煤烟颗粒有较强的抗干扰性。通过对火焰光谱形状的分析可判断出火焰的燃烧状况,进行燃烧诊断。     

联合变换相关器在光纤检测中离焦影响的讨论

对联合变换相关器在光纤检测中离焦采集谱问题进行了理论分析,计算机模拟以及光纤缺陷检测实验。得出了离焦距离与相关峰值的关系曲线,示出了对不同相似程度的输入物的离焦谱和焦面谱两种情况下进行相关的计算机模拟结果;提供了在焦面上和离焦一定范围两种情况下缺陷程度不同的光纤的相关检测结果。     

多次漫反射法测量粉末中的杂质吸收光谱及其计算机模拟

本文提出了用多次漫反射法来测定粉末样品的杂质吸收光谱,其结果与同材料的透明片状样品的杂质吸收光谱基本一致,为了验证更普遍的对不同折射率粉末情况,文中采用假设模型,以计算机模拟方法,其所得的结果说明,当颗粒足够小,色散又不太大时,所得的粉末样品与透明片状样品的吸收光谱一致,只差一个未知的吸收光程,如再与另一特性参数(寿命或量子效率)测量相结合,即可用来确定稀土杂质在材料中的辐射跃迁几率等物理参数。     

低碳化学品火焰红外光谱辐射特性研究

低碳化学品火灾事故风险高、危害极大,探究低碳化学品火焰光谱特性对探测识别该类火灾危害污染意义重大,但目前国内外对大型低碳化学品火灾事故产生有毒、有害的硫化物（SO_X）和氮化物（NO_X）气体等相关研究较少。通过搭建1.2～12 μm红外波段火焰光谱测试实验平台,对二硫化碳、92#汽油和酒精进行5,14和20 cm三种不同燃烧尺度火焰光谱测试,探究火焰燃烧尺度对高温火焰分子辐射光谱的影响。随着燃烧尺度的增大,火焰辐射强度增强和特征波段出现增宽现象。分析5 cm 燃烧尺度下四种典型化学品中液化天然气（LNG）、丙烯腈、乙腈和95#汽油不同的火焰光谱特征。通过用傅里叶变换红外光谱仪测量高温黑体炉的不同温度,对火焰光谱信号进行辐射定标,得出准确的辐射定标系数,从而得到高温火焰分子发射的辐射亮度值。并且与HITRAN数据库模拟大气压1 atm、温度1 300 K单一的SO₂,H₂O,CO₂和NO₂分子辐射光谱进行对比分析。其中高温火焰分子光谱主要有7.3～7.6,8.7和4.0 μm SO₂波段、1.8～2.1和6.4 μm H₂O波段和4.2～4.6 μm CO₂波段,以及2.5～2.9 μm H₂O和CO₂共同波段。高温NO₂气体未达到红外光谱仪的检测限,通过HITRAN数据库模拟可知6.0～6.4,3.4和2.4 μm NO₂波段。为了进一步区分各种化学品火焰光谱,对定标后的火焰光谱信号进行归一化处理,用db2小波基函数进行6层分解得到高频部分近似系数和低频部分的细节系数,通过对比不同化学品高温火焰光谱的近似和细节系数的差异。结果表明,二硫化碳火焰光谱特征和小波分析的化学品火焰光谱特征,可作为区分低碳化学品与油料重要依据,并为后续遥感探测低碳化学品特征污染物、组分浓度反演以及识别评估其污染危害奠定重要基础。     

自适应发射光谱体层析技术重建三维等离子体场

提出一种基于多目标优化原理的自适应权重因子调节发射光谱体层析图像重建新算法SVRT(Self_adap tiveVolumeReconstructionTechnique)。通过计算机数值模拟,考察了该算法对非对称单峰发射系数场分布的重建效果。结果表明,SVRT算法具有收敛快,重建精度高的特点,仅用两个方向的投影数据就能高精度地重建单峰三维发射系数场分布。作为一个应用实例,结合谱线相对强度测量方法重建了自由电弧等离子体的三维温度场及电离度场分布。     

火焰光谱与图像综合测试系统的设计

针对SR-5000红外光谱仪、AvaSpec-2048紫外光谱仪、高速CCD摄像机和标准火点火平台各个分立设备，设计了一套综合测试系统作为控制平台。该平台在配套的按键面板和操作软件下，能够启动某一设备单独工作，也能完成任何2个或多个设备的同时启动和数据同步采集。示波器测量显示，各个设备之间的同步延迟在50ns以内。通过实验，最终获得目标火焰在全波段范围内的光谱数据，并得到每一帧对应的火焰图像，为全面进行火焰光谱和图像研究以及燃烧特性分析奠定了基础。