一种基于霍尔效应的三维角度传感器

基于霍尔效应原理,对设计的十字轴的参考水平面X轴和相应垂直面Y轴分别加载梯度较大的非匀强磁场,进而对设置在十字轴两端X轴和Y轴霍尔元件的霍尔电压与其相应的空间位置进行定标拟合。分别得到霍尔电压与X轴和Y轴的空间角度的关系公式,通过编程由单片机实现霍尔电压定位空间三维角度位置。本装置在温度-55℃～150℃,X轴和Y轴轴向角为80°～139°范围内精度可靠,在工业上有一定的应用前景。     

光的时间相干性及傅里叶变换光谱分析实验系统的研制

光的时间相干性及傅里叶变换光谱分析实验系统可以实时采集和分析各种光源在迈克耳孙干涉仪上产生的干涉条纹信号，并进行傅里叶变换以分析光源的频谱。系统运用多媒体声音和动画演示技术，达到生动形象的现场教学效果。     

基于虚拟仪器的多普勒频谱加宽效应的实验

设计了能实现多普勒频谱加宽效应的简单实验装置,用虚拟仪器实时采集观察者相对于声源做简谐振动时的波形图、频谱图.通过对这些图形的分析,可以研究简谐振动的振动周期、多普勒频谱加宽效应等实验内容.     

玻尔共振实验相空间拓展研究装置设计

本文针对玻尔共振实验设计了一套基于电子陀螺仪和三轴加速度计,配合Arduino的振动角度和角速度采集装置。本装置可以对玻尔共振仪摆轮的运动状态进行测量,并在此基础上绘制相图。实验分析了多个稳定受迫振动周期下使用该装置测量的振动角度,角速度数据。实验结果表明测量角度的相对误差在0.8%以内,测量角速度的相对误差在0.5%以内。本装置采集数据间隔较短,误差小,绘制的相图精度较高且连贯性好,可以满足实验拓展需求。这项功能改进提升了实验数据采集的信息化程度,增加了原有实验项目的实验内容,可为玻尔共振实验的拓展研究和教学创新设计提供一定的借鉴和技术支持。     

基于菲涅耳棱镜干涉的飞秒激光脉冲测量

菲涅耳棱镜干涉是大学物理课程光的干涉中一个经典而重要的实验,菲涅耳棱镜干涉的物理思想与实验方法至今仍然值得我们学习与借鉴。本文利用菲涅耳棱镜的干涉原理并与柱面透镜、非线性晶体、CCD相结合搭建了用于测量飞秒激光脉冲的自相关装置,这种自相关装置结构简单、方便,成本极低;分析了这种基于菲涅耳棱镜自相关装置的工作原理,并进行了实验测量。     

偏振显示及椭圆偏振光测量实验

以单束正交线偏振光为光源,利用角向偏振显示器,采用CCD摄像机进行图像采集,利用Matlab软件进行图像处理,设计了一种由He-Ne激光器、角向偏振显示器组成的偏振光偏振方向显示系统,并研究了其角度特性.实验结果表明:系统在起偏器的起偏角分别为0°、90°、180°、270°、360°时,角向偏振显示器偏振显示角度的测量准确度分别为0.480°、0.168°、0.528°、0.421°、0.340°,测量精确度分别为0.208°、0.576°、0.660°、0.603°、0.466°,测量数据拟合曲线的线性相关系数为0.999.结合1/4波片,检偏器和分光比为50:50的分束器,构建了椭圆偏振光测量系统,完成了椭圆偏振光测量实验,椭圆率为0.198.     

基于基元全息图空间频谱分析的计算全息参考光角度选择方法

提出了一种基于基元全息图频谱分析的计算全息参考光角度选择方法.通过分析基元全息图的空间频谱成分,导出全息图正确再现需要满足的约束条件;求解了基于空间光调制器的计算全息再现系统的参考光角度取值范围;用N-LUT算法计算了成像距离为1 000mm时,一幅22.5mm×26.1mm的二维图像取不同参考光角度时的全息图,并进行了数字再现和光学再现实验.结果表明:参考光角度在0.893 8°到1.398 0°之间选择可以获得质量良好的再现像;参考光角度小于0.893 8°时,再现像与共轭像不能完全分离,参考光角度大于1.398 0°时,全息图频率过高会造成欠采样,导致再现像与下一级共轭像互相交叠.实验现象与理论分析一致,验证了参考光夹角选择方法的正确性.     

利用残差网络分析普氏蹄蝠耳朵对恒频声源定向的影响

为研究恒频蝙蝠耳朵与空间定位的关系,利用深度学习算法和仿蝙蝠静态双耳接收器,分析蝙蝠耳朵对恒频声源定向的影响。首先根据普氏蹄蝠耳朵模型设计不同双耳夹角和间距的仿生双耳接收器,并从多个空间方位采集声源发射的不同频率的恒频声呐信号,然后提取双耳同步采集信号的时频图并归一化作为输入特征,最后利用残差网络实现声源定向。实验结果表明,静态双耳接收器对恒频声源的定向误差平均值基本保持在3.5°以下,但高于动态单耳接收器的定向误差;定向精度与声源频率及声源所在空间方位有关,声源位于接收器水平方向±30°范围内时,定向精度相对较高;双耳夹角和间距也会影响定向精度,且前者影响较为显著。     

谐振式光纤陀螺保偏光纤谐振腔90°对接误差控制研究

保偏光纤谐振腔交叉偏振耦合引起的偏振波动是谐振式光纤陀螺的主要噪声源之一,保偏光纤偏振主轴旋转90°对接是克服偏振波动的有效方法,其对接角度误差大小对陀螺噪声抑制效果有重要影响。为此利用迈克耳孙(Michelson)白光光纤干涉仪偏振耦合测试方法,从理论上对双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差进行了分析,得到迈克耳孙光纤干涉仪输出的干涉交流项公式和干涉波形,进而计算得到双耦合器保偏光纤谐振腔的90°对接误差角度。对双耦合器的保偏光纤谐振腔90°对接角度误差控制进行了实验研究,实现了0.37°的角度对接误差。     

基于STEM的水质光学综合测量虚拟仿真实验

基于STEM理念,根据光学方法对水质折射率、浊度、表面张力、含氧量的物理测量原理,研发了水质光学综合测量虚拟仿真实验软件,运用Unity编程创立虚拟仿真场景,C#语言模拟实验操作与数据分析,LabVIEW展示实验采集.该软件可以自主选择光学元件搭建实验装置,动态展示实验现象,并快速采集、拟合、分析实验数据,最终完成对水...     

基于两点光源的迈克耳孙实验分析

迈克耳孙实验是大学物理中的一个重要实验.本文从迈克耳孙实验出发,讨论两个点光源在空间光场中产生的非定域干涉和承接光屏放在不同方位上所显示的干涉条纹,用Matlab软件做出干涉条纹图样,并对条纹的形状和光屏位置的关系进行分析,进而通过条纹的形状判断出光源的位置.同时,解释实验中的一些现象,由此加深了对干涉原理和迈克耳孙实验的理解,为下一步更好地学习打下基础.     

基于Matlab的空间滤波实验的计算机仿真

利用阿贝-波特实验装置和空间滤波系统,从改变频谱入手改造一幅光学图形进行光学信息处理。在此基础上,通过Matlab环境编写程序完成阿贝-波特实验的物理模型的构建并进行计算机模拟实验。     

高精度数字全息显微衍射层析成像

采用样品转动结构的光学衍射层析技术存在"苹果核频谱缺失"的问题,为此,本文提出傅里叶衍射映射正约束迭代算法以恢复缺失频谱,实现高精度折射率层析成像.首先基于光学衍射层析成像原理,采用带有样品转动装置的数字全息显微成像系统记录下360°视角内各个角度的显微全息图,计算得到每个角度的复振幅像分布;然后运用傅里叶衍射映射和正约束迭代相结合的衍射层析成像算法,计算得到样品内部折射率的三维分布.实验结果表明,该方法能有效地恢复缺失频谱,高精度地测量微小样品内部的折射率三维分布.     

阿贝成像原理和空间滤波实验及计算机模拟实验

利用阿贝波特实验装置和空间滤波系统,从改变频谱入手改造一幅光学图像,进行光学信息处理.在此基础上,在Matlab环境中完成阿贝波特实验的物理模型的构建并进行计算机模拟实验,从而实现数字图像的处理.     

Rijke管的实验研究和理论分析

为了探讨脉动燃烧器的原理,本文实验研究了Ｒｉｊｋｅ管中热源位置、温度和出口条件等参数对发声频谱、声压的影响,以及Ｒｉｊｋｅ管瞬态发声特性和热源饱和现象。借助Ｒａｙｌｅｉｇｈ准则,作了定性的理论分析,并与实验结果比较。从实验和理论两方面进行新的探索,来研究与Ｒｉｊｋｅ管相关的物理现象。     

用DIS系统验证玻意耳定律实验的误差分析

在验证玻意耳定律实验时,采用压力传感器采集数据,虽然测量的精度提高了,但实验数据拟合直线不经过原点. 分析误差产生的原因,认为该情况是由于传感器管道中留有的少量气体引起的,并对实验数据进行了修正,修正后的拟合直线通过原点,较好地验证了玻意耳定律.     

迈克耳孙干涉实验

描述了迈克耳孙干涉仪的结构、原理和调节方法,对非定域干涉和定域干涉的成像过程和干涉条纹特点进行了分析,实现了氦氖激光波长和透明玻璃薄片折射率的测量实验,并对透明玻璃薄片折射率测量实验的调节方法和实验现象进行了详细讨论.     

彩色单像素相机实验研究

近年来频谱重建的单像素成像技术的独特性质得到人们的普遍关注,它不仅提出一种新的成像方式,而且揭示了物体空域信息与频域信息的逆傅里叶变换关系,为了在实验教学中研究这个问题,本文在理论和实验上研究了单像素彩色成像问题。首先,分析了单像素成像的物理基础:频谱重构;接着,考虑了环境电磁辐射、探测器位置和探测器有限面积等因素后,建立了单像素探测辐射度量公式;然后,依据三步相移法导出了频谱重建公式,提出单像素彩色成像的三种实现方案,并比较了它们的优点和缺点;最后在实验上建立了彩色单像素成像装置,并采用分色照明结合分时探测的方法,实现了单像素彩色成像。本研究在物理实验教学上展示了一种新的成像原理:频谱重构结合逆傅里叶变换成像;在技术上提供了实现单像素彩色成像的一种低成本实验方案,让学生在成像过程中实时理解物体空域信息与频域信息的对应关系,并定量研究不同频谱范围对成像质量、不同探测器位置对成像效果的影响。     

汉语单音语音的频谱分析实验

介绍了一个用频谱分析的方法对汉语单音语音进行分析的实验。通过对不同发声人对同一汉字的发音进行频谱分析 ,得出其相应的频谱特性或变化规律。     

全局谱参数下的耳语说话人状态因子分析

提出了全局谱参数下的耳语说话人状态因子分析方法。首先,根据耳语听辨实验结果,提出导入唤醒度-愉悦度因子对说话人状态进行三级度量;其次,提取耳语音正弦模型、人耳听觉模型下的谱参数,结合其他短时频谱参量,进行轨迹跟踪并计算各参数的全局统计变量,作为特征参数来实现耳语说话人状态的分类。实验结果显示,正弦模型及人耳听觉模型的全局谱参数可将耳语说话人状态因子分类系统的准确率提高至90%。该分类方法及状态因子描述方案提供了耳语音说话人状态分析的有效途径。