用于微型拉曼光谱仪的外光路光学系统

针对所研制的微型拉曼光谱仪的特定要求,数值孔径为0.04和工作波长在781～1014nm,设计了两款与单色仪配套的外光路光学系统:球面系统,非球面系统。收集光路采用单透镜,会聚光路采用"厚双胶合透镜"形式的摄远光学结构,会聚系统的摄远比达到0.59,极大地缩短了系统的尺度。设计结果表明,采用传统球面设计时,光学系统的物方数值孔径达到0.33,点斑半径小于30μm,像面相对照度在80%以上;加入了非球面之后,物方数值孔径达到0.4,点斑半径小于20μm,像面相对照度在80%以上。光学系统总长150mm,满足小型化和便携式的要求。     

便携式拉曼光谱仪现状及进展

拉曼光谱仪广泛应用于化学研究、高分子材料、生物医学、药品检测、宝石鉴定等领域,如何进一步小型化、现场化是其未来发展的重要方向。便携式拉曼光谱仪具有体积小、检测方便等特点,为药品检测、环境检测、安检等实时检测领域提供了一种无损快速检测方法。对便携式拉曼光谱仪的组成原理做了简要介绍,并对国内外产业化便携式拉曼光谱仪的现状及技术的进展进行了综述。     

小型化拉曼光谱仪的优化设计及应用

研制了一种基于Czerny-Turner(C-T)交叉式分 光光路结构、以半导体制冷线阵CCD为探测器的高分辨率 小型化拉曼光谱仪;分析了影响光 谱成像质量的主要像差,并进行了消彗差和消象散优化设计与验证;利用Tracepro光学追迹 软件对整体光路进行了模拟调整,对样机的性能进行了初步测试。测试结果表明, 波 数范围为200～2700cm－1,光谱分辨率 为6～8cm－1,信噪比(SNR)为300∶1。将其应用于药品、玉石等样品的 鉴别,取得了满意的结果。     

波分复用通信系统分布式拉曼放大器

在线性密集被分复用（DWDM）的具有非线性效应的喇曼增益光纤通信系统中，建立和求解任意信号通过具有自相位调制（SPM），交叉相位调制（XPM）效应、群速色散（CVD）、受激喇曼散射效应（SRS）的信道时的传播特性方程，依据一定的系统条件，得到更加全面的理论结果。重点讨论了对光信号进行在线放大，构成分布式放大的基本规律和光纤非线性效应对线性波分复用光纤通信系统有一定的补偿作用，有些结论与其他文献报导的实验分析结果和数值解结果相同。     

手持式拉曼光谱仪探头系统的杂光抑制新方法

手持式拉曼光谱仪的探头系统为光照明和光收集共光路系统,由此产生了除瑞利散射杂散光之外的由于照明激光多次反射的杂散光,成为此类探头系统必须解决的问题。根据获得的实际样机的结构数据,运用实际光线追迹的方法,通过建立合理的杂散光分析模型和理论计算,获得了杂散光聚焦大小和位置、出射方向、到达狭缝处能量大小等信息。根据对杂散光的分析,提出了在探头系统中采用黑点板遮挡杂散光的新方法,并确定了黑点板的大小和位置。光学仿真分析结果表明,此方法对激光反射杂散光的抑制水平达到10-13数量级,满足手持式拉曼光谱仪系统对杂散光的抑制要求。采用黑点板技术,还可以将到达滤光片上的入射角大于2°的约50%的激光反射光滤除。     

便携式拉曼光谱检测软件的设计

开发了基于便携式拉曼光谱仪的快速检测软件,实现了物质的快速检测、分析和识别.详细说明了软件所具有的功能,物质识别的操作流程和识别过程,最后以苯甲酸钠为例展示了软件的识别效果.     

浅析多路数据采集与通信系统设计方案

在测控领域中,经常遇到远程多路数据的采集问题。阐述的就是利用单片机技术实现基于RS-232C总线标准接口的远程数据采集。在数据采集的远端、近端均采用单片机控制,远端完成数据的采集、显示与发送,近端完成数据接收、校验、纠错、处理与显示等。较为详细地介绍了设计方案的形成过程。     

移频激发差分拉曼光谱仪的多波长光源设计

拉曼光谱检测常常受到荧光的干扰,影响了该技术的推广应用。移频激发差分拉曼光谱方法(SERDS方法)已被证明是一种有效的荧光抑制方法。SERDS实现荧光抑制的关键在于其特殊的激光光源,不仅要求其输出多个相近的波长,而且要求输出的激光功率较高、光谱线宽窄。采用Littrow光栅外腔半导体激光器原理设计实现了一种低成本、便携式的激光光源,可以在15nm的调谐范围内输出多个波长,光谱线宽小于0.2nm,输出功率可达80mW,适合用作移频激发差分拉曼光谱方法的多波长光源,实现拉曼光谱检测中对荧光干扰的抑制。     

交互式幻影成像系统研制

为实现交互式幻影成像系统,设计了270°和360°幻影成像主体支架.针对幻影成像只能播放固定视频的行业缺陷,设计了交互式幻影成像软件插件.经实际应用,270°和360°幻影成像主体支架即可播放传统视频又能实现实时人机交互的幻影成像应用.     

紫外临边探测光谱仪通讯与数传系统的设计与实现

为了保证紫外临边探测光谱仪圆满完成工程任务,实现对地球临边光谱的观测研究,设计并实现了通讯与数传系统。首先,介绍了通讯与数传系统的构成及工作原理;其次,对通讯功能进行详细设计,提出一种基于通讯超时和数据错误的故障诊断与处理方法;然后,对数传功能进行详细设计,提出一种基于8b/10b的数据传输方法;最后,对紫外临边探测光谱仪在轨飞行的实验结果进行分析。实验结果表明:通讯与数传系统实现了高可靠的指令通讯及科学数据传输;环形成像仪的数传频率为80MHz,前向光谱仪的数传频率为40MHz,性能测试结果满足技术指标要求;RS-422串行通讯过程中,字节间延时误差不大于2ms,接收消息与反馈消息的延时误差不大于5 ms,有效提高了系统通讯的连续性、及时性和可靠性。     

机载空间激光通信终端的参数辨识跟踪方法研究

针对机载空间激光通信终端的机动形式多样性,建立了机载激光通信终端运动模态,应用改进的递归最小二乘法实现观测数据加权,将参数辨识方法和卡尔曼模型结合,动态调整卡尔曼模型中的状态转移矩阵,实现对机载激光通信终端的机动跟踪。构建机载空间激光通信的跟踪实验平台,模拟机载激光通信终端多种运动模式的实验表明,本文的参数辨识卡尔曼算法具有跟踪精度高和响应时间短,且具备多种动动模式的跟踪适应能力。     

Human machine interactive system on smart home of IoT

Along with the development of human-computer interaction technology and improvement of people's living standards, study of Internet of things (IoT) has become the focus for years. Meanwhile, smart home system has drawn more and more attention in IoT. In correlative research, artificial psychology theory and the harmony of human-computer interaction play an important role in smart home of IoT. In this study, software platform of the management system in smart home is designed, and users are Chinese. So the language in the system is Chinese. To analyze the basic interaction between users and computer, calendar, weather forecast, internet browsing, several electrical models are designed. To deal with the humanized interaction between human and computers, some features are implemented such as: analysis of emotional models, creation of the emotional models, text emotion recognition, and other basic functions in human-computer interaction.     

通信受限时传感器管理方法研究

在通信受限的情况下,如何进行传感器的管理以满足多目标的跟踪需求,优化完成跟踪任务.针对这一问题,对通信受限这种情形进行了描述,提出了数据获取概率的概念;利用扩展卡尔曼滤波和序贯卡尔曼滤波推出了序贯扩展卡尔曼滤波算法;结合信息论传感器管理方法和协方差控制传感器管理方法的优缺点提出了一种新的传感器分配准则.对比仿真实验表明,这种新的传感器管理方法能对传感器进行良好的管理,减小通信受限所带来的干扰;相比传统的传感器管理方法,传感器分配更为合理.     

Multi-channel lock-in based differential front-end for broadband Raman spectroscopy

In Broadband Stimulated Raman Spectroscopy, the intrinsic limit given by the laser shot noise is seldom reached due to the electronic noise of the front-end amplifier and the intensity fluctuations of the laser source. In this paper we present a low-noise multi-channel acquisition system, with an integration-oriented design, able to compensate the common-mode fluctuations of the laser output power with the pseudo-differential structure and reach a sensitivity better than 10 ppm thanks to the lock-in technique.     

基于光纤F-P滤波器的全光纤水汽拉曼激光雷达系统的设计与分析

提出并设计了一套基于光纤F-P滤波器的可见波长域全光纤水汽拉曼激光雷达系统,实现对大气水汽和气溶胶的精细探测。讨论了光纤F-P腔内损耗和腔镜反射率对F-P透射谱的细度、峰值透过率以及带宽的影响,得到腔内损耗在小于3%的情况下,光纤F-P滤波器具有较高的峰值透过率（>0.5）和较窄的谱线带宽(<0.9nm)。通过结合光纤带通滤波器和二级级联光纤F-P滤波器的参数设计,在三个独立的光通道中分别实现水汽拉曼信号（660nm）、氮气拉曼信号(606nm)和米瑞利信号(532nm)的窄带宽、高透过率严格滤波,并获得对杂散光的高抑制率。通过系统仿真,对各散射信号强度分布、水汽廓线和探测信噪比进行了数值仿真计算,验证了系统方案的可行性。     

基于视线的眼动跟踪人机交互系统研究

介绍了系统的工作原理,建立了信息交流和控制的系统结构,将面向对象和基于事件驱动的处理方法应用于通信协议的建立和通信控制过程.结合具体通信控制单元三菱PLC和FX1N-232-BD与PC串口RS-232C的通信,编写了算法和通信控制的代码.     

基于超分辨率重建的无线控制与监控系统设计

随着物联网与智能制造兴起,提升拉曼光谱仪的数字化与智能网络化操作显得尤为重要.激光拉曼光谱仪中传统的光路转换系统需要手动调节光路转换器的高度以达到控制光路的目的 ,由于人工手动操作精度有限,为了减少操作带来的误差,本文利用无线通信技术在移动终端上实现了对多路激光拉曼光谱仪的无线控制及远程监控,使用户能远程控制仪器并实时...