基于舍选抽样BRDF离散数值的散射光线追迹方法

提出了一种基于表面双向反射分布函数（BRDF）离散测量值直接追迹散射光线的方法,以各向同性表面为例,先对随散射角离散变化的表面BRDF离散测量数据组做空间坐标转换,由散射角半球空间转换到方向余弦空间;再通过等间距赋值插等值方式得到方向余弦空间内分布的BRDF数据;然后,利用舍选抽样法不受限于累积分布函数（CDF）求解过程的优点,设计新的散射概率模型,以方向余弦空间内BRDF数值比表示离散光线的概率分布,设定检验条件筛选出散射光线的空间坐标,实现散射光线追迹。为验证本文方法的准确性与适用性,设置相同的入射角、追迹光线数量等仿真参数,编制了本文光线追迹方法的仿真程序,对不同光机元器件建模仿真,对比商用LightTools软件的仿真结果,计算二者的通用质量指数UQI作为比对评价指标。结果表明,基于舍选抽样BRDF离散数值的散射光线追迹方法,运算结果数据准确,与商用LightTools软件的仿真结果相比,UQI值均在0.998以上,且波动范围小,本方法具有良好地适用性。     

基于电流内调制DFB激光器的高空间分辨率OFDR

针对光频域反射（OFDR）系统中光源调频非线性导致的传感单元定位误差、传感精度低、传感范围窄、系统适应性差等问题,提出了开环校正结合光电锁相环闭环校正电流内调制分布反馈式半导体（DFB）激光器的方法。该方法用于控制DFB激光器连续、快速、大范围频率扫描线性化,使其成为OFDR系统的优质光源,提高OFDR的分辨率。实验结果表明DFB激光器的扫频非线性度由16.55%下降至0.078%,拍频信号中心频率的功率提升了21.1 dB,探测范围由15 m提升至50 m,测量值与实际值的最大误差为3.79 mm,重复性测量的最大标准偏差为112.2μm。     

常规等时性质量测量中系统性偏差的实验研究

基于重离子储存环建立的等时性质谱术(IMS)是测量远离稳定线核素质量的有效工具。但是,采用常规IMS测量缺中子一侧的核素质量时,发现T_z=-1/2和T_z=-1核素的质量测量结果在宽时域范围内存在系统性偏差。本工作利用CSRe直线段上的双飞行时间(TOF)探测器,同时测量了循环离子的周期和速度。利用这些实验信息,对常规IMS质量测量中出现的系统性偏差进行了研究。发现系统偏差是由于储存的离子动量分布不对称以及储存环能量转变参数γ_t非恒定造成的。在离线数据处理时,发现通过限制动量接收度的大小,可以消除常规IMS质量测量中的系统偏差。这一结果对采用常规IMS进行质量测量具有重要参考价值和指导意义。     

基于二次强度调制的激光测距系统

本文提出的二次强度调制测距系统可以实现绝对距离的测量,其利用马赫曾德尔强度调制器代替二次偏振调制测距中的电光相位调制器,通过对信号的光强进行二次调制来进行测距.相比于二次偏振调制测距,二次强度调制测距无需考虑测距系统中的偏振态问题,简化了系统结构,提高了系统的稳定性.经过相关理论推导以及实验验证:二次强度调制测距系统的输出光强与调制频率成余弦关系,并且可以直接测量调制器到目标物体之间的绝对距离,系统的频率稳定度、相对测距精度皆达到10^–7量级.本文提出的测距系统量程达到100 m,相对测距精度稳定在10^–7量级.采用摇摆法快速测距,避免了直接扫频寻找光强极小值点对应的频率,数据刷新率达到2 kHz.二次强度调制测距系统测距速度快,同时兼顾了较大的量程与较好的测距精度,系统结构简单,易于搭建,具有广阔的应用前景.     

三模型随机场对一维量子Ising模型动力学性质的调控

量子自旋系统在外磁场下的动力学性质一直是凝聚态理论和统计物理研究的热点.本文利用递推关系方法,通过计算系统的自旋关联函数及其对应的谱密度,研究了三模型随机外场对一维量子Ising模型动力学性质的调控效应.在三模型随机横场下,利用r分支引入了非磁性杂质,研究表明:非磁性杂质使得系统的低频响应得到保持,中心峰值行为更加明显;非磁性杂质与横场之间的竞争能激发出新的频率响应,呈现多峰行为;但较多的非磁性杂质最终会限制系统对横场的响应.此外,研究还发现随机横场的三模分布参数满足qB_q=pB_p这一条件,是使中心峰值行为得到保持的有利条件.在三模型随机纵场下, r分支仅仅起到调节纵场强度的作用,且r分支所占比重的增大不利于低频响应,与三模型随机横场下r分支的调控作用是相反的.     

激光诱导荧光诊断的波长标定方法的研究

激光诱导荧光作为一种非侵入式的诊断技术,通过激光扫频得到粒子速度分布函数来计算其速度和温度。为得到较高信噪比的粒子速度分布函数,需要对多次采集的数据进行平均处理,这需要标定每次扫频的激光波长,以确定每次扫频的相同波长范围。为此发展了利用碘分子吸收光谱来进行波长标定的技术。为探究有效的光谱对齐算法,分别使用最小均方误差法、误差梯度下降算法和卷积神经网络在模拟碘分子吸收光谱数据集上进行了测试。结果显示,最小均方误差法具有很好的对齐精度,且对齐平均误差小于两个采样间隔。利用最小均方误差法对齐碘分子吸收光谱,对Ar+激光诱导荧光实验结果的激光波长进行了标定,平均了多组Ar+速度分布函数。相较于利用法布里-珀罗干涉仪共振峰标定以及激光触发曲线标定,通过碘吸收光谱标定得到的离子温度更准确。     

二元激光等离子体的时空演化机制研究

由于等离子体是激光诱导击穿光谱(LIBS)的光谱源,其内部粒子的分布结构将直接影响LIBS谱线的信噪比,因此研究等离子体粒子分布结构和动态膨胀过程对提高LIBS的定量测量精度具有指导意义。利用时间、空间、波长分辨的双波长差分成像技术分析激光诱导铝锡合金产生的二元等离子体,获取等离子体内各态粒子发射率的时空分布图像,以期探索不同激光支持吸收波(LSAW)类型的等离子体内各态粒子时空分布结构的演化机制。实验通过低、高激光辐照度的脉冲激光,分别构建了激光支持燃烧波(LSCW)和激光支持爆轰波(LSDW)型等离子体。通过观察等离子体的形态、内部结构、粒子分布、粒子寿命,结合元素的物理性质及谱线属性,分析了激光与金属及等离子体之间的相互作用,形成了二元激光等离子体的时空演化机制。结果表明：(1)激光辐照度会改变等离子体的粒子分布结构;(2)低辐照度激光诱导产生的LSCW型等离子体内部有明显的层状分布,激光主要吸收区位于蒸汽等离子体,此时粒子的寿命较短,分布结构主要依赖于元素熔点,低熔点元素会先从难混溶合金表面熔化并析出,分布于蒸汽等离子体顶部;(3)高辐照度激光产生等离子体的传播模型为LSDW型...     

塔里木盆地植物区系的研究

塔里木盆地位于欧亚大陆腹地．该区自然环境独特，植被呈紧缩型分布．植物区系组成贫乏，种子植物１０５属１６５种。分隶３５科，多属于温带成分．特有成分比例较高．生活型以地面芽植物占优势，植被具有温带荒漠的特殊属性．本地区植物区系形成于第三纪．主要来源于华夏植物区系，是华夏植物区系向本地区发展，并在独特环境中蜕变的结果，其中有部分是从本地的荒漠环境中发展起来的．同时还存在古地中海及安哥拉区系成分．区系植物中既有第三纪的种，也有第四纪的种，即在第三纪形成荒漠植物区系，第四纪由于气候进一步变干燥，植物的耐旱适应又有新的发展．     

不规则格点上的车贝雪夫多项式在长江中下游降水分布预报中的应用

本文将任意不规则格点上的车贝雪夫多项式应用于长江中下游降水分布的预报.这一方法能适应资料分布的复杂变化,因而有更大的实用价值     

有限元/边界元耦合方法在海洋生物目标强度特性研究的应用*

目标强度特性是海洋生物声学识别与资源量评估的重要依据,其中,基于近似几何体和声阻抗特性的理论模型法是研究海洋生物目标强度的重要手段。由于对几何形态近似处理以及数值求解方法的限制,传统理论模型对声波频率、入射方位以及目标声阻抗、形态尺寸等均有各自不同的适用范围,单一模型难以满足不同种类或同一种类但不同尺寸海洋生物的目标强度求解。本文尝试将逐渐见诸应用的有限元/边界元耦合方法用于海洋生物目标强度特性研究,分别以球形生物、纺锤形鱼类尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和细长形浮游动物南极大磷虾(Euphausia superba)为例进行仿真计算,并与相适应的经典理论模型进行对比分析。结果表明,对于球形生物,有限元/边界元耦合方法与解析模型的目标强度频响曲线完全吻合;对于纺锤形鱼类,有限元/边界元耦合方法可有效弥补基于模态级数解的形变圆柱体模型在中低频和两端入射时的准确性问题;对于细长形浮游动物,有限元/边界元耦合方法与畸变波玻恩近似模型高度吻合。综上,有限元/边界元耦合方法对多种海洋生物目标强度求解均具有较好的适用性,未来有待进一步结合实验测定进行验证。