一种改进的夜间数字能见度测量方法

为降低背景光噪声对数字摄像法夜间能见度测量的不确定性影响,对双光源法能见度测量系统进行改进。该系统利用避光筒限制CCD相机视场角,拍摄2个位于不同距离的LED背光源,然后对摄取到的图像进行处理得到光源图像的灰度值,再根据阿拉德定律求得大气消光系数,计算出大气能见度值。通过在无背景光、有背景光未加避光筒和加避光筒3种条件下的比对实验,分析光源图像的灰度信息,并将实验结果进行处理,得出有避光筒和无避光筒时测得的能见度值与无背景光下测量结果的相关系数分别是0.911 3和0.322 7,均方根相对偏差分别是6.87% 和23.38%。结果表明:系统抑制背景光噪声的能力明显增强,能较准确地测量夜间能见度。     

以科学发展观,建设电子科学与技术专业实验室

本文以我校电子科学与技术专业实验室建设为例,介绍了以科学发展观为指导,建设新专业教学实验室的探索经验。领导重视是保证,合理定位、科学决策、统筹规划是关键,围绕学科特色力求实效。其建设经验对一般院校新专业实验室建设具有一定的借鉴作用。     

海底激光雷达悬浮颗粒粒径分布反演方法的研究

在激光雷达海洋探测技术中,为了实时监测海水中悬浮颗粒物粒径分布,需要对激光雷达接收信号进行处理和反演计算。根据Mie散射理论,用聚苯乙烯粒子作为研究样本,取三种不同粒径的聚苯乙烯粒子,分别配制不同浓度的溶液、测量了不同散射角、不同光波长下的散射系数随浓度的变化关系。测量结果表明:在散射角为15°,光波长范围为450 nm~700 nm时,散射系数与浓度具有很好的单调递增性;对1∶1∶1 的三种粒径聚苯乙烯溶液进行了测量,结果说明混合物散射系数与同种浓度下三种单粒径的散射系数之和基本一致,具有很强的线性相关性;通过实验与理论比较,在适合波段内,反演误差小,反演精度较高。     

基于位图的光纤不圆度测量

将待测光纤两端面研磨成平面,并与光纤芯轴垂直,光纤中传播的斜光线在被测光纤端面形成的输出图样为圆环状,用数码相机拍摄该图像,得到相应的位图格式光环,再运用数字图像处理技术取出光环的内外边沿;以一定的密度间隔在边沿环上取象素点,每三个象素点确定一个圆周,对多个圆周求平均直径,并以离散度作为光纤的不圆度误差.以数值孔径为0.22,纤芯直径为100 μm的石英光纤为例,测得不圆度约为3.1%,用显微法拍摄子午光线在光纤输出端形成的界面圆环获得的不圆度为1.6%,二者接近.     

双通道光纤气压传感器系统设计

介绍了一种新型双通道光纤气压测量系统的原理和结构组成.该系统由双通道光纤位移传感器和高精度金属膜盒组成,用光纤位移传感器检测气压变化引起的膜盒自由表面的位移.气压测量系统的输出特性参数与系统光源的光强无关,只取决于系统气压传感部件的结构参数.系统的信号处理电路包括光信号前置放大电路、窄带滤波电路、真有效值转换电路以及A/D转换和单片机电路.根据实验测定的系统输出特性,该系统的测量精度达到±0.1 hPa,分辨率小于0.2 hPa.     

带通滤波器对能见度测量不确定度的影响

在能见度测量中,为了抑制环境光变化对测量不确定度的影响,在光发射端对探测光束进行调制,在接收端对探测到的光电信号进行带通滤波。带通滤波器的特性参数受到工作环境温度变化的影响,导致频响函数变化,从而引入能见度测量的不确定度。以二阶有源带通滤波器为例,从传输函数入手分析了带通滤波器频响幅度随温度变化的规律,实验测定了频响幅度随温度变化的关系。结果表明:在高能见度天气状况下,在15 ℃~40 ℃温度范围内,环境温度每变化1 ℃,带通滤波器将贡献约4.5%的不确定度;低能见度时,带通滤波器的影响比高能见度时小得多。     

双通道抛物线型多模光纤位移传感器输出特性

本文根据稳态输入条件下光纤输出光强的远场分布导出了发射光纤折射率为抛物线型分布时,双通道非对称光强反射式位移传感器的输出特性参量ф与移位d的关系,理论计算和实际测量的表明,输出特性曲线不存在所谓的光峰结构,输出特性参量φ与位移d是一一对应的单值关系。这种光纤位移传感器的灵敏度仅决定于传感器的结构参数,与不纤中传输的光强无关。改变传感器的结构参数即可改变传感器的测量范围和灵敏度。     

透射式能见度仪动态范围扩展方法

提出了一种利用光学衰减片与电机组合,扩展透射式能见度仪动态范围的方法。通过改变加载到LED光源的调制信号的幅度,控制LED光源的发射光强;设计测量系统,选择固定透过率的衰减片;设置合理的系统阈值完成数据测量。对测量数据作拟合分析,结果表明:采用透过率为60%的中性密度衰减片,系统动态范围扩展了0.6倍;透过率为12%时,系统动态范围扩展了6.9倍。同时,通过选择不同透过率的中性密度衰减片,可实现系统动态范围的灵活扩展。     

能见度仪探测光束平行度检测方法

为实现能见度计算中消光系数的正确测量,论述了光源平行度在能见度测量中的重要作用,设计了探测光束发散角检测方法与测量装置。该装置包括定焦成像系统和移动光源的直线系统,利用成像关系与空间几何关系推导了发散角表达式。以紫外LED作为实验光源,设计完成了测量系统成像装置与控制软件,计算得到水平方向与垂直方向发散角,利用所得发散角分析探测光束。实验结果表明,紫外LED光源的光束发散角水平与垂直方向分别为7.8和6.9,经比较得到未加入平行度的能见度与加入后的比值为0.51。该方法测得的能见度值更接近于实际值。     

探空湿度测量太阳辐射误差修正流体动力学研究

针对太阳辐射加热导致的误差显著限制了相对湿度测量的准确度,提出一种新颖的相对湿度误差修正方法—–基于流体动力学的数值分析法.在流体-固体耦合传热数值模拟分析中考虑探空湿度传感器的外部热环境情况,施加对流-太阳辐射耦合热边界条件,建立了地面到32 km高空不同气压和温度条件下探空湿度传感器的温度误差分析模型.结合Goff-Gratch饱和水汽压逼近公式,进而提出了相应的相对湿度误差流体动力学数值分析模型,并且着重研究了太阳辐射方向、传感器尺寸、反射率和衬底材料热导率等物理参数对相对湿度误差的影响.分析数值仿真结果表明:随着海拨的升高,其与太阳辐射加热引起的相对湿度误差之间存在非线性的单调递增关系;太阳辐射方向对于湿度测量精度的影响显著,当太阳辐射方向垂直于传感器正面时误差最大、传感器顶部时次之、侧面时误差最小;虽然通过减小探空湿度传感器的尺寸、降低衬底材料的热导率以及提高反射率均可以一定程度地降低太阳辐射加热引起的相对湿度误差,但是在低气压高空条件下,太阳辐射加热误差对于湿度准确性的影响仍然十分明显,需加以修正.与实验结果对比表明,基于流体动力学模拟仿真的相对湿度误差数值分析法为辐射误差修正提供了一种新的途径.