多次散射情况下非视线光传输模拟

复杂地形条件下的非视线光传输模拟具有很现实的意义。目前国内外普遍采用单次散射近似方法进行非视线光传输研究,但该方法仅考虑一次散射后到达探测器的光子,在距离较远、天气较差的情况下误差大,因此无法解决光子必须经历两次或两次以上散射才可到达探测器的情况。本文基于蒙特卡罗方法,针对发射与接收没有公共视场的情形,运用多次散射模拟近似,对两种典型的收发无公共视场的情况进行了仿真模拟,解决了单次散射近似不适用的传输问题。实验测试结果验证了模拟结果的正确性,适用于较复杂地形条件,为发射和接收无公共散射体情况下的光传输提供一种理论模拟方法。     

宽视场绝对辐射计的杂散光特性

太阳辐射监测仅在轨飞行中,在太阳扫过宽视场绝对辐射计视场期间动态测量太阳辐照度,测量过程中进人辐射计接收腔的杂散光对测量精度有一定的影响.本文通过模型软件分析、风云辐射计外场标定测量和神舟三号辐射计在轨数据修正3个方面对宽视场辐射计的杂散光分布随角度变化的情况进行了分析.结果显示:随光线入射角的增大,杂散光影响基本呈线性增大.太阳辐射监测仪的宽视场绝对辐射计无遮拦视场角为-9.2°～+9.2°,±7°内视场角的模拟分析和地面标定测得结果基本一致,最大值达到0.79%.神舟三号飞船上的辐射计无遮拦视场角为-5.2°～+5.2°,视场角较小,消光光栏多,杂散光的影响相对较小.用模拟分析结果对星上获得数据进行了修正,结果表明,杂光修正降低了系统误差.     

微弱回波条件下差分合成孔径激光雷达成像实验演示

本文针对差分合成孔径激光雷达(DSAL)未来应用场景具有回波信号微弱、平台与目标之间存在运动误差的特点,在微弱回波条件下进行了随机活塞运动目标的DSAL成像演示实验。采用波长为1 550nm的激光源,搭建了DSAL成像系统,接收孔径间距为188μm,目标距离为2.4m。通过在发射端加入偏振片对发射功率进行衰减,并利用步进线性平移台给目标到雷达之间的光程引入随机活塞运动误差。在激光发射功率约为50nW和20nW的情况下,对光程变化在[-5μm,5μm]的随机活塞运动目标进行DSAL成像实验,此时合成孔径激光雷达(SAL)图像由于随机相位误差而完全散焦,DSAL图像则聚焦良好。实验结果表明,在微弱回波条件下,DSAL系统仍能较好地消除相位误差,实现稳定成像。     

高接收信噪比的远距离SAW传感系统研究

远距离的声表面波传感系统具有广泛的应用前景.为增加查询距离,需提高接收通道回波信噪比.针对接收通道干扰信号与传感响应信号频率一致且难以消除等问题,提出了一种能够在接收期间通过调节发射信号频率改变干扰信号与响应信号频率差,以频率不同抑制干扰信号,进而提高信噪比的方法.设计并测试了实验系统.实验结果表明,该方法能有效提高回波信号信噪比10.68 dB,实测查询距离大于16 m.该方法为远程无源无线传感测量提供了保证,具有实际应用价值.     

液体雾化状态的声发射检测

为检测液体雾化状态,基于声发射检测技术,通过采集雾化液体撞击挡板产生的声发射信号,结合功率谱分析、小波分析和重标极差分析,得到雾化液体撞击挡板产生声信号的机理和特征,获得表征液体雾化状态的特征声信号尺度(J1尺度)。根据特征信号尺度能量分率与液体雾化状态间的规律性变化关系,提出雾化质量的判断方法,即液体雾化质量随特征信号尺度能量分率的增大而提高,当特征信号尺度能量分率快速上升时,液体进入充分雾化状态。判断方法得到照相法的验证。利用声发射检测发现液体雾化质量随轴向距离增大而提高,与事实相符。由此获得一种快速、实时、便捷和安全的液体雾化状态检测方法,其可用于雾化机理研究、喷嘴设计选型和工业生产监控。     

第五讲 电磁兼容基本测量方法

电磁场辐射测量是测量电子设备的电磁辐射强度,其测量框图如图1。 图1　辐射发射测量系统 　　为消除环境电磁干扰的影响,测量应在屏蔽暗室（或屏蔽半暗室）内进行。被测件（EUT）与接收天线之间的距离R对于不同的标准有不同的要求,如军标GJB152A 其R=1m,国标GB9254 其R可分为3m,10m,30m等不同的距离。 　　 电磁敏感度测量系统 　　电磁敏感度测量是把被测设备置于某个电磁环境中,考核设备抗电磁干扰的能力,由于产生电磁场的方法不同,所以测量方法也不同,其测量方法主要有以下几种： 　　1. 用发射天线产生场强 　　用发射天线在要求的距离上产生一个要求的场强,这个要求的场强用接收天线或场强探头来定标,然后将EUT置于同一位置。 　　用发射天线产生场强如图2所示。     

宽视场绝对辐射计杂散光特性研究

摘要：卫星太阳辐射监测仪在轨飞行中采用太阳扫过宽视场绝对辐射计视场期间动态测量太阳辐照度的方法,测量过程中进入辐射计接收腔的杂散光对测量精度带来影响,本文通过模型软件分析、风云辐射计外场标定测量和神舟三号辐射计在轨数据修正三个方面对宽视场辐射计的杂散光随角度变化分布进行了分析, 1）随光线入射角增大,杂散光影响基本呈线性增大;2）太阳辐射监测仪宽视场绝对辐射计无遮拦视场角18.4,对0～7视场进行了模拟分析,在7入射角时,杂光影响为0.63％,地面通过标定方法测量得到的结果为0.79％;3）神舟三号飞船上的辐射计视场角为10.4,视场角小,消光光栏多,杂散光的影响相对较小。以模型仿真结果对星上获得数据进行了修正,结果表明,通过杂光修正降低了系统误差。     

基于声发射分析的磨料流光整加工在线检测试验研究

针对磨料流光整加工中孔类零件表面粗糙度在线检测困难的问题,将声发射检测技术应用到了磨料流加工中。通过研究磨料流加工过程中的声发射源与声发射特性,利用参数分析法得到了波形特征参数随加工时间的变化曲线,建立了声发射信号的能量及振铃计数与零件表面粗糙度之间的关系;根据幂率流体本构方程计算了壁滑速度,分析了壁滑速度对声发射信号能量的影响。研究结果表明:声发射信号能量和振铃计数随着表面粗糙度的增大而增大,且两者随表面粗糙度的变化规律基本相同;表面粗糙度是声发射信号发生变化的主要原因,随着表面粗糙度的减小,即使增大壁滑速度,声发射信号强度也会降低;声发射可用于磨料流加工孔类零件表面粗糙度的在线检测。     

电磁兼容技术讲座 第五讲 电磁兼容基本测量方法

电磁辐射发射测量系统　　电磁场辐射测量是测量电子设备的电磁辐射强度 ,其测量框图如图 1。图 1　辐射发射测量系统为消除环境电磁干扰的影响 ,测量应在屏蔽暗室 (或屏蔽半暗室 )内进行。被测件 (EUT)与接收天线之间的距离 R对于不同的标准有不同的要求 ,如军标 GJB1 52 A其 R=1 m,国标 GB92 54其 R可分为 3m,1 0 m,30 m等不同的距离。电磁敏感度测量系统　　电磁敏感度测量是把被测设备置于某个电磁环境中 ,考核设备抗电磁干扰的能力 ,由于产生电磁场的方法不同 ,所以测量方法也不同 ,其测量方法主要有以下几种 :1 .用发射天线产生…     

摩擦过程中相对运动速度对声发射能量信号的影响

利用声发射技术研究摩擦需要了解摩擦过程中各个因素对于声发射信号的影响,为此研究了摩擦过程中相对运动速度与声发射能量信号的关系,研究结果表明:在正压力和摩擦条件基本不变的条件下.声发射能量信号随相对运动速度的增加而增加,声发射能量与摩擦面的磨损量之间存在一定关系,说明利用声发射技术可以分辨出相对运动速度对摩擦产生的影响,并且可以应用声发射能量这一参数检测、量化这种影响.     

激光透射式粉尘仪的微弱信号处理研究

为实现在线监测粉尘浓度,设计了一个激光在线粉尘检测仪.在一个典型的烟尘排放连续监测(CEMS)系统中,激光粉尘检测距离要求达到15m以上,然而半导体激光器的输出光功率在20 mW以下.为了从强噪声背景中提取极其微弱的反射光信号,设计了一种数字平均器以提取“nW”级别的微弱反射光信号.对原型机在不同测量距离和消光比条件下...     

Cryogenic apparatus for study of near-field heat transfer

For bodies spaced in vacuum at distances shorter than the wavelength of the thermal radiation, radiative heat transfer substantially increases due to the contribution of evanescent electromagnetic waves. Experimental data on heat transfer in near-field regime are scarce. We have designed a cryogenic apparatus for the study of heat transfer over microscopic distances between metallic and non-metallic surfaces. Using a mechanical positioning system, a planeparallel gap between the samples, concentric disks, each 35 mm in diameter, is set and varied from 10(0) to 10(3) μm. The heat transferred from the hot (10 - 100 K) to the cold sample (～5 K) sinks into a liquid helium bath through a thermal resistor, serving as a heat flux meter. Transferred heat power within ～2 nW∕cm(2) and ～30 μW∕cm(2) is derived from the temperature drop along the thermal resistor. For tungsten samples, the distance of the near-field effect onset was inversely proportional to temperature and the heat power increase was observed up to three orders of magnitude greater than the power of far-field radiative heat transfer.     

谱域光学相干层析成像量化技术及其在生物组织定量分析中的应用

研究了谱域光学相干层析(SDOCT)成像系统的量化技术,通过量化OCT图像来获得生物组织内部的信息特征对组织光学散射特性进行定量分析.给出并讨论了单次散射模型,具有轴向点散射函数(PSF)的单次散射模型和多次散射模型,利用平均A-scan算法和非线性最小二乘法曲线拟合,研究不同浓度IntralipidTM溶液的散射特性.实验显示,IntralipidTM溶液的散射系数与浓度在1％～10％间基本呈线性关系,验证了具有PSF的单次散射模型比较适用于本文的谱域光学相干层析成像系统.利用该模型对小鼠的新鲜肝脏进行量化研究,得到小鼠新鲜肝脏在波长λ.为1550 nm时的散射系数为8.9 mm-1.本文的研究为该项技术今后在临床医学上对各种疾病的诊断和治疗奠定了基础.     

Design and Simulations of an Energy Harvesting Capable CMOS Pixel for Implantable Retinal Prosthesis

A new pixel is designed with the capability of imaging and energy harvesting for the retinal prosthesis implant in 0.18 µm standard Complementary Metal Oxide Semiconductor technology. The pixel conversion gain and dynamic range, are 2.05 \(\upmu{\text{V}}/{\text{e}}^{ - }\) and 63.2 dB. The power consumption 53.12 pW per pixel while energy harvesting performance is 3.87 nW in 60 klx of illuminance per pixel. These results have been obtained using post layout simulation. In the proposed pixel structure, the high power production capability in energy harvesting mode covers the demanded energy by using all available p-n junction photo generated currents.     

基于改进LMD和IED-SampEn的齿轮故障特征提取方法

提出基于改进的局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)和瞬时能量分布(Instantaneous energy distribution,IED)-样本熵(Sample entropy,Samp En)的齿轮故障特征提取方法。针对LMD存在的端点效应问题,提出最大相似系数法改进的LMD方法,该方法通过在信号内部寻找与两端指定波段相似系数最大的波段,来实现端点效应的改善。进行仿真验证,结果表明该方法能有效改善LMD的端点效应问题。采用改进的LMD方法分解信号得到瞬时幅值函数,由此可以获得信号的瞬时能量分布,将其作为样本熵输入获得IED-Samp En,通过试验研究并与PF-Samp En进行对比,结果表明IED-Samp En能够合理地、有效地反应齿轮的故障状态,作为齿轮振动信号的特征矢量具有典型性,可以作为一种有效的故障特征。     

Secondary electron emission in the scanning electron microscope

The secondary electron emission induced by electrons in the energy range 2.5–25 keV was measured in a SEM. Values of the emission coefficient for C, Al, Cu, Mo, Ag and Au are presented showing that it varies systematically with atomic number. The coefficient is still appreciable at 25 keV beam energy. The signal from the secondary electron collector in the SEM includes large contributions from sources other than secondary electron emission from the specimen. These contributions are discussed and their relative importance measured. Physics Abstracts classification numbers: 0.690, 8.900     

Monitoring of Wear Characteristics of TiN and TiAlN Coatings at Long Sliding Distances

TiN and TiAlN thin hard coatings have been widely applied on machine components and cutting tools to increase their wear resistance. These coatings have different wear behaviors, and determination of their wear characteristics in high-temperature and high-speed applications has great importance in the selection of suitable coating material to application. In this article, the wear behavior of single-layer TiN and TiAlN coatings was investigated at higher sliding speed and higher sliding distances than those in the literature. The coatings were deposited on AISI D2 cold-worked tool steel substrates using a magnetron sputtering system. The wear tests were performed at a sliding speed of 45 cm/s using a ball-on-disc method, and the wear area was investigated at seven different sliding distances (36–1,416 m). An Al₂O₃ ball was used as the counterpart material. The wear evolution was monitored using a confocal optical microscope and surface profilometer after each sliding test. The coefficient of friction and coefficient of wear were recorded with increasing sliding distance. It was found that the wear rate of the TiAlN coating decreases with sliding distance and it is much lower than that of TiN coating at longer sliding distance. This is due to the Al₂O₃ film formation at high temperature in the contact zone. Both coatings give similar coefficient of friction data during sliding with a slight increase in that of the TiAlN coating at high sliding distances due to the increasing alumina formation. When considering all results, the TiAlN coating is more suitable for hard machining applications.     

电机离心开关断开瞬时转速测量仪

离心开关断开转速是单相电动机的一个关键技术指标?由于电动机的起动过程很短，一般中小型电动机的起动时间都在1～3s内，所以在离心开关断开前后，电机转速变化很快。测量的难点是：(1)获得离心开关断开瞬时，既无时延又无稳定的信号；(2)准确的瞬时转速测量方法：该测量仪采用单片机为核心器件，当电机起动时，直接监测离心开关两端的电压来得到离心开关断开的瞬时信号；同时使用光电旋转编码器获取电机瞬时转动脉冲信号，经过光耦隔离后送单片机，测量电机瞬时转速.     

双通道激光主动探测系统

为了有效探测“猫眼”目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统.介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号.针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题.最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型“猫眼”目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证.实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应和2 500 m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上.该双通道激光主动探测系统可将典型“猫眼”目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性.