基于CCD器件的苯甲酰脲类农药荧光检测系统

根据苯甲酰脲类农药在紫外光的照射下能够发出荧光的机理,设计了一种基于CCD(电荷耦合器件)的检测该类有机农药残留的光纤荧光测量系统.该系统以脉冲氙灯为激发光源,利用光纤探测和传输荧光,采用线阵CCD代替传统的光电倍增管作为荧光信号的光电检测元件,同时配备A/D高速数据采集卡,实现了单片机控制下荧光信号的光电转换以及数据采集,进而实现了对卡死克和盖虫散(氟铃脲)农药浓度的测量.实验结果表明,在激发波长分别为290nm和345nm时,卡死克和盖虫散的荧光强度分别在360nm和418nm处达到最大,最低检出限分别为12 μg/L和20 μg/L.在25～1 000μg/L范围内,荧光强度和溶液浓度基本呈线性关系.该测量系统灵敏度高,线性范围宽,可以满足荧光检测的要求.     

基于激光诱导击穿光谱的煤元素分析研究

介绍了利用激光诱导击穿光谱(LIBS)对煤粉进行元素分析的有关技术.利用脉冲激光器激发煤粉样品产生荧光;利用光谱仪、BoxCar、数据采集卡获得荧光光谱数据;利用LabView编程实现煤粉中元素成分分析.文章以煤中碳含量测量为例介绍了元素分析的关键技术.给出测量精度标准偏差(SD)值不超过1.6%,可以满足燃煤电厂对煤...     

光栅激光告警系统中信号光与天空光的能量分析

为了在天空背景下实时测量宽波段脉冲激光波长和方向,提出了使用闪耀光栅衍射测量脉冲激光波长和方向的方法.用傅立叶变换分析天空背景和脉冲激光的光谱分布.通过对透射率函数的傅立叶级数展开,得到光栅衍射谱线的强度,对信号光谱线的最小强度、背景光谱线的最大强度和噪声强度的比较,得到设计的可行性.光路主要由特制光栅、柱面镜以及CCD探测器构成.     

用CCD测量光学系统OTF的研究

线性光学系统的光学传递函数可由线扩散函数的付立叶变换求出。本文研究了用电荷耦合器件测量光学系统OTF的系统,用CCD作为光电转换器件,对CCD接收到的LSF的光强信号进行视频放大,采样一保持、A/D转换接口到计算机,可方便而精确地测得光学系统的OTF。为了避免采用高速A/D和DMA方式,对CCD的信号处理采用分时处理。用CCD测量MTF的误差为3%,不重复性为1%,能在2分钟之内测试出物镜的10种空间频率的MTF值。     

多功能线阵CCD测量系统

中国科学院光电技术研究所研制成功的多功能线阵CCD测量系统由光学镜头、线阵CCD摄象机、数据采集卡、微型计算机和应用软件等组成。灵敏度高、几何失真小、抗干扰能力强、稳定性好、精度高,适用于工业生产中的工件在线尺寸自动检测、位置检测、表面质量检测、产品分类以及科学研究中的运动物体空间位置探测、图象传感、自动精密测量分析等。     

残留农药的光学检测技术和去噪处理

根据残留农药受到紫外光激发能够发出荧光的机理,研究了一种用于测量残留农药浓度的荧光光纤测量系统.该系统采用脉冲氙灯作为激发光源,光纤探测并传输荧光,电荷耦合器(CCD)作为荧光检测系统的光电转换器件.由于荧光是微弱信号,系统采用微弱信号处理电路对CCD输出信号进行了处理,并且采用相关双采样技术有效地抑制了CCD输出噪声的干扰.用该系统对吡虫啉溶液进行荧光分析,实现了对吡虫啉的快速测定,在5～100μg/L范围内,荧光强度和浓度基本呈线性关系,线性相关系数为0.9959.     

快速光谱测量分析系统

从光度学和色度学中有关光谱测量、颜色测量的理论出发,针对国内光谱测量应用的需要,在对可见光和近红外波段（400－900nm)的光谱信号同时探测进行探讨和实验基础上,研制开发成功用于平面衍射光栅作为分光器件,线阵CCD作为多通道光电转换器件,图形液晶显示屏显示测量数据和光谱图的快速光谱测量分析系统。它可以直接获得辐照度、光照度、色品和色温,操作十分简便。     

同步测量海水固有光学特性的高光谱剖面仪样机设计

基于双光路原理,研制出一种同步测量海水固有光学特性的高光谱剖面仪样机.样机用全反射管作测量吸收系数的样品池,全吸收管作测量衰减系数的样品池.使用高灵敏度的电荷耦合器(CCD)做光纤单色仪的光电探测器件,样机的光谱分辨率达到1.64nm.CCD信号的积分时间由复杂可编程逻辑器件(CPLD)和可编程计数器自动调整.用PC104微机自动控制数据采集和数据存储.存储数据由无线通信器件下载.室内实验验证了仪器测量的稳定性和可靠性.     

便携式测量系统中彩色线阵CCD数据采集电路的设计

本文提出了将彩色线阵CCD光电传感器用于现代便携式测量系统的设计方案.针对便携式系统尺寸小、功耗低的特点,设计了彩色线阵CCD的数据采集电路.该电路的功能是获取便携式毒气测量仪中侦毒管内的化学试剂发生化学反应前后的颜色信息,从而最终使整个测量系统完成毒气种类和毒气浓度的判别.该电路包含CCD器件的驱动电路,模拟信号的数字化电路和数据存储电路,以及电源控制电路等模块.该数据采集电路具有高速,节能的特点.使用该电路对被测物模型进行实际测量,显示了该数据采集电路的有效性.该数据采集电路测量侦毒管颜色变化长度的分辨力为0.06 mm.     

高电压脉冲校准装置研究

为解决高电压脉冲的校准问题,对高电压脉冲的校准方法进行研究,并建立了一套脉冲校准装置。校准装置将高电压脉冲信号进行电压转换,变为脉冲小电压,通过数据采集系统,在频带范围10Hz~1kHz、电压范围1~1600V内,对脉冲电压的关键参数进行测量,得到高电压脉冲的电压幅度、脉冲频率、脉冲宽度、上升时间和下降时间。通过实验室标准仪器设备对高电压脉冲校准装置进行测试,其中脉冲幅度的测量误差为 0.02%~0.4%。     

射线数字成像检测仪的光电系统设计

设计了射线数字成像检测仪的光电系统,包括转换屏、光路、CCD相机以及计算机处理电 路等。采用CsI(Tl)单晶闪烁体将X射线图像转换为可见光图像,用科学级CCD将光图像转换为电信号,利用计算机并行口对图像进行采集. 实验结果证明图像质量优于像增强器组成的成像系统,适用于要求高质量成像检测的场合。     

智能化红外成像光斑测试仪的研究

研制成一种集光、机、电、算于一体的智能化的红外成像光斑测试仪。该测试仪以1.064mm的激光光源模拟无穷远的点光源, 利用红外面阵CCD自动寻找测量目标在不同视场角下的最佳像面位置,对同波段红外导引头光学组件的成像光斑进行检测。实时采集的信号通过RS-232串口通讯输入计算机,采用重心法对所采集的光斑信号进行数据处理,分析光源通过被检测系统后,在其焦平面上的成像光斑的质量。所采集到的光斑信号可以三维图形、截面图或数据表的形式进行显示、输出。测试结果表明:系统重复性好(重复性误差小于2%)、可靠性高、自动化程度高。     

基于FPGA高速信号采集的多角度动态光散射法纳米粒径测量

根据动态光散射装置测量纳米粒径原理,开发了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的纳米粒径测量系统。该系统通过光电倍增管(PMT)输出光子脉冲信号,利用FPGA实现高速脉冲采集及自相关运算,采用双脉冲计数器实现高精度可控的连续计数,并实现DDR3异步存储以及USB通信交互等接口功能。自研板卡既可实现自相关函数实时采集运算,又可无丢失地保存海量原始数据信号。采用该系统对200nm聚苯乙烯颗粒进行了测量,分析了不同采样时间及延迟时间等参数对粒径测量结果的影响。实验结果表明:自研FPGA采集板卡测量重复性为1.2%,具有很好的稳定性和重复性。     

固体材料热扩散率测量系统研究

研制了基于激光闪光法的热扩散率测量装置,利用机械泵和分子泵对炉内抽真空,之后对炉膛进行加热,采用大功率脉冲激光仪激励被测样品,样品受激光照射的面温度升高,热量开始传导向另一面,红外探测器实时记录此温升变化过程,温升信号经放大器放大后转换成电压信号输入至采集卡,采集卡与电脑软件进行通讯,自行编写的测量软件实时计算处理数据,分析得到样品的热扩散率值。利用该系统对标准样品在300～1300℃温度范围内进行了实验,测量重复性小于0.85%。     

Ultrafast optical pulse digitization with unary spectrally encoded cross-phase modulation

A method to digitize the intensity of ultrashort laser pulses for high-speed optical signal processing is described. This digitization was based on the spectral broadening of a weak probe (carrier) pulse by a more intense pump (signal) pulse through the nonlinear optical process of cross-phase modulation (XPM). The signal pulse intensity was varied to generate different spectral widths that can be encoded into digital form. Using a 50-ps time-divided multiplexing pulse train with a waveguide splitter, combiner, and an array of fibers with variable lengths, a unary XPM encoding approach is demonstrated. The spectral encoding scheme can be used to achieve a 5-GHz sampling rate at a 16-level accuracy.     

激光干涉系统中若干信号同步问题的处理技巧

介绍了基于压电陶瓷(PZT)的激光干涉系统中若干信号同步问题:首先,针对采集卡 D/A 驱动 PZT 和 A/D高速采样二者的同步处理,介绍了分别利用 Visual C++改进软件算法和软硬件相结合实现同步的两种方法,并通过绘制 PZT 线性特性曲线比较两种同步方法的优劣;其次,针对常用采集卡对多路信号的采集是异步的,且采样频率越低,误差越大的问题,通过增加采集卡模拟量输入(IA)通道使用数目的方式,对四象限光电管四路信号进行对称布置的方法消除采样间隔引起的误差,实现相邻象限相差的高精度识别,同时起到了一定的滤波作用;最后,利用频谱特性分析了移动平均的滤波效果.实验结果表明该同步技巧能较大提高相差的识别精度,滤波算法能较好滤去背景光强及光电子器件引起的噪声.     

熔渣泡沫图像的边界提取算法

本文通过大量的实验,综合运用图像处理和模式识别技术,深入、系统的研究了自动识别的理论和技术.针对目前研究现状,本文提出一种基于数字图像处理技术的高炉泡沫渣图像边界检测方法.该方法由x射线穿透高炉到影像增强器,CCD摄像头将采集到的溶渣泡沫影像经图像采集卡转换成数字图像,由计算机经图像处理后得到溶渣泡沫的轮廓线,并由轮廓线背景的刻度线直接看出溶渣泡沫各处的实际高度.实验结果表明,该检测方法在原理上是可行的,对于在现场实现溶渣泡沫高度的在线检测具有指导意义.     

大尺度二维直线度测量仪的研制

研制出一种新的基于离轴成像技术的远距离、大范围二维直线度测量仪。仪器的直线基准为整形的十字线激光光束,光电二维位置敏感元件采用互相正交的线阵CCD,所设计的带有狭缝的离轴光学系统,避开激光十字线光束的能量中心,以使线阵CCD输出信号不会出现饱和现像,从而扩大了测量距离,保证了测量精度。该仪器能在0-20m测量范围连续测量二维直线度,其直线度可达0-70mm,精度优于0.1mm。实际的多次室外环境测量表明,该仪器可适应不同天气环境下的野外作业。