用于无创血糖检测的光声池设计与研究

基于光声光谱的无创血糖监测方法具有灵敏度高、特异性好等突出优势,其光声池发挥着至关重要的作用,主要表现在如何提供一个优越的光声转换环境和增强光声信号的作用。现主要以RG理论为基础,分别对两种光声池进行设计和研究,给出光声池的设计方法及其结构参数计算过程,并通过具体实验来检验光声池结构参数设计的正确性、实用性和可行性。这两种光声池一种是非共振双腔差分光声池,适用于固体检测;另一种是非共振单腔光声池,适用于固液体样品检测。     

基于光声光谱法的无创血糖检测原理研究

利用光声光谱法无创血糖检测原理,以葡萄糖粉末和葡萄糖水溶液为样品、用调制激光作为信号激发源进行试验研究。可得到各个调制频率对应的光声信号幅值,进而得到光声信号幅值大小和调制频率的关系,最终找到葡萄糖粉末对应的最佳调制频率。在最佳调制频率下,测试葡萄糖水溶液,得到声信号随葡萄糖浓度增加的变化关系。实验不但找到葡萄糖对应的最佳调制频率,而且得到光声信号随葡萄糖浓度增加的线性关系,验证了光声光谱法在无创血糖检测中的可行性,为光声光谱法应用于无创血糖检测提供了一定参考价值。     

利用偏振光实现空间方位角的快速测量

为了实现上下不同平面内仪器方位角的快速测量,基于磁光调制和偏振分束构建了一种角度测量系统.根据偏振光的琼斯矢量描述方法推导出了系统的测角模型,并采用“差除和”的办法消除光源波动以提高测角精度.分析了渥拉斯顿棱镜的两路光信号透射比与入射角、方位角的关系及其对测量结果的影响,讨论了由双光路光电器件的光信号衰减、器件漂移和电路性能的不同带来的增益差异与测量结果的相关性.最后,提出了采用磁光调制的方法来消除两路信号的透射比系数和增益系数的差,从而提高仪器测量精度.实际系统测量实验表明:系统完成测角时间为15 s,在+8°～-8°内测角精度优于5″.结果显示该系统具有稳定性高、测角速度快、精度高等特点.     

光纤传感器在涡轮轴向位移检测中的应用研究

以光纤传感原理为基础，采用一种强度补偿型反射式光纤位移传感器，借助光纤本身的优势，实现涡轮机轴向位移的实时监测。系统包括光源及其驱动电路、光纤传输通道、信号处理电路和信号输出系统。通过双路接收的方法消除因光源发光功率波动、光纤损耗变化以及环境干扰光等因素对测量结果的影响。采用稳压源驱动和温度补偿保证光源发光的稳定性，进行转速监测以补偿速度变化引起的误差。采用单片机完成被测信号的识别和处理，提高了测量的精度。     

机载激光雷达姿态角补偿及其效果验证

机载激光雷达(LiDAR)扫描被测地形获得激光点云,进而重建被测地形的三维图像。机载激光雷达测量过程中,机载平台姿态角时刻发生波动,其对激光点云密度分布及重建三维成像精度具有显著影响。为消除姿态角波动对激光雷达测量的不利影响,设计了一套姿态角补偿装置,包括机械结构设计和控制系统设计;并搭建了半物理仿真实验系统,编制了总控制软件使各子设备之间时间同步控制及数据采集,实现了对机载激光雷达工作原理及姿态角补偿原理的实验仿真和补偿效果验证,补偿后DSM高程精度的RMSE误差由3.50mm以上减小到3.28mm。实验结果表明,搭建的半物理仿真实验系统可正确模拟机载激光雷达的工作过程,设计的姿态角补偿样机对机载激光雷达点云产品质量有显著的补偿效果。     

基于温度自补偿的光功率检测系统设计

光功率的准确测量对于现代工业生产具有重要意义。光功率测量过程中,多采用光电二极管作为测量传感器。由于光电二极管本身的固有特性,其输出信号易受温度等环境因素干扰,影响系统测量精度。提出一种具有温度自补偿的光功率检测方法,同时测量光信号和当前工作温度,通过所构建温度影响模型,利用温度传感器实时测量当前工作温度,据此对测量结果进行修正,以实现光功率的准确测量。实验表明:该温度自补偿的光功率检测系统能有效消除外界温度干扰,可达到较高的测量精度。     

基于ATmega8的变压器绕组温度测控系统

叙述了以ATmega8单片机为基础的变压器绕组温度测控系统，根据热模拟原理，分别由铂电阻和电流互感器采集两路信号，采用电路校正补偿和软件校正补偿相结合的方法，解决了铂电阻和不平衡电桥的非线性误差问题，从而提高了测温精度。充分利用了ATmega8的软硬件资源，通过单片机软件编程实现对冷却系统的及时启动，设计了一个全电子式的变压器绕组温度测量装置。     

水下声信号的激光干涉测量

为准确测量水下目标的发声频率,在光学暗室下建立了基于激光干涉法探测水下目标的实验系统。当水下声源引起水表面波动时,用激光照射水面,携带声波信息的水面散射光与参考光干涉,利用精密光学测量装置探测光程差的改变,通过数据采集和处理系统从干涉信号的频谱分析图中解调出水下声信号的频率信息。干涉信号的频谱分析图中存在以水下声信号频率为中心的频带,频带宽度与自然水表面波引起的多普勒频移有关。实验结果表明,水下发声目标引起水表面波动的振幅在纳米级,系统可以实时探测出4～15kHz的水下声信号,且测量标准偏差7Hz。该系统可满足水下目标识别技术的实时性、准确性等要求。     

不同聚焦状态激光致声能量转换效率

建立了激光声测量系统,利用脉冲激光聚焦击穿水介质产生声信号,由水听器将声信号转换成电信号并送入数字存储示波器。给出了光声能量转换效率的计算方法。对光击穿机制下不同激光聚焦位置、不同激光会聚角度的光声能量转换效率进行了实验研究和理论分析。结果表明:激光垂直水面入射时,随着激光聚焦深度的增加,η会出现一次阶跃式变大;水对激光的吸收系数越低,η越大;激光会聚角度的增加能够使η变大;等离子体对激光的吸收系数越高,η越大。     

一种基于信号补偿的频率测量方法

提出一种通过对被测信号脉宽进行补偿处理以提高频率测量精确度的方法。采用多路单稳态脉冲信号作为补偿信号分别对被测信号脉宽补偿,各组补偿信号脉宽均匀递增且增量总和为一个基准信号周期,选取被测信号补偿后对应的基准信号计数值跳变时刻前后相邻的2组补偿信号脉宽平均值作为理想补偿信号脉宽,最后根据补偿后被测信号和理想补偿信号脉宽获得被测信号的频率。误差分析和测量不确定度评定表明该方法测量精确度由相邻补偿信号间的脉宽增量决定。实验数据证明该方法在保证测量速度的同时有效减小了频率测量中固有的1个基准信号周期的测量误差。     

机床精度的激光检测技术(三)

四、激光测量中的误差分析 在用激光测试机床精度时,虽然激光是一种精度很高的长度基准,但可能得到不准确,且重复性差的测量结果。这是因为在激光测量中可能产生以下几种误差:首先是作为长度基准的激光波长,因受环境条件和激光器本身影响而产生波动,所以用激光进行测试时必须对激光波长进行补偿。其次是机床与被测件温度偏离基准温度20℃所引起误差。另外由于设计、调整及温度变化引起闲程误差、余弦误差等都必须加以考虑。 至于激光干涉仪的精度,可按下述近似公式估算。即当对环境条件的温度准确到1K*,压力2.5mmHg、相对湿度30%时,则干涉…     

一种转台测角系统动态比对的信号同步方法

针对转台测角系统和环形激光测角仪进行动态比对时的数据同步问题开展研究。 首先分析了转台测角系统与环形激 光测角仪之间的同步问题,阐述了转台测角系统和环形激光测角仪之间因各自系统延时不同引入的同步角偏差;针对同步角偏 差进行分析,提出延迟补偿方案以实现转台测角系统和环形激光测角仪相同时刻测量输出值对应同一转台角位置;开发基于现 场可编程门阵列(FPGA)的同步角偏差实时补偿电路,重点说明了角速率解算和延时触发关键环节。 搭建动态角度测量实验 平台验证同步角偏差补偿效果,实验结果表明,在不同转速下补偿方法均能够实现良好的补偿效果,且各个转速下的补偿效果 差异小于 0. 5″。     

基于恒流源的多路高精度测温仪的研究

本文用精密低压差三端稳压源,并联精密电阻形成精密恒流源,通过模拟多路开关驱动多个铂电阻进行温度测量.因在线补偿模拟多路开关的通态电阻温度特性和温度变化时被测铂电阻的阻值变化对恒流源电流的影响,设计的温度测量系统精度高、稳定性好.用分段线性化的方法标定温度,精度达到±0.1°、温度稳定性为±0.05°.     

真皮与血管漫反射光谱的相关性研究

基于真皮与血管漫反射光谱的相关性活体实验研究真皮漫反射光谱法测量血糖浓度的可行性:成功剥离兔子股动脉血管,实现血管光谱的直接测量;在调节兔子的血糖浓度变化的过程中,同时监测兔子的血管漫反射光谱和皮肤漫反射光谱。实验结果表明,血管漫反射光谱与皮肤漫反射光谱之间的相关系数达到0.88以上。分别基于血管漫反射光谱和皮肤漫反射光谱建立校正集模型,并预测得到相应的血糖浓度集G1和G2,两组血糖浓度预测值之间的相关系数为0.90。因此,真皮漫反射光谱信号能够有效地反应血液信息,从而实现血糖浓度的无创检测。     

谈谈补偿导线

在当前工业生产过程中,一般采用热电偶来测量温度。由于热电偶的自由端一般与被测热源距离较近,因此自由端的温度波动较大,为了提高测量精度,减小自由端温度波动的影响或实现自由端温度的自动补偿※,通常采用补偿导线作为热电偶与测温仪表之间的连接线。补偿导线的作用就是将热电藕自由端延长到距离热源较远的地方或温度比较稳定的地方。如图1所示。如果以普通铜导线作为热电偶与测温仪表之间的连接线或错用了补偿导线则将影响仪表的测量精度,从而造成不可弥补的损失。     

钢圈反射式光栅信号的补偿

为了提高钢圈反射式光栅的测量精度,设计了光栅信号补偿系统,分别对光栅信号的幅值、直流电平和相位进行了补偿,补偿后两路光栅信号的正交性得到了改善.首先,根据钢圈反射式光栅提取信号的方式建立光栅信号电子学处理系统.然后,分别从幅值、直流电平和相位等3方面提出系统的补偿算法.以8 192 lp/mm的钢圈反射式光栅为平台,以...     

化学实验室中的噪声与微弱信号检测

在信号检测中不可避免地存在噪声,被测信号往往是被噪声搞得很模糊的微弱信号,因此,噪声的抑制对微弱信号检测有着重要意义.例如在红外和紫外光谱仪、核磁共振、电子顺磁共振、俄歇电子谱仪、质谱仪、光声光谱仪、光电子能谱仪等表面分析仪器中都需要利用锁定放大和取样平均等微弱信号检测技术.在电化学测量、气(液)相色谱、荧光分析等测量中微弱信号检测技术也不可缺少.下面仅以电化学为例说明微弱信号检测技术的应用.     

光声信号实时归一化系统的研究

本文基于光声信号和光电探测器的特性,提出了光声信号实时归一化方案,消除了光源波动引起的测量误差。     

激光丝杠动态检测仪的温度补偿技术

介绍了5米激光丝杠动态检测仪的测量原理,分析了对丝杠长度、激光信号和仪器床身的温度误差补偿技术,并对仪器设计中如何合理运用误差补偿技术实现温度补偿提出了参考建议。     

六自由度测试系统

本文所描述的测试系统基于激光全息分光技术和激光干涉测长技术,同时测定目标物体六个自由度的偏差。采用激光漂移补偿技术建立了稳定的激光束基准,采用磁光调制技术减小光强不稳定等因素对滚转角测量精度的影响,实现了多自由度较高精度的准直。实验表明,在激光光源距靶标１ｍ时,该系统σ重复性误差：线位移小于４μｍ,角位移小于４″,整个系统结构简单,测量效率高。