光纤灰度分布的高斯函数拟合法测量光纤几何参数

光纤的几何参数影响着光纤的光学传输和机械性能等,是衡量光纤质量的重要指标。近场光分布法是国标GB 15972.20-2008中推荐的几何参数测量方法。该方法在对光纤纤芯的测量中需对光纤通光照明,以区分纤芯和包层的边界。通光的纤芯端面是一个边缘并不清晰的发光亮斑,因而无法准确判断纤芯与包层的真实边缘。本文分析了光纤内光传播模场的分布,理论上光纤模场电磁矢量的解满足贝塞尔函数,但在近似情况下也可以用高斯函数代表光纤模场分布。因此本文利用高斯函数拟合光纤纤芯端面灰度分布,进而由拟合后的高斯函数得到纤芯与包层的真实边缘。本方法是对国标GB15972.20-2008的测量方法的进一步完善。实验测量结果表明,当光纤的切割效果不佳或成像质量较差时,模场灰度分布的高斯函数拟合法仍能保证测量的重复精度和测量数据的稳定性。     

基于遗传算法的非球面眼镜片设计

为降低眼镜片的像散和畸变,获得更好的视觉效果,采用多目标优化遗传算法设计非球面眼镜片.非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)随机生成多组前弯和非球面系数后,采用光线追迹计算像差大小,通过模拟自然选择的过程对参数进行优化,再结合实际生产情况确定最终的设计结果.通过仿真和加工测量的手段对?8 D(1 D=1 m?1)镜片的...     

分段多项式拟合法测量光纤几何参数

光纤几何参数是影响光纤性能的一个重要指标。灰度法为光纤几何参数测量的一种常用方法,测量时需要对光纤通光照明以区分纤芯和包层。由于光并不完全集中于纤芯传播（部分光在包层中传播）,导致纤芯与包层的界面难以区分。为了准确找出纤芯边缘,本文利用两段多项式分别拟合纤芯和包层区域的光强灰度分布,求得两段多项式的交点对应的灰度值作为纤芯和包层的分界点,从而得到纤芯的边缘数据。利用分段三次Hermite插值对测量数据进行矫正,降低误差点对拟合的影响。通过对两组成像质量不同的光纤端面图像进行测量,用标准仪器先后测得纤芯的直径和不圆度为10.068µm、0.616%和10.397µm、0.766%,本文方法的测量值为9.999µm、0.716%和10.020µm、0.857%。实验表明,本文方法对光纤几何参数的测量具有较好的准确性和稳定性,而且从理论上讲,本文方法较之常用的灰度法更具有物理意义和测量原理上的合理性。     

基于希尔伯特变换和自适应阈值的R波检测算法

提出一种基于希尔伯特变换和自适应双阈值的R波检测算法。首先对预处理后的信号进行幅度归一化和希尔伯特包络分析;然后采用自适应双阈值法检测R波;最后,根据增强后的信号定位检测到R波的位置。使用4个具有不同频率和信噪比的数据库(MIT-BIH心率失常数据库、QT数据库、NST噪声数据库、European ST-T数据库)和临床采集心电数据对所提算法进行性能评估,结果表明,各种不规律和含有严重噪声干扰的心电信号中R波的位置依然能被所提算法准确检测出。在MIT-BIH心律失常数据库中,总体数据检测的敏感性、阳性检测度和准确率分别达到了99.36%、99.77%和99.13%,每条记录平均消耗时间比传统的Pan and Tompkins算法大大缩短。实验结果表明该算法具有良好的鲁棒性和实时性。     

钬激光碎石术中结石位移的影响因素

为了减小钬激光碎石术中结石产生的位移,研究了钬激光脉冲峰值功率、激光烧灼尺寸和工作距离对于结石位移的影响。分析了影响结石位移的因素,搭建了一个体外模型装置以此来模拟输尿管内钬激光碎石的过程,实验使用0.25 g的正方体石膏模型来代替人体结石,钬激光功率选择12 W(0.6 J×20 Hz,0.8 J×15 Hz,1.2 J×10 Hz)和20 W(0.8 J×25 Hz、1.0 J×20 Hz、2.0 J×10 Hz),脉冲持续时间为200μs和800μs,光纤使用272μm以及550μm,工作距离从0~5 mm。最后,将体外模型置于水中,在室温进行实验。实验结果表明,结石位移随着脉冲峰值功率的增大而增大;较长的脉冲持续时间可以减小16.95%~27.27%的结石位移;272μm的光纤相比于550μm的光纤能够减少35.59%~54.17%的结石位移;增大工作距离可以减小结石位移,同时降低消融效率,但当结石模型与光纤顶端接触时,会产生吸附挣扎的现象。上述结论为改进国产钬激光器设计以及钬激光参数精细化设置提供了参考,对于临床手术有借鉴意义。     

基于近红外荧光标记蛋白芯片的多肿瘤标志物联合定量检测技术

为了有效降低恶性肿瘤的死亡率,提高肿瘤筛查的普适性、稳定性和灵敏度,建立了近红外荧光标记蛋白芯片的多肿瘤标志物联合定量检测系统.对该系统的近红外荧光标记蛋白芯片免疫分析原理和用于蛋白芯片扫描分析的生物芯片扫描仪进行了研究.采用双抗体夹心的近红外荧光法检测,在固相载体上包被多种肿瘤标志物抗体,捕获被检者血清中对应肿瘤标志...     

Measurement of Optical Fiber Geometry Parameters with Bessel Function Fitting Method

贝塞尔函数拟合法测量光纤几何参数

李一鸣¹, 项华中¹, 涂建坤², 郑刚^1,*,陈明惠¹, 江斌²

(1 上海介入医疗器械工程研究中心, 教育部重点应用光学实验室, 上海理工大学, 上海200093; 2 上海电缆研究所,上海200093)

中文说明：

光纤的几何参数是衡量光纤质量的重要参数。国标GB15972.20-2008中推荐的光纤几何参数测量方法为近场光分布法。为区分纤芯和包层的边界,需要对光纤进行通光照明。纤芯端面是在图像中显示为一个边缘不清晰的亮斑,无法准确判断纤芯和包层的真实边缘。本文提出一种用贝塞尔函数拟合法测量光纤几何参数的方法。从理论上讲,模场电磁矢量的解满足贝塞尔函数,通过贝塞尔函数拟合可以精确地提取纤芯与包层之间的边界。利用椭圆曲线拟合出光纤的边缘,并计算出光纤几何参数。结果表明,在正常和非正常条件下,光纤直径的平均偏差和重复测量误差均有所减小。该方法是获取光纤边缘数据,提高光纤几何参数精度和稳定性的有效方法。

关键词：光纤几何参数;贝塞尔函数;边缘提取

     

任意椭圆函数拟合法测量光纤几何参数

无论是通讯光纤还是医用光纤,光纤的几何参数总是评价其质量的重要指标。灰度法是国标GB15972.20-2008中的建议方法,但该方法在拟合过程中会出现拟合圆与椭圆的中心不重合,存在测量原理上的缺陷。且当光纤的切割效果与照明条件发生改变时,往往导致测量数据的不稳定并带来误差。本文用更符合光纤端面实际的任意椭圆函数(非标准椭圆),且仅用这一种函数拟合的方法求取光纤几何参数,从而从根本上消除由圆拟合与椭圆拟合的中心不一致带来的原理缺陷。同时,由于在计算各个参数时不需要图像分布灰度的具体值,从而降低了对测量条件的要求。实验表明,本文方法能有效提高仪器测量结果的稳定性和一致性。     

内表面污染物的低相干光干涉检测法

为检测透明容器内表面是否存在污染物,建立了基于容器壁内表面反射的低相干光干涉测量系统。实验采用宽带低相干半导体激光光源和改进的迈克尔逊干涉仪。将测量臂光路对准透明容器,并调节参考臂的光程,使容器内表面反射光的光程与参考臂反射光的光程相等,并出现干涉现象,捕捉并记录此动态干涉信号。经MATLAB软件处理并提取此信号,根据干涉光强度的不同即可辨别透明容器内是否存在污染物。该检测法可为生物医学、食品质检等领域检测透明容器内表面污染物提供一种方便快捷的新方法。