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.     

全光纤荧光海水中叶绿素a浓度在线监测系统的研究

本文介绍了能够实现对海水中叶绿素a浓度在线测量的全光纤荧光测量系统。系统将荧光法、光纤技术相结合 ,采用超高亮度蓝色发光二极管作为激发光源 ,并配合有效的微弱信号检测技术。     

全光纤荧光海水中叶绿素α浓度在线监测系统的研究

本文介绍了能够实现对海水中叶绿素α浓度在线测量的全光纤荧光测量系统。系统将荧光法、光纤技术相结合，采用超高亮度蓝色发光二极管作为激发光源，并配合有效的微弱信号检测技术。     

基于荧光机理的土壤农药浓度光纤检测系统

根据有机物分子受激发荧光的基本原理,分析了荧光法检测农药的可行性.基于光纤传感技术、荧光分析技术提出了一种能够检测土壤中有机农药浓度的光纤式荧光测量系统.系统以脉冲氙灯为激发光源,以特制的光纤式锥形探头探测荧光,以小型平场光谱仪实现荧光分光,以高速数据采集模块实现荧光信号的采集转换.该系统一次曝光即可获得农药的荧光光谱.利用该系统实现了不同浓度的西维因在土壤中荧光光谱实验,考察了系统的工作曲线和最低检测限.实验结果表明,系统能够获取分辨率较高的荧光光谱;在0.005 mg/kg~0.1 mg/kg范围内荧光强度和浓度基本呈线性关系;系统的最低检出限(LOD)可达0.005 mg/kg,相对标准偏差(RSD)≤3%.该系统能够满足土壤中农药浓度检测的需要.     

一种以AOTF为核心的农药荧光检测系统

提出了一种将 AOTF 技术用于农药含量检测的荧光光谱系统。该系统分别采用以α-Quartz,TeO2 晶体作为声光介质的激发和发射色散元件 AOTF,以高压短弧氙灯为激发光源,利用光纤探测并传输荧光,由数据采集卡进行数据接收和 A/D 转换。该系统通过声光调制产生单色光,由超声射频的变化实现光谱扫描,没有机械调谐部件,故波长切换快、结构简单。西维因农药的荧光特性测量结果表明,系统的荧光波长范围为 500-750nm, 光谱分辨率为 10nm。当激发光波长为320nm,荧光波长为 647nm,西维因溶液浓度为 0.0-120.0μg/L 时,系统具有较好的线性关系,线性相关系数 r 为 0.9991。它可用于对粮食作物中的农药残留的检测和荧光光谱分析。     

一种新型农药浓度荧光测量系统的研究

根据声光可调滤波器（Acousto-Optic Tunable Filters，AOTF）的分光原理研制了一种新型的农药浓度荧光俭测系统，系统以高压短弧氙灯为激发光源，以AOTF为分光元件，利用光纤探测传输荧光，采用数据采集卡实现数据接收和A／D转换，由微机进行数据存储和显示，并且利用该系统实现了对西维因农药浓度的荧光持性的测量。结果表明：系统测量光谱范围为230nm～750nm，光谱分辨率为10nm，在激发波K319nm、荧光波长650nm、西维因溶液浓度为0．0～120．0μg／L时系统具有较好的线性关系，线性相关系数r为0．9991，该系统达到了荧光检测的指标。     

表面荧光法管道式回注水油分在线检测系统

针对油田现场对回注水油分浓度的在线检测需求,设计了管道式回注水油分检测系统.系统基于油分紫外荧光效应,首先对油分的荧光光谱进行测量,完成系统激发光和荧光发射光波长的选择,然后采集荧光发射光进行微弱信号处理,最终求得油分浓度.采用法兰式结构,搭建了管道式回注水油分检测系统样机,并进行了室内油分浓度测量实验,结果表明,系统对于0~1 000 mg/L范围油分浓度测量的相对误差小于7%.     

基于取样积分和混沌理论的荧光测温系统

采用取样积分技术结合混沌理论进行荧光测温系统中微弱荧光信号的提取与处理检测,用相位调制方法检测与温度相关的荧光寿命.测温范围为25～150℃,温度分辨率为0.1℃,精度为±0.5℃.该技术提高了信号的信噪比门限,具有较快的信号处理速度和较高的温度测量精度.     

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,提出了一种光谱吸收式全光纤甲烷气体传感器及其系统。该系统以1300nm波段的DFBLD作为光源,波长响应范围为1100~1900nm的高灵敏度、低噪声的InGaAsPIN作为光电探测器,利用锁相放大器对传输信号进行相敏检波,采用一次谐波反馈光源注入电流、二次谐波与一次谐波的比值作为系统输出的谐波检测技术对微弱信号进行处理,使得系统达到很高的灵敏度。研究表明,该传感器的灵敏度达到10ppm,精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测要求。     

基于面阵CCD的高灵敏度微型光谱仪的设计与实现

面阵CCD具有灵敏度高、动态范围大的优点,适用于荧光测量、DNA测序、拉曼光谱分析和低光度检测,因此,研制基于面阵CCD的高灵敏度微型光纤光谱仪具有重要的实际价值。光学系统采用了优化后的交叉非对称型Czerny-Turner结构,并获得了1 nm的光学分辨率。结合DC-DC和LDO的设计方法,通过USB供电实现了6路电压输出的复杂电源系统设计; 通过Verilog HDL完成了CCD驱动时序设计; 采用Altera公司的EPM7064芯片实现了驱动信号输出。CCD输出的视频信号经双相关采样的高速16位AD芯片AD9826转换后存储在独立的静态RAM中,使得数据的采集和读取分离。所设计与实现的微型高灵敏度光纤光谱仪的灵敏度是通常基于线阵CCD的微型光谱仪的11倍左右,动态范围20000:1,信噪比达到500:1,很大程度地提高了微型光纤光谱仪的性能。     

基于线阵CCD的高精度位移传感器前端设计

为了实现对微小位移的高精度非接触测量,设计了一种基于线阵CCD的高精度位移传感器前端模块。运用激光三角测量法设计了光学镜头,利用FPGA产生线阵CCD所需的驱动时序,CCD输出的一维视频信号经过前置电路处理后得到稳定的模拟信号,供数字电路进行处理。系统具有结构简单、体积小、输出信号稳定、分辨率高、测量精度高等特点。实验测试表明,该传感器前端模块输出模拟信号稳定,干扰小,计算得到最大量程为±15 mm,精度可达到20 μm,能广泛应用于微小位移的精密测量。     

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。     

脉冲激光光谱测试仪的设计

设计了一种基于ISP技术的线阵CCD的驱动电路和高速脉冲光谱数据采集卡,建立了一套智能化脉冲激光光谱测试系统。该系统主要由分光系统、CCD传感器、光脉冲同步信号发生器、数据采集卡及计算机等部分组成。CCD将光强信号转换为电信号输出,经A/D转换器转换后的数字信号存入数据采集卡的帧存储器中,由计算机控制进行光谱数据的分析、处理。提出了用重心法对脉冲激光器的重复频率进行评估的方法,使测量精度达到了亚像素级。对系统所用脉冲激光器谱线峰值波长的复现性进行了测量,其标准差为0.0327nm。     

深亚微米光记录测试仪

详细描述了进行亚微米、深亚微米光记录和探测的测试仪器，其探测功率可达30mW，最小的探测时间为20ns，探测的最小光点200nm左右，带有CCD观察的系统可方便地定位及进行图像处理，整个测量过程均在计算机控制下进行，操作非常方便，它是对高密度光盘材料记录性能进行测量，以及对深亚微米，乃至纳米记录材料进行研究的有效工具。     

LAMOST球焦面光纤坐标检测方案

对LAMOST光纤定位系统中球冠状焦面板上4000个光纤头位置的检测,要求检测系统检测速度快、精度高,为此采用极坐标旋转扫描装置进行检测。检测装置包括角度传感器和绕球冠状焦面板中心旋转的圆弧形扫描梁,后者由多片线阵CCD软拼接而成,其数据用并行主从结构进行采集与处理。采用“光重心法”对光纤出射光斑信号进行处理,获取光纤端部的位置特征。     

齿轮接触斑点测量仪光学机械系统的设计分析

介绍１种新近开发的齿轮接触测量仪，该仪器利用先进的ＣＣＤ光电接收器件作测量传感器，并利用ＩＢＭＰＣ／ＸＴ计算机作数据和图象处理，使齿轮接触斑点的测量从测量精度和效率方面都比传统的目视观察，手工描绘提高一大步，本文着重讨论仪器光学机械系统的原理结构。     

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。     

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。     

System model identification of a Fabry-Perot fiber optic sensingsystem

A Fabry-Perot fiber optic temperature sensing system is presented in this paper. It uses a Fabry-Perot interferometer (FPI) to transform the environmental temperature into modulated reflected light. This light is directed to a patented light cross-correlator that locates the position of the maximum interference fringe intensity, which is detected by a linear CCD array. Therefore, the actual observed data is the position of the CCD pixel detecting the maximum interference fringe intensity rather than the light intensity itself. Consequently, this sensing mechanism is tolerant to the loss of light power that may result from external effects. Based on an analysis of the entire sensing system, a theoretical dynamic model was developed, which shows that the system dynamic response depends on the heat transfer process in the sensor head and the signal processing in the signal conditioner. An experimental method was developed to validate the theoretical model. Two empirical dynamic models are also obtained from the experimental data. Comparing the theoretical model with the empirical models, the poles result from the heat transfer process in the sensor head     

Ultrasound-modulated optical tomography with intense acoustic bursts

Ultrasound-modulated optical tomography (UOT) detects ultrasonically modulated light to spatially localize multiply scattered photons in turbid media with the ultimate goal of imaging the optical properties in living subjects. A principal challenge of the technique is weak modulated signal strength. We discuss ways to push the limits of signal enhancement with intense acoustic bursts while conforming to optical and ultrasonic safety standards. A CCD-based speckle-contrast detection scheme is used to detect acoustically modulated light by measuring changes in speckle statistics between ultrasound-on and ultrasound-off states. The CCD image capture is synchronized with the ultrasound burst pulse sequence. Transient acoustic radiation force, a consequence of bursts, is seen to produce slight signal enhancement over pure ultrasonic-modulation mechanisms for bursts and CCD exposure times of the order of milliseconds. However, acoustic radiation-force-induced shear waves are launched away from the acoustic sample volume, which degrade UOT spatial resolution. By time gating the CCD camera to capture modulated light before radiation force has an opportunity to accumulate significant tissue displacement, we reduce the effects of shear-wave image degradation, while enabling very high signal-to-noise ratios. Additionally, we maintain high-resolution images representative of optical and not mechanical contrast. Signal-to-noise levels are sufficiently high so as to enable acquisition of 2D images of phantoms with one acoustic burst per pixel.