自由空间紫外光通信系统中LED光传输模型研究

自由空间大气是紫外光通信的信道,光在大气中的传输特性直接决定了通信的质量。研究紫外LED光辐射的大气传输特性,以辐射传输理论为基础,分析了Bouguer定律的缺陷,并提出了修正方案;在单次散射原理基础上对大气中直射和斜射散射光传输特性进行了详细推导,结合LED配光曲线得出紫外LED光的大气传输解析模型。研究结果为紫外自由空间光通信系统的设计提供参考。     

体内微机电无线能量传输系统性能仿真与实验研究

介绍了体内微机电无线能量传输系统的基本构成,应用Matlab Simulink工具建立系统仿真模型,研究了负载对初级绕组电流和负载电压的影响,以及负载与系统频率对输出功率和传输效率的影响。同时建立了无线能量传输测试系统,仿真值与测试结果是一致的。     

多层周期性薄膜结构的耦合波方法的研究

在分析耦合波方法与传输矩阵法相互联系的基础上以短波通薄膜滤光片为例,分别计算了正入射和斜入射情况下的修正耦合波方法的计算结果并与一般耦合波法、传输矩阵法计算的结果进行了比较,数值计算的结果表明在入射角度不是太大情况下,修正耦合波方法完全可以替代传输矩阵法对多层周期性薄膜结构进行分析和设计。     

磁谐振耦合式无线能量传输系统的特性分析

磁谐振耦合式无线能量传输技术因在中等距离范围内能够高效传输较大的功率而受到广泛关注。对基于磁谐振耦合的四线圈结构无线能量传输系统的特性进行分析,通过反射阻抗建立了传输系统的等效电路模型,分析在不同耦合状态下系统的传输效率与传输距离的关系,并在此基础上,利用无线能量传输装置对建模分析的结果进行实验验证。     

自主水下航行器数据传输方法研究

根据自主水下航行器（AUV）中控制系统局域网络（CAN）实际数据传输的特点,将实时周期数据安排在一系列时间片上进行传输,采用遗传算法对数据传输进行优化调度,实现了总线传输负荷均衡,避免了数据传输的冲突和竞争。相关的时序分析和仿真结果验证了该方法在AUV数据传输中的有效性。     

坐标缩放激光角谱传输及在激光光学系统中的应用

提出了坐标可缩放的激光传输角谱算法,用于评估激光光学系统性能并分析其系统公差。考虑Collins公式可用于计算激光光束在光学系统中的衍射传输过程,对该积分公式进行了坐标代换,将衍射积分公式转换为角谱传输过程,并引入坐标缩放因子,实现了目标面尺寸的自由选择,提高了激光传输计算的准确性。设计了一套激光传输系统,定义占有86.5%桶中功率的光斑尺寸为光斑半径,用提出的算法对激光光束传输公差进行了分析。分析表明:作用距离为90m时,焦面激光光斑的半径为0.8~1.4mm,期望值为0.92mm,实验测量值为1.01mm;作用距离为49m时,焦面激光光斑的半径为0.42~0.73mm,期望值为0.48mm,实验测量值为0.46mm,实验结果与公差分析相符。另外,通过公差分析验证了激光光束在光学系统中的焦移现象。由角谱法对激光传输系统的理论分析与实验结果相符,证明了该方法用于激光聚焦光学系统设计的可行性。     

用LabVIEW实现滚动轴承远程故障诊断

介绍了LabVIEW中Remote Panels的技术结构和原理,构建了实现信号远距离传输、监测与分析的系统,给出了远程轴承故障诊断系统的实例,讨论了如何利用功能模块搭建网络传输程序,以及通过网络浏览器访问诊断结果的方法。     

磁耦合共振无线能量传输系统建模与分析

为探索磁耦合共振无线能量传输机理,研究传输参数与传输性能间的关系,基于互感耦合理论,建立了磁耦合共振无线能量传输系统的电路模型,推导出系统共振角频率解析表达式,揭示了共振角频率随收发端距离由近至远过程中,由一个分裂至两个又恢复至一个的规律;指出因空心线圈的低耦合系数特性,工程中仅会观察到由两个合并为一个的过程.利用OrCAD仿真软件和实验手段对系统传输特性进行仿真分析和实验研究,结果显示系统传输特性的变化规律与理论分析相吻合,所求得的共振角频率数学公式的计算精度高,与仿真结果误差在±1％以内,能够准确描述系统的能量传输特性.所建模型为高效率磁耦合共振无线能量传输系统的设计提供了理论支持.     

气象信息传输质量统计分析系统的设计与实现

为提高气象资料传输质量统计的准确性、灵活性和自动化水平,利用C#语言设计研发了气象信息传输质量统计分析系统。本文在分析现有传输质量统计功能不足的基础上,介绍了系统架构和功能模块,重点介绍了开发中运用到的关键技术。该系统基于B/S三层架构,实现了对七大类气象资料传输质量统计,报障时间质量剔除、统计报表自动生成和统计结果信息图标展示交互等功能。系统投入运行以来,很大程度上提升了业务人员工作效率,并为业务管理人员了解传输质量提供了直接手段,有助于信息传输质量的提升。     

RFID无损检测方法及在油液磨粒监测中的应用

对一种低成本的利用电磁波传输特性对油液中铁磁性磨粒进行监测的方案进行了前期研究。 首先建立了油液磨粒模型,并针对磨粒相关参数对电磁波传输特性的影响进行了仿真,仿真结果显示磨粒含量与电磁波传输特性具有明显的相关性。然后利用射频识别对磨粒含量的影响进行了试验验证,试验结果显示磨粒含量可以影响电磁波传播特性,与仿真结果相符。     

可见光通信与双目视觉的室内定位

提出一种基于可见光通信与双目视觉测量的高精度室内定位方法,旨在为室内移动机器人提供一种精度高、成本低、不易受干扰的室内定位方案。该方法利用双目视觉传感器对LED光源进行成像测量,利用惯性测量单元传感器记录成像测量的三维姿态角,并通过可见光通信技术获取LED光源的坐标信息,最终计算双目视觉传感器相对于LED光源的三维坐标。根据该方法研制了一款基于可见光通信与成像的定位模块,该模块可以利用单个或两个LED光源进行成像定位。当定位模块采用1280×720分辨率的图像时,在2 m×2 m×3 m室内环境中可实现厘米级移动定位,定位频率大于5 Hz;当利用两个相距60 cm的LED光源进行定位时,在三维方向上的定位误差均小于5 cm,同时能够提供小于1.4°的定向纠正。该方法可以为室内移动机器人提供厘米级定位导航服务。     

近距光信息的色度加密方法传送研究

对一种可用于楼宇之间或校园环境的近距无线光信息加密传送的方案进行了简要讨论。设计的系统中采用可见光作为工作波长,液晶屏为调制器,凸透镜系统为发射、接收光学天线。提出简易色度矢量替代型仿量子密钥的设计方法并对其性能进行了分析。然后在不同的传输条件下,不断进行室外测试试验,从而验证系统模型的可靠性。实验表明,该系统可实现短距离的加密光通信并可作为模仿量子通信的示教工具。     

微孔发泡聚丙烯材料泡孔尺寸测量的新方法

通过使用高精度分光光度仪测量微孔发泡聚丙烯材料表面可见光的反射率来定量表征发泡材料内部的泡孔尺寸及分散状态,得到了发泡材料泡孔尺寸与反射率之间的关系。结果表明:微孔发泡聚丙烯表面光的反射率能够反映材料的发泡情况,反射率越大泡孔越小,反之则泡孔越大;通过最佳平方逼近建立起泡孔直径y与反射率x的函数关系:y=-12.7728x+798.5537。     

可见光室内定位系统的信道模型及其仿真分析

为掌握可见光室内定位系统的无线信道特征,以提高室内定位系统的抗干扰性能,建立了室内可见光定位系统信号传输的信道模型及噪声模型。在设计的照明模型下,可见光反射损耗远大于视距传播的损耗,故信道传输函数可用直流增益函数表示。仿真结果表明,定位接收器接收到的定位信号信噪比大小与照明灯分布、定位光源光功率变化以及室内定位平面相对高度等参数有关。仿真计算结果表明,不同位置的光源所发信号接收时信噪比差异明显,因此定位中对定位光源的选择很重要,会直接影响定位系统的抗干扰性能,从而影响系统的定位精度。     

Detection of an infrared near-field optical signal by attaching an infrared-excitable phosphor to the end of a photocantilever

To improve the signal-to-noise ratio of near-field scanning optical microscopy, we propose attaching an infrared-excitable phosphor (IEP) to a photocantilever. One source of noise is the light scattered from locations on the sample surface other than that of the probe tip. By detecting only the light scattered from the tip, we can obtain a near-field optical signal without noise. We attached an IEP particle to a photocantilever to convert infrared light to visible light and we used 1550-nm infrared illumination, so the light scattered from the sample was only infrared. The silicon photodiode of the photocantilever is 10⁶ times less sensitive to infrared light than to visible light. As a result, only the converted visible light from the IEP particle, i.e. the signal containing the near-field optical information from the tip, was detected. We verified that the photocantilever detected the signal in the evanescent light produced by infrared illumination and that the detected signal was the light converted by the IEP. The experimental results show the feasibility of detecting infrared light and not the background light through the use of the IEP.     

Detection of an infrared near-field optical signal by attaching an infrared-excitable phosphor to the end of a photocantilever

To improve the signal-to-noise ratio of near-field scanning optical microscopy, we propose attaching an infrared-excitable phosphor (IEP) to a photocantilever. One source of noise is the light scattered from locations on the sample surface other than that of the probe tip. By detecting only the light scattered from the tip, we can obtain a near-field optical signal without noise. We attached an IEP particle to a photocantilever to convert infrared light to visible light and we used 1550-nm infrared illumination, so the light scattered from the sample was only infrared. The silicon photodiode of the photocantilever is 10(6) times less sensitive to infrared light than to visible light. As a result, only the converted visible light from the IEP particle, i.e. the signal containing the near-field optical information from the tip, was detected. We verified that the photocantilever detected the signal in the evanescent light produced by infrared illumination and that the detected signal was the light converted by the IEP. The experimental results show the feasibility of detecting infrared light and not the background light through the use of the IEP.     

光学隐蔽深度测量系统的小型化设计

为了保障航行器水下航行时对可见光波段光学隐蔽的需求,以及实时测量其所在位置的光学隐蔽深度,设计了小型化可见光波段的光学隐蔽深度测量系统。根据光学隐蔽深度模型,优化设计了海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水漫衰减系数、海水体衰减系数的测量方法。优化设计后的系统有21个测量通道,测量光谱为390~667nm,工作深度可达50m。进行了海上试验,试验结果显示:在天气良好的条件下,水下航行器在520~560nm可见光波段内存在暴露窗口,同时测得特征长度为0.75m的模型的光学隐蔽深度为3.5m。得到的结果表明,设计的小型化可见光波段光学隐蔽深度测量系统可以实现光学隐蔽深度的测量,测量装置具有体积小、重量轻、系统性能稳定等优点,适用于水下航行器搭载,可为下一步实现可自主升降的光学隐蔽深度测量系统设计提供理论技术支撑。     

数字电影滤光反射镜光谱设计

为了满足数字电影光学系统色温要求及提高光源能量利用效率,降低设计及光学薄膜镀制难度,计算了色温变化小、光源利用效率高的可见光高反射光谱波段。根据椭球滤光反射镜的工作原理及滤光薄膜的光谱特性,结合氙灯光源光谱及人眼的视觉函数,分析了可见光不同光谱波段对系统光效率及色度坐标的影响。获得了可见光波段光效利用率高,色度参数变化小的波段范围,解决了数字电影反光镜滤光薄膜可见光高反射波段初始设计问题。由滤光薄膜设计及镀制结果得到,405～690nm波长范围可作为数字电影滤光反射镜薄膜高反射区域,相比与氙灯光源光谱,x、y色度偏差不超过0.001,理论反射光光效率达99%以上。     

几种红外薄膜材料的光学特性

采用电阻蒸发和电子束蒸发方法,制备了9种红外薄膜材料的单层膜,包括氟化物、硫化物和硒化物。通过测量在可见近红外波段的透射率,采用包络线法计算出这些薄膜从可见到红外的折射率,高温退火能改善薄膜的光学性能。     

基于和速率最大化的以用户为中心可见光通信最优预编码设计

本文针对可见光通信系统中以用户为中心协作联合传输的预编码技术进行了深入研究。首先,利用信息论工具,在以用户为中心的协作策略中推导出和速率表达式。然后,考虑发光二极管的光功率限制以及光信号非负性等约束条件,得到最大和速率优化问题,在此基础上,将最大和速率最优波束形成设计问题转化为凸优化问题,并利用CVX标准优化包对其进行有效求解。最后,将所提出的以用户为中心的传输方法与传统的以网络为中心的传输方法及非协作传输方式进行比较。仿真结果显示,采用迫零预编码(Zero Forcing,ZF)技术在系统总和速率方面有较大提高,约提高2 nats/s/Hz。以用户为中心的协作方式相比较于非协作、以小区为中心传统协作方式,系统性能更优。