高精度空气折射率测量系统设计与实现

针对商用空气折射率测量装置受到传感器采集性能和解算公式准确度的影响使得实际测量精度较低的问题,基于便携式多环境参数采集装置,设计了一套空气折射率测量系统,采集环境中的温湿度、大气压强状态信息,对3种折射率间接测量公式进行误差分析,并和商用环境补偿器进行性能对比。实验结果表明:在压强为100.17~100.21kPa,温度为21.1~21.9℃,湿度为45.9~58.0% RH的实验条件下,该测量系统的测量偏差比商用环境补偿器低2.69×10^-7。     

玻璃材料折射率及色散的高准确度测量

使用德国Triotics公司生产的SpectroMaster HR UV-VIS-IR型折射率测量设备,对FK5玻璃块的e、d、g、F′和C′谱线的折射率值进行高准确度测量,并修正至标准环境条件下的折射率值。用得到的折射率值进行曲线拟合,验证Cauchy色散公式和Sellmeier色散公式。     

基于级联光栅温度补偿的溶液浓度测量研究

为解决长周期光纤光栅(LPG)折射率测量时的温度交叉敏感问题,利用布喇格光纤光栅(FBG)对环境折射率不敏感的特点,将其与长周期光纤光栅(LPG)级联,构成具有温度补偿的折射率传感方案。实验结果表明：随着温度的变化级联光栅的两个透射谐振波长都有线性变化,而改变溶液折射率时只有一个透射谐振波长改变。因此,可以利用级联光栅对折射率和温度双参量进行同时测量,补偿因温度变化产生的测量误差。     

高聚物折射率的测量

本文提出两种测量高聚物折射率的简单方法，其一是基于洛仑兹－洛仑茨公式导出混合物质折射率公式，并由此发展成一种折射率的测量方法；其二是用溶液制膜法将高聚物制成薄膜，从而实现折射率的测量．两种测量都可用阿贝折射仪完成．     

分振幅斯托克斯参量的椭偏测厚方法

为了实现对纳米级薄膜的快速测量,运用了基于分振幅斯托克斯参量测量的椭偏测厚的方法,对该方法中的原理.计算和参量测量方法进行研究,并构建了实验系统.首先,设计了一个光路在同一平面上的分振幅斯托克斯参量测量装置,用偏振片和1/4波片组合产生已知的偏振态来定标该装置,用4个性能一致的光电探测器实现快速测量光束的斯托克斯参量.然后用实验系统测量纳米级薄膜样品的入射和反射偏振光的斯托克斯参量,求得椭偏参量ψ和Δ,再求得薄膜样品的厚度d和折射率n.讨论了斯托克斯参量测量的误差问题,最后与常用的消光法椭偏仪作了对比测量实验.测量结果与椭偏消光法比较,d和n的相关系数均大于85%,说明两仪器有很好的一致性.实验研究表明,该方法通过测量入射光和反射光的偏振态,能快速测量纳米级薄膜的参数.系统构建容易,调节方便,定标简单.     

经典Mie散射的数值计算方法改进

在光散射颗粒测量技术中,Mie散射理论的计算非常重要。本文介绍一种改进的Mie散射数值计算方法,通过对Mie散射系数进行重新构造,找到参量来控制Mie计算的收敛和计算精度。对各有关参量选用合适、稳定的递推关系进行计算。数值计算结果表明该方法具有快速、稳定的优点,可以在极大的颗粒粒径和折射率范围内得到合理结果。     

经典Mie散射的数值计算方法改进

介绍一种改进的Mie散射数值计算方法,对Mie散射系数中不同的参量选用合适的递推关系进行计算,数值计算结果表明该方法具有快速、稳定、不受颗粒粒径和折射率范围影响的优点.     

差分表面等离激元共振传感仿真研究

从薄膜光学理论出发,对不同金属膜厚度、不同实折射率和不同复介电常数的环境介质的表面等离激元共振(SPR,Surface Plasmon Resonance)信号进行了分析,给出了最佳金属膜厚度,并且,折射率与共振角呈线性关系(R=0.999 4).分析了采用差分处理时,随环境介质的复介电常数变化的光反射率曲线.结果表明,同组两个探测器信号的和随环境介电常数的虚部变化,与实部无关,其信号差则相反,因此,能够同时测量环境介质的介电常数的实部和虚部.     

基于ATR技术的有机聚合物二次电光系数的测量

二次电光效应是有机聚合物材料一种重要的电光特性,利用这种特性可以制备有机聚合物电光调制器等电光器件.有机聚合物材料的二次电光系数是衡量其二次电光效应的一个重要参数,其可以用一个6×6阶的张量来表示.利用该张量的对称特性、各个元素之间的已知关系以及折射率椭球公式,本文提出了一种基于衰减全反射(ATR)技术的测量有机聚合物二次电光系数的方法.在测量中,通过选用TM偏振光以及TE偏振光作为测量光束,可以分别获得二次电光系数张量中S11以及S12元素.利用已知关系,可以计算得到S44以及直流克尔系数.从而得到二电光系数张量中所有元素的值.     

基于等效合成波方法的双真空管空气折射率测量仪

在高精度测量中必须实时补偿空气折射率的影响。文中提出了等效合成波的概念,利用长度不等的两个真空管构成两个虚拟波长并推导出等效合成波测量公式,并由此建立了一种新型的双真空管空气折射率测量仪。该仪器具有结构紧凑、能实现实时测量的优点。系统测量分辨率为1×10-8,与Edlen公式方法进行的比对实验结果表明,其测量精度优于1×10-7,并具有很好的稳定性和抗干扰能力。     

基于模式搜索法的低气压段Edlen公式的改进

Edlen公式是修正空气折射率的基本公式。针对Edlen公式在常压段修正空气折射率的这一局限性,设计并进行了低气压段的空气折射率与温度及气压关系的实验。采用无约束变量最优化理论中的模式搜索法,对适用于常压段的Edlen公式进行了改进,使其也适用于低气压段。修正詹公式的精度与常压段Edlen公式的精度基本相同。     

玻璃靶丸内气体压力的垂直扫描干涉测量技术研究

本文通过分析光线通过靶丸样品后的光程变化,建立了基于垂直扫描干涉技术的玻璃靶丸气体压力精密检测方法。为了验证折射率与密度计算关系的准确性,分别利用LorentzLorenz公式和GladstoneDale公式对靶丸内气体的密度进行了计算,实验结果表明,两种分析方法一致性较高,其最大误差小于1%。对垂直扫描干涉法测量玻璃靶丸内气体压力的不确定度分析和比对实验结果表明,该方法的测量不确定度约为5.3%。     

一种测量透明平行平板折射率的新方法

通过测量激光细光束经平行平板玻璃所产生的位移,可确定平行平板的的折射率。本文阐述了该方法的测量原理,给出了测量公式,并详细分析了测量误差。计算机模拟计算结果表明,当平板厚度为50mm时,如果入射角测量标准偏差为1”,平板厚度和光线位移量测量标准偏差均为0.001mm,则折射率测量的标准偏差可达6×10~(-5),此时入射角约55°。     

高精度直径和形状综合测量技术的研究

直径和形状参量是表征回转体工件不同特性的两个参量,在常规的高精度测量中直径和形状是分别测量再合成表征的,其合成测量不确定度会增大,测量时间比较长.为了满足回转体类工件超精密制造精度不断提高的要求,需要研究不确定度为0.1μm的直径和形状综合测量技术和方法.根据直径和形状的测量原理、实现和评价方法间的差异,提出了制约超精密直径和形状综合测量准确度的几个关键技术难点并分析了其相互制约的原因,在解决了这些关键技术难点后,研制了高精度直径和形状综合测量装置,该装置可一次装夹调整工件后,直接测量直径和形状参量.     

高精度激光干涉测量中环境误差因素的综合补偿

分析了高精度激光干涉测量中环境误差因素对测量的影响,针对不同情况,提出了两种对空气折射率进行实时误差补偿的方法。     

混沌测量中的参数估计与噪声过滤

研究了利用符号序列分析来提高参数式混沌测量精度的方法。采用一种新的圆映射电路来设计测量系统,按照符号动力学方法给出了符号划分规则以及基于逻辑判断的符号获取方法,定义了符号序列空间的距离公式。先用固定初值的方法进行初步测量,再利用后续符号序列的Markov符号状态转移概率优化对被测参量作精确的估计。以下阈值频率作为被测参量进行了仿真实验研究。结果显示,符号分析法能够有效地抑制噪声、提高测量精度。     

光子扫描隧道显微镜测量折射率图象的初步研究

光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ：Ｐｈｏｔｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）测得的图象不仅与形貌有关,而且与贯穿整个样品的光学参数有关,即有可能用它获取样品折射率图象。本文在理想情况下运用多层薄膜理论,分析了ＰＳＴＭ中各种参量（样品层折射率ｎ１,厚度ｄ１,入射角θ０）对折射率测量的影响。结果表明在适当的样品厚度ｄ１（ｄ１≤λ／８）,能达到较大灵敏度,且无明显假象,结论可供     

用干、湿球法测量相对湿度结果的不确定度分析

给出了用干湿球法测量相对湿度的数学公式,并对公式进行了推导,求出了该公式的灵敏度系数和方差.使用德国富琪温湿度环境试验箱构成实验环境,在温度变化为±0.15℃范围内对各项不确定度进行了分析,用干湿球法测量相对湿度结果的不确定度≤1.5%.并提出干湿球法测量相对湿度应注意的事项.     

红外材料低温折射率测定:不确定度分析

文章从常见的折射率测定方法入手,分析了最小偏向角法和垂直入射法的误差灵敏度和合成不确定度,得出在相同顶角和偏向角的情况下最小偏向角法测量的不确定度约为垂直入射法1/2 的结论.同时,分析了折射率测定时光源带宽引起的色散对测量精度的影响,利用Herzberger 色散方程估计了ZnSe 的色散情况,获得了在5～10μm 波段的色散约为5×10-4 μm-1,从而确定了折射率测量的光源带宽需小于20 nm 的要求.本文从误差控制角度出发,对比了最小偏向角法和垂直入射法的精度,为我们红外材料低温折射率测量的下一步工作奠定了基础.     

离子微孔滤膜重孔率、流速和滤除率研究

利用几率分布公式和计算机模拟方法计算了离子微孔滤膜单孔、双重孔和多重孔分布几率 .在上述理论计算的基础上 ,对离子微孔滤膜不同参量下的流速衰减和滤除率进行了实验测量 .离子微孔滤膜用于药液过滤器 ,可以提高过滤质量