用于微米球形颗粒超分辨尺度测量的背向弹性散射光谱的获取

背向弹性散射光谱法可用于研究生物细胞内部颗粒的结构组成,本文探讨了背向弹性散射光谱测量获取光谱的不同实验方法及其优缺点。针对微米量级的球形颗粒测量,基于实验分析比较了目前普遍使用的光纤探头测量和透镜系统测量这两种背向散射光谱获取方法的优缺点。研究表明,由于透镜系统获取光谱所对应的散射角有更明确的定义,故透镜系统获取光谱与Mie散射计算的互相关拟合系数(0.96)高于光纤探头优化条件下获取光谱的结果(0.93)。因此,在提取颗粒尺度精度要求较高时,应该选用透镜测量方法,并且采用滤波去噪声信号处理的手段来提高颗粒尺寸提取精度;而提取颗粒尺度精度要求不高时,光纤探头光谱获取方法具有简单易行的优点。     

后向拉曼散射材料色散的位置匹配法误差校正

分布式光纤拉曼温度传感器中存在的色散效应造成升温峰中心位置的测温结果偏高,特别在温度突变的情况下影响尤为严重。针对此问题,详细分析了分布式光纤拉曼温度传感器的色散效应引起的光纤中各点反斯托克斯光和斯托克斯光传输速度差异,提出了基于两路背向散射光功率数据位置误差的分段配对方法,将反斯托克斯光功率与比它早散射回的斯托克斯光功率适当配对,再代入温度解调公式进行解调,从而减小了温度测量误差。最后,利用3 km分布式光纤拉曼测温系统进行了验证,实验结果表明,经过配对修正后,升温峰中心位置的温度测量误差减小了0.3~0.8℃。     

光时域反射技术的发展现状及其在电力领域中的应用

本文首先综述了光时域反射技术(OTDR)在国内外的发展现状,并阐述了OTDR基于背向瑞利散射的基本原理,重点介绍了OTDR技术在电力领域的应用,分析了当前市面上OTDR产品的性能比较,发现这些商用的OTDR在电力系统的应用有着一些自身的限制.因此针对电力领域的光纤链路监测,开发一种比较适合的OTDR系统可以在很大程度上解决光纤通信运营健康状况问题,并以实例证明了OTDR技术是光纤光缆链路故障点诊断和定位的有效手段.     

基于背向Brillouin散射监测混凝土应变

采用贴附法将一根玻璃纤维增强塑料(GFRP)单芯应变传感光缆埋设于钢筋混凝土试件的中间部位,对混凝土内部应变进行分布式测量。考虑在温度和外加应变的作用下,光纤中的背向布里渊(Brillouin)散射光将发生频移,使用光时域反射仪(OTDR)对反射光信号进行了分析。研究了混凝土凝固过程中应变的变化,结果表明:混凝土试件浇筑完成当天应变变化明显,应变变化趋势与试件内部温度相似,试件内部应变主要受水泥水化热的影响。试件凝固后,通过外力作用使得混凝土试件在纵向中心轴上产生平均宽度为6mm的裂缝。检测裂缝出现前后试件的应变变化,发现裂缝出现后试件内部应变明显变大,共发现3个应变峰值。通过应变峰值位置的分析,可判断裂缝的出现位置与方向。实验显示,利用背向Brillouin散射的分布式应变检测技术可较好地实现混凝土应变的分布式测量。     

生物组织后向散射光信号非接触拾取方法的研究

本文通过研究线偏振光照射在生物组织表面时其散射光的偏振态特性,基于实验结论,提出了一种非接触方法进行生物组织后向散射光信号拾取的方法,既克服由接触测量带来的压力和温度的影响,又有效减小表面反射光对测量的干扰.并对此进行了实验验证,实验结果证实了设计的合理性和可行性.     

基于改进小波阈值的分布式光纤温度传感数据处理

温度分辨力和空间分辨力是分布式光纤温度传感系统相互制约的两个关键指标,针对分布式光纤温度传感系统的噪声特点,提出一种改进的小波阈值选取方法,将其应用于含突变热点的温度分布数据小波去噪处理。去噪结果表明,改进的阈值选取方法在光纤尾端处能更加有效抑制温度曲线噪声,使光纤尾端的温度分辨力从1.47℃减小到0.56℃,SNR提高2.63倍,获得良好的去噪效果。     

共振光散射法测定痕量铝(Ⅲ)

研究了Al3+对金橙G(OG)共振光散射光谱的影响,发现Al3+对OG的共振散射光谱有增强效应,且在一定条件下,其增强值(△I)与加入Al3+的质量浓度呈现良好的线性关系,据此建立了一种定量测定Al3+的新方法.该方法线性范围为0.033～0.90 ug·mL-1,检出限为0.0167 μg·mL-1.该方法简便、快速,用于茶叶中痕量Al3+的测定,结果满意.     

分布式感温光纤在大功率发射机上的应用探析

分布式感温光纤在大功率发射机的应用,可以有效监测发射机核心元器件的温度情况,进而保证大功率发射机的正常稳定运行。主要对背向拉曼散射光纤的传感技术进行分析和探讨。     

低损耗薄膜背散仪的s、p分量转换结构研究

低损耗薄膜背散仪是测量高反射膜片背向散射光的一种非接触式测量仪器。由于背向散射光很弱,在仪器设计过程中,光传输时的能量损耗必须尽量少,而根据低损耗薄膜背散仪的设计要求,必须要实现s、p偏振光的测量。提出了两种实现s、p分量转换的方法,对两种方法能量损耗的大小进行比较,得出了能量损耗为零的s、p分量转换方法,以及转换部件的结构。     

背向散射多点分布式光纤测温系统的研究

背向散射多点分布式光纤测温系统的研究王莉田，史锦珊，王玉田，王珏（燕山大学秦皇岛０６６００４）０引言目前已有一些测量温度分布的传感器问世，例如用偏振光的时间或反射法（ＰＯＴＤＲ）测量所传播的单模光纤中温度对偏振态的影响来测温“’，用散射光时间域反射法...     

用动态光散射现代谱估计法测量纳米颗粒

为了解决目前动态光散射软件信号分析法采用的自相关和功率谱估计存在分辨率和方差较低,以及能谱泄漏问题,提出了基于现代功率谱估计的动态光散射信号分析法。对该系统所采用的现代功率谱估计算法和测量系统进行了研究。首先,介绍了动态光散射测量法涉及的光子相关光谱理论和散射光谱估计理论。接着,描述了基于现代功率谱估计的动态散射光谱法,特别是其中阶数p的计算方法。然后,介绍了测量系统,包括硬件部分的光学系统和信号采集处理系统,软件部分的系统开发流程。最后,对粒径分别为30、50、100nm的乳胶球标准颗粒溶液(透光率为96%)进行了实验。实验结果表明:现代谱估计分析法的测量均值误差和重复性误差的平均值分别为1.88%和1.62%,满足国标要求的均值误差和重复性误差2%。     

光学粉尘浓度测量仪响应特性曲线的计算与分析

根据 Mie散射理论计算了 5种光学粉尘浓度测量仪的光散射响应特性曲线 ,对照呼吸性粉尘在人体呼吸道中的沉降效率曲线 ,对这些光学粉尘浓度测量仪的响应特性进行了分析。得出的结论是 :采用近前向型光散射结构、多波长照明光源和大孔径散射光收集系统的光学粉尘浓度测量仪 ,其响应特性曲线更接近于人体对呼吸性粉尘的采集效率     

球面光学元件表面疵病检测技术研究

针对现有球面光学元件表面疵病检测技术研究较少的情况,根据疵病对光的散射特性,提出了一种基于机器视觉技术检测球面光学元件表面疵病的方法。实验分析了光照角度、光强大小和球面光学元件曲率半径对疵病散射光成像质量的影响。并对口径为Φ14mm,曲率半径为13mm的球面光学元件表面进行了检测,实验表明,该技术对元件样品上10μm以下的表面疵病可进行有效的检测。     

利用光散射理论在线检测表面粗糙度

提出以光散射理论为基础,利用光学技术实现表面粗糙度的在线测量。该测量系统可对范围在0.02~0.16内的表面粗糙度实现非接触无损检测。     

A multi-point optical fibre sensor for condition monitoring in process water systems based on pattern recognition

Preliminary results are presented for a multi-point optical fibre sensor designed to detect the presence of chemical species in water at spatial intervals of greater than 20 m. The sensor is addressed using optical time domain reflectometry (OTDR) with a spatial resolution of 10 m. The optical signals arising from the OTDR are highly complex due to interfering effects from external parameters such as localised fibre straining and temperature changes. Because of this level of complexity it has been found advantageous to use artificial neural networks (ANNs) as classifiers on the OTDR signals. The preliminary system has been trained initially to recognise only the presence of water, although it is planned to extend this capability to recognise the presence of contaminants in the water such as bacteria and chemical pollutants. Initial investigations show that different contaminants and interfering parameters (cross-sensitivities) may give rise to characteristic signatures on the OTDR signal which may be identified by the pattern recognition software.     

34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现

布里渊分布式光纤传感器是目前最具应用前景的分布式光纤传感技术之一,其关键是如何检测布里渊散射光信号,布里渊光时域反射计是其中较好的检测方式。针对布里渊散射光信号特点,应用光相干技术来检测布里渊散射光信号。具体采用微波电光调制产生频率可调的参考光,和散射光进行相干检测,根据散射光频移特性,应用电信号处理技术取出布里渊散射光电信号,并采用偏振控制技术来抑制相干检测的偏振相干性,再经过数字信号累加和平均处理,最后得到分布式传感信号。采用光相干检测设计方案实现了布里渊时域反射计分布式光纤传感器,并进行了34km光纤的分布式应变传感实验。     

智能变电站中OTDR系统激光脉冲电路的设计及应用

针对智能变电站的光纤通信延时测量问题,对智能变电站中OTDR的工作原理和光源器件进行了研究,分析了激光脉冲频率和脉宽对系统性能的影响。根据激光二极管的发光机理与特点设计出了一套基于STM32控制单元的适合智能变电站中OTDR工作的激光驱动电路,重点分析了驱动电路中的调制电流,考虑了驱动电路对激光器的保护,并利用所设计的激光驱动电路搭建了简易OTDR观察光纤的损耗特性。研究结果表明,该电路可扩大激光脉冲频率和脉宽的调整范围,实现激光脉冲宽度最小可达300 ns,脉冲频率最大为50 KHz,激光发射功率为3 MW;通过实验,验证了光在光纤中的衰减特性,证实了该电路能满足实际智能变电站中OTDR工作所需,具有一定的参考价值。     

激光散射粒子动态相位多普勒分析系统

研究和建立了以几何光学近似光散射理论为基础的激光相位多普勒空间干涉条纹模型。计算得到了微粒对激光散射的空间相干条纹图形与粒径及散射参数的依从关系。将其应用于研制的双检测器相位多普勒实验系统,给出了系统功能和典型的实验结果。     

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪杂散光抑制

考虑杂散光对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量精度的影响,设计了遮光罩和其他消杂光结构来抑制杂散光,并对杂散光进行了分析。利用TracePro软件分析了系统紫外通道1(240～315nm)的杂散光水平,确定了杂散光传输的一次、二次散射路径。根据杂散光传输路径,计算了杂散光评价指标点源透射比(PST)曲线,结果显示杂散光抑制措施效果明显,PST小于3×10-5,中心视场杂散光照度水平为5.472×10-4,最终杂散光水平达到了设计指标要求。采用截止滤光片法测量了系统的杂散光水平,结果表明:中心视场杂散光比值为8.167×10-4,和仿真结果接近,验证了仿真过程的准确性,说明设计的消杂光机构能够满足抑制系统杂散光的要求。     

细胞弹性光散射计算与检测方法的研究进展

研究细胞光散射特性、掌握细胞光检测技术是光学诊断和光学治疗疾病的重要基础。总结了研究细胞光散射的理论方法,阐述了每种方法的理论结果和表述光散射特性的方式。给出了光散射光谱在细胞检测中的应用技术,并说明了每种方法的实验检测结果及其优点与不足。