CAS—Ⅱ型彩色分析系统

CAS-Ⅱ型彩色分析系统是一种高精度的分光测试仪器。由于它采用了计算机软件对仗器的波长进行自动校正，因此它的波长精度很高。系统可配置不同的附件和软件，可分别用以测试电光源、CRT、LED发光管、彩电等，它配有高稳定的激发装置，因此树别适合于荧光粉的测试。同样，该系统配以特定的附件和软件，还可以测量透镜和光纤的光谱透过率和色重视特性。     

高精度光谱辐射计测量超低光谱透过率

设计并研制了一种基于光栅双单色仪的高精度全自动单光束光谱辐射计。该仪器主要由高稳定氙灯、带有快门的单光阑屏、石英透镜、中性减光片、紫外光栅双单色仪、光电探测器及电控系统组成,测量光谱范围为200~400 nm, 可以实现10^-6~10^-8量级光谱透过率高精度测量,测量过程由自行编制的计算机软件进行自动控制,能实现全自动单光束测量。给出了该仪器的测量原理、测量方法及数据处理方法。利用该仪器测量了紫外滤光片样品的光谱透过率,分析了测量不确定度。实验结果表明,该仪器测量精度高、速度快、测量合成标准不确定度＜3.16×10^-3,完全满足测量精度要求,可应用于对精度要求高的紫外滤光片光谱透过率的测量。     

光学器件光谱透过率反射率实时测量系统的研制

研制了一种用于光学器件光谱透过率反射率实时测量的自动化光谱检测系统,整个系统实现了对光学器件进行透过率、反射率的在线测量,同时还可对光源进行光功率、色度等的自动检测工作。围绕该检测系统的研究背景、硬件组成、软件实现和应用前景展开了全面讨论。该系统的单次测量周期小于0.3s,可测量的光谱范围为200nm～1100nm,测量精度可达0.5%,采样间隔实时可调。     

柔性硫系玻璃红外光纤传像束的制备与性能测试

讨论了红外光纤传像束的学术意义和制备工艺,制备了一种硫系玻璃红外光纤传像束并进行了专门的性能测试。选用As40S58Se2、As40S60作为芯棒和皮管玻璃组分,采用管棒法拉制成纤,利用人机结合的排丝工艺制备出了单丝直径为50μm,纤芯直径为40μm,576元正方形排列的红外光纤传像束。搭建了相应的实验测试平台,对光纤束排列规则度、断丝率、光学效率及传像束引起系统调制传递函数(MTF)下降量等指标进行了测试。测试表明,传像束断丝率为2.7%,衰减损耗低于0.5dB/m,光学效率约为31%,在红外光纤传像系统中光纤传像束引起的MTF下降量小于10%。最后,利用研制的红外传像束完成了红外成像实验,结果表明,红外光纤传像束能够实现良好的红外成像。     

光纤连接器端面检测技术

介绍了光器件中的光纤连接器端面有关光学性能的测试 ,分析了显微成像法和干涉法等几种测量端面几何参数的测量方法 ,详细讨论了光纤连接器的几何量测试 ,并对图像分割、平滑去噪声、图像二值化、几何量计算以及像素定标等具体步骤做了分析     

大口径红外光学系统透过率测量装置

针对大口径红外光学系统的整机透过率测量难题,提出了基于图像灰度的单通道红外透过率测量方法,搭建了大口径红外光学系统整机透过率测量装置。首先,将黑体和靶标按照指定位置关系放置于待测红外光学系统的焦平面处,将红外热像仪放置于待测红外光学系统的入光口,采集被测系统的辐射图像;接着,将黑体放置于红外热像仪前,采集黑体辐射图像;最后,分别计算被测系统辐射图像均值和黑体辐射图像均值,二者比值即为被测系统的透过率。以某型大口径红外光学系统作为被测系统,开展了红外透过率测量实验。实验结果标明：本文方法测量值与设计值的绝对误差为0.85%,对测量结果不确定度进行分析,测量精度约为1.04%,测量方法可行。此方法测量过程简单,为大口径红外光学系统的整机性能评估提供了有效手段。     

基于USB2．0的全谱段光纤光谱仪测控通讯系统的实现

论述了在研制光谱覆盖范围200—2500am的全谱段光纤光谱仪过程中采用的数据采集与通讯方案,使用CPLD器件实现了对三路线阵光电器件时序逻辑信号的发生与驱动,采用14位高速AD将探测器的光谱模拟量信号进行数字化转换。系统是基于CY7C68013A为核心的USB2．0的测控通讯系统,对器件的固件程序编制进行了详细介绍,并实现了光谱数据在SlaveFIFO模式下高速块传输。测试结果表明,仪器通讯系统稳定可靠,获得了理想的全谱段光谱数据。     

LAMOST光纤定位子系统测量装置

给出了LAMOST(大天区多目标光纤光谱天文望远镜)光纤定位子系统的测量装置.它由一块面阵CCD,一个图像采集卡和一个光学镜头组成.光纤位于子系统焦面,由面阵CCD拍摄下来通过图像采集卡传送至主机.利用光重心法就可以得到光纤的位置.着重介绍了测量装置的标定方法.测量装置的系统误差可以通过标定过程得到,而且像场畸变可以通过四次曲面拟和来进行修正.本测量装置可以精确地测量子系统中的光纤位置,测量精度为10μm.     

一种光纤光栅传感实验仪的可靠性分析

光纤光栅作为一种传感单元可以测试应变、温度和压力等物理量.近年来,可用于光纤光栅信号解调的技术和仪器相继出现,并在不同的场合得到了很好的应用.但由于制造、安装和操作等原因,这些仪器的可靠性问题也开始引起不同程度的关注.仪器的可靠性分析是其设计过程中不可缺少的重要环节之一.以一种基于匹配解调技术的准分布式光纤光栅解调仪为例,介绍了该仪器的基本组成和原理;采用故障树法从机械和光电器件的可能出现的如光纤光栅脆断、螺钉松动和脱焊等故障和失效形式出发,根据光路配置、电路以及机械结构分析了可能的故障模式,计算了可靠性.结论有利于对这类仪器的故障诊断和维护.     

一种新型的在线铁谱仪

本文介绍了最新研制的在线铁谱仪的原理和功能。该仪器利用电磁铁产生的高强度、高梯度磁场捕获润滑油中的磨粒，利用传光光纤、传像光纤束分别传递光强信号和特征大磨粒的图像信号。通过由Tms320F240 DSP控制CMOS图像传感器，可以同时获得磨粒遮光面积百分比及铁磁性与顺磁性金属大磨粒的数据。监测数据能够通过串行接口传输到上位机做进一步分析处理。上位机处理程序采用Delphi编程，能够分析遮光面积、磨损指数等参数的发展趋势。最后，用实验结果说明设计该仪器时应注意的事项。     

一种便携式金属和合金光谱分析仪

本文研制了一种便携式金属合金光谱分析仪,该分析仪主要由交流电弧发生器、小型光纤光谱仪和个人计算机组成。小型光纤光谱仪利用光纤采集金属合金发射光谱信号,便于现场操作,其内部采用非球面反射镜,实现平像场与像散纠正设计相结合,大大提高了仪器的光谱分辨率和灵敏度。同时开发了相应的软件,建立了金属合金光谱图库。在此基础上对金属合金能够进行定性和定量的分析。本文还对该分析仪的进一步开发进行了讨论和分析。     

原油含水率红外光谱测量的超稀疏表示方法

油水混合物的光谱分析方法已经成为当前油水两相流测量的研究热点。然而,传统的油水混合物光谱分析中,一般是通过主成分分析、连续投影算法等降维技术实现其光谱特征提取,所提取光谱数大多在10条以上,这使得油水两相测量光纤式传感器的制造成本很高且工程实现难度很大。为提高基于光谱分析的油水两相测量光纤式传感器的实用性,需要实现油水两相红外光谱的超稀疏表示。为此提出了油水混合物光谱自-互相关联合(self-cross correlation,SCC)的光谱超稀疏表示方法。为了验证方法的有效性,搭建了油水混合物红外光谱含水率测量实验装置,从SCC算法筛选出的6个波段中,根据实际生产工艺选择了1 050 nm和1 650 nm波段进行动态实验,实验结果表明,1 050 nm和1 650 nm波段对油和水的混合流型响应良好,且两者呈现出了显著的互相关性。显然,本文研究有助于提升工业光纤式传感器的使用性能。     

高光谱短波红外地物光谱仪的光机设计

基于平场凹面光栅分光和线列阵探测器探测的最新设计方案,进行了短波红外波段地物光谱仪的光机设计。仪器采用光纤导光,两个独立单元分别探测,最大限度地简化了光学及结构设计。更换前置光学系统改变探测视场, 视场内的辐射经过前置光学系统均匀地照亮入射光纤,保证了两探测单元的视场相同。根据入射光通量、光谱分辨率和狭缝的关系确定入射狭缝的大小,仪器光谱覆盖900~2 400 nm,光谱分辨率优于12 nm,适合野外短波红外波段的探测。     

视网膜细胞显微镜的照明系统

为满足视网膜细胞成像照明光束的高亮度、窄谱宽要求,提出了一种用于视网膜细胞成像的照明系统,将半导体激光器发出的632.8nm激光耦合到芯径为105μm的多模光纤中,用聚光镜将多模光纤的出光端汇聚到一个旋转毛玻璃上,再用一个投射物镜将毛玻璃上的光源像投射到眼睛里照亮视网膜。试验发现该照明方法很好地消除了激光散斑,满足视网膜显微成像对高亮度光源的要求,光源有较窄的谱宽,成像系统色差很小,成像质量优于采用传统氙灯做照明光源的图像。该照明系统能较好地满足视网膜显微成像。     

Polarized light field microscopy: an analytical method using a microlens array to simultaneously capture both conoscopic and orthoscopic views of birefringent objects

For the comprehensive analysis of anisotropic materials, a new approach, called 'polarized light field microscopy' is introduced. It uses an LC-PolScope to which a microlens array was added at the image plane of the objective lens. The system is patterned after the 'light field microscope' that achieves both lateral and axial resolution in thick specimens in a single camera exposure. In polarized light field microscopy, the microlens array generates a hybrid image consisting of an array of small conoscopic images, each sampling a different object area. Analysis of the conoscopic images reveals the birefringence of each object area as a function of the propagation direction of transmitted light rays. The principles and utility of the instrument that we are calling 'light field LC-PolScope' are demonstrated with images of a thin, polycrystalline calcite film, revealing the azimuth and inclination angle of the optic axis for many crystals simultaneously, including crystals with diameters as small as 2 microm. Compared to traditional conoscopy and related methods, the vastly improved throughput and quantitative analysis afforded by the light field LC-PolScope make it the instrument of choice for measuring 3D birefringence parameters of complex structures.     

基于选择最优滤光片的多光谱成像系统的研究

研究了基于选择最优滤光片多光谱成像系统优化问题,采用了优化的滤光片组合,组建了一个六通道的多光谱成像系统。利用提出的基向量和多项式组合的方式重构光谱数据,成功重建出博物馆、美术馆等展览馆常用的两种典型光源模拟器D65和A光源下油画的光谱反射率,并以光谱均方误差和色差综合误差评价成像质量。对两种光源下重建结果分析可得,最优滤光片的选取与光照环境密切相关。根据光照环境不同采用选取出的最优滤光片可得到最好光谱成像图,并且能在光谱和色度上都达到较高精度。     

基于机器视觉的光纤连接插芯内径测量系统

为了实现针对光纤连接插芯内径参数的精密和快速测量,首先采用了机器视觉方案,通过显微镜把内孔图像成像在高分辨率的CCD上,并获取图像,然后通过图像处理方法,计算出了光纤连接插芯的内径大小和真圆度,最后通过合理设计相应的硬件和软件,实现了光纤连接插芯内径参数的快速非接触式自动测量;同时提出了一种确定图像边缘的新方法,消除了光强变化对阈值设定产生的干扰,并对所采用的参数检测算法进行了阐述。实验结果表明,整个自动测量系统的测量精度达到了亚微米级,且具备抗光强变化干扰的性能。     

便携式拉曼光谱仪的设计

研制了适合现场使用的便携式拉曼光谱仪。介绍了仪器的特点和组成、激光光源、拉曼光纤探头和CCD光纤光谱仪。     

A white light confocal microscope for spectrally resolved multidimensional imaging

Spectrofluorometric imaging microscopy is demonstrated in a confocal microscope using a supercontinuum laser as an excitation source and a custom‐built prism spectrometer for detection. This microscope system provides confocal imaging with spectrally resolved fluorescence excitation and detection from 450 to 700 nm. The supercontinuum laser provides a broad spectrum light source and is coupled with an acousto‐optic tunable filter to provide continuously tunable fluorescence excitation with a 1‐nm bandwidth. Eight different excitation wavelengths can be simultaneously selected. The prism spectrometer provides spectrally resolved detection with sensitivity comparable to a standard confocal system. This new microscope system enables optimal access to a multitude of fluorophores and provides fluorescence excitation and emission spectra for each location in a 3D confocal image. The speed of the spectral scans is suitable for spectrofluorometric imaging of live cells. Effects of chromatic aberration are modest and do not significantly limit the spatial resolution of the confocal measurements.     

Simultaneous false-colour imaging of birefringence, extinction and transmittance at camera speed

A polarized light imaging technique is introduced that simultaneously captures and unfolds transmittance, fast/slow axes directions and birefringence or linear dichroism from single camera exposures. The technique, based on the rotating polarizer method, is capable of sampling an object through polarizers at four different angles in a single image with the use of an image multiplexer. The range of possible applications is demonstrated with examples from the fields of biology, medicine, forensics and material sciences.