检索结果-内蒙古大学图书馆

光学精密工程 2013年第4期21卷 1032-1039页

作者：王晓初尤政赵开春清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室

基于视线传感器原理,研究了如何确定摄动作用下两颗卫星间相对状态的问题。采用VISNAV传感器作为相对状态传感器,并应用一种改进滤波算法实现了问题求解。首先,考虑了两颗卫星间相对位置与相对姿态的运动方程及摄动作用的影响,给出了改... 详细信息

基于视线传感器原理,研究了如何确定摄动作用下两颗卫星间相对状态的问题。采用VISNAV传感器作为相对状态传感器,并应用一种改进滤波算法实现了问题求解。首先,考虑了两颗卫星间相对位置与相对姿态的运动方程及摄动作用的影响,给出了改进的离散系统方程及其误差协方差矩阵的取值方法,避免了复杂协方差矩阵的实时额外求解,降低了算法计算量及实施难度。最后,给出相应的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法并通过STK和MATLAB软件进行了数值仿真实验。分析表明,改进后的算法保证了收敛性,数值仿真及对比仿真验证了本文方法的可行性和有效性。在摄动因素作用的前提下,改进的方法能够在200m的相对距离内达到角秒级的相对姿态确定精度和毫米级的相对位置确定精度,完全可以满足近距离自由飞行卫星间的相对状态确定要求。

关键词：视线传感器相对状态确定摄动改进的无迹卡尔曼滤波

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基于脉冲受激布里渊散射光谱的非接触式黏弹性测量

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物理学报 2024年第12期73卷 367-376页

作者：李佳芮乐陶然尉昊赟李岩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

细胞和组织的力学特性在决定生物功能中起着至关重要的作用,布里渊光谱技术作为一种黏弹性显微成像方法,可以无标记、非接触地以高空间分辨率表征样品的力学特征变化.为了更加灵敏地识别生物系统的微小力学性质差异,在提高布里渊散射效... 详细信息

细胞和组织的力学特性在决定生物功能中起着至关重要的作用,布里渊光谱技术作为一种黏弹性显微成像方法,可以无标记、非接触地以高空间分辨率表征样品的力学特征变化.为了更加灵敏地识别生物系统的微小力学性质差异,在提高布里渊散射效率的同时,结合多种黏弹性对比机制进行测量是需要关注的问题.本文报道了基于脉冲受激布里渊散射的光谱测量方法,采用脉冲光激发、连续光时域探测的方式,通过一次时域测量即可得到完整光谱并根据光谱信息反演样品的多种黏弹性参数.得益于受激散射和时域探测,实验中以毫秒级的光谱积分时间即可得到信噪比为26 dB的光谱,弹性纵模的存储模量和损耗模量的平均测量精度分别达0.1%和1%.基于此方法,测量并对比了常见液体及聚合物材料的布里渊光谱,并研究了不同固化阶段的PDMS弹性变化,与琼脂糖凝胶进行了对比.最后,基于多种黏弹性对比机制对6种食用油进行鉴别,不仅为物质鉴别提供了新的思路,也拓展了布里渊光谱的测量能力,提高了黏弹性测量的灵敏性.

关键词：布里渊散射黏弹性生物力学

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基于改进波长调制光谱技术的高吸收度甲烷气体测量

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物理学报 2023年第1期72卷 36-43页

作者：李绍民孙利群清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

本文对波长调制光谱(WMS)技术进行了改进,并以其为基础测量了高吸收度的甲烷气体.WMS常被用于气体浓度测量,其依赖于二次谐波幅值与气体浓度之间的线性关系,但是传统的WMS技术只适用于气体吸收度远小于1的情况,这是因为在传统WMS理论的... 详细信息

本文对波长调制光谱(WMS)技术进行了改进,并以其为基础测量了高吸收度的甲烷气体.WMS常被用于气体浓度测量,其依赖于二次谐波幅值与气体浓度之间的线性关系,但是传统的WMS技术只适用于气体吸收度远小于1的情况,这是因为在传统WMS理论的推导中,需要对朗伯比尔定律进行一阶近似,而一阶近似仅在低吸收度下成立,所以在高吸收度下二次谐波与气体浓度的线性关系不成立.在本文的改进方案中,不需要对朗伯比尔定律做任何近似处理.将激光分为测量光与参考光两路,测量光被待测气体充分吸收后由光电探测器收集光强信号,参考光的光强信号不被吸收直接由另一个光电探测器直接探测,两个光电探测器的输出信号经模数转换后传输至上位机,上位机对两路信号均先取自然对数,然后根据参考信号确定二次谐波的解调相位,这样解调出来的二次谐波信号即使在高吸收度下也与气体的浓度保持线性关系.本文介绍了传统WMS理论与改进后的WMS理论,并分别测量了一系列浓度梯度的甲烷气体,对比了传统WMS和改进WMS的实验结果,证实了在高吸收度下,传统WMS理论中的线性不再成立,但改进的WMS仍能保证二次谐波与甲烷浓度之间的线性关系,验证了改进方案的优势;最后通过艾伦标准差分析,得到该甲烷测量系统在平均时间103.6 s时稳定性达到最优,对应的艾伦标准差为26.62×10^(-9)分之一体积.

关键词：波长调制光谱甲烷测量红外光谱高吸收度

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超透射理论及生化检测应用研究进展（英文）

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光谱学与光谱分析 2015年第3期35卷 751-759页

作者：涂龙王文会邱志昌清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

超透射现象自15年前发现以来激起了研究人员广泛的兴趣。基于超透射的生化检测技术也于近10年发展起来,因具有免标记、实时检测、灵敏度高等优点,其应用研究方兴未艾。文章首先简单要介绍了超透射,概括了超透射机理和影响因素的研究进展... 详细信息

超透射现象自15年前发现以来激起了研究人员广泛的兴趣。基于超透射的生化检测技术也于近10年发展起来,因具有免标记、实时检测、灵敏度高等优点,其应用研究方兴未艾。文章首先简单要介绍了超透射,概括了超透射机理和影响因素的研究进展,然后论述了超透射应用于生化检测上的发展,着重介绍了国际上三个有一定代表性的研究团队的研究过程及成果,最后展望了超透射生化检测技术的发展趋势和应用前景。该文为国内外相关领域的科研人员进一步开展研究提供参考。

关键词：超透射表面等离子体共振生化检测纳米孔阵

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用于星间激光干涉测量的分频相位计辅助弱光锁相

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物理学报 2023年第14期72卷 316-325页

作者：乐陶然穆衡霖徐欣谈宜东尉昊赟李岩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

弱光锁相是星间激光干涉测距的重要环节,通过锁相环跟踪外差干涉光信号相位.受散粒噪声、激光频率噪声等各类噪声限制,锁相环内部本地振荡器信号与外差信号间存在一定相位差,而锁相环的鉴相范围只有正负半个周期,若相位差某时刻超过鉴... 详细信息

弱光锁相是星间激光干涉测距的重要环节,通过锁相环跟踪外差干涉光信号相位.受散粒噪声、激光频率噪声等各类噪声限制,锁相环内部本地振荡器信号与外差信号间存在一定相位差,而锁相环的鉴相范围只有正负半个周期,若相位差某时刻超过鉴相范围,则本地振荡器在反馈调节下可能会进入错误的工作点,出现周跳,导致后续相位重构出错.本文提出了基于引力波探测背景的一种周跳诊断方法,在原锁相环基础上引入一个具有更大鉴相范围的辅助分频相位计,可以对锁相环是否出现周跳提供判断依据.结合已有的锁相环及噪声理论,建立了分频相位计的理论模型,以此数值模拟了分频相位计工作,模拟结果表明,分频相位计可以实现大范围鉴相,具有判断弱光锁相周跳的能力.

关键词：空间引力波探测弱光锁相周跳分频相位计

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基于可调谐半导体激光器吸收光谱的高灵敏度甲烷浓度遥测技术

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物理学报 2017年第10期66卷 42-50页

作者：丁武文孙利群衣路英清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

讨论了一种新的高灵敏度甲烷遥测方法,利用可调谐激光二极管的调制光谱技术扫描甲烷的吸收峰,通过在测量光路中插入参考气池,增强低浓度情况下的吸收峰辨识能力,以提高甲烷浓度遥测信号的信噪比.此外,可以将激光器的中心波长锁定至气体... 详细信息

讨论了一种新的高灵敏度甲烷遥测方法,利用可调谐激光二极管的调制光谱技术扫描甲烷的吸收峰,通过在测量光路中插入参考气池,增强低浓度情况下的吸收峰辨识能力,以提高甲烷浓度遥测信号的信噪比.此外,可以将激光器的中心波长锁定至气体吸收峰的峰值位置从而使仪器工作于吸收峰锁定模式,进行甲烷浓度的连续监测.实验结果表明,在测量距离分别为10 m和20 m时,周围环境中的甲烷积分浓度探测极限可以分别达到5 ppm·m和16 ppm·m.在吸收峰锁定工作模式下,系统在37 m距离处具有22 ppm·m的检出限,并可以监测甲烷浓度的快速变化.

关键词：波长调制光谱遥测可调谐激光背向散射

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绝对重力测量中振动传感器振动补偿性能的分析

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物理学报 2022年第4期71卷 368-378页

作者：文艺伍康王力军清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析... 详细信息

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响,并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能.实验结果显示,采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制,在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差,但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低,在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作.采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制,在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差.本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据,有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑.

关键词：绝对重力测量振动补偿振动传感器

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基于量子修正的石墨烯纳米带热导率分子动力学表征方法

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物理学报 2014年第7期63卷 270-276页

作者：郑伯昱董慧龙陈非凡清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

本文提出了基于量子修正的非平衡态分子动力学模型,可用于石墨烯纳米带热导率的表征.利用该模型对不同温度下,不同手性及宽度的石墨烯纳米带热导率进行了研究,结果发现:相较于经典分子动力学模型给出的热导率随温度升高而单调下降的结论... 详细信息

本文提出了基于量子修正的非平衡态分子动力学模型,可用于石墨烯纳米带热导率的表征.利用该模型对不同温度下,不同手性及宽度的石墨烯纳米带热导率进行了研究,结果发现:相较于经典分子动力学模型给出的热导率随温度升高而单调下降的结论,在低于Debye温度的情况下,量子修正模型的计算结果出现了反常现象.本文研究还发现,石墨烯纳米带的热导率呈现出明显的边缘效应及尺度效应:锯齿型石墨烯纳米带的热导率明显高于扶手椅型石墨烯纳米带;全温段的热导率及热导率在低温段随温度变化的斜率均随宽度的增加而增大.最后,文章用Boltzmann声子散射理论对低温段的温度效应及尺度效应进行了阐释,其理论分析结果说明文章所建模型适合在全温段范围内对不同宽度和不同手性的热导率进行精确计算,可为石墨烯纳米带在传热散热领域的应用提供理论计算和分析依据.

关键词：石墨烯纳米带热导率量子修正分子动力学模拟

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配体修饰的金纳米颗粒的二次谐波散射多极子分析

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物理学报 2022年第17期71卷 118-126页

作者：张雨佳卢敏健李岩尉昊赟清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

贵金属纳米颗粒的配体修饰在生化传感、催化、纳米科学等领域有着广泛的应用需求,深入了解其配体作用过程机制有着深刻的意义.二次谐波散射技术(SHS)由于具有较高的表面敏感性和无标记检测的优势特征,成为研究金属纳米颗粒配体修饰过程... 详细信息

贵金属纳米颗粒的配体修饰在生化传感、催化、纳米科学等领域有着广泛的应用需求,深入了解其配体作用过程机制有着深刻的意义.二次谐波散射技术(SHS)由于具有较高的表面敏感性和无标记检测的优势特征,成为研究金属纳米颗粒配体修饰过程的重要手段.本文通过实验方法,测量了在两种配体修饰分子(十六烷基三甲基氯化铵和L-半胱氨酸)吸附同样尺寸金纳米球前后的二次谐波(SH)散射图样,观察了散射图样的强度和形状的变化并进行了分析.基于Dadap的多极子理论,本文推导了较大尺寸纳米球的SH散射场的多极子展开式,以及多极子(到八极子)贡献和纳米球半径的关系,并由此提出等效尺寸效应来描述不同配体吸附情况对散射图样的影响,较好地解释了图样的变化趋势.本文提供了一种分析不同配体修饰的二次谐波散射过程的方法,同时也为纳米粒子表面配体的界面物理化学分析提供了一种可能的定量方法.

关键词：二次谐波散射金纳米颗粒表面配体修饰多极子分解

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相敏式激光啁啾色散光谱技术在高吸收度情况下的应用

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物理学报 2017年第12期66卷 77-86页

作者：丁武文孙利群清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

研究了相敏式激光啁啾色散光谱法在高吸收度情况下的应用.用窄频半导体激光器作为光源,利用一工作于载波抑制模式的铌酸锂电光强度调制器调制单频激光,在单频激光两侧产生两个边频分量,并通过两边频分量产生外差干涉信号.利用外差干涉... 详细信息

研究了相敏式激光啁啾色散光谱法在高吸收度情况下的应用.用窄频半导体激光器作为光源,利用一工作于载波抑制模式的铌酸锂电光强度调制器调制单频激光,在单频激光两侧产生两个边频分量,并通过两边频分量产生外差干涉信号.利用外差干涉的相位波动来测量甲烷气体位于1653.7 nm附近的折射率波动,通过气体折射率与吸收系数之间的Kramers-Kronig关系计算甲烷气体浓度.传统的波长调制光谱法受限于郎伯-比尔定律,在应用于高吸收度的情况时,存在灵敏度下降的问题,甚至出现随气体浓度上升输出信号反而下降的现象.实验结果显示,相同实验条件下,波长调制光谱法的线性测量范围为38.1—1500 ppm·m,线性测量的动态范围仅为16 d B;而相敏式激光啁啾色散光谱法在很大的吸收度范围内均具有线性输出,检出限低至47.3 ppm·m,线性测量范围上限为174825 ppm·m,具有超过35 d B的动态范围.

关键词：可调节半导体激光吸收光谱法色散光谱波长调制光谱外差干涉

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