摘要：光镊是研究单分子生物物理特性的独特工具,因而光镊设备的研发是一个极为重要的课题.本文根据矩阵光学,对基于有限远共轭显微镜的光镊操控光路进行计算,得出了阱位径向操控和轴向操控方程,并分析了光束调控系统、共焦系统后置透镜和耦合透镜安装位置误差及物镜轴向位置调整对光镊阱位径向及轴向操控精度的影响.计算结果显示,当物镜初级像面和耦合透镜像方焦面完全重合,光束调控系统和耦合透镜的距离误差对阱位径向和轴向操控精度没有影响.光镊系统元器件定位不准时,基于无限远共轭显微镜光镊的阱位径向操控误差和轴向操控误差都小于基于有限远共轭显微镜光镊的阱位径向操控误差和轴向操控误差.当光镊耦合透镜定位误差控制在小于10mm时,基于有限远共轭显微镜光镊的径向和轴向操控误差分别小于5.9%和11.4%,有限远共轭显微镜仍然存在改造为光镊的价值.本文理论为基于有限远共轭显微镜的光镊设计、改造和操控提供理论和实验指导.

摘要：光镊已经成为研究单分子生物物理特性的一个基本工具,因而光镊设计是一个极为重要的课题。光镊捕获光路一般由激光器、扩束系统、光束调控系统、共焦系统、光束耦合系统和大数值孔径的物镜组成,通过保持物镜后瞳充满度来实现光镊稳定性。本文根据几何光学,利用矩阵光学进行光镊捕获光路计算,得到了各个透镜间距、透镜和光束调控系统距离、物镜后瞳处光斑大小与光束调控系统处光斑大小的关系、光束调控系统处光斑大小和入射激光光斑大小的关系。本文计算结果表明光镊横向位置和物镜高度无关,并指出了物镜后瞳位于成像透镜后焦面、光束调控系统位于共焦系统后透镜像方焦面处,才能在光镊阱位纵向操控时保持物镜后瞳充满度不变。本文工作为光镊设计和调整提供了非常简洁而有效的理论指导。

摘要：设计一种电调制、一体化的二氧化碳体积分数检测系统.该系统基于CO2气体分子对红外光的特征吸收和Lambert-beer定律,采用双通道设计,由热释电传感器检测到的两路信号经过1 Hz低通放大电路处理后,输入示波器显示.为了避免光源波动对测量结果的影响,采用5V稳压电路驱动红外光源,单片机对其进行1Hz亮灭调制.对两路输出信号进行计算,可得CO2体积分数.结果表明:检测仪量程为0%80%,响应时间小于1.5s.

摘要：设计出以可编程控制器、伺服电机放大器、伺服电机和编码器为主要部件的可编程机械斩光器,并将其与多光镊系统相耦合,构建了胶体微粒间相互作用势测量系统。利用该系统测量聚苯乙烯球悬浮液中两个小球之间的静电相互作用势,其结果与胶体稳定理论符合,验证了系统的可靠性。该斩光器具有良好的易用性、兼容性和可移植性。并且该系统能在可控的物理化学条件下从粒子层次直接测量胶体粒子间不同类型的相互作用势,为深入研究胶体的微观机制提供了一种有效的测量手段和技术平台。

摘要：光镊可以非接触、无损伤地操纵尺度位于数纳米到数十微米之间的生物细胞、亚细胞、生物大分子以及胶体粒子，已经成为生命科学和胶体化学领域不可缺少的研究工具。根据几何光学，对基于有限远光学系统显微镜的光镊光路进行了分析计算。这类系统由捕获光源、准直透镜、倒置生物显微镜、大数值孔径物镜、成像系统和CCD相机组成，可以在保持物镜后瞳充满度的情况下调整阱位和刚度，具有捕获力大、被捕获的粒子成像清晰等优点，可以很好地满足科研和教学需求。

摘要：光镊利用光学梯度力捕获和操控微小粒子,已经成为深入研究生物分子间相互作用等微观机制的独特技术.光镊光束操控系统一般由扩束输入镜、扩束输出镜、调焦透镜、耦合透镜和压电转镜等光学元器件组成,以保证物镜后瞳充满的前提下实现光镊阱位操控.光镊阱位的三维精确操控是实现光镊位钳和力钳模式的基本条件.本文根据矩阵光学,对基于无穷远校正显微镜的光镊操控光路进行计算,分析扩束输入镜、调焦透镜和物镜轴向位置调整,以及压电转镜、调焦透镜和耦合透镜安装位置误差对光镊径向阱位操控精度的影响,得到了物镜高度调整基本不会影响光镊径向位置操控,压电转镜和调焦透镜的安装位置误差对光镊径向阱位操控精度影响最大等结论,提出了能够实现径向阱位精确操控的轴向阱位动态操控范围,为光镊设计和操控提供理论和实验指导.

摘要：本文研究了基于模糊切换规则的多模型控制方法 ,通过模糊切换实现了多控制器集的平滑切换 ,各局部控制器可以采用常规或智能控制规律设计。并在环境干扰条件下 ,以航向控制为例 ,对AUV进行航向跟踪 ,对比基于单一模型下设计的控制器。仿真结果验证了该控制方法具有很好的控制性能和鲁棒性。

摘要：光镊利用强会聚激光对微粒产生的梯度力来捕获微粒,可以进行无损、远程操控,同时具有皮牛精度的测力特性,已经成为物理学、生命科学和胶体化学等研究领域中不可缺少的研究工具。光镊效应可以表现微小的光子动量和角动量,是物理学的重要教学工具。本文根据高斯光束传播和变换规律,设计具有稳定捕获性能的最小化光镊,并给出了典型参数。光镊系统由捕获激光、光束耦合系统、倒置生物显微镜和大数值孔径物镜组成,成像系统由物镜、摄影目镜和CCD相机组成。本光镊系统具有紧凑特性,同时通过保持物镜后瞳充满度来实现稳定捕获。在该最小光镊系统上,可以根据用户需求增加光镊阱位操控系统、刚度调节系统和其他辅助设备以满足不同操控要求,可以很好地满足科研和教学需求。

摘要：光镊是一门利用光的动量与物质相互作用产生光势阱效应以实现粒子捕获的重要技术,该技术被广泛应用于纳米或微米级微粒的捕获及操控领域。当今技术和需求的发展对光镊系统的光束变换提出了更高的要求,因此需要对捕获光源的光束进行整形,获得光镊所需的光场分布。以激光光束整形的器件为主线,分别介绍在光镊系统中使用棱镜、衍射光学元件、液晶空间光调制器、数字微镜器件、光纤等光学元件进行捕获光源光束整形的情况。列出了这些器件组成的典型整形光路,以及近年来这些器件在光束整形方面的研究进展。同时还介绍了在捕获光源的整形设计中,上述方法的各自特点及相应的捕获能力。

摘要：提出了基于模糊航向制导的水下机器人间接航迹控制方法,航向制导环采用模糊算法进行最优艏向实时解算,再以此艏向作为期望航向进行航向控制;为提高系统的鲁棒性和自适应性能,航向控制环采用滑模控制器,最终实现AUV的航迹跟踪.最后,根据此方法进行了航迹跟踪试验,结果表明模糊艏向解算器的航迹控制精度要大大高于PID艏向解算器.并且设计方法易于理解,便于工程设计和应用.