摘要：平面光栅双单色仪是构成光栅衍射效率测试仪的重要组成部分,为了完成光栅衍射效率测试仪的研制,需要对平面光栅双单色仪的光学系统进行设计和模拟。仪器主要由光源、前置单色仪、测量单色仪和探测器组成;结合仪器的实际使用需要,确定了光源、探测器和光路结构,根据仪器的设计要求,分别对前置单色仪和测量单色仪的光学系统进行设计和模拟,给出了各自光学系统的像面点列图和实际光线追迹数据。设计结果保证了仪器光学系统的测量准确性。

摘要：研究了Czerny-Turner正交型光栅单色仪的波长校准技术。结合单色仪的结构参数和特点,提出以符合光栅方程的正弦曲线作为仪器出射波长的校准方程,基于最小二乘法原理给出校准方程的拟合残差表达式,由于校准方程的非线性,应用二维Nelder-Mead单纯形法求解拟合残差的待定系数,建立了波长与光栅转角的精确表达式,并通过实验验证了该算法的准确性。结果表明,经过校准的单色仪波长定位精度小于0.1nm,比设计要求提高一个数量级。该方法在Czerny-Turner正交型光栅单色仪的波长校准过程中,应用简单,容易实现,只需稍加修改步进电机的控制程序,即可完成对仪器出射波长的快速实时校准,实用性强。

摘要：平场全息凹面光栅的理想像面应为一平面,此时子午焦线与弧矢焦线均位于像面内且彼此重合,形成接近理想像点的光谱像。但子午焦线总是存在弯曲,只有弧矢焦线在满足一定条件的情况下可以成为直线。鉴于此,提出一种满足平场弧矢焦线条件的平场全息凹面光栅设计方法。利用光学设计软件ZEMAX研究了运用此方法设计的零像散光栅的成像特性,并与原有设计方法得到的结果进行比较。模拟结果显示,满足平场弧矢焦线条件的光栅能够达到与原有方法所设计光栅相当的光谱分辨率,而其全波段零像散特性使其拥有更加出色的弧矢方向聚焦性能,显著提高平场光谱仪的信噪比。

摘要：凹面全息光栅是光谱分析仪器的核心器件之一,其成像质量直接决定了光谱分析仪器的分辨本领。利用光程函数理论设计凹面全息光栅是一个繁琐的求解非线性方程组的过程,该过程分两步进行,每步需要求解四个非线性方程。分两步求解不但过程麻烦,还不可避免地引入了取舍误差,降低了最优参数的精度。为了解决该问题,本文提出了一种设计单色仪凹面全息光栅的新方法——一步法,该方法不但可以简化求解过程、降低最优参数的误差,还可以方便地控制整体像差的变化趋势。采用有较强全局搜索能力的遗传算法求解该方法中非线性方程的极值问题,并与传统的方法对比验证了该方法的可行性和正确性,结果表明,一步法不但在方法上比两步法简便,其设计结果还优于两步法。

摘要：供热过程存在的大惯性,时变性,滞后性等特性,严重影响了供热过程的控制性能;为了解决上述问题,针对二次网进行了基于温度的流量调节;并且分别针对滞后特性在PID的基础上加入了Smith算法,针对时变特性又在Smith和PID基础上加入模糊控制,分别就所建模型和由于扰动等外界因素造成的系统参数变化后的模型设计了Smith-Fuzzy-PID控制器并进行了仿真研究;仿真结果表明,Smith-Fuzzy-PID在模型精确和外界扰动两种情况下均能达到很好的控制效果,方法可行有效。

摘要：集中供热系统存在大惯性、非线性以及时变性等问题,为了保证集中供热系统末端用户的采暖质量,针对集中供热二次网系统,设计了二次网回水温度的预测模型及智能控制策略,以实现二次网回水温度的准确控制,满足末端用户的采暖需求。通过飞升曲线建立了温控系统的数学模型。设计了一个RBF神经网络预测模型,模型的输出作为温控系统的二次网回水温度给定值。在控制算法上,设计了三层前向型神经网络与PID相结合的智能控制器,实现对二次网回水温度的闭环控制。基于所建立的数学模型、预测模型及控制器进行了仿真实验。仿真结果表明,所采用的控制方法与常规PID控制相比,具有调节时间短,超调量小的优点。验证了所采用控制方法的可行性和有效性。

摘要：在平场凹面全息光栅的设计制作中,不可避免的存在曲率半径误差,严重影响光栅光谱仪的分辨率。为了从理论上分析并指导光谱仪器的设计和装调,运用几何光线追迹方法计算并分析了不同曲率半径误差下光谱像宽度的变化规律,发现在一个较大的误差范围内子午焦线的位置随着曲率半径的变化前后平移,同时其弯曲程度几乎没有改变。数值计算发现通过调整像面位置或入臂长度均能够补偿曲率半径的误差。数值模拟结果显示,修正使用结构后的光栅能够达到与设计结果相近的成像质量。

摘要：平场全息凹面光栅的制作和使用中不可避免地存在结构参量误差,包括曲率半径误差、制作结构误差以及使用结构误差。利用光线追迹方法研究了像宽随波长的变化曲线与子午焦线的对应变化关系,有助于光谱仪的设计和装调。通过分析各种结构参量误差对像宽曲线的影响发现,在较大误差范围内,光栅参量误差对子午焦线的影响作用为平移作用和倾斜作用。数值计算结果显示,光栅结构参量误差之间存在普遍的补偿作用,误差补偿之后光栅的成像质量能够达到与设计结果相近的水平。

摘要：为了解决大多数粉体混合造粒设备存在对物料的针对性较强或混合设备与造粒设备分离的问题,基于搅拌和揉搓原理,研究开发了双旋转横卧式粉料混合造粒机,阐述了该设备的主要结构与工作原理。以铁粉做示踪物评价了混合均匀度,试验表明:该试验机的混合偏差为2.06%,混合均匀度最高可达到97.94%,混合周期在210s左右。利用颗粒直径散点图的线性回归曲线斜率评价了颗粒均匀度,在试验时间50～1050s内,造粒范围为3.89～18.78mm;在250～650s内,取样散点线性回归曲线的斜率在0.0644～0.1026之间。混合和造粒试验结果表明该设备对预混粉料适应性强、造粒范围较宽、混合均匀度和造粒均匀度较高、混合周期和造粒周期较短。

摘要：随着户外物性分析实验的日渐增多,开发轻小型、便携式,且响应波段范围宽的光谱仪器的需求越来越迫切。根据凹面全息光栅均方根优化理论,设计了一款轻小型宽波段单色仪。该单色仪主要由三块IV型凹面全息光栅和上下两层可旋转的平台组成,三块光栅对称地固定于上层平台上,由一台步进电机带动上层平台旋转实现光栅之间的切换,另一台步进电机带动下层平台旋转实现单块光栅的扫描。三块光栅的响应波长范围分别为400～1000,1000～1700和1700～2500nm,其理论分辨极限分别优于2.5,2.8和4.0nm。并对三块光栅的制作误差和双层平台结构误差进行了分析,结果表明,在能够保证的误差范围内,该单色仪的光谱质量可以较好地满足户外光谱分析的要求。