摘要：声光可调谐滤波器（AOTF）是一种新型的分光器件，能够从复色光中衍射出带宽很窄的单色光，和传统光谱仪相比，基于AOTF的光谱仪在工作机制和仪器设计上有其自身的特点。通过分析AOTF器件的工作原理、衍射方式和参数指标，搭建了基于AOTF的成像光谱系统，利用标准单色光源进行光谱定标，并进行室外实测实验以验证系统功能。与ASD公司光谱辐射计（FieldSpec Pro FR）的同步测量结果表明：该仪器通过经验线性法获得的550～1000nm植被光谱曲线和光谱辐射计获得的曲线较为一致，能够满足高光谱成像探测的要求。

摘要：介绍了一种基于仿真星图的星敏感器地面功能测试方法。该方法对卫星(飞行器)运动轨道和姿态参数及星敏感器的姿态参数进行仿真计算、模拟生成星敏感器在轨状态下的仿真星图。星敏感器以此仿真星图作为测试信号源,通过对仿真星图的处理,实现对星点定位、星图识别、姿态计算等功能的全面测试。为简化电路设计,该方法选用星敏感器现有接口作为通讯接口。为满足功能测试的实时性需求,采取局部更新的手段来减少星图传输数据量。实验表明,该方法能对星敏感器电子部件的功能进行有效验证,在使用RS232接口、波特率设置为115200bps的情况下,可以实现20Hz数据更新率的测试。该方法实现简单、通用性强且不依赖其他外部设备,可以满足航天环境试验和整星联调阶段的功能测试任务要求。

摘要：基于内嵌处理器软核MicroBlaze的FPGA,设计了一种太阳敏感器信息处理系统。采用MicroBlaze软核实现光斑质心提取和姿态换算,并通过其它逻辑资源实现图像传感器驱动、图像存储和接口通信等模块的时序控制,同时根据MicroBlaze软核的特点,提出了一种基于扫描方式的质心提取算法。结果表明,具有单精度浮点运算能力的MicroBlaze软核能够保证太阳敏感器质心提取和姿态计算的精度;基于扫描方式的质心提取算法流程简单,占用资源少;采用SOPC的太阳敏感器无需DSP或ARM等协处理器,减小了硬件设计复杂性,提高了系统的集成度和性能。

摘要：提出一种应用于微型光学陀螺的谐振腔的优化设计方案,优化设计方案同时兼顾微型光学陀螺精度要求与其系统微型化设计。光波导材料为传输损耗为0.01dB/cm的硅基二氧化硅材料,有效的降低了谐振腔内部的损耗,使得谐振腔内损耗仅为0.5dB,利于谐振腔的高精度;光波导结构采用准单模矩形结构,利用腔中的弯曲波导对一阶模的有效滤除实现了光的基模传输,利于谐振腔的小型化;此外分析了波导的传输损耗、波导耦合器分光比对谐振腔性能及陀螺极限灵敏度的影响,得出波导耦合器分光比的优化参数,并仿真得到谐振腔的谐振清晰度达到70以上。假定在激光光源线宽为30kHz,探测器响应度0.95A/W,积分时间为10s的条件下,仿真得到系统的极限灵敏度为1.6°/h左右。最后实验验证了此优化设计方法是有效可行的。

摘要：为满足某些国家工程的发展需要,比如说航天领域内,液态燃料液位监测作为飞行指标考核的一个关键参数,检测精度直接影响到各类飞行器的指标实现效率。基于塑料光纤弯曲损耗和受抑全内反原理,设计了一种可实现单点离散与多点连续的液位传感系统。理论分析后,使用实际器材验证理论分析,阐述了操作原则、系统结构和技术优势,分析了进行液位测量的可行性。根据理论分析的结果,基于已有器材搭建了离散和连续式液位传感系统,同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。实验结果表明:所提出的新型液位传感系统不仅可以实现液位的测量,而且具有较好的测量一致性和易实现性。其中连续液位测量系统达到了测试量程450 mm,测试灵敏度为0.808 3μW/mm的液位测量。对工程应用领域的具有较好的参考意义。

摘要：针对目前大多数光谱应用软件将仪器控制功能与化学计量学各种算法实现功能分开，且价格昂贵这一现状，设计并开发了一套近红外光谱采集与处理软件，为研究生开放性实验提供了很好的教学平台。该软件包括采集模块和处理模块2个部分，前者采用面向对象编程技术，实现了在各种参数设置下的光谱采集、谱图显示及文件位图管理操作等功能，后者基于化学计量学原理，采用VisualC＋＋与Matlab混合编程技术，实现了光谱预处理、校正模型的建立及未知样品的预测等功能。

摘要：为了控制反射式旋转对称光学系统中的偏振效应,对该类系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,通过偏振光线追迹的方法,导出反射式旋转对称光学系统的偏振像差的计算公式,提出了反射界面产生的偏振像差的影响因子,对影响其偏振像差的因素进行了分析。实例分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的反射式旋转对称光学系统,要想提高其光学系统的性能,必须控制光学系统的偏振像差。提出尽可能减小入射角的大小,并通过薄膜设计减小偏振分离来降低系统中的偏振效应,是控制反射式旋转对称光学系统中的偏振像差的有效措施。

摘要：针对一种新型的声光波干涉测量技术,对声光栅正弦结构光投射器的三维测量工作原理进行了系统的分析,讨论了影响投射器光学系统结构的因素和影响接收屏上的光照度的因素,并进行了光学系统设计。在优化设计过程中,采用了限制光线最大入射角的方法,达到控制投射系统的球差和保证接收屏上照明均匀的要求。所设计的声光栅正弦光投射器具有很好的成像质量。应用该系统对在500mm处的石膏像上投射干涉条纹,可以得到能量比较均匀、变形量很小的干涉条纹图,利用该条纹图和相关的算法可以对具有复杂几何形状的物体进行有效的三维测量。

摘要：舵偏角动态测试中需要实时采集多通道、不同类型数据,而舵机数字指令的时间同步信息又无法直接获得。针对测试中数据的同步采集问题,设计了一个基于统一时标的多通道数据同步采集系统。利用舵机状态信息确定系统测试零点时间标志,并打开一个外部有源晶振作为系统时钟源,通过传感器、A/D采集卡的触发同步与舵机数字指令的计时同步相结合,实现多路数据的同步采集。其中,计时同步方法的同步误差小于5μs,系统采集设备的触发同步误差也在微秒量级,最终的同步精度满足舵偏角测试系统的测试需求。

摘要：随着我国经济的高速发展,地表水污染问题日趋严重,实现地表水水质连续监测对于保障人类健康和保护环境至关重要。亚硝酸盐氮浓度是水质评估的一项重要指标,污染的水体对人畜及水产构成很大威胁。利用紫外可见吸收光谱检测有机污染物已经成为水质检测的重要方法。国内关于紫外可见光谱法检测亚硝酸盐氮的文献并不多,一般采用对水样进行化学前处理然后再利用紫外分光光度计预测浓度。这种方法不仅检测步骤繁琐,耗时耗力,对环境进一步造成污染,而且无法实现实时连续检测。无化学预处理的基于紫外可见吸收光谱法的亚硝酸盐氮浓度检测鲜有报道。采用紫外可见光谱法针对地表水水质的无人值守自动连续监测方法开展基础研究。配置了亚硝酸盐氮样本溶液,设计了为期三天的实验,每天分别测量所有样本的紫外可见光谱(记为D1组,D2组,D3组)。首先将前两天的样本分别进行偏最小二乘回归法(PLSR)建模,利用交互验证得到平均绝对相对误差(MAPE)分别为1.19%和1.85%,这说明PLSR模型具有优良的预测精度。其次,为了验证PLSR模型在不同条件下的适应性,取D1,D2的实验数据进行互相预测分析。两天互相预测的MAPE分别为3.36%和4.51%,低于5%,说明PLSR模型具有良好的鲁棒性。最后,将D1,D2的全部样本用于建立最终的PLSR实测模型,D3的样本作为测试集。测试集的MAPE为2.19%。结果表明,基于紫外可见光谱分析技术的PLSR算法对溶液中亚硝酸盐氮浓度的算法检测结果的MAPE均控制在5%以下,优于同类文献的测量精度。此外,PLSR模型建模过程简单,运算时间短;建好的模型结构简单更容易移植并固化到嵌入式系统中,为后期开发设计便携式装置带来便利。作为地表水亚硝酸盐氮浓度检测的基础研究,可为日后地表水水质的精准快速检测提供指导。