摘要：随着生活和消费水平提高,消费者对于乳制品食品安全及品质的要求越来越高。原料奶质量直接影响乳制品的生产与消费安全,在牛奶收储及生产环节都需要对各种非法添加物进行严格检测,以保证产品质量。目前常用的检测方法主要以化学法与仪器分析方法为主,需要针对不同类型添加物设计前处理步骤,过程繁琐,检测效率低,无法满足实时在线需要。针对多种类掺假异常牛奶样品实时在线检测需要,研究了基于中红外光谱的非靶向检测方法。实验样品选择蒙牛公司六个奶质稳定的奶源地收集到的天然原奶样品,并配制含有多种掺假物的异常牛奶样品集。采集样品中红外光谱,并针对在线检测过程中的干扰来源,选择平滑滤波、多元散射校正、基线校正及归一化等预处理方法,提高光谱信噪比与一致性。为了提高非靶向模型识别准确度及稳健性,根据牛奶样品中红外光谱特征,选择无信息变量消除(MC-UVE)、无变量信息消除-连续投影(UVE-SPA)与竞争自适应重加权采样(CARS)三种方法,筛选原始光谱中的特征波长变量。在得到的不同特征波长变量组合的基础上,分别建立基于偏最小二乘判别(PLS-DA)及支持向量机(SVM)的鉴别模型,对多种掺假物异常牛奶样品进行非靶向鉴别。实验结果表明,SVM模型鉴别准确度优于PLS-DA,CARS方法筛选得到的变量组合应用于不同鉴别模型的效果均较优,与SVM模型结合对训练集与测试集的分类准确率分别达到97.84%与94.55%。分析特征波长变量分布可知,CARS方法筛选出的变量主要集中在异常牛奶样品光谱特征比较明显的区域。样品误分类结果表明,该模型组合可以较为准确识别异常牛奶样品,具有较好的特异性。研究结果表明,基于红外光谱技术建立非靶向鉴别模型可以实现多种异常牛奶样品快速准确识别,为牛奶掺假及生产过程在线检测提供了支持。

摘要：近年来研究者们将基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的脑-机接口(BCI)系统与增强现实(AR)技术相结合,以提升BCI系统的灵活性和便携性,但基于传统SSVEP范式的AR-BCI普遍性能偏低。本研究利用AR设备对双眼分别进行投影的特点设计了一种双眼异频编码SSVEP范式,通过对左、右眼分别进行不同频率的编码提高SSVEP编码的信息量。共采集了14名被试的数据,采用任务相关成分分析(TRCA)算法进行SSVEP识别,对比双眼异频编码和双眼同频编码SSVEP范式在AR环境下的性能,分析两种编码下SSVEP的频域特征、信噪比和功率谱熵。双眼异频编码采用1、2、3 s脑电数据的平均分类正确率分别为90.9%、93.9%和95.0%,双眼同频编码采用1、2、3 s脑电数据的分类正确率分别为81.1%、87.8%和90.2%。当时间长度小于等于1 s时双眼异频编码刺激的分类正确率显著高于双眼同频编码刺激(0.5 s:t(13)=4.562,P0.05,Cohen′s d=-0.271),但其功率谱熵显著高于双眼同频编码(t(13)=-2.968,P<0.05,Cohen′s d=-0.793)。本研究表明,与传统双眼同频编码SSVEP范式相比,采用双眼异频编码能够提高AR-BCI系统的性能。

摘要：高频稳态非对称视觉诱发电位(SSaVEP)为设计舒适、实用化的脑-机接口(BCI)系统提供了一种新的范式,但是高频信号幅值弱、噪声强,研究如何增强其信号特征具有重要意义。本研究采用30 Hz高频视觉刺激,将周围视野标准等分为八个环形扇区,基于视觉空间到初级视觉皮层(V1)的映射关系选择八种环形扇区对,并为每种环形扇区对设计三种相位(同相[0°,0°]、反相[0°,180°]、反相[180°,0°]),探究相位调制下SSaVEP的响应强度和信噪比两类特征。本文共招募八名健康受试者参与试验,结果表明,30 Hz高频刺激下,有三种环形扇区对在相位调制下SSaVEP特征的差异较大,且空间特征表现为下侧视野环形扇区对的两类特征值明显高于上侧视野环形扇区对。研究进一步采用滤波器组集成任务相关成分分析计算环形扇区对在三种相位调制下的分类精度,平均分类精度最高可达91.5%,证明了相位调制的SSaVEP特征可用于编码高频SSaVEP。综上,本研究结果为增强高频SSaVEP信号特征,拓展传统稳态视觉诱发电位范式指令集提供了新思路。

摘要：用标量有限元方法计算了周期性极化的铌酸锂光波导中模折射率和模场分布 ,并在计算中引入铌酸锂晶体折射率与温度变化的关系 ,分析了准位相匹配铌酸锂波导倍频效率与极化反转光栅周期、基频光波长、波导器件温度等关系 .理论分析与实验结果符合得很好 .在此基础上 ,分析了波导制作参数与倍频效率、光栅周期与晶体温度 ,以及温度带宽与光栅通光方向长度等关系 ,进而对铌酸锂波导倍频器件进行优化设计 .

摘要：为了提高激光周向探测中出射光场的均匀度,增加其有效作用区域,本文提出了一种采用圆锥型视场的前倾探测方案。基于六象限分区的布局方式,该系统利用非球面透镜对激光二极管的输出光束在子午和弧矢两个方向同时进行准直,通过鲍威尔棱镜实现弧矢方向扩束匀光,采用偏转棱镜保证光束前倾角为60°,并借助弧矢方向上的柱面镜进行完整的圆锥型视场拼接。在不同距离处的模拟仿真结果表明,系统在子午方向上出射视场角为±0.75°,在弧矢方向上可以覆盖360°视场完成周向探测。系统出射光场在四个目标平面上的照度均匀度均大于90%,能量利用率可达98%以上。该系统结构紧凑,整体仅由三片透镜构成,实现了一体化设计,为激光周向探测系统中的光学设计提供了参考。

摘要：随着激光雷达技术的发展和测距精度需求的提高,对发射和接收光学系统提出了新的要求,需具有光束可调节、测量光斑小、回波效率高等特性。设计一种工作于1550 nm光通信波段的收发一体光学系统,发射与接收模块共用部分光路,以减小接收视野盲区,同时有利于结构小型化。为解决不同测量距离、不同表面倾角造成的回波能量差异问题,将光学系统的扩束组件设计成放大倍率为2×~3.5×的连续可调结构;使用两组双胶合透镜进行色差校正,以降低光谱宽度对系统传播距离的影响。经设计优化,系统准直后的激光发散角小于0.3 mrad,出射光斑直径在6.26 mm~10.20 mm连续可调,对于50 m内的测量目标,照射光斑直径均小于20 mm,且在不同变焦位置发散角和光斑直径均满足设计要求。

摘要：机器视觉检测技术具有非接触、高精度的优点,正在逐渐取代人工检测,成为工业生产检测的重要一环,作为前端的光学系统是机器视觉检测技术的核心部分。文中针对半径10 mm以内的光滑球体表面检测设计了一款双远心光学成像系统。系统由7片镜片和1片滤光片组成,采用了2个非球面校正像差,调制传递函数曲线在40 lp·mm-1处大于0.3,具有良好的成像性能。由于该系统光圈较小且待测物为类镜面反射材料,设计完成后进行了照明模拟,选择采用多个面光源对待测物进行照明。模拟结果表明,文中设计的双远心光学系统实现了对较大曲率表面成像,并给出了一种配套的照明方式。

摘要：为了实现空间中一定距离的近似等光程光束传输,设计了一种包含离轴椭球面反射镜的波面整形系统。基于几何光学与初级像差理论,结合Zemax光学设计软件,分析了椭球面反射镜圆锥系数、离轴量对像面处光程差的影响;设计了平面-椭球面反射镜和双椭球面反射镜2种光学结构的波面整形系统,并比较了2种结构的公差。分析结果表明:平面-椭球面反射系统和双椭球面反射系统均实现了空间中1 m距离的光束传输,且2种结构系统在3 mm物高视场和孔径角为6°条件下,各视场光瞳之间的光程差分别为0.14 mm和0.04 mm,因此,双椭球面反射结构整形效果优于平面-椭球面反射系统,但双椭球面反射结构对公差的敏感度更高。

摘要：近年来,内窥镜广泛应用于复杂环境下小尺寸零件缺陷检测,该文设计一种用于航空发动机叶片检测的工业内窥镜光学系统。系统基本结构采用二次成像,物镜采用非对称反远距结构,将大视场光线收束进小口径腔体中,适配镜将物镜所成一次实像放大21倍,后接对角线长42 mm高速相机。系统基于Zemax设计软件进行系统优化、公差分析和像质评价,最终系统具有大视场(120°)、细孔径(3 mm)、耐高温(25℃~180℃)等特点。由于对视场、孔径和适配镜放大率有较高要求,因此合理引入非球面提高系统成像质量,入瞳直径提高至0.5 mm,系统空间截止频率在17 lp·mm^(-1)处,全视场调制传递函数值均大于0.28,最大畸变值小于21.2%。

摘要：紫外像增强器在电晕检测、战略国防、科学研究等领域具有广泛的应用,但由于与其配合使用的紫外光学镜头可用材料匮乏,存在色差校正困难等问题,难以满足宽光谱应用需求。论文分析了单层衍射元件和双层衍射元件在宽波段紫外光学系统中的适用性,并各设计了一套宽光谱、高分辨率的紫外光学系统。单层衍射紫外光学系统的工作波长范围为230 nm~280 nm,在截止频率60 lp·mm^(-1)处调制传递函数(MTF)值优于0.47;双层衍射紫外光学系统的工作波长范围为200 nm~400 nm,在截止频率60 lp·mm^(-1)处MTF值优于0.49。设计结果表明:衍射元件能够有效校正紫外光谱色差,与现有宽光谱紫外系统相比,该文设计的光学系统为中继成像系统,并且具有更宽的紫外光谱范围与更高的成像分辨率。