干涉观察法范文（精选7篇）

干涉观察法 第1篇

1.1一般资料:2011年1月至2012年10月在我院住院的膝骨关节炎患者, 排除使用心脏起搏器、传染性疾病、恶性肿瘤、发热、结核、血压异常的患者, 符合美国风湿病学会1986年膝骨关节炎的诊断标准[1], 且无明显红肿, 共60例, 按就诊先后顺序随机分为两组。研究组30例, 男7例, 女23例, 年龄49~77岁, 平均58岁, 病程2~23年, 平均9年;对照组30例, 男5例, 女25例, 年龄45~76岁, 平均55岁, 病程1~21年, 平均8年, 两组性别、年龄、病程经统计学检验, 无显著性差异 (P>0.05) 。

1.2方法:两组患者采用局泥疗法。对照组用我院天然热矿泥包敷法, 温度46~52℃, 每次15 min, 每天1次, 共24次;研究组加用干涉波, 厂家:MINATO MEDICAL SCIENCE CO.LTD, 型号SK-9SDX。选择WAVE档 (载波频率在2500~5000 Hz变动) 进行治疗。每次20 min, 共24次。

1.3疗效评定标准。①痊愈:临床症状体征消失, 局部无压痛, 活动自如;②显效:临床症状消失, 体征明显改善, 疼痛明显减轻, 活动时有轻微疼痛;③有效:临床症状体征改善, 疼痛时轻时重;④无效:症状体征无改善。

1.4统计学处理:对上述观察到的结果, 用SPSS12.0统计学软件进行卡方检验, P<0.05有统计学意义。

2结果

两组疗效如表1所示, 研究组显效率为93.3%, 对照组显效率为70.0%, 经统计学卡方检验, P<0.05, 有显著差异。两组患者无不良反应。

注:*P<0.05

3讨论

膝骨关节炎是一种慢性关节疾病, 又称增生性关节炎、骨关节病, 它的主要病变是关节软骨的退行性变和继发性骨质增生, 主要症状为关节疼痛及活动受限, 关节处于一定的位置过久或在清晨起床时, 感到关节疼痛与僵硬, 稍活动后疼痛减轻, 若活动过多则疼痛加重[2]。

治疗用泥采用我院天然热矿泥, 一定温度的矿泥作用于局部时, 交感神经兴奋性降低, 毛细血管扩张, 血液和淋巴循环加快, 改善了局部血液供应[3,4]。可改善组织营养, 消炎、解痉、镇痛。泥疗可使皮肤表层细胞蛋白质分解产生类组织胺样物质, 随血液或淋巴运行引起全身反应。

干涉波疗法是将两路频率相差0~200 Hz中频的正弦交流电流, 通过两组电极 (4个) 交叉输入人体, 于体内电流交叉处形成电流干扰场。在电流干扰场中, 按差拍原理产生由0~200 Hz低频调制“内生”电流, 以此治疗疾病的一种方法。干涉波治疗作用:促进血液循环、锻炼运动神经和骨骼肌、提高内脏平滑肌张力、调节自主神经功能。干涉波特点:独立的六通道输出, 不断变换治疗模式和治疗频率, 自动进行治疗。保持舒适的输出电流平衡, 自动摇摆平衡功能。载波频率不断变化功能, 防止惯性刺激, 使刺激感达到更强。超级干涉波治疗仪的4个吸盘电极除干扰电流作用外, 又兼有负压抽吸按摩作用, 可促进局部血液循环、淋巴回流, 有利于渗出和水肿的吸收、炎症消散, 从而使疼痛缓解;选择WAVE档 (载波频率在2500~5000 Hz变动) , 这样的话与载波频率在4000 Hz的普通干扰电相比, 2500 Hz的刺激显得“强烈”、5000 Hz的刺激则显得“温和”, 因而可提供浅表和深部组织的感觉输出, 止痛效果更显著。临床观察表明干涉波治疗膝骨关节炎疗效肯定, 值得广泛应用。

摘要：目的 观察干涉波对膝骨关节炎的疗效。方法 60例膝骨关节炎患者随机分为两组, 均采用患膝制动、局泥疗法, 研究组加用干涉波疗法。结果 治疗30 d后, 两组患者明显改善, 研究组的效果明显优于对照组 (P<0.05) 。结论 干涉波疗法治疗膝骨关节炎效果好。

关键词：干涉波,膝骨关节炎

参考文献

[1]蒋明.中华风湿病学[M].北京:华夏出版社, 2004:1280-1281.

[2]张黎明, 金石正, 徐衡, 等.临床物理治疗学[M].天津:天津科学技术出版社, 1995:55-120.

[3]高丕明, 罗小兵, 何栩, 等.运动干预防治膝骨关节炎的研究进展[J].中医正骨, 2014, 26 (9) :70-74.

双缝干涉与薄膜干涉 第2篇

薄膜干涉: 让一束光经薄膜的两个表面反射后, 形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉. A. 在薄膜干涉中, 前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定, 所以薄膜干涉中同一明条纹 ( 暗条纹) 应出现在膜的厚度相等的地方. 由于光波波长极短, 所以薄膜干涉时, 介质膜应足够薄, 才能观察到干涉条纹.B. 用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹, 阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉. C. 薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状; 精密光学透镜的上增透膜 ( 当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1 /4时, 透镜上透光损失的能量最小, 增强了透镜的透光能力. )

一、薄膜干涉

例1 ( 2014年闸北区二模) 如图1所示为一显示薄膜干涉及现象的实验装置, p是附有肥皂膜的铁丝圈, s是一点燃的酒精灯. 在肥皂膜上观察到的干涉图象应是图中的 ( )

解析: 酒精灯放出黄色的光线, 当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光, 这两列光的频率相同, 故为相干光源, 当光程差为波长的整数倍时呈现亮条纹, 当光程差为半个波长的奇数倍时呈现暗条纹, 由于重力的作用使下侧的肥皂膜厚度比较大, 而上侧的比较薄, 相同的高度肥皂膜的厚度相同, 故出现水平的明暗相间的干涉条纹.故 ( D) 正确, ( A) ( B) ( C) 错误. 答案选 ( D) .

点拨: 只有掌握了各种物理现象的产生机理才能正确解答相关题目, 故在日常学习中不但要知其然, 更要知其所以然.

二、双缝干涉的条纹间距与波长关系

点拨: 这类综合题的求解方法除了用到判断明条纹和暗条纹的条件, 还要用到几何光学中的诸多知识, 分析时要注意前后联系.

三、干涉现象的应用

例3 ( 2014年闵行区二模) 如图3是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置, 所用单色光是普通光源加滤光片产生的, 检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射光线叠加而成的 ( )

( A) a的下表面和b的上表面

( B) a的上表面和b的上表面

( C) a的上表面和b的下表面

( D) a的下表面和b的下表面

解析: 了解光的干涉原理以及光干涉在生活中的应用后可以进行判断. 要检查玻璃板上表面是否平整所以干涉形成的条纹是a板的下表面和b板的上表面的反射光干涉产生的. 具体为: 当两反射光的路程差 ( 即膜厚度的2倍) 是半波长的偶数倍, 出现明条纹, 是半波长的奇数倍, 出现暗条纹, 若条纹是直的则板平整, 若条纹发生弯曲, 则玻璃板不平整. 答案选 ( C) .

点拨: 考查干涉法检查某块厚玻璃板上表面是否平整, 课本中有介绍, 基础题.

四、牛顿发现的干涉现象

例6 ( 2014年虹口区二模) 如图4, 把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上, 让单色光从上方射入, 俯视可以观察到明暗相间的同心圆环, 这个现象是牛顿首先发现的, 这些同心圆叫做牛顿环. 为了使同一级圆环的半径变大 ( 例如从中心数起的第二条圆环) , 则应 ( )

( A) 将凸透镜的曲率半径变大

( B) 将凸透镜的曲率半径变小

( C) 改用波长更长的单色光照射

( D) 改用波长更短的单色光照射

解析: 从空气层的上下表面反射的两列光为相干光, 当光程差为波长的整数倍时是亮条纹, 当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹. 选项 ( A) 是透镜曲面上反射光与玻璃平面上的反射光干涉形成的, 错误; 选项 ( B) , 当光程差为波长的整数倍时是亮条纹, 与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的, 正确; 选项 ( C) , 著名的泊松亮斑, 是光照在小圆盘上却在屏上中央出现亮斑, 说明光不在直线传播. 错误; 选项 ( D) , 用白光照射时, 仍然会出现干涉形成的圆环, ( D) 错误; 答案选 ( B) .

干涉观察法 第3篇

一、作品虚拟语境对人物选词造句的干涉

作品人物的交际态度影响作品虚拟语境中人物对句子的选择。在作品里, 人物往往根据自己的好恶, 选择特定语句来表达自己在特定语境中的心情。

语境:由于一个八路军营长临阵脱逃, 山崎大队长带领日军一个大队进入八路军太行山根据地的腹地。八路军总部命令所属部队消灭来犯之敌。总部的命令发出去, 八路军129师各部, 从四面八方聚拢过来, 组成左右两路攻击集团, 将日军山崎大队包围在李家坡高地, 战幕就此拉开。李云龙的独立团被386旅旅长陈赓当作了预备队。李云龙对此极为不满。因此, 他对政委赵刚发脾气:

李云龙说:“娘的, 咱独立团是后娘养的?人家吃肉咱不眼馋, 可好歹也得给口汤喝呀……”

赵刚见他越发不像话, 便劝道:“老李, 你这么发牢骚给战士们听见多不好……”

李云龙一听就翻了:“少给老子卖狗皮膏药, 他娘的新一团就是亲娘养的?凭什么有好事全是他们的?要我说……你怕什么?咋就不敢跟旅长干一架?”李云龙面红耳赤, 青筋毕露地吼道。

李云龙为了发泄自己的“不满”, 一连用了五个问句来表现自己心中的不平。他要通过强硬的语气压倒赵刚的气势。之所以选择这样的句式, 探究其原因, 可以归结为:在具体的语境中, 语言交际双方的态度决定着他们对句子的选择。

二、作品虚拟语境对修辞形式的干涉

语境制约着修辞, 语境是运用修辞的基础, 有什么样的语境就需要有什么样的修辞手法。即:语境对修辞有干涉的作用。

语境:抗战即将结束, 楚云飞为了他所效忠的党派, 不得不设计谋害曾为朋友的李云龙。于是, 楚云飞在自己管辖的城里为李云龙安排了一个鸿门宴。李云龙明知危险, 却只带警卫前去赴宴。在城门口, 李云龙有下边这样的一段话:

李云龙亲热地扯着大嗓门喊道:“楚兄啊, 你可想死兄弟我啦, 不瞒你说, 昨晚做梦还梦见老兄呢, 咱哥俩喝得那叫热乎, 你一杯我一盏, 真他娘的换老婆的交情, 谁知喝着喝着老兄你就翻了脸, 用枪顶着我脑门, 吓得我一激灵, 楞是吓醒啦, 你说这是哪儿的事儿。”

在这个语境中, 李云龙用了修辞中的反语辞格, 使用与本意相反的语句来表达自己的意图。在抗日战场上, 李云龙和楚云飞是朋友, 他们能够舍生忘死、共同杀敌。但在内战即将爆发的时候, 为了各自的党派和主义, 李云龙和楚云飞之间是不太可能再有“你可想死兄弟我啦”这样的感情了, 两人彼此都相互了解对方的心思, 只是心照不宣而已。所以, 李云龙用“用枪顶着我脑门, 吓得我一激灵, 楞是吓醒啦, 你说这是哪儿的事儿。”这样的一句话, 从反面说出了自己对两人现实处境、关系的认识。

这个语境的构成中, 有一个事实因素影响着李云龙的语言:李云龙和楚云飞两个人过去是朋友, 现在表面上仍然是“朋友”。这个事实使李云龙虽然识破了楚云飞的面目, 但在说话时又不便直来直去, 捅破这层心照不宣的窗户纸, 所以才用这种修辞, 委婉地表达出自己的真实想法。

三、作品虚拟语境对修辞语句意义的干涉

作品虚拟语境对修辞语句意义的干涉有两个方面的表现:一个方面是虚拟语境限定了句子的含义, 使某一语句在特定的语境中, 没有歧义;另一方面因为这一虚拟语境的存在, 则一定会使这一语句产生言外之意。

语境:宴会后, 李云龙为防不测, 又强迫楚云飞亲自送他出城, 在城门口, 望着楚云飞守城的部下, 又说出了下面的话:

“楚兄, 真……舍不得分手, 好不容易见……见面, 你得送送兄弟, 人家古人十……十八里相送, 咱就别……别这么多客套啦, 一两里地足够了, 是那意思就行啦。喂!城楼上那几位弟兄, 把……把家伙收好, 别……别他娘的拿……拿家伙在老子眼前晃悠, 老子小时候让……让狗吓着过, 胆子……”

如果没有这个特定的语境, 读者肯定会以为两个人真的是亲兄亲弟, 彼此难舍难分、舍不得, 离不开, 然而事实却是相反。读者在阅读时之所以没有误解两人的关系, 就是因为在这个特定的虚拟语境中的构成因素——“上下文”, 限制了句子歧义的产生。

四、作品虚拟语境对修辞效果的干涉

语境:李云龙的警卫——和尚被土匪杀害后, 他带兵剿灭了即将被部队收编的这股土匪, 并亲自用刀砍杀了土匪头子。因违反了部队纪律而被降职。楚云飞在为李云龙巧设的“鸿门宴”上重提此事, 李云龙对这位替自己“打抱不平”的朋友说出了下面这样的话:

“楚兄啊, 我李云龙是个粗人, 平时姥姥不疼舅舅不爱, 世上谁最关心我?惦记我?是老兄你呀……”

在这里“……谁最关心我?惦记我?是老兄你呀……”这一句话, 是双关语, 它至少有以下两方面的含义:你 (楚云飞) 关心我 (李云龙) 的遭遇;你 (楚云飞) 还关心我 (李云龙) 手下那个团将来的归属。

双关语的特征是言在此而意在彼。这一语句的含义也被后边楚云飞的话所证明。楚云飞说:“这么好的部队, 云龙兄恐怕也舍不得丢下, 还是带着走吧。来, 楚兄干了这杯……” (句中的“带着走”的意思是让李云龙带着部队归属国民党领导的军队)

作品中, 如果没有这样的语境“世上谁最关心我?惦记我?是老兄你呀, 别说了楚兄, 再说我眼泪要下来啦……”这句话就不可能被看成是双关语, 更不可能使读者体会到李云龙含蓄、幽默的语言风格。所以, 我们说语境干涉修辞。

五、作品虚拟语境的语言对表现人物性格的干涉

作者在虚拟作品语境的时候, 一定会把突出人物的性格作为思考的出发点, 通过虚拟语境对人物语言的干涉, 间接达到作品语言对表现人物性格的干涉。

语境:因为在李家坡战场上, 李云龙曾经提出自己要和日军军官山崎单打独斗, 条件是谁败了, 谁要向对方投降。所以在战斗胜利后的总结会上, 便有了李云龙和政委赵刚下面的对话:

赵刚问李云龙:“老李, 山崎那小子要是在决斗中把你打败了怎么办?你真准备兑现诺言, 给鬼子让路吗?”

李云龙一脸的不屑:“啊, 就那小子?不可能。”

在这里, 李云龙非常自信, 在和政委的谈话中也不隐瞒自己的观点, 李云龙坚信自己能打败日本鬼子, 说出了这样的一句话:“啊, 就那小子?不可能。”作者通过李云龙的这句话, 表现出了他质朴的一面。如没有这个特定的语境, 这句话就不会有这样的作用。在下边的对话中, 李云龙却一反常态, 通过下边这样的语言又表现出了自己圆滑的性格:

赵刚固执地问:“我问的是万一打败了怎么办?”

李云龙圆滑地说:“万一要打败了, 我脑袋肯定也搬家了, 我个人可以给他让路了, 可你让吗?你们不让路是你们的事, 不能说我说话不算数吧?”

在此, 李云龙又把不让路的理由推给了政委, 好像“让与不让”都与自己上面的言行 (打赌) 无关, 这就是他性格的另一面:圆滑。

在战场上, 李云龙与自己的强敌是这样;面对自己的战友, 李云龙也会如此, 倒打一耙。如果没有作者这样设计的虚拟语境, 李云龙既使说出这样的话, 也不能展现出他这样多重的性格特点。

摘要：作品虚拟语境的构成要素决定着人物在语言交际中选用什么样的词语和组织什么样的句子来表达自己的交际意图。同时, 这些语境构成要素也决定着读者对作品人物在特定语境中交际语言的理解和接受。

关键词：《亮剑》文本,作品虚拟语境,修辞,干涉

参考文献

[1]何自然, 冉永平.语用学概论:修订本[M].长沙:湖南教育出版社, 2002.

[2]朱永生.语境动态研究[M].北京:北京大学出版社, 2005.

干涉观察法 第4篇

近年来,随着电力系统电压等级和传输容量的不断提高,传统的电磁式电压互感器因自身传感机理落后,已暴露出如绝缘难度大、线性测量范围小、 易产生铁磁谐振、无数字接口等问题,无法适应电力系统发展的要求。光学电压互感器( optical voltage transducer,OVT) 具有绝缘性能好、动态测量范围大、测量频带宽、无铁磁谐振、数字输出等优点,适合电力系统数字化、智能化的发展需求。

OVT从测量原理上大致可分为基于Pockels效应、Kerr效应和基于逆压电效应、电致伸缩效应,当前研究的OVT大多基于Pockels效应。根据Pockels效应,某些晶体在外加电场的作用下折射率发生变化,使得沿某一方向射入晶体的线偏振光产生电光相位延迟,延迟量与外加电场成正比,通过对电光相位延迟的测量得到被测电压值。但是,由于无法实现对电光相位延迟的直接测量,通常采用偏光干涉测量模式,将电光相位延迟转换为光强调制,通过检测光强的大小间接测量电压值[1-5]。

本文对偏光干涉测量模式进行了分析研究,结果表明: 这一模式反映了光功率的大小; 受到晶体半波电压的限制,仅能近似线性地测量有限的电光相位延迟; 同时稳定性与可靠性受温漂、晶体附加相位延迟的影响,无法满足电力系统的实用要求。解决上述问题的有效途径是实现对电光相位延迟的直接、线性测量,寻找与光功率无关的测量模式。对相位延迟进行线性测量,可克服电压测量范围受晶体半波电压限制的问题,并增大可测量相位延迟范围, 减小晶体附加相位延迟的影响; 测量模式与光功率无关,则可最大限度地克服光源的波动、传输损耗、 光电转换损耗、光学器件光功率损耗等温漂问题,提高测量稳定性。

1 OVT的测量原理

根据Pockels电光效应,在外加电场的作用下晶体由各向同性变成双轴晶体,线偏振光进入晶体后沿感应轴方向分解为两个偏振方向相互正交的线偏振光。由于两个偏振方向的折射率不同,偏振光在晶体内传播一定距离后产生相位差,称为电光相位延迟。图1所示为OVT横向调制原理结构。图中: LED为发光二极管; PIN为光电探测器。

横向调制下,晶体的电光相位延迟 φ 为:

式中: λ 为入射光波长; γ41为晶体电光系数; n0为晶体初始折射率; l为晶体通光方向长度; d为施加电压方向晶体厚度; U为待测电压; Uπ为晶体半波电压。

以往,由于无法实现式( 1) 的直接测量,通常采用偏光干涉原理,将相位延迟转变为光强的变化实现间接测量。利用 λ /4波片使从晶体出射的两束偏振光之间的相位差增加90°,则总相位差为 φ + 90°,此时输出光强为:

当 φ1时,取sin φ≈φ,式( 2) 可改写为:

式中: I为输出光强; I0为输入光强。通过计算输出光强I可近似线性获得被测电压值U。

偏光干涉测量模式存在以下3个主要问题。

1) 温漂问题。指光源、光学器件、绝缘结构以及光强检测与处理环节的温漂引起的误差。

2) 晶体附加相位延迟。指晶体内存在的线性双折射和圆双折射等导致的附加相位延迟,以及温度对晶体电光相位延迟的影响。

3) 晶体半波电压对测量范围与测量灵敏度的限制。偏光干涉法能够测量的电压范围与半波电压成正比,半波电压越大,测量范围越大,因此希望晶体的半波电压要大; 但晶体的电光相位延迟与半波电压成反比,相同的电场强度条件下晶体的半波电压越小越容易获得大的电光相位延迟角,有利于提高测量灵敏度。因此,晶体固有的半波电压特性使得测量范围与测量灵敏度难以兼顾。

接下来对上述问题分别进行讨论。

2温漂问题

2. 1光源温漂引起的误差

OVT通常选用LED作为光源。LED具有寿命长、可靠性高、体积小、价格便宜等优点,但LED的工作波长易受温度影响。相关研究表明,在0 ~ 50 ℃ 的范围内,其中心波长的温度变化系数约为0. 2 nm / ℃[6]。由式( 1) 可见,波长的变化直接影响到晶体电光相位延迟。假设选用的LED光源,其中心波长在温度为20 ℃ 时为800 nm,取温度变化为 ΔT, 则波长偏移量为0. 2ΔT,波长偏移引起的相位延迟变化为:

计算可知,当温度变化100 ℃时,光源波长的偏移将引入2. 5% 的相位延迟误差。此外,电光晶体的折射率和电光系数亦与光源波长相关,波长的漂移可能导致折射率和电光系数的相应变化,进而对OVT的测量准确度产生影响。

2. 2偏振片温漂引起的误差

偏振片可分为薄膜偏振片和晶体( 石英晶体或冰洲石) 偏振片,两者的偏振度都很高( > 90% ) ,经起偏后可得到高品质的平面线偏振光。但是薄膜偏振片的消光比对温度变化十分敏感,文献[7]对不同温度下的偏光镜进行消光比测量,结果显示随着温度的升高,消光性能变差,温度上升90 ℃时,消光比变化56. 36% 。而晶体偏振片由于晶体的热光效应和热膨胀也会受温度变化的影响。冰洲石晶体相比石英晶体温度稳定性好,在相当宽的波段范围( 0. 3 ~ 0. 5 μm) 内具有很好的透光性,其偏振分光器的消光比约为0. 001%[8]。但光学级冰洲石晶体非常稀少,并且尺寸很小; 人工生长的冰洲石只能达到几毫米,不能满足制作偏光器件的要求。

2. 3λ/4波片温漂引起的误差

光波通过 λ /4波片产生的相位延迟为:

式中: Δn为波片快、慢轴之间的折射率差。

若只考虑波片在通光方向的热胀冷缩,则相位延迟变化为:

式中: α 为线膨胀系数。

以石英波片为例[9-10], 有

则当温度变化100℃时,波片相位延迟变化。此时,式(2)变为:

式中: I'为温度变化后的输出光强。

按0. 1% 的测量准确度要求,φ 的最大取值为4. 44°( 见下文) ,则 λ /4波片的相位延迟变化将引起约2. 04% 的测量误差。

2. 4绝缘结构温漂引起的误差

OVT通过测量晶体内通光路径的电场计算电压,由传感器结构可知,晶体内电场受到电极间距和主绝缘介质性能的影响。当环境温度变化时,电极和引线棒的热胀冷缩可能导致电极间距的改变,复合绝缘子的热胀冷缩可能影响传感器的稳定性。此外,绝缘子内气体的压力亦会随温度发生变化,但研究表明,绝缘气体压力的变化不会影响到传感头的相位准确度[11]。因此,下文将重点讨论各材料受热膨胀对OVT中晶体通光路径上电场分布和晶体压降的影响。

以常见的110 k V无电容分压式OVT结构为例进行分析,如图2所示,传感头置于绝缘子中部。应用Ansoft电磁场软件进行二维建模仿真,取黄铜作为电极和引线管材料,环氧树脂作为传感头绝缘套管材料,管内充SF6气体,高压电极施加额定电压

各材料具体尺寸如下: 绝缘子高度1 500 mm, 壁厚10 mm,内径70 mm; 上、下金属管高度650 mm,管厚5 mm; 绝缘套管高度160 mm,管厚5 mm; 上下电极半径35 mm,厚度20 mm; BGO晶体长 高为10 mm 10 mm。假设温度升高100 ℃,各材料发生热胀现象,长度和厚度均发生变化,变化量如表1所示。

对比温度上升前后,晶体通光路径上电场分布情况,结果如图3所示。可见,温度上升前后,晶体通光路径上的电场分布出现微弱变化。且晶体压降由温升前的787. 18 V下降为782. 93 V,下降了约0. 05% 。相比于光源以及 λ /4波片,绝缘结构的温漂对测量准确度的影响较小。

2. 5光强检测与处理环节的误差

偏光干涉模式利用光电转换实现光强与电压的转换,通过数据采集和各种算法实现数据处理。其中光电转换精度和A/D转换误差直接影响到OVT的测量准确度。光电转换由于自身固有特性可能引入下列误差: 1光电转换的非线性误差,实际输出电压除与光电灵敏度和光照度有关外,还与温度、反向饱和电流、负载电阻等有关; 2存在内部噪声,主要有热噪声、散粒噪声、产生复合噪声等,对入射光功率造成干扰[12]; 3存在暗电流,并产生电压噪声, 且暗电流随温度的升高呈指数形式递增[13-14]; 4光响应度随波长波动,以滨松光电二极管S7510为例, 每10 nm的波长波动产生约1% 的响应度变化[8]。 以上因素都会对测量准确度造成影响。文献[15] 从光电探测器特性入手,设计了提高电路信噪比、减小噪声的前置放大电路,可以实现光电转换环节0. 1% 的测量准确度。

高压电力系统一般采用中性点接地方式,实际要测量的电压范围可达2 1. 5 槡3 UN,其中UN为额定电压。若选用12位的A/D转换器,其分辨率为1 /212,最小电压误差( 考虑在UN的80% 的情况) 为:

忽略其他误差影响,选用0.1%精度的光电探测器和12位A/D转换器时,OVT的测量准确度为:

只能满足0. 5级准确度要求。若要满足0. 2级准确度,需要采用16位A/D转换器。此时,最小电压误差为:

OVT的测量准确度为:

满足0. 2级准确度要求。

综上分析,为提高OVT测量准确度,需尽量选择高性能的光电探测器和A/D转换器。

3晶体附加相位延迟

OVT较多使用BGO晶体作为电压传感材料。 BGO晶体是一种从熔体中生长出来的人工晶体,纯净的BGO晶体理论上不存在旋光性、热释电效应、 热光效应及自然双折射等,但BGO晶体为人工合成,制作过程中原料中的杂质、外界污染以及制作工艺的波动等使晶体不可避免地存在一些缺陷,晶体在加热、熔化、长晶、退火、冷却过程中也会留下残余应力,这些都会在晶体中引起线性双折射和圆双折射,产生与温度相关的附加相位延迟,影响测量准确度和稳定性[16-17]。

对式( 1) 求导,可得温度对晶体相位延迟的影响为:

式中: k = n03γ41。

由于晶体的热膨胀系数,有

式( 13) 可简化为:

取入射光波长为630 nm,此时,BGO晶体的 γ41= 0. 95 nm / k V,折射率n0= 2. 09。已知k随温度的变化率k /T为1. 54 10- 4( ℃)- 1。则温度对晶体相位延迟的影响为:

可见,温度变化100 ℃ 将导致晶体电光相位延迟发生约0. 178% 的相应变化。要解决晶体附加相位延迟问题,必须提高晶体的制作工艺,进行尽可能彻底的退火处理,同时避免晶体受到应力和温度影响。

4半波电压的限制

半波电压Uπ是晶体的固有特性。纵向调制和横向调制两种方式下,晶体的半波电压分别为:

上文提及,为了能够对电光相位延迟进行线性测量,通常采用光学偏置法,在 φ1时,取一级近似sin φ≈φ。此时,相对误差为:

若按0. 1% 准确度等级要求:

计算可得:

能够测量的最大电光相位延迟为4. 44°。对应电压测量范围为:

可见,电压测量范围受晶体半波电压限制,半波电压越大,测量范围越大; 而由式( 1) 可知,晶体的电光相位延迟与半波电压成反比关系,半波电压越小,电光相位延迟越大,测量灵敏度越高。因此,晶体固有的半波电压特性使电压测量范围与测量灵敏度存在矛盾。

5双光路补偿法讨论

现有研究中,利用双光路补偿法消除温漂的影响效果显著[2-3]。这一方法采用偏振分光镜使两路输出的线偏振光的偏振面分别与起偏器的透光轴垂直和平行,利用光电探测器分别对两路输出光信号进行光电转换,经过运算处理,使被测电压信号与输入光强无关,并消除温度变化引起的线双折射的干扰。试验结果表明[18-20],双光路法具有很好的互补性,能较好地抑制温度影响,提高系统稳定性。但是,双光路法依赖于偏振分光器的效果和信号处理电路的对称性,实际应用中,两个光电探测器不可能完全对称,且偏振分光镜和信号处理电路不可避免地存在温漂问题,影响双光路补偿的稳定性。此外, 该方法只有当Pockels效应和干扰线双折射产生的电光相位延迟之和远小于1时,才有明显的补偿效果,但基于偏光干涉测量模式的非线性解调在实用中往往难以满足上述条件。

6结语

综上分析,偏光干涉测量模式与光功率密切相关,存在温漂、晶体附加相位延迟和半波电压限制等问题。随着电光晶体制作工艺的提高,晶体附加双折射问题将会得到改善,但温漂和半波电压的限制仍是制约OVT实用化的关键因素。解决上述问题的有效途径是直接测量电光相位延迟,以实现光功率无关、线性测量且不受半波电压的限制。

劈尖干涉的公式推导 第5篇

1、实验原理及实验装置

用劈尖干涉测细丝直径的实验装置基本结构[3]如图1所示,劈尖是由两块光学平板玻璃板叠放在一起,在一端插入细丝,则在两玻璃间形成了空气劈尖。钠光灯发出的单色光,经半透半反镜反射后垂直入射到空气劈下表面,被空气劈下表面反射回的反射光与被空气劈上表面反射回的反射光在空气劈的上表面产生一组与棱边平行且间隔相等的明暗相间干涉条纹。

2、测量公式推导

在本文中以明纹为例,设第k级与第k+1级明纹之间的距离为c,两明纹处空气厚度差为△t,如图2(b)所示,由几何关系知,斜边c与直角边a的夹角为θ。由于显微镜镜筒平移方向与空气劈尖下表面平行,所以,直接测得的是水平方向上距离a,而不是两明条纹之间的距离c。因此在推导中取θ角的正切值:

3、结束语

在文献[1,2]中,将θ角的正切近似为正弦的做法不仅没有必要,反而不够合理,因为在实验中所能直接测得的是水平方向距离a,而不是两条纹之间的距离c。本文直接用θ角正切值以及三角形的相似关系对该公式进行推导,显得更为合理。

摘要：在JCD3型读数显微镜系统下,对用劈尖干涉测细丝直径的公式进行推导,并指出在有些文献[1][2]中对该公式推导的不足之处。

关键词：劈尖干涉,细丝直径,公式推导

参考文献

[1]赵斌,陈明伟.金属线胀系数的测定[J].武汉工业学院学报.2004,23(2):109-110

[2]焦正君.劈尖干涉条纹间距的推导及应用[J].物理教学探讨.2007,25(303):44-45

[3]郭军.基于等厚干涉原理的液体折射率测定装置[J].大学物理.2010,29(4):46-48

等厚干涉测量微位移 第6篇

计量科学技术的水平集中体现了一个国家科技发展的水平。计量科技的水平越高, 工业产品的质量和性能就会越好, 竞争力就越强。微位移测量技术在科学与工业技术领域应用广泛, 这是因为位移测量是压力、应力、速度、加速度、温度、流量等各种物理量的测量基础。微位移测量在许多行业都有相当大的需求, 如电子、机械、医学、航空航天、土木工程等。光学方法与传统测量方法相比, 具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、防爆、结构简单、体积小, 重量轻等一系列独特的优点。

基于这个问题, 本文介绍了一种性能稳定, 分辨率高, 易于操作的测量微位移系统设计方法。在多级光杠杆测量微位移的基础上, 结合光学的等厚干涉原理以及光路可逆原理, 设计出一种理论上测量精度达1nm以下微位移测量方案。

2 实验原理

光杠杆原理干涉法测量微位移是利用光的反射定律, 对微小位移或角度的变化量进行放大, 通过干涉的方法对放大后的位移进行间接的测量。

对于光杠杆测量系统, 由两个平面反光镜组组成。其中下反光镜固定, 上反光镜可转动, 上反光镜的右端是个铰链, 左端是自由端。当被测物体有一个微小位移后, 上反光镜自由端被推动 (位移量为ΔL) 。假设上反光镜右端绕铰链逆时针转动, 偏转微小角度为Δα。其中Δα用式 (1) 表示:

式中D为被测物体接触点到上反光镜铰链的距离。当角度变化量非常小时 (1) 式可以近似为:

光束经过多次反射, 出射角角度变化量为Δβ, 可以表示为:

式中N为光线在上反射镜间的有效反射次数, 假设当有微小位移时, 反射次数不变。

设入射光与竖直方向的夹角为θ (θ<3°) , h为两个平面反射镜间的距离, 则:

对于楔形板干涉 (等厚干涉) 系统, 上平板固定, 下平板可以转动。楔形平板的中间介质的厚度一般都很小, 并且楔角不大, 因此可以近似地以平行平板的计算公式来代替, Δ=2n2dcos i2 (5)

其中n2是楔形板中间介质的折射率, d是楔形平板在J那一点的厚度, i2是入射光在A1那一点的折射角。

由于楔形平板的等厚条纹是一组和棱边平行的等间距直条纹。则亮条纹条件为:

其中, x为J的位置, m为干涉级, β为楔形板顶角。

为了将这两个系统联系起来, 运用了光路可逆的原理, 光杠杆测量系统的出射光经过楔形板干涉系统的上平板的反射到下平板, 改变下平板, 使光线垂直入射到下平板上, 这样就可以使光杠杆测量系统的出射光的角度变化Δβ与楔形板的楔角变化相等, 因此, 就得到微小位移ΔL与条纹的干涉级Δm的变化的关系式:

并且此系统的微位移的放大系数K (nm-1) 为:

3结果分析

3.1实验仿真数据

按照实验原理, 搭建好系统之后, 经过多次系统改进之后, 得到如下仿真数据:

分析数据得微位移测量系统分辨率达1.011nm-1。

3.2实验分析

造成与理论值相差较大的原因有:

1) 搭建本次系统所采用的平面镜表面的平整度达不到要求值。

2) 实际测量微位移的过程中, 反射次数n值比理论上的n值要小一些, 这要导致测量值偏大。

3) 用实验的方法, 来验证从楔形板返回的光线能与入射光线是否完全重合, 存在较大误差。

4) 实验过程测量亮条纹的干涉级变化时存在估读误差。

5) 试验中用平面代替金属片弯曲的曲面。

4 结束语

在我们的研究过程中, 在多级光杠杆测量微位移的基础上, 结合光学的等厚干涉原理以及光路可逆原理, 提出了一种理论上测量精度达1nm以下的微位移测量方法。

这套方法在实验过程中比较容易实现和操作, 在实验过程中所采用的实验器材也比较普通, 充分体现了光学测量微纳机构绝对优势。而且此系统可以集成成微小结构MEMS。

随着光技术的不断发展, 光学测微技术也不断进步, 但基本原理都离不开光学原理。并且随着电子技术和计算机技术的飞速发展, 光学测量技术从全光学测量手段慢慢转移到了多学科的交叉, 也取得了很多成果并应用到了工业生产领域。

在将来, 随着激光和光纤等技术的不断发展、机械加工水平的提高、探测器技术的进步和信号处理的完善必将促使光学测微技术获得更加专业和广泛的应用。

参考文献

[1]吴宇.光杠杆纳米微位移测量系统中的信号处理[J].光电工程, 2007.

[2]冯其波.光学测量技术与应用[M].北京:清华大学出版社, 2008.

干涉合成孔径雷达干扰效果评估 第7篇

关键词：干涉合成孔径雷达,干扰效果评估,相关测度

干涉合成孔径雷达(In SAR)是在合成孔径雷达(SAR)的基础上,雷达成像技术的新发展。传统的合成孔径雷达(SAR)通过孔径合成、脉冲压缩获得方位向、距离向的高分辨力,获得观测地面的二维信息。干涉合成孔径雷达在SAR基础上,通过在不同轨道或时间对同一地区进行多次观测来获得多幅SAR图像,再根据干涉成像几何关系和SAR图像对应像素点之间的绝对相位差所反映的距离差来重建地形高度图或地表形变图[1,2,3]。

1 干涉合成孔径雷达测高原理

In SAR测高需要步骤分别为[4,5]:(1)原始数据进行SAR聚焦成像。将各航过的原始数据,分别进行SAR二维成像处理,实现距离向和方位向的高分辨率,为后继从相位中提取高程信息做准备。(2)对两幅复数SAR图像进行精确配准。干涉SAR系统获得同一地区的两幅图像在距离向和方位向都存在一定的偏移、错位或者旋转,必须将两幅图像配准后才能获得干涉相位。(3)计算出两幅图像中对应点的相位差,去除因平地效应引起的附加相位,进行相位滤波。(4)进行相位展开,从缠绕相位中恢复出绝对相位;干涉SAR信号处理是根据两幅SAR图像像素点之间的绝对相位差所反映的距离差来获得目标高度的,如何恢复模糊的相位周期而获得目标的绝对相位差成为干涉SAR信号处理关键的步骤。(5)从展开相位出发,利用几何关系,计算每一点像素的高程数值。仿真过程如如图1所示。

2 常规In SAR干扰效果主观评估方法

主观评估需要根据判读人员的经验和知识,按照应用目的,定性地提取图像中感兴趣目标的形态、构造、功能和性质等信息。由于主观评价是和判读人员的理解水平、分析问题的角度等相关[7,8]。为降低判读时的主观因素,应通过专家并且针对专家在该领域的能力对其评估结果进行加权处理,这样可以使主观误差尽量减小;另外,应选取统一的目标进行评估,最后对目标的重要程度进行加权。

主观评估法最后得到干涉合成孔径雷达在干扰后恢复高程图质量的评估结果为[9,10]

式中,M为专家人数;N为选定的参考目标数;xAm为专家Am的加权系数;rn为目标Sn的加权系数;Tm,n为专家Am对目标Sn的打分。D值越大说明干扰下成像的质量越好,即干扰的效果越差。

实验采用的仿真DEM由某地形函数产生,仿真结果如图3所示。

将干扰前后的高程重建图像进行对比,发现噪声干扰的干信比为-1 d B时,还能较清晰地看出干扰前三维地形图的轮廓;当干信比增大到0 d B时,干扰区域的高程重建已经变模糊,但还能看出干扰前三维地形图的地势走向;当干信比为3 d B时,在干扰区域中已经识别不出原始三维地形图。

3 测度In SAR干扰效果客观评估方法

3.1 相关测度评估原理

将图像相关测度这一概念引入In SAR干扰效果评估,干扰前后的高程图进行相关测度的评估,干扰后与干扰前的相关测度差别越大说明干扰效果越好。图像相关测度的计算目前已有较好的理论基础与算法,因此,可以将In SAR的高程图转化为矩阵进行处理,矩阵的值代表相应位置的高度,评估流程如图4所示。

(1)直接相关测度

(2)均值归一化相关测度

式中

3.2 仿真peaks模型,并对结果进行评估

实验采用的仿真DEM由Peaks函数产生,仿真512×512点,其中距离维采样点数为512点,方向维采样点数为512点。先对其添加不同功率的射频噪声,再进行相位缠绕,然后用最小二乘法解缠,最后高程重建,对比射频噪声干扰对In SAR高程重建的影响。各加噪干扰仿真中的相位缠绕以及相位解缠图可以与无干扰情况下的二维相位图进行比较。

得到不同信噪比的烦扰图后,结果根据相关测度的原理进行计算,结果如表1所示。

由表1可以看出,在不同的干信比条件下,通过直接相关测度和归一化相关测度的数值可以直观地看出干扰效果。直接相关测度的值越大说明干扰效果越差,归一化相关测度的值越小,说明干扰效果越差。

4 结束语