導語：如何才能寫好一篇激光檢測技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

激光超聲的震動位移是在納米級別，所以要檢測到微弱的激光超聲需要外差干涉系統(tǒng)有較高的靈敏度。為了提高測量精度對光路進行了改進，采用雙光路外差干涉儀增強系統(tǒng)抗環(huán)境干擾能力，使用3聚焦透鏡增強干涉儀的聚光能力，提高進入干涉儀的光通量，從而提高精度；在光電探測器前加濾光片，濾除雜散光，提高系統(tǒng)信噪比。通過高頻超聲實驗驗證，該系統(tǒng)的位移分辨率能達到0.1nm。

關鍵詞：

納米位移；外差干涉；激光超聲；聚焦

對于激光超聲位移的檢測，目前多用光學方法檢測［1］。最常用的方法是外差干涉法，它最顯著的特點是利用載波技術，將被測物理量的信息轉(zhuǎn)換成調(diào)頻或者調(diào)相信號，具有抗干擾能力強、測量速度快、信噪比高、易于實現(xiàn)高分辨率測量等特點，得到了很大的發(fā)展，用于微小振動的測量有獨特的優(yōu)勢。隨著超精密檢測技術的發(fā)展，對激光外差干涉儀的測量精度提出了更高的要求［2］。實驗研究表明外差系統(tǒng)的實用性主要受其穩(wěn)定性和環(huán)境噪聲的影響。探測系統(tǒng)的通光量對探測靈敏度影響也非常大。此外，頻移裝置的頻率漂移將引起干涉信號的不穩(wěn)定，雜散光會導致光路噪聲大，降低系統(tǒng)的信噪比，影響干涉效率［3］。本文旨在對傳統(tǒng)外差干涉微振動測量光路進行改進，提高系統(tǒng)的測量精度。

1激光外差干涉系統(tǒng)微位移檢測原理

外差干涉光路系統(tǒng)如圖1所示，激光器發(fā)出激光進入聲光調(diào)制器產(chǎn)生移頻，頻差為80MHz。從聲光調(diào)制器出來的1級光和0級光經(jīng)過PBS（PolarizationBeamSplitter）偏振分光棱鏡后又分為兩束光，經(jīng)BS1和R1干涉后進入光電探測器作為參考信號，另一路經(jīng)M1、M2、BS2、R2干涉后進入光電探測器做為探測光［4］。M1和M2是三角棱鏡，R1和R2是反射鏡。

2影響系統(tǒng)測量精度的因素及改進方法

（1）外差干涉系統(tǒng)對表面位移非常敏感所以很適合測量只有幾十納米的超聲位移，但同時對外界環(huán)境的干擾也十分敏感，外部環(huán)境震動會對干涉信號產(chǎn)生相位誤差，用電信號做參考信號進行解調(diào)會影響測量精度，基于上述原因采用雙光路［7］干涉可以減弱環(huán)境干擾帶來的誤差。（2）外差探測系統(tǒng)中，兩束光在光電探測器的光敏面上發(fā)生干涉，對干涉信噪比影響最大的是相位匹配［8］，當被測目標處于近場，信號光束和本振光束都不能近似的看作平面波。近場高斯波函數(shù)以及外差探測理論得系統(tǒng)外差效率。Us和Ul是兩束光的復振幅，是它們的相位差，A是光電探測器的光敏面，積分在光敏面上。由以上公式可得外差效率會隨著探測器光敏面的面積逐漸增大最后穩(wěn)定在一個值。在探測光路中加入聚焦透鏡，縮小從鋁板反射回來的光斑，可以增大干涉效率。（3）被測鋁板在拋光的情況下也會產(chǎn)生散射光斑，只有當光束聚焦在物體表面上成為一個衍射受限點，僅探測一個光斑時，才能得到最好的探測條件［10-11］。利用聚焦透鏡能收集大光斑來獲得高靈敏度，聚焦后的光束有更高的轉(zhuǎn)化效率，能收集到更多的超聲信號。還能增大進入干涉儀的通光量，使光電探測器光敏面接受的信號更強更集中，兩束光能更好的準直干涉［12］。這個改進使得靈敏度顯著增強。（4）在光電探測器前加濾光片，只能通過632.8nm的激光，有效濾除雜散光，提高系統(tǒng)信噪比。（5）為了避免聲光調(diào)制器0級光和1級光的混疊，采用專用的不加外部信號的聲光移頻器驅(qū)動源，提供更穩(wěn)定的驅(qū)動信號。

3實驗結(jié)果與分析

光路調(diào)試到最佳狀態(tài)時兩路光的干涉信號分別達到552mv和736mv，如圖2所示。結(jié)果用MATLAB基于反正切運算的相位生成載波解調(diào)方法解調(diào)出位移信號。為了檢驗干涉系統(tǒng)的效果首先用壓電陶瓷模擬微震動進行實驗仿真如圖3~圖4。模擬震動的頻率為5kHz，100mV，實驗表明解調(diào)后的探測主頻為5kHz，噪聲頻率與主頻相差很大，很大程度上降低了噪聲干擾。圖5用脈沖激光器作激勵源，激勵被測樣品（鋁板）產(chǎn)生超聲信號。激勵激光器的波長1064nm，激光脈沖能量150mJ，脈沖寬度為8ns。圖6為改進前的探測信號。改進前后超聲探測的對比圖5~圖6所示用MATLABb解調(diào)出位移信號，從圖中可以看出有3處時間間隔基本相同的明顯回波，是由于超聲波遇到樣品內(nèi)部缺陷后反射回來作用于探測點，由于多普勒效應產(chǎn)生頻移，通過程序解調(diào)得到位移信號。超聲信號的頻率是2.5MHz，改進光路以前探測結(jié)果噪聲信號幅度在0.2V左右，信噪比為7.5，新型雙光路探測結(jié)果中噪聲幅度小于0.04V，信噪比125，干擾震蕩時間比以前小很多。實驗結(jié)果表明新型雙光路外差干涉檢測系統(tǒng)的信噪比提高了16.7倍。

4總結(jié)

篇2

（中原工學院信息商務學院，河南南陽451191）

【摘要】光電檢測這門技術在當前的經(jīng)濟發(fā)展形勢下，已經(jīng)被廣泛應用于精密制造以及高科技武器等行業(yè)中。經(jīng)過詳細的調(diào)查和研究一種基于單片機技術的激光檢測方法。主要是利用單片機進行激光脈沖信號的調(diào)制以及控制發(fā)射,在此基礎上，結(jié)合單片機與光電檢測的相關技術設計了檢測電路，從而實現(xiàn)利用激光傳載信號，進行多路控制的方法與途徑。

關鍵詞 光電檢測；單片機；脈沖信號；多路控制

簡單地講，單片機是微型計算機應用技術的一個重要分支，在工業(yè)檢測、自動檢測、智能儀器儀表、信息處理、光機電設備、家電等電子設備中得到廣泛應用從而單片機技術迅速發(fā)展到各行各業(yè)。在20世紀60年代末，隨著光學技術、微電子技術、激光技術、材料技術、半導體技術的迅速發(fā)展，在此基礎上大范圍地推動了光電技術的發(fā)展，使得光電技術得到人們的廣泛關注以及認可。特別是在軍事中得到了很好的應用，舉個例子來說，反激光制導武器系統(tǒng)、激光雷達這兩者都利用到了光電技術。與此同時，在一些特殊的工業(yè)行業(yè)中，舉個例子來說，在零件檢查、精密制造、精密測量、光纖通信等生產(chǎn)技術中，都在光電技術的運用中有很大程度上的依賴。并且因為光電技術的應用而讓他們的工作效率大大的提高。但是，目前的光電技術在現(xiàn)如今的發(fā)展形勢下還屬于比較前沿的技術，現(xiàn)存的一些光電產(chǎn)品由于原理非常復雜以及對生產(chǎn)加工技術的要求非常嚴格，所以光電技術的造價一直以來都比較高，不能被普通消費水平的用戶所受。所以，本文主要利用單片機結(jié)合光電技術從而進行開發(fā)并設計了這一光電控制系統(tǒng)[1]。以求讓更多的人能感受到光電技術的好處所在。

1基本原理

光電控制系統(tǒng)的基本原理是利用光電檢測技術與單片機技術兩者相結(jié)合的情況下來應用。

該系統(tǒng)利用了單片機對電源的控制，從而形成了一串有序的電源脈沖（鍵入了用戶的基本信息），利用這一串有序的電源脈沖來控制半導體激光器，從而發(fā)射出一串載有用戶信息的激光脈沖波（信號波）。在光電系統(tǒng)的檢測下，再將信號波轉(zhuǎn)化為電脈沖波（此時的電脈沖波的信號微弱而且受到外部因素的干擾，所以此時的信號不可以直接應用）。再通過前置放大電路對電脈沖波進行放大和除噪音的處理，此時的信號便可以通過單片機的驅(qū)動來使用并進行譯碼和判別處理，通過這些處理，單片機能夠生成信號并以此來啟動控制設備。

2關鍵技術

2.1激光調(diào)制技術以及編碼技術

激光調(diào)制的一般概念是：激光是一種頻率更高（1013~1015Hz）的電磁波，它具有很強的相干性，因而像以往電磁波（電視、收音機等）一樣可以用來作為傳遞信息的載波，由激光“攜帶”的信息有：符號、圖像、文字、語言等，在此基礎上，通過一定的傳輸通道（光纖、大氣等)送到接收器，再由光接收器鑒別并還原成原來的信息，這種將信息加載于激光的過程稱之為激光調(diào)制技術[2]。舉個例子來說，控制面板TD19C23具有性價比高、穩(wěn)定性好等特點，并且在用途上使用廣泛。其具體的編碼過程是：首先在檢測到一組二進制的編碼時的情況下在單片機內(nèi)設定，如果檢測到“1”，通電為30μs，如果檢測到“0”就斷電為30μs，然后再進行循環(huán)執(zhí)行，便會形成一周期脈沖。

2.2光電檢測器件的選取

在現(xiàn)如今的發(fā)展形勢下，光電檢測技術中常用到的一些光電檢測器件有光敏電池、CCD陣列、光敏電阻、PIN、光電三極管、光電二極管、光電倍增管、以及雪崩二極管等一些半導體器件。

其中光電二極管是最佳選擇，它具有做好的長期穩(wěn)定性，面積比較小，所以選擇它作為此系統(tǒng)的光電檢測器。不過在連接時要注意光電二極管在反偏狀態(tài)時的檢測情況

2.3檢測電路的頻率特征分析

如上圖所示：當我們給定輸入光照度時，在負載上取得最大功率輸出時的條件是：足RL=Rb和g<<Gb。此時，uL=(RL/2)Se/(1+jkf)，時間常f=RLCj/2，上限頻率fHC=1/2πf=1/πRLCj;同樣可以得出，電流放大時希望得到最大輸出電流，此時要求滿足RL<<Rb?且g很小，uL=SeRL/(1+jkf)，時間常數(shù)f=RLCj，限頻率fHC=1/2πRLCj;電壓放大時，希望得到最大輸出電壓，則要求滿足RRb(例如RL≥10Rb)且g<<Gb。此時，uL=SeRb/(1+jkf)，時間常數(shù)f=RbCj，上限頻率fHC=1/2πRbCj。此處，Cj為光電二極管結(jié)電容，Rg為內(nèi)阻，Se為光電流。RL?是前置放大電路的輸入電阻。在設計中考慮到為從光電二極管中得到足夠的信號功率和電壓，RL和Rb不能太小。根據(jù)其微變等效電路可得RL和Rb過大又會引起高頻截止，頻率下降，降低了通頻帶寬度[3]。

2.4噪聲處理以及前置放大電路的設計

噪聲的處理以及前置放大電路的設計是光電檢測電路中最關鍵的部分，因為在實際光電檢測電路中有很多的噪聲和外部的干擾，外部的干擾主要是隨機的波動和光調(diào)制以及電路干擾、光路傳輸?shù)慕橘|(zhì)的端流和入射的散光。這些外部的干擾可以通過去除雜散光轉(zhuǎn)而選擇偏振片或者穩(wěn)定光源等方法來操作[4]。內(nèi)部的干擾主要有光電檢測電路中的部分半導體器件，也可以通過電容耦合的方法來得到解決。

3結(jié)束語

這個系統(tǒng)具有價格低廉、操作簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定、原理簡單等優(yōu)點，能夠讓更多的用戶認識到它的重要性。在智能化程度更高的要求方面，會有很大的前景發(fā)展。

參考文獻

［1］王鴻磊,張雪松.基于信息傳播算法的云存儲系統(tǒng)架構研究[J].河北軟件職業(yè)技術學院學報,2014(04).

［2］秦志春,陳西武,周彬,徐漢中,田桂蓉,杜其學,徐振相.小型點火器燃燒特性的光電子診斷[C]//新世紀新機遇新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）.2014.

［3］吳強,劉其奇,楊全勝,徐造林,王曉蔚.基于系統(tǒng)軟件分析與設計的嵌入式系統(tǒng)實驗[J].計算機教育,2015(04).

篇3

關鍵詞：通信光纜 OTDR 單模光纖 參數(shù)設置

1、引言

目前，高速公路通信網(wǎng)要求同時傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像，通信量較大，光纖通信具有其它通信傳輸方式無可比擬的通信容量大、抗電磁干擾能力強、通信質(zhì)量高、傳輸距離長等特點。因此，光纖通信方式被廣泛應用于高速公路通信系統(tǒng)中，成為高速公路信息傳輸?shù)闹饕侄?。在工程驗收階段光纜布線系統(tǒng)的檢測就成為必要步驟，不同的光纖檢測技術也就應運而生了。本文重點介紹實際檢測中反射損耗測試技術即OTDR技術。

2、反射損耗測試技術——光時域反射計OTDR 技術

反射損耗測試是光纖線路檢修非常有效的手段。它應用光時域反射計OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)來完成檢測任務。OTDR是利用光脈沖在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的高科技、高精密的光電一體化儀表?；驹砭褪抢脤牍馀c反射光的時間差來測定距離，從而準確判定故障的位置。入射光脈沖在線路中傳輸時會在沿途產(chǎn)生瑞利散射光和菲涅爾反射光，大部分瑞利散射光將折射入包層后衰減，其中與光脈沖傳播方向相反的背向瑞利散射光將會沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進光端口，經(jīng)方向耦合分路射向光電探測器，光電探測器把被測光纖反射回的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，然后將反射回的信號與發(fā)送脈沖比較，計算出響應數(shù)據(jù)并在顯示器上顯示出相關曲線。

返回的有用信息由OTDR的探測器來測量，它們就作為被測光纖內(nèi)不同位置上的時間或曲線片段。從發(fā)射信號到返回信號所用的時間和光在玻璃物質(zhì)中的速度，就可以計算出距離d（單位：m），如式（1）所示：

光纖長度: （1）

再用入射光脈沖和反射光脈沖對應的功率電平和被測光纖的長度計算出衰減 （單位:dB/km），如式（2）所示：

（2）

2.1測試步驟

本文以JDSU公司生產(chǎn)的MTS 5000系列OTDR測試儀為例，闡述光纖測試的整個過程以及各參數(shù)的設置方法。

首先在通信機房的熔纖盤處，將一根單模尾纖垂直儀表測試插孔處插入，并將尾纖凸起U型部分與待測備纖的插口凹回U型部分充分連接，并適當擰固。然后開啟OTDR，并對下列參數(shù)進行設置：

(1)測試波長選擇：測試波長是指OTDR激光器發(fā)射的激光的波長，在長距離測試時，由于1310nm衰耗較大，激光器發(fā)出的激光脈沖在待測光纖的末端會變得很微弱，這樣受噪聲影響就比較大，形成的軌跡圖就不理想，宜采用1550nm作為測試波長。

（2）脈沖寬度設置：選擇測試激光的脈沖寬度，主要取決于被測光纖的長度，當需要測試長距離的光纖時，盡量選用較大脈寬；

（3）取樣分辨率：采樣分辨率是儀器所要求的兩個連續(xù)采樣點之間的最小距離。此參數(shù)很重要，它與脈沖寬度和距離范圍的選擇有很大關系，它定義了最終的距離精度以及OTDR故障查找的能力。因此，為了保持最佳分辨率，必須在取樣期間取得更多采樣點。

（4）探測時間選擇：由于后向散射光信號極其微弱(大約每米100光子)，一般采用統(tǒng)計平均的方法來提高信噪比，探測時間越長，噪聲電平越接近最小值，動態(tài)范圍就越大，曲線也就越平滑，得到的可測距離也就越長。

（5）光纖參數(shù)的設置：包括折射率n和后向散射系數(shù)h的設置。折射率就是待測光纖實際的折射率，折射率參數(shù)與距離測量有關，后向散射系數(shù)則影響反射和回波損耗的測量結(jié)果。因此折射率如果選擇不準，將會對測試長度有很大影響。

（6）曲線存儲：OTDR的操作功能與計算機操作功能相似，都有存儲功能，將OTDR測試的曲線存儲，以便將來查找分析。

3、結(jié)語

光時域反射儀OTDR在光纖通信中起著至關重要的作用，是進行光纜故障定位的一種快速手段，也是高速公路交工驗收檢測通信系統(tǒng)必不可少的工具。它采用背向散射技術能較準確地測試光纖的各種參數(shù)，但是操作人員如果對儀器參數(shù)設置不當或不注意儀器的保管而引起誤差，都會影響光纖測試的精度。本文根據(jù)在高速公路交工驗收檢測過程中的實際操作，用OTDR測得的光纖中的所有參數(shù)，反映被測光纖的長度和總損耗及沿途損耗狀態(tài)，計算平均衰耗是否小于等于0.39dB／Km，從而評價光纖線路是否合格。隨著科學技術的發(fā)展，高效率、高精度的測試技巧有待于進一步研究，OTDR進行光纖參數(shù)自動測試的技術也會趨于精確可靠，快速簡便。

參考文獻：

[1]田國棟.光纖通信技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

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0引言

化學耗氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）是指在一定條件下用強氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，以氧含量（mg•L－1）來表示．它可以反映水體受有機物的污染程度，是衡量水質(zhì)的重要指標之一．水體中COD的測定方法有化學法、紫外吸收法、熒光法以及臭氧氧化法等［1－4］．目前環(huán)保領域COD的測量主要是采用化學法中的高錳酸鹽指數(shù)法和重鉻酸鉀回流法．水體中COD的測定受諸多因素的影響，如加入的氧化劑種類、濃度、反應液的pH值、反應溫度、時間以及催化劑的種類和用量等［5］．目前采用的高錳酸鹽指數(shù)法和重鉻酸鉀回流法，分析周期長，能源浪費大，受回流設備的限制不能進行大批量分析，且會產(chǎn)生嚴重的貴金屬銀鹽及汞鹽污染．近年來利用光學法進行水質(zhì)監(jiān)測已成為國際的研究熱點［6－10］．與傳統(tǒng)方法相比，光學監(jiān)測技術具有操作簡便、不需要消耗試劑、重復性好、測量準確度高和檢測快速的優(yōu)點［11－15］，非常適合對環(huán)境水樣的快速在線監(jiān)測．本文基于紫外光譜法的COD測量技術，設計了一種全光譜分析的水質(zhì)COD在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用最小二乘法建立了計算模型，并進行模型參量反演．針對現(xiàn)實水樣的復雜性，在實驗室內(nèi)配制模擬水樣進行測量，并與相關儀器測量結(jié)果進行了對比．實驗結(jié)果表明．該方法無需消耗任何試劑，測量準確度高、重復性好，可以應用于復雜水質(zhì)的COD在線監(jiān)測．

1測量原理與實驗系統(tǒng)

從20世紀60年代起，國外就開始了紫外吸收光譜法測量COD的研究，其發(fā)展經(jīng)歷了單波長法、雙波長法、多波長法、全光譜法的發(fā)展歷程．單／雙波長光度計的結(jié)構簡單，只適用于成分單一的水質(zhì)COD的測定．而實際水樣COD的測定會受到多種因素的干擾，且水體中有機物組分不同，最大吸收峰也并非都在254nm處（如圖1，圖中1～6分別表示苯胺、苯酚、丙酮、腐植酸、鄰苯二甲酸莖鉀和水楊酸）．因此，只用254nm來捕捉全部有機物是非常困難的．全光譜法COD測量的理論基礎：大多數(shù)有機物在200～400nm紫外波段都有吸收，通過測定水中有機物在紫外波段的吸光度值，可以間接反應出水體中有機物的含量，從而廣泛應用于水中有機物的定性、定量測定．整個測量系統(tǒng)的結(jié)構如圖2．系統(tǒng)采用流通式進水方式，進水口通過進水泵控制水流速度，排水口通過電磁閥控制排水；光源采用光纖燈（賀利士氘－鎢燈，型號：DTM6－10），波長范圍覆蓋200～1100nm波段；光源通過光纖耦合到樣品池，樣品池兩端設計為標準的SMA905接口，為了保證入射光、透射光的傳輸效率，在樣品池兩端增加透鏡組；光譜檢測設備采用微型光譜儀作為檢測終端（OceanOpticsUSB4000），負責光譜信號的采集；控制單元是測量系統(tǒng)的核心，負責光源控制、進水泵控制、電磁閥排水、光譜信號采集與處理．

2基于全光譜分析的COD計算方法

2．1實驗數(shù)據(jù)選擇配制了5種不同COD的鄰苯二甲酸氫鉀溶液．圖3為其吸光度光譜圖，測量波長范圍為200～750nm．從圖中可以看出，5種濃度的溶液在400750nm的波段內(nèi)基本沒有吸收，結(jié)合圖1中6種有機物在此波段內(nèi)也基本不產(chǎn)生吸收，所以本文選取了200～400nm波段范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)用來進行系統(tǒng)模型的建立．

2．2系統(tǒng)模型建立數(shù)據(jù)的處理流程如圖4，其中計算模型的流程如圖4（a）．光譜值通過實驗獲取．采集的原始光譜一般會有噪音，通過小波濾波的方法對光譜進行預處理，濾除環(huán)境雜散光帶來的擾動．光譜經(jīng)過濾波預處理后，進行吸光度計算，計算公式依據(jù)朗伯－比爾定律A＝－lg（I／Io）（1）式中，A表示吸光度，I表示透射光強度，Io表示入射光強度．根據(jù)吸光度的計算結(jié)果，選取特征波長處吸光度用于模型計算．參量反演數(shù)學模型：將200～400nm波長段的吸收光譜分成n個區(qū)間，建立吸光度系數(shù)a與濃度c的方程．取n個區(qū)間的中心波長作為特征波長，n即為特征波長的個數(shù)．將特征光譜映射為COD值的特征向量，可以建立如下方程那么式（3）可以記為ax＝c．其中，a為吸光度，x為傳遞系數(shù)，c為COD值．吸光度a可以通過實驗的方法計算得到，COD為待測量．這樣對傳遞系數(shù)x的求解可以轉(zhuǎn)換為通過m個方程解n個未知數(shù)的問題．利用最小二乘法對方程組進行多元線性回歸，就可以得到相應傳遞系數(shù)．在本文的實際應用中，n取值20，m取值30．

3結(jié)果與討論

3．1精密度及檢出限實驗精密度的測定：取20mg•L－1的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液連續(xù)測定11次，相對標準偏差為2．93％，精密度良好．檢出限的測定：平行測定質(zhì)量濃度為1．0mg•L－1的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液7次，據(jù)式（4）計算最小檢出限ρMDL＝S＊t（n－1，0．90）（4）式中S為標準偏差，t（n－1，0．90）表示置信度為90％、自由度為n－1時的統(tǒng)計量t值，本實驗中t（6，0．90）＝1．94．計算得本法的檢出限為0．0985mg•L－1．

3．2模擬水樣的測定人工配制21種模擬水樣，利用本文所建立的監(jiān)測系統(tǒng)進行COD的測定，并與實驗室測量數(shù)據(jù)進行了對比，實驗室方法采用S：：CAN（lyserII）測量儀進行COD的測定．圖5為本文建立的最小二乘法擬合模型計算得到數(shù)據(jù)與實驗室測量數(shù)據(jù)的對比．其中，點線表示實驗室實測數(shù)據(jù)，實線表示利用模型擬合得到的數(shù)據(jù)．為了驗證兩者的線性關系，對模型計算結(jié)果與實驗室測量結(jié)果進行了線性擬合（見圖6），滿足線性關系：y＝－0．32005＋1．00046x，r2＝0．99818．從擬合結(jié)果來看，本文所建立的模型計算結(jié)果與實驗室測量結(jié)果存在良好的相關性，可以滿足測量的實際需求．為了進一步分析本系統(tǒng)計算結(jié)果的準確度，表1給出了本測量系統(tǒng)測得的20個模擬水樣的COD與實驗室測量值的誤差比較．結(jié)果表明，本測量系統(tǒng)的最大誤差在2％左右，其測量結(jié)果能夠較好地與實驗室測量數(shù)據(jù)吻合，可以滿足現(xiàn)場監(jiān)測的需求．

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1 皮膚光老化檢測方法

1.1光數(shù)值等級：1992年，Griffiths等[4]以光數(shù)值等級對數(shù)個光老化皮膚參數(shù)進行測量。他們選擇了不同階段光老化患者的典型照片，用遞增的9個階段標準來評價不同的參數(shù)（0為無，8為最嚴重）。這些參數(shù)為細紋、粗皺紋、色斑和臉色發(fā)黃的程度，臨床證明基于典型照片的光數(shù)值等級優(yōu)于書面描述。光數(shù)值等級方法簡單易行，有一定可重復性，可用于門診治療中，由有經(jīng)驗的醫(yī)師和患者共同進行治療前后面部改善情況的評價。

1.2 檢測皮膚表面特性：皮膚光老化的一個顯著特征就是皮膚表面光滑度下降，粗糙度增加。目前國際上一個常用的方法是制作皮膚表面的硅膠復膜樣品，待復膜硬化后可將其掃描至電腦或以激光輪廓測量技術進行測量。常規(guī)掃描方法有機械掃描法和光學掃描法，最近發(fā)展起來的透射測量法使用平行光照射非常薄的硅膠復膜樣品。Lee等[5]采用這種薄的硅膠復膜樣品分析皮膚粗糙度，復膜厚度為0.5mm，取下后放在光源和CCD攝像機之間，通過對其灰度的測量，可以得到不同年齡人群皮膚粗糙度的顯著差異。這種方法測量的速度較快，但是很薄的復膜樣品不容易制作。激光輪廓測量技術是根據(jù)光的放大和反射原理研制出來的，采用激光頭掃描，精確測量復膜樣品的三維坐標并轉(zhuǎn)化為圖像[6]。當然，這種方法耗時且價格昂貴，無法應用于常規(guī)皮膚檢查。另外一種檢測手段就是皮膚鏡的使用，皮膚鏡可以對活體皮膚直接無創(chuàng)性放大，觀察皮膚表面精微形態(tài)，最新發(fā)展的利用偏振光原理制作的皮膚鏡可以提供皮膚表面紋理、色素和血管的更多信息[7]。聯(lián)合使用數(shù)字圖像處理技術可作為一種常規(guī)色素治療功效評價的定量測量工具。該技術起步較晚，需要特定的儀器和軟件，目前國內(nèi)應用較少。Takeshi等[8]研究了二次諧振的偏振光（SHG）顯微鏡在UVB暴露皮膚中膠原與皺紋之間的聯(lián)系，SHG發(fā)出的光可以被真皮層中的膠原纖維產(chǎn)生倍頻諧振，可以清晰地看到膠原纖維的分布以及與皮膚表面的距離，再通過計算機處理系統(tǒng)得出與皺紋之間的聯(lián)系。

1.3檢測皮膚內(nèi)部特性：雖然皮膚活檢可以很方便地提供光老化皮膚相關的結(jié)構改變，但這畢竟是一種有創(chuàng)方法，很多患者無法接受。越來越多的無創(chuàng)檢測手段發(fā)展起來。

1.3.1超聲檢測法：同其他以超聲為基礎的技術一樣，用可以發(fā)射超聲波的探頭接觸皮膚，通過超聲波作用到表皮下從而測得表皮下結(jié)構[9]。隨著技術的發(fā)展，高頻率的超聲換能器實現(xiàn)了對皮膚高分辨率的測試。Lee等[5]采用Dermascan C高頻率超聲測試儀對皮膚真皮層的距離和密度做出測量，由微處理器評價和可視化成為一個二維彩色圖像[10]。實驗結(jié)果顯示皮膚真皮層密度與皮膚表面粗糙度有強烈的正相關關系，這為我們提供了一種新的直接測量皮膚表面皺紋的方法。

1.3.2磁共振成像：磁共振成像（MRI）是一種廣泛應用于身體各部位診斷的檢測技術，尤其是皮膚深處的組織。由于無法獲取高的空間分辨率，該方法在很長的一段時間內(nèi)都不適用于皮膚。新發(fā)展的磁共振微成像（MRM）可以無創(chuàng)性地呈現(xiàn)出高分辨率的皮膚圖像，并借助計算機分析系統(tǒng)獲取皮下的3D結(jié)構，得到毛孔大小、表皮厚度和真皮結(jié)構改變[11]，可用于皮膚不同層次變化的評估。

1.3.3共聚焦顯微鏡：共聚焦顯微鏡（CLSM）是一種非創(chuàng)性、實時、動態(tài)掃描三維成像技術，可對活體的不同皮膚層面進行分析，被稱為“皮膚CT”。共聚焦顯微鏡利用組織細胞不同聚焦面的發(fā)射系數(shù)不同，一層層對皮膚進行顯像，空間分辨率達1μm[12]。超聲檢測和MRI檢測更適合于觀測真皮和皮下組織，而共聚焦顯微鏡在觀測角質(zhì)層、表皮和真皮層上更有優(yōu)勢。共聚焦顯微鏡是一種準確敏感，可以把年齡對皮膚的影響量化和特征化的工具。用這種技術對青年（18～25歲）和老年人（大于65歲）前臂內(nèi)側(cè)的皮膚檢測，逐層分析表皮和真皮層，隨年齡增長，角質(zhì)層厚度無明顯改變，顆粒層、基底細胞層厚度增加，真皮數(shù)目顯著減少[13]。紫外線照射皮膚之后，在皮膚還未發(fā)生肉眼可見的變化時，共聚焦顯微鏡即可觀測到黑素細胞體積增大，數(shù)量增多，當局部毛細血管血流增加被腎上腺素阻斷后，可以減少色素沉著的發(fā)生[14]。共聚焦顯微鏡最大的優(yōu)點是可以將皮膚受到外界刺激之后表皮和真皮的變化量化，這為臨床和實驗研究提供了統(tǒng)計依據(jù)。Christopher等[15]最近報道有一種新的手持共聚焦激光掃描顯微鏡MEMS （Lucid Vivascope 3000），可以直接測量一些較難的部位，拍到毛細血管情況并且提供更加高清的圖片。

1.3.4光學相干斷層掃描：光學相干斷層掃描技術（OCT）是超聲的光學模擬品，檢測生物組織不同深度層面對入射弱相干光的不同反射信號，可得到活體組織表面2～3mm深的超微二維或三維結(jié)構圖像，可用于無創(chuàng)檢測活體表皮和真皮超微結(jié)構[16]，具有廣闊的發(fā)展前景。高分辨率的OCT能檢測到人體健康皮膚的表皮層、真皮層、附屬器和血管。Welzel等[17]用各種外部刺激引導正常皮膚形態(tài)和功能的改變，并成功地應用OCT檢測了角質(zhì)層厚度的改變，黑素可輕微減少真皮中的信號強度，紅斑和水腫可減少光衰減，表明不同的生理狀況將影響皮膚的光學特性。

1.3.5多光子激光掃描成像：多光子吸收的歷史可追溯到1931年，當時Meier做出了高光強度下多光子吸收會發(fā)生的理論預斷。多光子激光掃描顯微鏡采用波長較長的紅外激光，能量脈沖式激發(fā)，能量密度高，在生物組織中的穿透力更強，熒光激發(fā)只發(fā)生在焦點，定位準確，對活細胞損傷小，可以從細胞及分子水映真皮基質(zhì)膠原情況[18]。Keiichi等[19]通過多光子激光掃描顯微鏡攝取志愿者臉頰部皮膚圖像，可以深入到皮膚表面110μm的深度，分析發(fā)現(xiàn)SHG和SAAID與年齡線性相關，并且準確反映真皮膠原層和皮膚彈性，可以認為SHG和SAAID指數(shù)可以作為評價皮膚老化的有效客觀指標。多光子激光掃描顯微鏡彌補了共聚焦顯微鏡易產(chǎn)生光漂白和光毒性的不足。各種無創(chuàng)性檢測方法的優(yōu)缺點見表1。

1.4皮膚機械性能檢測：皮膚彈性無創(chuàng)性評價把皮膚彈性的研究加以量化，使皮膚彈性的評價有了客觀標準。目前的測量方法主要分為三類：①彈性切力波測量法：如DensiScore，該儀器通過接觸皮膚，按壓雙臂水平施加同等壓力，在青年人的皮膚，水平壓力可以產(chǎn)生細小的皺褶，而皺褶的數(shù)目和寬度隨著年齡而增長。這為測量年齡相關的皮膚機械性能下降提供了直接的檢測技術。與DensiScore不同的是，Extensometer[20]采用伸拉的方法測量，傳感器記錄皮膚可被牽拉的伸展度，此方法耗時較短，使用起來比較方便；②扭力法：早在1989年Escoffier等[21]開始應用twistometer研究年齡對皮膚生物特性的影響，該儀器可以輕柔地擰轉(zhuǎn)皮膚，通過不斷施加特定時間間隔的轉(zhuǎn)力，研究者可以測量皮膚的變形程度，以及變形恢復到基線狀態(tài)所需要的時間。研究者可據(jù)此計算皮膚的伸展性、粘性和還原性。優(yōu)點是較適合對皮膚硬度做評價，但對其他彈性參數(shù)無法獨立評價；③吸力法：代表是CK公司的Cutometer[22]系列，這種方法目前應用最廣泛。從最早的SEM474到SEM575、MPA580，都是基于吸力和拉伸原理設計。在被測試皮膚表面產(chǎn)生一個負壓將皮膚吸進一個特定的測試探頭內(nèi)，皮膚被吸進測試探頭的深度通過一個非接觸式光學測試系統(tǒng)測得，得到一條皮膚被拉伸的長度和時間的關系曲線，通過此曲線得到的彈性參數(shù)代表皮膚彈性特征。該方法測試程序迅速簡便，采用的參數(shù)不受皮膚厚度的影響，是研究皮膚老化的較好指標。缺點是測試部位較局限，并且不能測量較硬皮膚的粘彈性和評價皮膚的各向異性。

1.5皮膚水分的檢測：皮膚屏障功能在很大程度上依賴于角質(zhì)層的水分和脂質(zhì)成分[23]。皮膚水分的非創(chuàng)傷性檢測用于在保證皮膚不受任何損傷的情況下，測量出人體皮膚的水分比值。主要采用電容原理，即根據(jù)水和其他物質(zhì)的介電常數(shù)的差別進行皮膚含水量的測定。較常見的有corneometer測試儀，通過測定角質(zhì)層對電流的抵抗力，檢測皮膚電特性[24]，可提供直觀、可信的角質(zhì)層水分檢測方法。另外，還可以使用Evaporimeter濕度計檢測經(jīng)表皮失水率，檢測在一定時間內(nèi)水蒸氣丟失量[25]。

1.6皮膚脂質(zhì)產(chǎn)物檢測：皮膚表面的脂質(zhì)可以通過顯微鏡觀測，也可以采用更加方便的方法，比如Lipometer、Sebumeter或Sebutape進行檢測，后者是一種可以吸收油脂的卷帶[26]，這種卷帶是不透明的薄膜，當接觸皮膚油脂后變?yōu)橥该?，然后放入脂質(zhì)儀中通過記錄透明區(qū)域的大小和數(shù)量檢測脂質(zhì)產(chǎn)量和皮脂腺活躍度。

2 展望

縱觀皮膚光老化的無創(chuàng)性測量方法，老方法得到不斷研究擴展，新方法不斷開發(fā)和引進，如何制定出一套系統(tǒng)客觀有效的評價標準成為一個值得思索的問題。隨著數(shù)碼技術的發(fā)展，從主觀目測發(fā)展到客觀的計算機數(shù)字化處理體系的應用，以及多種技術和方法的聯(lián)合應用。最終目的均在于使得檢測更為簡便、精確和科學，從而為光老化皮膚的診斷和治療提供科學依據(jù)。但必須意識到各種方法均有其優(yōu)點和局限性，應根據(jù)實際需要選擇，特別是在精確性、實際可操作性方面，如臨床治療效果評估要求快速方便，可借助于皮膚鏡、數(shù)碼照片、評分表等。而對精確性要求較高的科研工作，可借助昂貴的大型儀器，如共聚焦顯微鏡、多光子激光掃描顯微鏡和光學相干斷層掃描技術等。

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篇6

【關鍵詞】光纖光柵；Bragg原理；在線檢測；切削力

0 引言

隨著光纖光柵制造技術的進步和性能的改善，光纖光柵傳感器在傳感器領域中會處于越來越重要的地位。傳統(tǒng)的 “干涉型”光纖傳感器缺點日益明顯，而以光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating， FBG）為主的光纖光柵傳感器最主要的優(yōu)點是傳感信號為波長調(diào)制以及復用能力強，避免了干涉型光纖傳感器相位測量模糊不清等問題。光纖布拉格光柵感測技術滿足了抗電磁干擾強、可靠性高、易于實現(xiàn)數(shù)字通訊方面的測試要求，在切削系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的自動化管理等方面有廣闊的應用前景。

本文首先對基于Bragg原理的光纖光的理論和工作原理作了具體的介紹；然后從技術路線方面分析了在線切削測量主要環(huán)節(jié)的技術核心；最后對切削力指數(shù)公式進行了曲線擬合，得出均方差值，驗證了測量重復性；光纖光柵在線檢測方法為切削力的精確測量提供了保障，在現(xiàn)代化機加工領域起著重大的作用。

1 基本理論

2 測量原理

光源將某個特定波長的光傳輸?shù)焦饫w中，例如，波長的范圍在1310nm～1390nm?？虒懺诠饫w內(nèi)部的布拉格光柵反射該特定波長的光，這部分的光被傳輸?shù)浇庹{(diào)儀中，而另一部分沒有被布拉格光柵反射的光到達了光纖的另一端。當光纖Bragg光柵的某一部分受到切削力時，切削力會改變布拉格光柵反射的光的波長，有效折射率neff和光柵平面的周期間隔？撰會受到應力及溫度T的影響，引起反射光波長的偏移，波長由λB增加到λ'B。從式（6）可以看出光柵對應變和溫度的影響是不一樣的。實際應用時，測力裝置粘貼FBG位置遠離刀尖，幾乎不受切削熱影響，因此認為FBG的溫度不變化，波長的偏移量λB只受切削刀具應變改變的影響，則光纖光柵反射波長的偏移可用式（7）表示。如圖1所示為光纖Bragg光柵感測原理圖。

3 系統(tǒng)設計與技術分析

通過建立并標定光纖Bragg光柵的應變響應與切削力產(chǎn)生的應變的關系，由Bragg波長的變化測量出應力的變化。光纖布拉格光柵感測系統(tǒng)由光源、FBG、光學變換、光電探測、解調(diào)濾波器、PC機、網(wǎng)口和顯示輸出裝置組成，光纖光柵解調(diào)最直接的方法是利用虛擬光譜儀。系統(tǒng)的基本構成如圖2所示。

加工過程中產(chǎn)生的切削力通過刀桿傳遞給測力裝置內(nèi)嵌的彈性元件，彈性元件表面粘貼的FBG采集應變量信息，刀具切削引起的應變ε作用于光柵上。同時，光源將光入射到光纖中，由于纖芯折射率周期性變化，使光纖中向前和向后傳輸?shù)碾姶挪詈?。光柵周期？撰發(fā)生變化，這樣就改變了中心布拉格波長λB的大小。布拉格的中心波長λB光譜峰值的移動通過光譜儀中的成像反光鏡成像在陣列接收器的接收面上，形成光譜譜面。讓整個光譜中任一個微小譜帶照射到光電探測器的像元上，探測器將移相后的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。然后經(jīng)過解調(diào)濾波，由PC機進行數(shù)據(jù)處理和分析，最后顯示器顯示輸出或者通過網(wǎng)口實現(xiàn)遠傳，就可以直接在計算機上確定應力σ的數(shù)值。

4.2 測力系統(tǒng)重復性分析

為了驗證相同切削用量條件下測量結(jié)果的可重復性，試驗中主軸轉(zhuǎn)速取200r/min，刀具進給量0.13mm/r，切削深度為0.25mm進行動態(tài)切削實驗。x、y、z三個方向加載后應變值的測量數(shù)據(jù)見表5。

5 結(jié)論

研究結(jié)果表明，Bragg光柵光纖切削力在線檢測的測量結(jié)果的均方差值很小，測量精度高、可重復性好、分辨能力強。Bragg光柵調(diào)制技術創(chuàng)造性地將傳感、在線檢測、遠傳原有的技術有機組合，是一種新型的創(chuàng)新技術。接下來的工作將致力于光纖光柵的溫度補償領域，從而使這種先進的技術能夠更有效、廣泛的應用于高溫機加工等工作溫度環(huán)境十分惡劣的條件。

【參考文獻】

[1]劉兆妍，雷振山.應用光纖光柵和虛擬儀器的切削力測量技術[J].工具技術，2005，39（10）：3.

篇7

【關鍵詞】短波廣播信號；監(jiān)測技術；特征

引言

短波廣播在具體應用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離信息傳輸，因此應用十分廣泛。但是，從短波廣播的實際應用情況來看，會受到外界因素的干擾，在信號傳輸過程中經(jīng)常會出現(xiàn)不穩(wěn)定和失真情況，從而導致信號質(zhì)量下降，影響信號的傳遞。由此可見，做好短波廣播信號特征與監(jiān)測技術分析意義重大。

1.短波廣播信號特征

短波廣播信號與其一般廣播信號相比有著許多不同之處，廣播短波信號的性質(zhì)直接決定了其具有許多特征。短波廣播信號發(fā)射形式為A3E，AM是使其調(diào)制方式，寬帶處于3-9kHz之間。短波廣播信號傳播過程中，信號強度的改變會引起電平信號的轉(zhuǎn)變，并且信號普遍集中在特定廣播頻段之內(nèi)。但是，其中也會存在一些非法電臺的信號。由于廣播大寬帶信號具有較強的特殊性，短波廣播與調(diào)頻立體聲之間的音質(zhì)差異巨大。但是，短波廣播具有悠久的發(fā)展歷史，在世界任意一個國家都能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸。此外，從而短波廣播信號接收結(jié)構來看，可以在室外和室內(nèi)使用，并且也能夠在一些交通工具中使用。例如，可以在火車、汽車等結(jié)構中使用。綜上所述，短波廣播具有較多特征，并且每一項特征都十分明顯。從目前廣播的實際發(fā)展情況來看，短波廣播在廣播中所占的比例最高。相關部門的調(diào)查結(jié)果顯示，短波廣播具有其它類型廣播所不具有的優(yōu)勢和特征。

2.監(jiān)測短波廣播信號技術

2.1通過設備監(jiān)測廣播電臺頻率

利用設備對短波廣播頻率進行監(jiān)測是一種比較常見的方式。在利用儀器對廣播進行監(jiān)測時，需要做好相應的設置工作。首先，將步長設置為1MHz,在白天將門限電平設置在0dBuV，夜間則設置為5dBuV。在設定門限電平時，可依據(jù)實際情況進行適當調(diào)整，這主要是因為不同階段的背景下，廣播信號強度以及廣播內(nèi)容之間都存在較為明顯的差異。其次，將AM設置為設備調(diào)解方式，持續(xù)20秒。利用這種方式搜索短廣播信號十分有效，如搜索過程中發(fā)現(xiàn)超出電平的信號，則會在該頻道暫留20秒。通過該方式可以區(qū)分收聽到的廣播信號，可以很好的分析廣播信號頻率，并對分析后的內(nèi)容進行記錄。

2.2數(shù)據(jù)庫對比確認發(fā)射源

目前，短波信號在全球范圍內(nèi)都得到了廣泛應用，因此國際電聯(lián)制作了合法的專業(yè)電頻數(shù)據(jù)庫。在尋找短波發(fā)射源位置過程中，對于短波發(fā)射源位置的確定可以通過國際頻率對比方式進行。但是，需要注意的是國際短波廣播中經(jīng)常會應用不同的語言，這使監(jiān)測人員的工作變得更加困難。在這情況下，工作人員在對數(shù)據(jù)庫中的資料進行對比時，確定了廣播信號的發(fā)射源后，還需要通過合理的方式收集一段播音，然后利用網(wǎng)絡分別播音語言，最后利用大量的資料判斷發(fā)射源。

2.3聯(lián)合側(cè)向定位技術在短波廣播信號監(jiān)測中的應用

該技術的應用需要2個監(jiān)測站的支持，并且2個監(jiān)測站在地理位置上不能處于平行。在具體監(jiān)測過程中，需要充分利用短波廣播寬帶寬、電平強、場強大等諸多特點。在監(jiān)測信號時，要判斷監(jiān)測信號一致與否，同時在該過程中需要通過對比頻譜特征集信號就參數(shù)特征確定信號種類，并排除監(jiān)測站收到的其它信號，利用側(cè)向系統(tǒng)音頻傳輸功能整理與分析監(jiān)測信號中的內(nèi)容。如果通過最終的監(jiān)測，確定該信號來自同一電臺，那就可以測量示向度，對信號發(fā)射源進行確定，尋找到信號的發(fā)射位置。若2個（或2個以上）監(jiān)測站在運行過程中，只有一個可以監(jiān)測到短波信號，那么在實際操作過程中，要應用單站定位功能對發(fā)射信號源進行檢查。若監(jiān)測站沒有單站定位能力，在操作過程中則需要加派兩輛監(jiān)測車與固定基站進行配合，追蹤信號，并對信號進行定位。在定位信號時，需要注意保持監(jiān)測車與固定站之間的距離，對于兩者之間距離的動態(tài)測量與修正可以通過兩者之間的夾角完成，在整個過程中尋找最大夾角距，找到最佳距離。該項技術對確定固定短波來源的監(jiān)測效果十分顯著，但是需要注意的是，對于突發(fā)短波信號的處理，該技術的作用效果并不理想。

2.4利用分析法確定短波發(fā)射源的具置

分析法主要是對整點呼號方式和語言進行動態(tài)監(jiān)測，在利用分析法對短波廣播信號進行監(jiān)測過程中，監(jiān)測人員的語言水平必須能夠達到工作要求。這主要因為，短波信號涉及到的語言種類相對較多，因此操作人員需要能夠準確分辨不同種類的語音，掌握世界各個地區(qū)的語音類型，在分析信號中能夠快速甄別播報語言的類型，找到問題出現(xiàn)的源頭。例如，亞洲區(qū)域具有較多的語言類型，除了日語、韓語、印尼語等多個國家的語言外，還有嶺南語、廣東話等不同類型的語言，因此監(jiān)測員要想準確判斷廣播信號發(fā)射源所處的位置，就必須掌握大量的語言知識。以整點呼號方式為基礎，對廣播信號進行分析，整點呼號指的是發(fā)射源所具有的一種特殊性的標志，在分析廣播信號過程中可以結(jié)合這一特特征完成對信號源地及區(qū)域的判斷。利用分析法能夠更加直觀判斷廣播信息，但是該技術在應用過程中存在的一個較大的困難，就是工作人員需要掌握大量的語言知識，而從實際情況來看，這種掌握大量語言知識的人才比較短缺，因此，該方法大范圍推廣難以實現(xiàn)，但是這無法否定語言分析法在短波廣播信號監(jiān)測的優(yōu)秀性。

3.結(jié)束語

綜上所述，短波廣播是廣播發(fā)展過程中不可獲取的一個組成部分，對其進行合理應用，可以大幅度提高廣播質(zhì)量及廣播效果。因此，相關工作人員需要對短波廣播有一個更加清楚的認識，全面掌握短波廣播特征，并且通過合理的監(jiān)測技術對短波廣播信號進行監(jiān)測，確保短波廣播傳輸質(zhì)量能夠達到標準要求，從而為促進廣播行業(yè)的發(fā)展提供支持。

【參考文獻】

[1]倪智敏.電視廣播信號的特征及其監(jiān)控技術研究[J].中國傳媒科技,2016,05:69-70.

[2]馬力克•托呼巴義.短波廣播發(fā)射中的抗電磁干擾方法探討[J].數(shù)字技術與應用,2016,06:240.

篇8

關鍵詞：農(nóng)機維修；節(jié)能減排技術；維修服務組織體系

農(nóng)機維修節(jié)能減排技術的推廣，是我國新農(nóng)村建設中的一項重要內(nèi)容。自2009年以來，國家農(nóng)業(yè)部門根據(jù)農(nóng)業(yè)機械的實際使用情況確定了一些具有明顯節(jié)能減排效果的農(nóng)機維修技術。農(nóng)用機械數(shù)量的增加預示著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的加速。在社會經(jīng)濟基本建設過程中實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的節(jié)能減排，可以為我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的進步提供支持。本文對農(nóng)機維修節(jié)能減排技術的推廣問題進行分析，為我國農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)機規(guī)?；l(fā)展提供一定的幫助。

1農(nóng)機維修中的節(jié)能減排技術

1.1節(jié)油技術

節(jié)油技術是農(nóng)業(yè)機械維修節(jié)能減排領域的關鍵技術。噴油泵調(diào)試技術是農(nóng)機維修節(jié)能技術中的一種重要技術。根據(jù)農(nóng)業(yè)機械的實際工作環(huán)境。噴油泵調(diào)試工作主要涉及以下幾點：一是噴油泵缸的供油位置；二是供油量的檢測量；三是調(diào)速器特性和噴油器工作壓力值的調(diào)整工作。為了讓農(nóng)業(yè)機械處于理想的工作狀態(tài)，維修人員需要從噴油泵制造商所提供的標準油量入手，對噴油器進行調(diào)試。

1.2柴油機性能優(yōu)化技術

拖拉機和農(nóng)用三輪、四輪低速載重汽車和農(nóng)用小型裝載機等機械設備主要以柴油為工作原料。利用柴油機性能優(yōu)化技術對農(nóng)機進行技術檢測，可以為農(nóng)業(yè)機械柴油機的各個部件的技術參數(shù)優(yōu)化提供幫助。對柴油機氣門間隙、噴油壓力、轉(zhuǎn)速和配氣相位進行優(yōu)化，可以為柴油機氣缸、出油閥等設備的保壓時間提供保障。

1.3不拆卸檢測技術

不拆卸檢測技術是應用于拖拉機，農(nóng)用三輪、四輪運輸車等設備的維修工作的一種節(jié)能技術。在現(xiàn)代化故障檢測技術裝備應用于農(nóng)機維修工作以后，相關人員無需對機械配件進行拆卸，即可對農(nóng)機設備的綜合性能和實際運行狀態(tài)進行分析，進而借助科學化的保養(yǎng)方法和維修調(diào)試方法保障機械的正常運轉(zhuǎn)?，F(xiàn)階段，這一技術在拖拉機液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修過程中發(fā)揮著重要的作用。

1.4膠黏堵漏技術

零件破損、分離是農(nóng)機使用過程中的常見問題。膠黏堵漏技術的應用，可以對農(nóng)機漏氣問題、零件破損問題和漏油故障進行有效處理，也可以為一些應用于惡劣工作環(huán)境的農(nóng)業(yè)機械的工作強度提供保障。

2農(nóng)機維修節(jié)能減排技術的推廣策略

2.1完善農(nóng)機維修技術

隨著社會的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械化水平已經(jīng)呈現(xiàn)出不斷上升的特點。根據(jù)國家農(nóng)業(yè)機械節(jié)能減排工作現(xiàn)狀，農(nóng)機維修制度體系缺失問題已經(jīng)成為了農(nóng)機維修節(jié)能減排技術推廣工作的主要影響因素。為了強化農(nóng)機整體工作的規(guī)范性和合理性，有關部門需要對農(nóng)機維修管理條例進行完善，并對農(nóng)機維修專業(yè)機構建設和人員建設進行強化。

2.2優(yōu)化農(nóng)機維修服務組織體系

農(nóng)機維修節(jié)能減排技術的推廣離不開人才力量的支撐?？茖W化農(nóng)機維修服務組織體系的構建，也可以為農(nóng)機使用效率的提升提供幫助。針對我國農(nóng)機水平現(xiàn)狀與專業(yè)化、配套化的服務體系之間的差異，相關部門需要對農(nóng)機維修服務體系進行完善，強化農(nóng)機維修服務隊伍的專業(yè)性。充分調(diào)動專業(yè)人才參與農(nóng)業(yè)機械服務工作的積極性，促進農(nóng)業(yè)機械服務水平的提升。

2.3合理配置農(nóng)機設備

在農(nóng)業(yè)機械維修團隊組建以后，相關部門需要積極組織相關人員對農(nóng)業(yè)機械的節(jié)能減排技術進行全面化、深入化的了解。針對我國農(nóng)村地區(qū)存在的農(nóng)業(yè)機械不合理的問題，相關部門可以在對農(nóng)業(yè)機械的配套性動力結(jié)構進行調(diào)整的基礎上，促進農(nóng)業(yè)設備利用效率的提升。在農(nóng)村地區(qū)大力發(fā)展大型農(nóng)業(yè)機械設備，控制農(nóng)業(yè)機械領域的能源消耗。

2.4推廣轉(zhuǎn)化農(nóng)機維修節(jié)能減排技術

農(nóng)機維修節(jié)能減排技術推廣工作的開展，可以為節(jié)能減排工作的開展提供幫助。農(nóng)機維修節(jié)能減排技術相關的培訓工作的開展，可以有效促進農(nóng)業(yè)機械服務水平的提升。提升農(nóng)技推廣人員的自身操作技能。根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的實際情況，農(nóng)業(yè)機械部門可以在與農(nóng)業(yè)科研部門開展合作的基礎上，研制一些復式機械設備，以便在降低能源消耗量的基礎上，降低農(nóng)業(yè)機械設備的資金投入。對本地區(qū)所應用的農(nóng)業(yè)機械設備進行深入研究，讓農(nóng)業(yè)工作者獲得一些應用價值高、具有一定先進性的節(jié)能減排技術。為加強農(nóng)機維修節(jié)能減排技術的推廣轉(zhuǎn)化，農(nóng)業(yè)行政主管部門也需要正確引導農(nóng)業(yè)機械維修節(jié)能減排工作的開展。政策鼓勵措施的實施，也可以讓科研開發(fā)轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，進而為農(nóng)機維修作業(yè)的優(yōu)化提供幫助。

3結(jié)語

農(nóng)業(yè)機械維修節(jié)能減排工作的開展，可以在降低農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)資源投入的基礎上，提升農(nóng)業(yè)機械化的實際效益。在對本地區(qū)農(nóng)業(yè)機械節(jié)能減排現(xiàn)狀進行實地調(diào)查以后，相關部門需要借助科學合理的措施推廣農(nóng)業(yè)機械維修節(jié)能減排技術。對農(nóng)業(yè)機械維修節(jié)能減排技術進行深入研究，使農(nóng)機維修工作的實效性得以提升。

參考文獻

[1]付國琦.關于農(nóng)機維修節(jié)能減排技術的推廣分析[J].南方農(nóng)機,2017,48(05):64-65,69.

篇9

【關鍵詞】近紅外光譜分析技術;肉類產(chǎn)品;檢測;鑒定;預測精度

一、檢測肉類產(chǎn)品化學成分分析

傳統(tǒng)的化學分析方法不適宜于再現(xiàn)即時檢測，具有很大的破壞性，并且花費的時間長。但是肉的食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)受到肉品化學成分的影響很大，而為了評定肉品的品質(zhì)，NER技術可以快速、無損測定原料肉和肉類制品中多種組分的含量。近些年看來，在肉品化學成分快速檢測方面，近紅外光譜技術取得很多進展，如：Cozzolino為了對51只羊身上不同部位的306塊肌肉進行檢測，運用了可見/近紅外光譜，發(fā)現(xiàn)測定的結(jié)果與花足額分析測得的結(jié)果具有較好的相關性，得到水、蛋白質(zhì)、肌內(nèi)脂肪系數(shù)分別為0.76、0.83、0.73。而除了這三種主要組分外，肉的品質(zhì)和營養(yǎng)價值受脂肪中脂肪酸的組成和含量的影響也挺大，如：Sierra為了預測牛肉中各種脂肪酸含量、飽和脂肪酸、支鏈脂肪酸、單一不飽和脂肪酸的系數(shù)，采用了NIR技術，得到相關系數(shù)分別為0.837、0.701、0.852。另外，在肉類微量元素含量的近紅外光譜分析方面，Gonzalez-Martin為了檢測Iberian鮮豬肉糜中的礦物質(zhì)元素Fe、Zn、Ca、Na和K，利用近紅外反射光譜得到了其相關系數(shù)分別為0.842、0.695、0.761、0.639、0.781。

另外，一些學者采用近紅外反射儀構建了肉糜在線檢測系統(tǒng)，表明了肉糜力度越小，其預測誤差越小。由此可見近紅外光譜技術對韓皮昂較少其他化學成分的檢測精度不是特別理想，但是可以準確的測定肉中主要成分的含量，為了提高檢測精度需要改善光譜參考方法，同時，對于完整肉片檢測的時候，近紅外光譜法能達到在線檢測的要求，可增加掃描次數(shù)或擴大取樣范圍，并將肉切碎或絞碎均勻混合成肉糜狀，檢測精度要比整塊肉樣要高[1]。

二、應用于肉類產(chǎn)品感官評價的分析

肉色是肉品感官評定的重要指標。肉類的感官指標主要是肉品的顏色、文理、風味等，利用這些指標，近紅外光譜技術與肉品其他物化性質(zhì)的關聯(lián)性可對其進行檢測。如：Cozmlino采用修正的偏最小二乘分析法，利用可見光和NIR技術對肉的顏色、紅度、黃度進行檢測，得到了同品種豬肉L*和a*的驗證相關系數(shù)較高。其次，肉類食用品質(zhì)中重要的衡量指標還包括嫩度。如：Byrne等在750～1098nm的光譜范圍內(nèi)，采用成分分析法研究了牛肉背最長肌的嫩度、文理、風味與近紅外光譜的相關性。而Shackelford等利用遠紅外光譜技術實現(xiàn)對牛肉畜體的質(zhì)量評價和產(chǎn)量分級。再者，通過揮發(fā)性鹽基氮這一指標來表示，利用近紅外光譜可以快速評定肉品的新鮮度。如：Leroy為了評價豬肉的新鮮度，利用近紅外光譜技術，在1200～1300nm波長建立了揮發(fā)性鹽基氮預測模型。由此可見，由于肉類多不均勻，造成了研究肌肉部位受到限制，如果近紅外光譜技術與機器視覺技術等方法進行融合的話，不但可以評定多種肉品指標，還可以提高肉品的感官評定精度。并且在一定程度上，可以提高在線檢測效率和實際的經(jīng)濟效益。也就是說，近紅外光譜技術快速檢測肉類主要感官指標是可行性的[2]。

三、應用于肉類產(chǎn)品物理特性上的分析

肉品系水力式肌肉組織保持水分的能力。在對肉類物理特性的檢測時，NIR技術主要包括pH系水力和剪切力等。在生產(chǎn)和運輸?shù)倪^程中，由于肉品系水力不良，會造成嚴重的質(zhì)量損失。近些年來，在對生鮮肉系水力進行檢測的時候，國內(nèi)外利用金宏外光譜技術的結(jié)果并不理想。如：Hoving-Bolink在線檢測時，利用近紅外光譜發(fā)現(xiàn)對滴水損失的預測效果不佳。而Kapper在對132個豬肉樣品進行紅外光譜分析，得到滴水損失的相關系數(shù)為0.73。Prevolnik為了研究豬肉的滴水損失，利用近紅外光譜技術，采用神經(jīng)網(wǎng)絡算法和偏最小二乘回歸分別建模，預測的誤差相近。另外，在對多種肉類pH進行檢測時，廖義濤采集了豬肉肉塊樣本的可見/近紅外光譜，研究了豬肉pH的可見/近紅外光譜在線檢測，同時測定pH，經(jīng)一階微分結(jié)合多元散射校正對光譜預處理后RMSEP為0.051，建模型的預測相關系數(shù)為0.905。由此可見，基于近紅外光譜預測肉品滴水損失存在一定的局限性，但是近紅外光譜分析技術更具有在線無損檢測的實際應用價值，其他評價系水力的方法都存在破壞樣品、樣品準備復雜、耗時長等諸多原因。因此，近紅外光譜技術對預測肉品滴水損失具有一定的顯示意義。提高了近紅外光譜法對肉品滴水損失的預測精度，防止了在因素對光譜獲取的影響和改善參考方法。

四、對肉類品種的判斷和安全鑒定

食品安全檢測中，對原料肉明確來源是非常重要的。為了進一步實現(xiàn)肉類的品種判斷和安全鑒定，近紅外光譜技術可以對肉類的化學成分和含量的分析等為依據(jù)。如：McDevitt為了鑒別不同四樣條件的雞肉，采用近紅外光譜技術結(jié)合經(jīng)典化學分析方法，得到脂肪、蛋白質(zhì)和灰分的相關系數(shù)為0.93、0.86、0.71，并且快速判別出養(yǎng)殖條件，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖時間短的雞肉含有更高的脂肪，還含有更低的蛋白質(zhì)和灰分。Andres對232個羊羔肉樣品分析獲得NIR光譜曲線，并且進行了感官分析，得到的相關系數(shù)都小于0.40，但是近紅外光譜技術具有快速辨別羊羔肉的感官特定，能夠區(qū)分優(yōu)良感官指標的肉品。一般情況下，化學方法鑒別真?zhèn)位ㄙM的時間較長，而近紅外光譜技術可應用于原料肉品質(zhì)的快速定性和鑒別分析，能快速對肉類摻假進行鑒別[3]。

五、總結(jié)

近紅外光譜技術可以代替那些具有污染環(huán)境，危害健康的檢測器工具或技術，是一種具有對大量肉樣的化學組成進行檢測的技術，并且還能對肉的物理性質(zhì)和感官品質(zhì)進行分析，對于更好地完善肉及肉制品行業(yè)的安全監(jiān)控具有很大的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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[2]廖宜濤，樊玉霞，伍學千，成芳.豬肉pH值的可見近紅外光譜在線檢測研究[J].光譜學與光譜分析，2010（03）.

[3]胡耀華，熊來怡，蔣國振，劉聰，郭康權，佐竹隆顯.基于可見光和近紅外光譜鮮豬肉蒸煮損失和嫩度檢測的研究[J].光譜學與光譜分析，2010（11）.

課題：兵團科技支疆項目（NO.2014AB037）。

作者簡介：

篇10

這就是引力波。對于這種神秘現(xiàn)象的搜尋已經(jīng)持續(xù)了一個世紀。這是愛因斯坦廣義相對論所預言的一種現(xiàn)象，但是長久以來物理學家們一直在爭論其是否的確真實存在。

1957年，物理學家們證明，如果引力波的確存在，那么它必定要攜帶能量并因此引發(fā)震蕩。但同樣顯而易見的一點是，這些攜帶能量比太陽光高出100萬倍的波所引發(fā)的震蕩幅度將會比一個原子核直徑還要小。

要想檢測這樣的波動，建造相應的探測裝置似乎是一個不可能完成的任務。但就在1960年代，馬里蘭大學一名標新立異的物理學家約瑟夫?韋伯（Joseph Weber）開始嘗試設計第一款這樣的裝置，并且在1969年宣布取得了成功！

這一消息引發(fā)一片興奮和驚愕之情。如此巨大的能量如何能與我們對恒星和星系的理解相協(xié)調(diào)？于是，一股科學的淘金熱誕生了。在兩年內(nèi)，全世界的頂尖實驗室便研制出了10種新型探測設備。但實際進行檢測的結(jié)果是一樣的：什么都沒有發(fā)現(xiàn)。

需要更好的設備

有些物理學家感到灰心，放棄了這一領域的研究。但在接下來的40多年里，有越來越多的物理學家們參與了進來，他們致力于研制靈敏度更高的探測設備。到了1980年代，全世界范圍內(nèi)的科學家們相互合作，致力于研制5臺稱作“低溫諧振桿”的新型設備，其中一臺名為“NIOBE”的探測器設在西澳大利亞大學。

這些探測器簡單來說就是一些被冷卻到接近絕對零度的金屬棒?？茖W家們使用超導探測器，其精度比韋伯當年的檢測水平高出100萬倍。

1990年代的大部分時間這一探測系統(tǒng)一直都在運行。如果銀河系內(nèi)的兩個黑洞發(fā)生碰撞，或是一個新的黑洞形成，這一探測系統(tǒng)都應該能夠“聽見”在宇宙中傳來的輕微時空“漣漪”。但事實是，一片寂靜。

但在研制和使用“低溫諧振桿”系統(tǒng)的期間，科學家們也的確得到了一些經(jīng)驗和教訓。他們加深了對量子論如何影響測量結(jié)果方面的理解，即便在噸一級的尺度上也是如此。這些探測器的研制迫使科學家們轉(zhuǎn)向采用新的測量方法。如今這已經(jīng)成為一個主流研究領域，稱作“宏觀量子力學”。

但檢測的零結(jié)果并不意味著一切的終結(jié)，而是說明我們必須對宇宙開展進一步的研究。黑洞碰撞在某一個特定的星系中可能非常罕見，但如果你對數(shù)以百萬計的星系進行監(jiān)測，那么它就將成為一種普遍的現(xiàn)象。

激光束

現(xiàn)在，科學家們急需一種新的技術，能夠大大提升檢測系統(tǒng)的敏感度。到了2000年，這種技術終于出現(xiàn)了，這就是所謂“激光干涉技術”。

這項技術簡單來說就是使用激光束來測量兩塊相距遙遠的鏡子之間的細微震動。而這兩塊鏡子之間的距離越大，檢測到的震動也會越大！而如果轉(zhuǎn)而采用L型的鏡子排布，則將可以讓信號強度翻倍，并排除來自激光的噪音信號。

幾個物理學家小組花費多年時間對這項技術進行研究，其中就包括一個來自澳大利亞國立大學的小組。激光測量可以在很大的空間尺度上進行，因此科學家們在美國、歐洲和日本建造了直徑達到4公里的巨型探測器。

澳大利亞引力天文學委員會在該國珀斯以北建造了一個研究中心，作為未來在南半球開展引力波研究的探測器。世界需要這樣做，因為只有這樣做，科學家們才有可能采用三角測量法計算出信號源的位置。

最新的探測器

這一新的探測器方案包括兩個階段。由于該項目包含巨大的技術挑戰(zhàn)，因此第一步的目標僅是驗證激光技術的確可以在4公里的尺度下開展應用，但在此期間使用較低能級的激光束，這意味著其能夠探測到任何信號的可能性僅有幾個百分點。

這些大型探測器都被放置在世界上最大的真空系統(tǒng)之中，其使用的鏡面必須要比望遠鏡水平的鏡面還要光滑100倍，必須采取措施抵消地震波的影響，并且實驗中使用的激光束必須是最為純凈的光束。

項目的第二階段，研究人員將建造完成更大的鏡面，使用強大得多的激光束，采用更加精確的震動控制技術。這套系統(tǒng)一旦建成，預計其高靈敏度將使其每年檢測到20～40次中子星碰撞形成黑洞的事件。

在計劃開展這兩個階段的研制工作期間，澳大利亞都受到美國方面的盛情邀請。澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）將承擔系統(tǒng)中超高精度鏡面的制造工作，這是整個系統(tǒng)的核心組件之一。

集思廣益

澳大利亞方面在今年早些時候召開會議，商討這項新的國家計劃的議題。該計劃的一部分是建造一座80米尺度激光研究設施，就相當于某種小型版的引力波探測裝置。研究人員在這里開展涉及新型探測器的物理學實驗，尤其著重于激光方面的研究。

這里的研究組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種新的現(xiàn)象，其中包括激光的光子從聲波的“顆粒”――聲子上發(fā)生的反射。這一現(xiàn)象有著重要意義，因為它可以作為一種工具，讓研究人員防止這一新型探測系統(tǒng)中存在的不穩(wěn)定性。

光能也可以被制成“光柱”――回想一下《星球大戰(zhàn)》中的光劍吧！這種裝置可以捕捉更多的引力波能量，從而打開一扇通向未來新型引力波探測器研制可能性的大門。

發(fā)現(xiàn)的最后階段

2006年，這套系統(tǒng)第一階段的研制達到其靈敏度目標，并且和預期的一樣，他們沒有探測到任何信號。

按照計劃，第二階段的探測器建造將在明年開始。澳大利亞的研究組目前正在為此進行準備，因為這套新型探測器將完全改變現(xiàn)有的游戲規(guī)則。

歷史上第一次，我們對可能的結(jié)果有了堅實的預期：我們知道信號應該具有的強度，我們也知道應該出現(xiàn)的信號數(shù)量。我們已不再需要苦苦等候罕見而難以預期的事件發(fā)生。

我們將得以首次對大范圍的宇宙空間開展監(jiān)視，我們也非常有信心，我們將能夠“聽見”遙遠的宇宙深處發(fā)生的中子星合并事件，或是黑洞的誕生。

一旦這套系統(tǒng)完全建成，預計我們幾乎將每周就能接收到一次信號。但究竟何時我們能夠達到這一程度，目前還很難說，沒人可以打包票。我們必須學習如何操控這套巨大而復雜的設備。