發(fā)布時間：2022-08-29 02:11:46
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的激光原理論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
一、招生人數(shù)
學院2016年計劃招收博士研究生46名，實際招生人數(shù)以總部下達計劃為準。
二、報考條件
我院博士研究生只面向現(xiàn)役軍人招生，報考2016年博士研究生應當具備以下條件：
1、品德優(yōu)良，遵紀守法，立志獻身國防事業(yè)；未受過紀律處分。
2、軍隊在職干部按師（旅）級單位推薦、軍級單位政治部審批、軍區(qū)級單位政治部干部部門核準、總政治部干部部備案的程序進行審批，由師（旅）級單位干部部門開具介紹信。軍隊院校應屆碩士畢業(yè)生經(jīng)所在院校政治機關(guān)審批同意。
3、身體健康，體能達標，年齡不超過40周歲（1976年9月1日以后出生）。
4、在職干部須獲得碩士學位，其中本院在職干部報考工學博士須有被SCI或EI收錄的以第一作者發(fā)表的學術(shù)論文；應屆碩士畢業(yè)生須完成學位論文初稿，在中文核心期刊（含錄用通知）或國際會議發(fā)表2篇以上學術(shù)論文。
5、有兩名與報考學科相關(guān)的高職人員推薦。
三、報名手續(xù)
考生持公民身份證和軍官證（學員證）于2015年9月20日至30日到學院教學實驗綜合樓研究生招生辦公室（1127室）報名，外地考生可函報。報名時應提交：
1、填制完畢的《2016年報考攻讀博士學位研究生登記表》和《報考軍隊院校研究生政治審查表》（9月1日后，院內(nèi)考生可從學院研究生處網(wǎng)站下載；院外考生可來電索要）。
2、已獲碩士學位者，提交碩士課程成績單、碩士學位論文及評閱意見書復印件；應屆碩士畢業(yè)生提交碩士課程成績單、碩士學位論文初稿、已發(fā)表學術(shù)論文版權(quán)頁或錄用通知。
3、碩士學歷、學位證書原件及復印件(應屆生于獲得證書后補交)。
4、檔案所在師（旅）級單位干部部門同意報考的證明信。
5、一寸正面半身免冠照片3張，報名費300元。
上述手續(xù)齊備，審查合格者發(fā)放準考通知，考生可于10月9日到研招辦領(lǐng)取《準考證》。
四、考試安排
博士研究生入學考試總分值為600分，包括六項內(nèi)容：英語筆試、數(shù)學筆試、科研學術(shù)成果計分、碩士學位論文評分、專業(yè)綜合面試、綜合素質(zhì)面試，每項內(nèi)容滿分100分。
考試時間擬定于2015年10月11至12日，考試地點和具體安排詳見《準考證》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查詢錄取情況，入學時間為2016年3月份（詳見通知書）。
2、我院提供部分往年考試試題，考生可登錄學院研究生處網(wǎng)站下載。
六、聯(lián)系方式
聯(lián)系人：譚繼帥（參謀） 手機：13831189507座機：0311-87992123（地）；0221-92123（軍）
E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家莊市和平西路97號研究生招生辦公室（050003）
招生專業(yè)目錄
專業(yè)代碼、名稱及研究方向
導師
專業(yè)綜合（面試）
數(shù)學（筆試）
080200機械工程
01機械性能檢測與診斷
張英堂
測試技術(shù)與信號處理
矩陣理論
02地面運載平臺維修理論與技術(shù)
張培林
狀態(tài)監(jiān)測與智能診斷技術(shù)
03機械振動與沖擊防護
白鴻柏
振動理論
04機電液集成系統(tǒng)控制技術(shù)
何忠波
車輛工程
05機械制造及其自動化
倪新華
斷裂力學
080300光學工程
01軍用光電系統(tǒng)設計與應用
劉秉琦
陳志斌
應用光學、物理光學、光電測試技術(shù)
矩陣理論
02激光技術(shù)
沈?qū)W舉
激光原理及應用
03光學信息安全
光學信息技術(shù)原理與應用、光學信息安全
04微納光學
汪岳峰
光電子技術(shù)
080402測試計量技術(shù)及儀器
01測試性設計與分析
黃考利
測試技術(shù)
矩陣理論
02精密儀器與微系統(tǒng)
王廣龍
03裝備狀態(tài)監(jiān)測與故障預測
李洪儒
測試與診斷技術(shù)
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
04網(wǎng)絡安全技術(shù)
王 韜
計算機網(wǎng)絡
081100控制科學與工程
01裝備測試與故障診斷
尚朝軒
測試與診斷
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
02火力與指揮控制理論及應用
全厚德
孫世宇
數(shù)字信號處理
矩陣理論
03武器系統(tǒng)建模與仿真
朱元昌
系統(tǒng)仿真
04電子裝備自動測試、故障診斷及可靠性
蔡金燕
測試與診斷
05目標識別與信息處理技術(shù)
王春平
圖像工程
06精確制導理論與技術(shù)
楊鎖昌
精確制導、控制與仿真技術(shù)
07無人機數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)
陳自力
線性系統(tǒng)理論、數(shù)字信號處理
08目標探測與識別
馬彥恒
數(shù)字信號處理、現(xiàn)代控制理論
09飛行器控制
齊曉慧
線性系統(tǒng)理論
10無人機協(xié)同控制
李小民
現(xiàn)代飛行控制理論、導航控制技術(shù)
11無人機信息處理與傳輸技術(shù)
王長龍
數(shù)字信號處理
12非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與控制
徐 瑞
動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論
082600兵器科學與技術(shù)
01裝備輕量化技術(shù)
鄭 堅
火炮與自動武器原理、材料學
應用數(shù)理統(tǒng)計
02兵器試驗理論與技術(shù)
秦俊奇
火炮專業(yè)相關(guān)理論
矩陣理論
03裝備維修理論與技術(shù)
陶鳳和
火炮與自動武器原理、現(xiàn)代機械測試技術(shù)
04兵器性能檢測與診斷技術(shù)
房立清
機械裝備故障診斷與預測、武器系統(tǒng)裝備知識
應用數(shù)理統(tǒng)計
馮廣斌
火炮與自動武器原理、工程信號處理、現(xiàn)代機械測試技術(shù)
矩陣理論
05兵器結(jié)構(gòu)動力學理論與應用
王瑞林
槍炮設計原理、振動理論、電磁場理論
06武器系統(tǒng)仿真與虛擬樣機技術(shù)
馬吉勝
振動理論、動力學仿真
07彈道學理論及應用
宋衛(wèi)東
彈道學理論、制導理論與技術(shù)
08彈道修正理論與技術(shù)
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
09兵器性能檢測與故障診斷
唐力偉
振動理論
10兵器新材料技術(shù)
王建江
材料學
應用數(shù)理統(tǒng)計
11彈藥系統(tǒng)設計與試驗評估
高欣寶
系統(tǒng)仿真技術(shù)及其在信息化彈藥工程中的應用
矩陣理論
羅興柏
爆炸及其防護技術(shù)在彈藥保障中的應用
12彈藥保障與安全技術(shù)
安振濤
炸藥理論、彈藥保障及安全風險評估
穆希輝
彈藥保障
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
13信息感知與控制技術(shù)
齊杏林
彈藥引信論證、設計、試驗及評估理論與技術(shù)
14防護材料與特種能源技術(shù)
杜仕國
防護材料與特種能源技術(shù)及其在彈藥工程中的應用
矩陣理論
15電磁發(fā)射理論與技術(shù)
雷 彬
電磁場理論、測試技術(shù)
16武器系統(tǒng)建模與仿真
蘇群星
武器系統(tǒng)仿真與模擬器設計
17紅外圖像末制導技術(shù)
高 敏
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
18裝備維修保障理論與技術(shù)
賈希勝
石 全
康建設
趙建民
可靠性、維修性、維修工程
應用數(shù)理統(tǒng)計
朱小冬
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
矩陣理論或應用數(shù)理統(tǒng)計
19裝備維修性理論與應用
郝建平
可靠性、維修性、維修工程、虛擬仿真
20電磁防護理論與技術(shù)
劉尚合
魏光輝
電磁場理論、微波與天線
矩陣理論
王慶國
大學物理、有機化學、固體物理、電磁場理論
譚志良
電子技術(shù)基礎(chǔ)、通信原理、微波與天線
21脈沖電磁場測試技術(shù)
朱長青
電路分析、電磁場理論和微波技術(shù)、數(shù)電模電
110900軍事裝備學
01裝備保障信息化
盧 昱
網(wǎng)絡信息安全保障
軍事運籌學
02裝備保障理論與應用
石 全
軍事裝備學、戰(zhàn)役基本理論
應用數(shù)理統(tǒng)計或軍事運籌學
于永利
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
軍事運籌學
柏彥奇
高 崎
關(guān)鍵詞：接觸網(wǎng)；受電弓；系統(tǒng)響應；接觸壓力；拉出值；硬點；接觸線高度；激光測距
中圖分類號：U226 文獻標識碼：A
在電力機車的運行過程中，受電弓在接觸懸掛下高速滑動運行，從動力學角度，表現(xiàn)出弓網(wǎng)接觸壓力的作用和受電弓滑板產(chǎn)生橫向振動的動態(tài)響應，如圖1表示。
圖1 系統(tǒng)信號分析框圖
目前國內(nèi)外廣泛采用弓網(wǎng)接觸壓力直接測試方法。但在高速運行時，測量信號容易受到弓網(wǎng)接觸振動造成的電磁火花的干擾；附加的壓力傳感器，增加了滑板重量，改變了滑板的外形，使受電弓的穩(wěn)定性和安全性受到影響。
本論文提出的測試方法（圖2），是在車頂并排對稱安裝多個激光測距傳感器，通過測試受電弓滑板底部橫向振動位移，從而，計算弓網(wǎng)接觸壓力、拉出值、弓網(wǎng)沖擊（硬點）和接觸線高度等動態(tài)參數(shù)。
圖2 受電弓滑板響應測試模型
1 弓網(wǎng)接觸響應測試原理
滑板在弓網(wǎng)接觸運行中的振動，可近似認為是兩端固支的滑板彈性梁的橫向彎曲振動、兩端彈性支撐的滑板剛梁上下傳動和平面轉(zhuǎn)動的復合運動?；鍙澢駝幽B(tài)則可以用歐拉-伯努利梁求解。圖2中表示作用在滑板梁的第個節(jié)點的弓網(wǎng)接觸激振力，其作用的不同位置示意接觸線拉出值的變化。表示放置于車頂平面對準受電弓滑板底部第個高速激光傳感器的位移測量值，其動態(tài)響應關(guān)系用傳遞函數(shù)可表示成如下矩陣形式：
（1）
（1）式中可通過單位沖擊響應的數(shù)字計算得到，于是，根據(jù)卷積原理，弓網(wǎng)接觸壓力可表示如下：
（2）
由各激光傳感器測試的離散位移信號，可實時得到弓網(wǎng)沖擊加速度，導線高度和拉出值，表示如下：
（3）
（4）
（5）
上式中為車頂傳感器的基準高度，為激光傳感器的個數(shù)，為激光傳感器的分布序號，表示各激光傳感器幾何位置對稱加權(quán)系數(shù)。
2 滑板梁的動力學分析
將圖2的模型分解為一個兩端固定支撐的受電弓彈性滑板梁和一個兩端等剛度彈性支撐的受電弓剛性滑板梁。先分別求出各自的動態(tài)響應，然后在靜平衡位置的軸上的同一點對橫向響應位移進行疊加。
2.1 受電弓滑板剛梁在平面內(nèi)的振動
設支撐彈簧剛度為，滑板剛梁長度為、線密度為、質(zhì)量為、質(zhì)心為，滑板剛梁繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量為，取質(zhì)心的橫向位移及滑板剛體繞質(zhì)心的角位移作為廣義坐標（），對滑板進行受力分析，建立受迫振動微分方程如下：
（6）
（7）
令，由此求得剛梁橫向振動的固有頻率和剛梁繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的固有頻率為：
（8）
（9）
采用Duhamel積分法求解（6）式和（7）式，由圖3知當弓網(wǎng)接觸力在處作用時，滑板剛體處由橫向振動和繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的復合橫向振動位移可表示如下：
（10）
2.2 受電弓滑板彈性梁彎曲振動振型函數(shù)
以兩端固定支撐的滑板彈性梁在橫截面對稱平面內(nèi)的橫向位移作為廣義坐標，并設梁的線密度為，抗彎剛度為EI，受力分析如圖4所示。根據(jù)達朗貝爾原理和力矩平衡原理可得到滑板梁橫向振動的四階齊次偏微分方程：
（11）
對（11）式用分離變量法求解并應用克雷諾夫函數(shù)可得滑板梁固有頻率的計算公式和橫向彎曲振動振型函數(shù)：
（12）
（13）
為計算方便，振動滑板梁的計算參數(shù)取值如表1所示。
由此求得1階模態(tài)的固有頻率為94.5Hz，2階模態(tài)的固有頻率為258Hz，3階模態(tài)的固有頻率為505Hz，4階模態(tài)的固有頻率為829Hz。
（13）式中可以是任意常數(shù)。只要將各階固有頻率對應的的值代入該式，即可求得滑板彈性梁橫向彎曲振動的各階相應的主振型。
2.3 受電弓滑板彈性梁動力沖擊響應 （見圖5）
在滑板梁的處，假設有一弓網(wǎng)接觸壓力作用，自由振動運動方程可得到：
（14）
滑板均勻彈性梁的振型函數(shù)為式（13），將主振型正則化，利用其正交性特點，可得：
（15）
設各階固有頻率為，主振型為，1，2，3，….則彈性梁動力響應可用模態(tài)疊加（坐標變換）表示為：
（16）
利用主振型正交性質(zhì)，由杜哈美（Duhamel）積分法求解得：
（17）
將式（17）代入式（16），可得滑板彈性梁原廣義坐標的響應：
（18）
3 用數(shù)字計算方法求響應矩陣和傳遞函數(shù)矩陣
為了求式（1）中的傳遞函數(shù)矩陣[]，必須先求下式（19）中的響應矩陣[]。
（19）
傳遞函數(shù)矩陣[]和響應矩陣[]的關(guān)系為：
（20）
基于系統(tǒng)響應分析數(shù)字計算步驟如下：
（1）如圖2所示，先假設在滑板上從左到右第一個確定的輸入節(jié)點上作用一個確定的弓網(wǎng)沖擊接觸力，通過式（10）和式（18），分別計算各激光傳感器對應位置的位移響應值、、…、。通過下式：
（21）
即可計算出。
（2）其它矩陣元素的計算方法同上，即通過下式可計算得到。
（22）
（3）由式（20）計算[]。
（4）由式（1）和式（2）計算。
（5）由式（3）、式（4）、式（5）分別計算接觸網(wǎng)幾何參數(shù)和動力學參數(shù)。
4 響應測試系統(tǒng)仿真
對圖2所示的響應測試模型進行仿真，假設對稱配置5個激光測距傳感器，測試受電弓滑板底部-0.4m，-0.2m，0m，0.2m，0.4m 等5個點的位移，如圖6所示，取2.5，取1720Nm2，取0.8m，取2500 N/m 。
假設依次在受電弓滑板上-0.4m，-0.2m，0m，0.2m，0.4m的地方垂直向下施加110N的弓網(wǎng)接觸壓力，通過式（10）和式（18），分別計算各激光傳感器對應位置的位移響應值、、…、。通過式（21）計算，可得到響應關(guān)系矩陣式（23）。
由上式D矩陣求逆，可得到傳遞函數(shù)矩陣如式（24）。
如果還是用150N的弓網(wǎng)接觸壓力，在-0.4m和-0.2m，的地方垂直向下施加，并由此得到，再將代入式（2），反過來求得接觸力為150N；如果還是用110N的弓網(wǎng)接觸壓力，在-0.25m的地方垂直向下施加，并由此得到，再將代入式（2），反過來求得接觸力為98.77N，誤差為10%，該誤差主要由激光傳感器的配置位置造成。
如果用150N的弓網(wǎng)接觸壓力在受電弓滑板上-0.4m 處垂直向下施加，如圖7（a）所示，傳感器各點位移響應如圖6（a）所示；在-0.2m、0m、0.2m、0.4m處施加，力的作用圖（圖7（b）-（e））與位移響應圖（圖6（b）-（e））一一對應。
由此可見，采用傳遞函數(shù)計算方法的仿真與實際情況基本相符。
結(jié)語
基于系統(tǒng)響應原理測試高速鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)參數(shù)的方法，其重要意義在于將測試傳感器完全從受電弓滑板上撤離下來，這是高速鐵路接觸網(wǎng)車載動態(tài)測試追求的目標。如果采用圖象處理和激光雷達等非接觸式檢測方式，由于其掃描周期和處理時間的限制，使得該方法從原理上無法實現(xiàn)對弓網(wǎng)高頻動態(tài)特性的測試。在實際應用中，作者認為必須在實驗室直接測試數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行回歸分析，校正核實計算模型。
參考文獻
[1]于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)[M].西南交通大學出版社，2003
[2]Gukow，Kiessling Puschmann，Schmider，Schmidt.Fahrleitungen elektrtrischer
Banhnen.B.G.Teubner Stuttgart，1997
[3]張衛(wèi)華.準高速鐵路接觸網(wǎng)動態(tài)性能的研究[D].西南交通大學學報，1997（2）
[4]藤井保和.高速鐵路接觸網(wǎng)的受流理論[J].鐵道與電氣技術(shù)，1991.6
[5]夏永源，張阿舟.機械振動問題的計算解法[M].北京：國防工業(yè)出版社，1993
關(guān)鍵詞：邁克爾遜干涉儀; 異?，F(xiàn)象; 調(diào)節(jié).
1.引 言
邁克爾遜干涉儀是光學實驗中的重要儀器，許多現(xiàn)代被廣泛利用的計量儀器，比如泰曼–格林干涉儀、傅里葉變換光譜儀、接觸式干涉儀、干涉顯微鏡、激光測長儀等，都是基于邁爾爾遜干涉儀的基本原理改進制成的，具有結(jié)構(gòu)簡單、精確度高、光路直觀等優(yōu)點[1]。多年來利用邁克爾遜干涉儀測量激光波長及光源的相干長度是國內(nèi)理工類高校普遍開設的一個物理實驗。
邁克爾遜干涉儀由一個傾角可調(diào)可移動的平面鏡、一個傾角可調(diào)的固定平面鏡、一塊底面鍍有半反半透膜的分光板、一塊跟分光板具有相同厚度而沒有鍍膜的補償板、一個觀察屏、底座、主尺、粗調(diào)手輪和細調(diào)手輪組成。只要有關(guān)微小位移、微小角度的測量，原理上都可以用邁克爾遜干涉儀測量完成。實驗室中除了可以測量激光的波長、鈉光燈的相干長度，還可以用來測量透明物體的折射率[2]和細鐵絲的楊氏模量[3]。
在目前報道的文獻中，據(jù)我們所知，有關(guān)異?，F(xiàn)象分析的基本都局限于對現(xiàn)象的報道及有關(guān)軟件對干涉現(xiàn)象的模擬[4-6]，而對所形成的物理原因幾乎沒有涉及，本論文首先針對本科生在邁克爾遜干涉儀調(diào)節(jié)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的平行直線和橢圓干涉條紋這兩種異常干涉現(xiàn)象給予相應的物理解釋，然后指定出一份邁爾爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)細則，有助于本科生在短時間內(nèi)調(diào)出清晰的圓形干涉條紋，極大的提高邁克爾遜干涉儀的教學效率。
2. 異常干涉條紋及相應的物理分析
邁克爾遜干涉儀的兩種常見的異常干涉條紋是“平行”直線條紋和橢圓形條紋，下面我們介紹這兩類異常現(xiàn)象形成的物理原因。
2.1 “平行”直線干涉條紋
在實驗室中，我們常看到一類近乎平行的條形干涉條紋。通常人們認為這是由兩個平面鏡的不垂直而產(chǎn)生的等效楔形平板形成的等厚干涉條紋，而本論文認為實驗所觀測到的平行直條紋仍然是等傾干涉條紋，只是因為邁克爾遜干涉儀的兩個平面鏡稍有不垂直而導致干涉條紋的中心不在觀察屏的中心，再加上兩束光的光程差比較小，故干涉條紋半徑較大，從而使得看到的條紋比較像平行的直條紋。
比較等傾干涉和等厚干涉的實驗原理，不難發(fā)現(xiàn)，等厚干涉條紋的形成需要保證到達楔形板前的光是平行關(guān)，這樣條紋明暗才能反映出楔形板不同厚度的干涉情況。而對于邁克爾遜干涉儀，我們使用的是半導體光源，其在楔形板前的光波是球面波，因此，實驗中所觀察的“平行”直線干涉條紋本質(zhì)上仍然是等傾干涉圓條紋，只是該圓條紋的中心偏離觀測屏比較遠而呈現(xiàn)出來的一種干涉現(xiàn)象。
2.2 橢圓干涉條紋
橢圓形條紋形成的原因比較多，下面分別分析其形成原因。
2.2.1 可移動平面鏡垂直于固定平面鏡，但觀測屏與可移動平面鏡不平行
當邁克爾遜干涉儀的兩個平面鏡嚴格垂直，但是觀測屏不平行于可移動平面鏡時，觀測屏上的干涉條紋會變成一個以水平方向為長軸、豎直方向為短軸的橢圓。這是因為由兩個虛光源發(fā)出的兩束錐形區(qū)域的球面波發(fā)生干涉，其干涉區(qū)域也應該是一個錐形的區(qū)域，所以當觀測屏與可移動平面鏡不平行時，會看到橢圓形的干涉條紋。
2.2.2 觀測屏與可移動平面鏡平行，但可移動平面鏡不垂直于固定平面鏡，
當邁克爾遜干涉儀的觀測屏平行于可移動平面鏡時，但兩個平面鏡不能嚴格垂直時，也會在實驗中觀測到橢圓形的干涉條紋。這是因為激光光源在這兩個平面鏡中所呈現(xiàn)的兩個虛光源的連線不與觀測屏垂直，而是成小于90o的夾角，這樣以來，兩個虛光源所形成的錐形干涉條紋在觀測屏上將呈現(xiàn)出橢圓形狀，該形成原因本質(zhì)上和2.2.1類似，都是由于觀測屏不與兩個虛光源所形成的干涉區(qū)域底面垂直而引起的一種實驗現(xiàn)象。
這里，我們強調(diào)造成兩個虛光源的連線與觀測屏不垂直的原因主要有三個，其一，實驗過程中由于調(diào)節(jié)精度所限，難以使兩個平面鏡的垂直度很高，其二，實驗過程中分光板和平面鏡之間的角度發(fā)生了改變，即不是45o的夾角，其三，分光板和補償板不嚴格的平行。
2.2.3 可移動平面鏡和固定平面鏡所形成的兩排光斑錯重合
理論上講，我們應分別選取每排光斑中最亮的光斑，然后使其相互重合，但是在通過肉眼觀測時，往往很難分辨每排光斑中哪個光斑最亮，因此，很容易選錯最亮的光斑而導致錯重合。
3. 邁克爾遜干涉儀實驗調(diào)節(jié)細則
根據(jù)上述異常條紋出現(xiàn)的物理分析，我們制定了一個邁克爾遜干涉儀測量激光波長的實驗流程如下：
(1) 實驗前檢查
(a) 檢查兩個平面鏡的兩個水平和豎直調(diào)節(jié)螺絲是否可以調(diào)節(jié)，并將調(diào)節(jié)旋鈕上黃銅螺帽旋到最外側(cè)；
(b) 檢查分光板到可移動平面鏡和分光板到固定平面鏡的距離是否相等，如不相等，請用粗調(diào)手輪調(diào)至相等位置；
(c) 檢查分光板和補償板是否平行，并檢查者兩塊板有無放反；
(2) 圓形干涉環(huán)調(diào)出
(a) 使用水平和豎直調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)可移動平面鏡，使其與觀測屏相互平行；
(b) 將激光器的光強調(diào)到最弱；
(c) 移開觀測屏，透過分光板向可移動平面鏡方向觀察，會觀察到兩排光點，調(diào)節(jié)固定平面鏡的水平和豎直調(diào)節(jié)旋鈕，使得兩排光點上下各自最亮的兩個光點重合；
(d) 放上觀測屏，增加激光器的光強;
(e) 若此時觀察到橢圓的條紋，或者共軛雙曲線條紋、或者條紋不清晰、或者干涉條紋半徑很小，可能原因是最亮的光斑錯了，這時重新回到(b)步驟，換一個光斑進行嘗試。
依上述調(diào)節(jié)方案，可使本科生在短時間調(diào)出清晰的圓形干涉條紋。
4. 總 結(jié)
本論文首先分析了邁克爾遜干涉實驗過程中平行直線和橢圓形干涉條紋的形成機制，并制定了一份邁克爾遜干涉儀測定激光波長的調(diào)節(jié)細則，經(jīng)過4個班級的實驗證明，此調(diào)節(jié)細則可極大縮短了本科生調(diào)出清晰、易讀的圓形干涉條紋所需時間。
參考文獻
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關(guān)鍵詞 ：三維激光掃描儀；誤差測定；影響因素；
中圖分類號： R814 文獻標識碼： A 文章編號：
引言
三維激光掃描技術(shù)是一種先進的全自動高精度立體掃描技術(shù)。又稱為“實景復制技術(shù)”，主要面向高精度逆向工程的三維建模與重構(gòu)。它可以高效地采集大量的三維點。少則幾萬個，多則幾百萬個。它可以深入到復雜的現(xiàn)場環(huán)境中進行掃描，將各種大型的、復雜的、不規(guī)則的實景三維數(shù)據(jù)完整地采集到電腦中，從而快速重構(gòu)出目標的三維點云模型。此外，它所采集的三維激光點云數(shù)據(jù)還可進行各種后處理工作，如測繪、計量、分析、仿真、模擬、展示、監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實等。這對于有限元分析、工程力學分析、流體動力分析等是非常重要的。這種逆向工程的數(shù)據(jù)獲取方式目前在我國還是個薄弱的領(lǐng)域。
一、三維激光掃描儀的概念
三維激光掃描技術(shù)是測繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。三維激光掃描儀通過高速激光發(fā)射器運用激光測距原理，瞬時測得空間三維坐標值的測量儀器。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優(yōu)勢。三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。
二、地面型三維激光掃描系統(tǒng)工作原理
三維激光掃描儀運用了激光的方向性、單色性、高亮性、相干性等特點，實現(xiàn)了測量速度快，操作簡單，測量精確度高等目的。對地面三維激光掃描儀來說，采用的是儀器坐標系統(tǒng)，即所采集到的物體表面點的空間信息是以其自身的坐標系統(tǒng)為準的。系統(tǒng)以激光束發(fā)射處為坐標原點；Z軸位于儀器的豎向掃描面內(nèi)，向上為正；X軸位于儀器的橫向掃描面內(nèi)；Y軸位于儀器的橫向掃描面內(nèi)且與X軸垂直，如圖1-1，由此可得點坐標的計算公式：
圖1采用脈沖測距法的三維激光點坐標 圖2 目標物體傾斜引起測距偏差
二、點云數(shù)據(jù)的誤差來源及分析
從誤差理論來分析，徑向掃描系統(tǒng)測量誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差引起三維激光掃描點的坐標偏差?？赏ㄟ^公式改正或修正系統(tǒng)予以消除或減小。測量系統(tǒng)的偶然性誤差是一些隨機性誤差的綜合體現(xiàn)。
三維激光腳點測量誤差的影響因素較多。大致可分為三類：儀器誤差、與目標物體反射面有關(guān)的誤差、外界環(huán)境條件。儀器誤差是儀器本身性能缺陷造成的測量誤差，包括激光測距的誤差、掃描角度測量的誤差；與目標物體反射面有關(guān)的誤差主要包括目標物體反射面傾斜的影響和表面粗糙度的影響；外界環(huán)境條件主要包括溫度、氣壓等因素。
2.1激光測距的影響
激光測距信號處理的各個環(huán)節(jié)都會帶來一定的誤差，特別是光學電子電路中光脈沖回波信號處理時引起的誤差，主要包括掃描儀計時的系統(tǒng)誤差和測距技術(shù)中不確定間隔的缺陷引起的誤差。脈沖計的系統(tǒng)誤差造成循環(huán)、混淆現(xiàn)象與測距的凸角誤差相類似，測距技術(shù)中不確定間隔更可能造成數(shù)據(jù)突變，目前，可運用一些較好的技術(shù)（如頻率倍乘、微調(diào)作用）處理這些突變的誤差。激光測距誤差綜合體現(xiàn)為測距的固定誤差和比例誤差，可以通過儀器檢定確定測距誤差的大小。
2.2掃描角的影響
掃描角的影響包括水平掃描角度和豎直掃描角度測量的影響。掃描角度引起的誤差是掃描鏡的鏡面平面角誤差、掃描鏡轉(zhuǎn)動的微笑震動、掃描電機的非均勻轉(zhuǎn)動控制誤差等因素的綜合影響。目前掃描角測量可達到很高的精度，如徠卡的HDS2500三維激光掃描儀的掃描角精度達到±0.5″。
2.3目標物體反射面傾斜的影響
激光掃描測距系統(tǒng)中激光測距單元由激光發(fā)射頭和激光接收器兩部分組成。用于加工發(fā)射和接受窗口的孔徑直徑有一定的大小。由于激光發(fā)射哈接受共用一條光路，且激光光束具有一定的發(fā)散角，掃描到目標物體表面形成激光角點光斑。激光角點光斑的大小d、激光發(fā)散孔徑D和激光光束發(fā)散角y存在如下關(guān)系：
（2）
式中，S為激光發(fā)散點到物體表面上激光角點中心之間的距離。
當掃描目標物體傾斜時，則出現(xiàn)掃描目標物體表面法線與激光光束方向不重合。當表面切平面法線與激光光束方向的夾角為α，根據(jù)圖2，存在如下幾何關(guān)系：
（3）
則引起激光角點的位置的最大偏差ds
（4）
由于y/2很小，則siny/2=y/2，所以
（5）
2.4目標物體反射表面粗糙程度的影響
三維激光掃描點云的精度與物體表面的粗糙程度有密切關(guān)系。由于三維激光回波信號有多值性特點，有些三維激光掃描系統(tǒng)只能處理首次反射回來的回波信號，有些三維激光掃描系統(tǒng)只能處理最后反射回來的回波信號，也有一些三維激光掃描系統(tǒng)能夠綜合處理首次和最后反射回來的回波信號。以處理首次反射回來激光回波信號為例（如圖3所示），目標物體表面粗糙程度引起激光角點位置的偏差ds，接近于物體表面粗糙極值的1/2.
2.5溫度、氣壓等外界環(huán)境條件的影響
溫度、氣壓等外界環(huán)境條件對激光掃描的影響主要表現(xiàn)為溫度變化對精密機械結(jié)構(gòu)關(guān)系的細微影響、掃描過程中風的震動、激光在空氣中傳播的方向等。較差的外界環(huán)境條件對三維激光掃描數(shù)據(jù)的影響也較大。
徑向三維激光掃描儀測量的主要誤差來源于測距誤差或掃描角誤差。由于測距誤差包含固定誤差和比例誤差兩部分，其影響具有一定是規(guī)律性。如HDS2500儀器的測距誤差在50m以內(nèi)為6mm，超過50m后儀器測距誤差隨距離線性增加，在200m時達到42mm.掃描角的誤差是一種與距離有關(guān)的誤差，掃描角對掃描點的影響隨距離增大而增大。
目前，基于TOF測距技術(shù)的三維激光掃描儀已經(jīng)成為測繪領(lǐng)域的一個新的研究熱點，但是，對三維激光掃描儀的儀器設備及測量誤差的研究還很少。本文在對三維激光掃描儀的分類基礎(chǔ)之上，對徑向三維激光掃描儀器的測量誤差影響因素進行了較為全面地理論分析，并指出了測距誤差和掃描角誤差是三維激光掃描誤差的主要誤差源之一。
結(jié)束語
現(xiàn)今，人類社會已經(jīng)進入了高度文明的時代，各行各業(yè)都在尋求更好的發(fā)展途徑，三維激光測量技術(shù)的應用越來越廣泛，在今后的發(fā)展中，我國必定會不斷完善測量技術(shù)，為相關(guān)領(lǐng)域的穩(wěn)定收益保駕護航。三維激光掃描儀目前廣泛應用于各個領(lǐng)域，是研究的熱點。本文主要研究了三維激光測量誤差來源――儀器誤差、與目標物體反射面有關(guān)的誤差和外界條件影響。通過實驗得知了儀器Trimble GX200的測距精度和掃描精度。
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【關(guān)鍵詞】物理教學；現(xiàn)代物理
Modern Physics in high school physics teaching the necessity and significance
Li Yong-li
【Abstract】Social modernization， the modernization of teaching methods， teaching content should be followed up， teaching content should be modernized， it is necessary to allow more modern physics knowledge into our classroom.
【Key words】Physics teaching； Modern physics
物理學在不斷地發(fā)展變化，也帶動社會迅猛發(fā)展，物理教學必須要跟得上時代步伐，將物理學發(fā)展的前沿動態(tài)和物理學的實際應用引入課堂教學，使學生及時了解當前科學技術(shù)的發(fā)展概況，是十分必要的。
一、現(xiàn)代物理知識運用到中學物理教學中的必要性和重要意義
1、據(jù)有關(guān)調(diào)查中學生所掌握的科技知識沒有達到令人滿意的地步，且學生較少關(guān)注和參與科學技術(shù)相關(guān)的社會活動，其實驗能力也較差。
2、我國現(xiàn)行教材基本上都是經(jīng)典內(nèi)容，新的教材雖做了一些改變，但這些變化都集中在增加學生生活、社會性物理知識的應用和提供學科內(nèi)進行研究性學習的材料方面，在現(xiàn)代物理知識的吸納方面做的不夠，長期以來，學生的思維方式、知識結(jié)構(gòu)局限在經(jīng)典物理中，遠落后于現(xiàn)代物理和科學社會的發(fā)展。
3、現(xiàn)代物理知識對提高學生學習興趣有獨特作用。物理學是最早發(fā)展起來的自然科學，從哲學中分離，在生活中誕生，為應用而發(fā)展。從誕生的那一天起，它就與大自然、人類的生活密不可分。在教學中有意識地突出現(xiàn)代物理的廣泛應用，可開闊學生視野，增強物理有用性的認識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的習慣，強化學習意識，提高學習物理的興趣。
4、有效地講授現(xiàn)代物理知識是提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑。
二、現(xiàn)代物理知識運用到中學物理教學中的可能性
有些人認為，中學物理教學內(nèi)容即20世紀以前的物理學是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，而中學生的知識基礎(chǔ)不可能去接受理解高深的物理知識理論，中學物理與現(xiàn)代物理之間存在著巨大的鴻溝，難以逾越。筆者認為在中學傳授一定的現(xiàn)代物理知識已具備一定基礎(chǔ)，但要講究傳授的方法、途徑。
中學生通過一段時間的經(jīng)典物理基礎(chǔ)知識學習，可以說已具備了進一步學習現(xiàn)代物理相關(guān)知識的可能性，再者，高中生已具有一定的抽象思維能力和科學思想方法。布魯納曾強調(diào)學習各門學科的基本結(jié)構(gòu)。指出基本結(jié)構(gòu)就是最能反映其本質(zhì)的基本概念、原理和規(guī)劃。學科的結(jié)構(gòu)就是本學科的基本理論，掌握這種基本理論，可聯(lián)系各種相關(guān)現(xiàn)象，從而理解各種相關(guān)現(xiàn)象，學科的基本結(jié)構(gòu)是課程的核心，也是教學過程認識的基點。他還認為基本學科是可以提早學習的，并且必須提早學習，因為早年學習一些觀念和作風影響著人們的一生。這些為我們進行現(xiàn)代物理知識教學提供了認識論基礎(chǔ)?，F(xiàn)代物理是剛發(fā)展起來的新理論體系，雖然對絕大多數(shù)一般的學習者來說他是深奧和抽象的，要用到精、專的物理學理論及相應的數(shù)學物理方法，并非一般初涉物理學領(lǐng)域的人所能掌握的。但我們可把有關(guān)知識的基本結(jié)構(gòu)和方法論教授給初學者（中學生），他們是完全能夠掌握和理解的。布魯納就認為，“凡是用現(xiàn)行手段教授的一切題材，都可能用單純的形式，更早地教給兒童?！?/p>
三、現(xiàn)代物理知識運用到教學中的途徑
如何有效地在中學講授現(xiàn)代物理知識，還需要廣大教師在實踐中進行嘗試研究，筆者在此談一點個人想法。
1、將基礎(chǔ)知識拓寬延伸。
現(xiàn)代物理知識追根溯源都有它最初的端倪和最原始的理論，正如愛因斯坦所說："我們的科學進步得如此之快，以致大多數(shù)原始論文很快失去了它的現(xiàn)實意義，而顯得過時了，但是另一方面，根據(jù)原始論文來追蹤理論的形成過程，始終具有一種特殊的魅力。
例如通過激光冷卻技術(shù)使人們實現(xiàn)了操縱和控制單個原子。同時依靠這種新的手段，人們在分子原子物理學領(lǐng)域獲得了一個又一個重大突破。通過凍結(jié)原子降低溫度，1995年兩名美國科學家康奈爾和維曼以及德國科學家克特勒分別在極為接近絕對零度的條件下首次通過實驗證實了玻色-愛因斯坦凝聚（簡稱BEC），玻色-愛因斯坦凝聚是愛因斯坦在75年前所預言的一種特殊物質(zhì)狀態(tài)。這被物理學家認為是20世紀末物理學上的最重要的成就。我國也于2002年由中科院院士王育竹領(lǐng)導的研究小組在銣原子云中實現(xiàn)了BEC。這項技術(shù)也可用于涉及新型的原子鐘，其精確度比現(xiàn)在最精確的原子鐘（精確度達到了百萬億分之一）還要高百倍，可應用于太空航行和精確定位。
激光制冷是通過激光光子的能量直接束縛被冷卻物質(zhì)的分子或原子的熱運動來降低溫度的，是微觀對微觀的物質(zhì)行為。根據(jù)量子力學理論，如果正在進行中的原子被迎面而來的激光照射，只要激光的頻率和原子的固有頻率一致，就會引起原子的躍遷，原子會吸收迎面而來的光子而減小動量。與此同時，原子又會因躍遷而發(fā)射同樣的光子，不過它發(fā)射的光子是朝著四面八方的，因此，實際效果是原子的動量每碰撞一次就減小一點，直至最低值。動量和速度成正比，動量越小，速度也越小，溫度也就越低。因此激光冷卻的實質(zhì)是原子或分子在激光的作用下的減速。
在學習了原子躍遷后，有機地進行滲透這些內(nèi)容，學生就不會覺得現(xiàn)代物理遙不可及，學生不僅掌握了物理知識，更了解了這些知識的實用價值和社會價值。
2、通過物理事件或物理現(xiàn)象講授有關(guān)知識
當某些理論很深奧、抽象難懂時，可以用一個事件的闡述，使學生了解有關(guān)知識產(chǎn)生的歷史和過程，從事件中領(lǐng)悟知識原理。
如著名的雙生子佯謬實驗。狹義相對論的相對論效應認為相對做勻速直線運動的兩個慣性系中，其中在一個參照系中的觀察者測的另一參照系中的長度變短，時鐘變慢。這時有人提出這樣一個設想：有雙生子兄弟二人，哥哥乘上飛船離開地球，以接近光速的速度逛游太空，根據(jù)相對論效應，弟弟看到飛船上的時鐘變慢了。那么在飛船返回地球時，是否哥哥比弟弟變年輕了？我們知道，運動的觀測是相對的，當哥哥乘上飛船逛游時，弟弟相對哥哥在反向運動，哥哥看弟弟的時鐘也變慢了。因而他會認為弟弟變年輕了。這樣就得不到一個確定的答案。這就是著名的雙生子佯謬。這時狹義相對論無法解釋。通過分析，狹義相對論只適用于一切慣性系，而哥哥乘飛船離開地球要加速，返回地面要轉(zhuǎn)彎、減速，所以哥哥處在非慣性系。在這樣的背景下愛因斯坦完成了廣義相對論的研究。利用廣義相對論的結(jié)論--時空彎曲解釋了飛船上的時鐘變慢，因此飛船返回時哥哥顯得年輕了。
通過這一事件學生了解了狹義相對論、時鐘變慢、廣義相對論等基本概念。同時一些著名事件能激發(fā)中學生的興趣，培養(yǎng)其科學精神和思維方式。
3、讓現(xiàn)代物理知識、思想及應用滲透在STS問題中
如2004年12月26日印尼蘇門答臘島附近海域強烈地震引發(fā)了海嘯，造成的破壞程度和人員傷亡數(shù)之眾，被聯(lián)合國稱為近幾世紀以來最嚴重的自然災害。地震海嘯給人帶來的災難是十分巨大的，對于海嘯，目前人類沒有能力阻止其發(fā)生，但可以通過預警和防備來減少死傷，海嘯的預警就用到了物理知識。
如，學習了萬有引力后，可及時向?qū)W生介紹有關(guān)“神州”七號或“嫦娥一號”的材料。隨著中國在航天技術(shù)方面的全面發(fā)展，標明我國完全有能力獨立自主地攻克尖端技術(shù)，在世界高科技領(lǐng)域占有一席之地。關(guān)于“神州”七號，在發(fā)射、運行、變軌、返回等方面可以編很多試題。如：簡述將“神州”七號載人飛船送入太空的“”2號捆綁式大推力運載火箭發(fā)射的原理和提高最終速度的因素。火箭點燃后生成的氣體以很大的速度向后噴出，根據(jù)動量守恒定律，火箭向前做反沖運動；提高火箭最終速度的因素，一方面是噴氣速度，另一方面是火箭開始飛行的質(zhì)量與燃料燒盡時的質(zhì)量之比，噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，火箭最終速度越大?？梢宰寣W生思考的問題很多，此處不一一例舉。有關(guān)衛(wèi)星問題是大家所關(guān)注的問題，其某些方面的基本原理和最基礎(chǔ)問題是學生可以理解和可以解決的，這也是引導學生將物理問題應用于實際、關(guān)注科技進步、關(guān)注前沿問題、關(guān)心國家的最好契機。
【論文摘要】：對磁力儀未來發(fā)展進行了展望。重點介紹了：1.光泵磁力儀及其光源和共振元素的選擇與設計2.超導技術(shù)的進步推動了超導量子干涉磁力儀的發(fā)展3.對處于研究、探索階段的原子磁力儀進行了關(guān)注。
引言
目前，在空間、海洋、勘探、在醫(yī)院和其它實驗室中廣泛的應用著各種磁力儀，用于測量地磁場以及生物磁場。在這些領(lǐng)域，新型的光泵磁力儀、超導磁力儀（Superconducting Quantum Interference Device， SQUID）；以及處于研究、試驗階段的固體電子自旋共振磁力儀（Electron Spin Resonance ，ESP）、原子磁力儀（Atomic Magnetometer， AM）必將以其超高的精度擔負起越來越重的任務。
過去測量磁場強度的單位是奧斯特(Oersted，Oe)，采用和推廣國際單位制(SI)以后，測量磁 感 應 強度( 磁 通量密度)的 單 位 是 特 斯 拉(Tesla，T)或高斯(Gaus ，Gs)。 它們之間的對應關(guān)系為1nT= 10-9 T = 1gamma(γ)。特 斯 拉的換算關(guān)系為:1T(特斯拉)= 109nT (納特)=1012pT(皮特)=1015fT(飛特)=1018aT(阿特)［1］。
磁場強度曾經(jīng)用過T、F、Be等幾個符號表示，許多文獻中曾采用F、Be。文章中為了規(guī)范、清晰采用國際標準單位T。
1.光泵磁力儀
光泵磁力儀是高靈敏的磁測設備。它是以某些元素的原子在外磁場中產(chǎn)生的蔡曼分裂為基礎(chǔ)，并采用光泵技術(shù)與磁共振技術(shù)研制成的。
按照量子理論，在外磁場T中，具有自旋的亞原子粒子（如核子和電子）能級簡并（degeneracy）解除，分裂為一些磁次能級（或稱為蔡曼能級），在光譜上的表現(xiàn)，就是譜線分裂，這就是蔡曼效應，蔡曼因此獲得1902(第二屆)諾貝爾物理學獎。分裂的能級間的能量差一般與外界磁場成正比。當粒子在分裂的能級間發(fā)生躍遷時，就會發(fā)射或吸收電磁波，其頻率與磁次能級間的能量差成正比，測定這個電磁波的頻率，即可測定磁場。
光泵磁力儀是目前實際生產(chǎn)和科學技術(shù)應用中靈敏度較高的一種磁測儀器。它靈敏度高，一般為0.01nT量級，理論靈敏度高達10－2-10－4nT;響應頻率高，可在快速變化中進行測量;可測量地磁場的總向量T及其分量，并能進行連續(xù)測量。
光泵磁力儀的種類甚多。按共振元素的不同，可分為氦（He）光泵磁力儀和堿金屬光泵磁力儀，共振元素有氦（He4）、銣（Rb85、Rb87）、銫（Cs133）、鉀（K39）、汞（Hg）等。對堿金屬而言，受溫度影響較大，如銫（Cs133）元素在恒溫430C左右，方可變成蒸汽狀態(tài)，而只有在蒸汽狀態(tài)時才能產(chǎn)生光泵作用。對He3、He4而言，因其本身是氣體狀態(tài)，無需加熱至恒溫，只需將它激勵使其處于亞穩(wěn)態(tài)，就能產(chǎn)生光泵作用。這些條件在設計與制造儀器時，必須予以重視。
光泵磁力儀未來的發(fā)展水平，主要取決于光泵光源及共振元素的發(fā)展程度。法國曾用可調(diào)諧的激光器代替常規(guī)的氦燈制成光泵磁力儀，由于譜線的選擇性較好，激光又比氦燈的光要強，因此提高了磁力儀的靈敏度，達到10pT/Hz1/2。美國的R.Slcum博士利用二極管激光器作為氦同位素光泵磁力儀的光源，并申請了專利，與氦燈光源相比，靈敏度提高一個量級。最新的激光光泵氦（He4）磁力儀的靈敏度已突破1PT/Hz1/2的界限，達到0.4 PT/Hz1/2，而用高頻激發(fā)的燈室作為光泵的光源的氦4航空磁力儀達到了20pT/Hz1/2的靈敏度［2-3］。在共振元素的選擇上，為了提高精度，需要選擇譜線較窄的物質(zhì)，堿金屬符合譜線窄的要求，但需要一定的溫度（40-55℃）加熱為氣態(tài)?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多利用堿金屬制成的磁力儀，前不久問世的鉀磁力儀，由于譜線很窄又不重疊，方位誤差很小，維修方便，分辨率達到0.1pT，在取樣率為20Hz時，靈敏度可達到0.014nT。因此鉀光泵磁力儀在光泵磁力儀中占有優(yōu)勢地位。當然隨著靈敏度，取樣率的提高，其價格也顯著提高。
2.超導量子干涉磁力儀
超導量子干涉器件（SQUID）是上世紀60年代中期發(fā)展起來的一種新型的靈敏度極高的磁敏傳感器。它是以約瑟夫遜（Josephson）效應為理論基礎(chǔ)，用超導材料制成的，是超導量子干涉磁力儀的核心。
SQUID由兩個用很薄的絕緣體隔開的超導體而形成兩個并聯(lián)的約瑟夫松結(jié)（Josephson junction）組成。約瑟弗松獲得1973年諾貝爾物理學獎，在此前一年（1972年）J.Bardeen、L.N.Cooper 和J.R.Schrieffer三位物理學家由于共同研究建立解釋超導現(xiàn)象的BCS理論獲得諾貝爾物理學獎。
SQUID可以檢測非常微弱的磁場，足以檢測生物電流產(chǎn)生的微弱磁場，人類心臟產(chǎn)生的磁場約為10-10T（0.1nT），人腦的磁場約為10-13T（0.1pT）。如果有一個恒定的電流維持在SQUID中，則測得的電壓隨兩個結(jié)上相位的變化而振蕩，而相位的變化取決于磁通的變化。量子理論得出的十分重要的結(jié)論是，若有一超導體環(huán)路，則它包圍的磁通量只能取Φ0的整數(shù)倍。
Φ0＝h/(2e)=2.0678506(54)×10-15Wb≈2.07×10-15 Wb =2.07×nT.cm2
這就是磁通量的量子化，Φ0叫做磁通量量子。如果磁場發(fā)生變化，則Φ0的個數(shù)也跟著變化，對Φ0個數(shù)進行計數(shù)就可測得磁場值。超導磁力儀是矢量磁力儀，它測量垂直于超導環(huán)路平面的磁場[4]。
SQUID靈敏度極高，可達10-15T，比靈敏度較高的光泵磁力儀要高出幾個數(shù)量級；它測量范圍寬，可從零場測量到數(shù)千特斯拉；其響應頻率可從零響應到幾千兆赫。這些特性均遠遠超過常用的磁通門磁力儀和質(zhì)子旋進磁力儀。
量子超導磁力儀具有高精度、高靈敏度的同時不足之處也相對十分明顯，超導材料自身易碎、不易加工，成本極其昂貴且SQUID磁測儀器要求在低溫條件下工作、需要昂貴的液氦（或液氮）和制冷設備，這給SQUID磁測技術(shù)的廣泛應用帶來許多困難。在超導領(lǐng)域的這場競爭中，世界各國都在不斷探索，超導從低溫向高溫的方向進步，同時生產(chǎn)設備和技術(shù)也持續(xù)的提高?？梢灶A計，量子超導干涉磁力儀隨著超導技術(shù)的發(fā)展將會在許多領(lǐng)域中得到更廣泛的應用。
3.原子磁力儀
獲得1997年諾貝爾物理學獎的法國物理學家科恩-唐努吉（Claude Cohen-Tannoudji）指出，原子磁力儀是通過測量所含電子自旋已被極化的原子在磁場中的進動(旋進)來實現(xiàn)的。最近美國普林斯頓大學物理系M．v．Romalis教授和位于西雅圖的華盛頓大學物理系的J.C.Allred等研制成一種完全利用光學方法測量磁場的新型原子磁力儀，因此有人將這種磁力儀稱為全光學磁力儀(alloptical atomic magnetometer)。
首先由激光器產(chǎn)生一定頻率的偏振激光束照射氣態(tài)鉀原子，使鉀原子躍遷到高能級產(chǎn)生極化，待測的外磁場使原子的極化發(fā)生變化，從而原子的磁矩繞著磁場方向進動(旋進)，用另一束激光來檢測上述變化。即可測定磁場，磁力儀的核心是一個充滿了氣態(tài)鉀原子和緩沖氣體氦的氣室。用一束起光泵作用的圓偏振高功率的激光照射氣室，鉀原子最外層未配對的價電子吸收激光后進入自旋極化狀態(tài)．電子的自旋指向圓偏振方向。此時用一個單頻二極管激光器發(fā)出一束垂直于光泵激光束的取樣激光，檢測電子自旋在待測磁場中進動（旋進）時電子自旋的取向，取樣激光少許離開鉀的共振頻率，并且當它通過極化了的氣態(tài)鉀時，激光偏振角會轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的角度與自旋指向取樣光束的角度成比例。將取樣光束聚焦投射到光電二極管陣列上。即可形成磁場的圖像［5］。
M.V.Romalis等指出，根據(jù)量子力學的測不準原理（uncertainty principle，或不確定性原理），原子磁力儀的極限靈敏度δB＝1/（γ(nT2Vt)1/2），式中γ是旋磁比， n是單位體積內(nèi)工作物資的原子數(shù)，T2是橫向弛豫(自旋馳豫)時間，V是體積，t是測量時間。由上式可見，在γ、t給定的條件下，要提高靈敏度，必須讓n、T2達到盡可能大的數(shù)值．而為了提高空間分辨率，V又不能取很大的數(shù)值。
M．v．Romalis教授等研制的量子磁力儀正是巧妙的提高了n與T。M.V.Romalis等把鉀原子密度增加到n≈6×1013cm-3，是通常的10000倍，并加進大密度（2.9atm）的氦作為緩沖等方法，避免了自旋弛豫，即保持大的T2數(shù)值，獲得提高測量磁場的靈敏度和空間分辨率的優(yōu)異成果。靈敏度達到0.54fT/Hz1/2，經(jīng)過改進后還可提高10-2-10-3fT/Hz1/2，空間分辨率達到毫米級。在弱磁場中工作時．這種磁力儀的靈敏度可能達到10-18T的數(shù)量級，那將比SQUID靈敏1000倍，更為重要的是這種磁力儀不需要低溫條件。受M.V.Romalis教授等研制的新型原子磁力儀的啟發(fā)，目前美國已經(jīng)有公司提出根據(jù)頻率調(diào)制磁學-光學轉(zhuǎn)動原理設計靈敏磁力儀，轉(zhuǎn)動率與磁場成比例，用極化測定方法測量[4][6]。
新型原子磁力儀可用于物理學基本理論的研究，高精度地質(zhì)調(diào)查和油、氣等礦產(chǎn)普查，生物磁學研究。前已提及，現(xiàn)在光泵磁力儀已成功地測繪出心臟產(chǎn)生的磁場，磁場幅度為0.1nT，人腦的磁場很弱，只有幾個fT。高靈敏度的原子磁力儀，在繪制心磁圖、腦磁圖作醫(yī)學診斷乃至是生物磁測、空間磁測，軍事偵察等領(lǐng)域，無疑是非常合適的，但仍需進行完善才適應實際應用的需要。
結(jié)束語:
雖然現(xiàn)在許多小巧的新興磁敏傳感器（如霍爾磁敏傳感器，巨磁阻傳感器等）也十分活躍，但其精度遠不能與文中涉及的磁力儀相比較。隨著磁力儀的發(fā)展，磁場探測精度的提高，新興學科--磁法應用有著廣泛的發(fā)展空間。
參考文獻
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[4] 張昌達，董浩斌. 量子磁力儀評說. 工程地球物理學報. 2004年12月第1卷第6期：499-506.
本書在物理模型和數(shù)值分析的基礎(chǔ)上,探討了光電子器件的設計和制模問題,重點放在應用方面。運用數(shù)字技術(shù)對物理方程求解,演示了如何設計一個新的器件或增強一些現(xiàn)有器件的性能,包括一些半導體的光電子器件,例如:半導體激光二極管(LDs)、電吸收調(diào)制器(EAMs)、半導體光放大器(sOAs)、超輻射發(fā)光二極管(sLEDs)以及它們的集成系統(tǒng)。
本書共12章,分成三部分,第一部分由第2―5章組成,講述?；怆娮悠骷r,物理方程的推導和說明:1.引言;2.光學模型;3.材料模型I:半導體的帶結(jié)構(gòu);4.材料模型II:光學增益;5.載體傳輸及熱擴散模型。第二部分由第6―9章組成,講述控制方程的數(shù)字求解技術(shù),以及如何將這些求解技術(shù)應用于器件的模擬:6.光學方程式的求解技術(shù);7.材料增益方程的求解技術(shù);8.載體傳輸及熱擴散方程的求解技術(shù);9.器件性能的數(shù)值分析。第三部分由第10-12章組成,給出了光電子器件的實際設計、模擬案例:10.半導體激光二極管的設計及模型的案例;11.其它單個光電子器件的設計及制模案例;12.集成的光電子器件的設計和制模案例。
本書作者李洵是加拿大麥克馬斯特大學(McMaster University)電子和計算機工程系的教授。他1988年在北方交通大學獲得博士學位,至今共撰寫了160篇科技論文,并創(chuàng)建了阿波羅光電公司,開發(fā)了該公司的一個主要軟件產(chǎn)品“高級激光二極管模擬器”。他是OSA及SPIE成員,并且是IEEE的資深成員。
關(guān)鍵詞：“信息存儲與檢索”;管理科學專業(yè);課程教學
一、培養(yǎng)目標
課程培養(yǎng)目標是為專業(yè)培養(yǎng)目標服務的。同一門課程可能在不同的專業(yè)都有開設，但是因為專業(yè)培養(yǎng)目標的不同，課程培養(yǎng)目標會存在差異。
1.
專業(yè)培養(yǎng)目標
管理科學專業(yè)主要培養(yǎng)掌握管理科學基本理論，能用先進的管理思想、系統(tǒng)方法、數(shù)量模型和信息技術(shù)去分析企業(yè)活動和社會經(jīng)濟活動的高級管理決策人才和技術(shù)人才。為了達到這個目標，學生必須具有寬厚扎實的數(shù)理、信息技術(shù)、系統(tǒng)科學等方面的基礎(chǔ)知識，以及會計與財務、生產(chǎn)與計劃、市場與銷售等經(jīng)營方面深入實用的專業(yè)知識。
2.
課程培養(yǎng)目標
“信息存儲與檢索”是管理科學專業(yè)的核心課程之一，主要培養(yǎng)學生運用現(xiàn)代信息技術(shù)及相關(guān)原理進行信息存儲與檢索，解決實際問題的能力。通過本課程的學習，要求學生能了解信息資源的存儲方式，熟練掌握現(xiàn)代常用的檢索工具，能根據(jù)查找資料種類的不同對資料進行精確查找，增加學生查找信息資源的手段，提高學生獲得知識的能力。
二、教材選用
1.
教材選用原則
目前同時涉及信息存儲與信息檢索兩方面內(nèi)容的教材主要有幾個版本：①王知津主編的《信息存儲與管理》，該教材詳細分析各種信息檢索模型、分別介紹文本、多媒體、Web信息存儲與檢索等，[1]專業(yè)性較強，側(cè)重于“技術(shù)”類。②張帆編著的《信息存儲與檢索》，該教材系統(tǒng)闡述現(xiàn)代信息存儲與檢索的基本原理與技術(shù)，重點介紹文本、多媒體、聯(lián)機、因特網(wǎng)信息存取系統(tǒng)及其檢索方法，帶有普及性質(zhì)，側(cè)重于“方法”類。③李四福、葉玫編著的《信息存儲與檢索》，該建材側(cè)重于“利用”，強調(diào)信息檢索在科學研究、論文寫作、科技查新中的作用。管理科學專業(yè)學習“信息存儲與檢索”的目的是運用檢索方法收集資料解決問題，因此教材選用原則重在實用。
2.
教材內(nèi)容
不同教材因為側(cè)重點不同，內(nèi)容也不盡相同，但是一般都包括三個大的部分：基礎(chǔ)知識部分、信息檢索部分、信息利用部分。基礎(chǔ)知識部分主要介紹：信息檢索的意義和作用，信息資源的類型和特征，原始文獻的獲取方法、途徑及步驟等。信息檢索部分主要包括：聯(lián)機檢索、光盤檢索和網(wǎng)絡信息檢索、特種文獻的檢索方法與途徑等。信息利用部分包括：科學研究與開發(fā)中的信息用戶及信息需求、學位論文的基本構(gòu)型和要素、論文寫作等。
三、教學方法
1.
理論與實踐相結(jié)合
在“信息存儲與檢索”的教學中，要堅持理論與實踐相結(jié)合的原則。一是與學生的實際生活相結(jié)合，讓學生覺得這門課程有趣。學習基礎(chǔ)理論知識是比較枯燥的，因此選擇一些與學生生活息息相關(guān)的問題，有助于提高學生學習的興趣與積極性。比如，在介紹信息檢索的作用時，學生可以檢索查找戀愛攻略與技巧，提高戀愛的成功率;檢索了解明星的勵志故事;檢索了解一些民間風俗的由來。二是與實際工作相結(jié)合，讓學生覺得有用?？梢跃毩晫嵺`運用信息檢索方法，解決科研工作、企業(yè)生產(chǎn)運作及商務貿(mào)易活動中碰到的各種問題，讓學生從中感覺到信息存儲與檢索的價值，并在解決問題的過程中提高信息存儲與檢索的能力。比如，針對學生在論文寫作與項目研究過程中對中外文獻資料的需求，引導他們?nèi)ナ褂弥杏⑽膶W術(shù)搜索引擎，如CNKI，Web of Science等，讓他們在完成學習與研究任務的同時，掌握檢索的技巧，感受到檢索的作用與價值。
2.
案例教學法
案例教學法是通過一個具體教育情景的描述，引導學生對這個特殊情景進行討論的一種教學方法。通過案例教學這種“做中學”的形式，可以讓學生在分析問題、解決問題的過程中獲得知識，提高能力。比如，在講授“檢索提問式制定”這個知識點時，可以讓學生結(jié)合“激光治療近視眼”案例完成“近視眼手術(shù)治療方面的研究成果”的檢索。學生為了完成這個問題，必須認真分析檢索課題所包含的概念，充分考慮近義詞、同義詞、上位詞、下位詞，靈活進行內(nèi)容概念的轉(zhuǎn)化，從而獲得檢索詞，并選擇合適的邏輯運算符制訂檢索提問式，還要根據(jù)檢索目標和命中文獻的有無或多寡而調(diào)整其查全率與查準率。當學生完成這個案例時，就已經(jīng)能比較熟練地掌握了信息檢索的策略和技巧。案例教學法的關(guān)鍵在于：案例的選取要具有新穎性和針對性，案例的分析要具有邏輯性[2]。
四、建議
1.
加強信息道德教育
隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，各種不良信息在網(wǎng)絡泛濫，信息侵權(quán)和信息犯罪時有發(fā)生。因此，本課程不僅要教學生存儲和檢索的原理和技能，而且要教學生在信息的創(chuàng)造、使用和傳播中遵守信息法規(guī)和信息道德。信息道德是整個信息活動中的道德，它是調(diào)節(jié)信息創(chuàng)造者、信息傳遞者和信息使用者之間關(guān)系的行為規(guī)范的總和。通過加強信息道德教育，讓學生在使用和傳播信息的過程中，自覺遵守信息法律和信息道德，堅決抵制各種違法、迷信、、虛假的信息，尊重知識產(chǎn)權(quán)，尊重個人隱私，以時代的信息道德準則規(guī)范個人行為，承擔一位公民應盡的社會責任和義務。
2.
完善課程教學內(nèi)容
盡管目前在市場上有幾本具有代表性的“信息存儲與檢索”的教材，但由于使用對象的不同，加上信息存儲和檢索技術(shù)尚處于發(fā)展之中，因此至今尚無得到廣泛認可的教材。教師在教學的過程中，可以根據(jù)所授對象培養(yǎng)目標的定位，選擇一本教材為基準，同時博采其他教材之所長，不斷完善和豐富教學內(nèi)容。對管理科學專業(yè)而言，“信息存儲與檢索”是一門應用型很強的工具類課程，在日常生活和工作中被廣泛使用，擁有很豐富的實訓素材，因此可以加強本門課程的實訓體系建設，讓教學內(nèi)容更加科學合理。
3.
探索課程教學模式
目前，盡管老師們在講授這門課程時，會有意識地引進一些案例，引導學生運用理論去實踐一些他們感興趣的話題，但是總體來講，傳統(tǒng)的教學模式并沒有從根本上得以改變。實際上，目前一些比較流行的教學方法和教學模式也可以引入到“信息存儲與檢索”的教學中來，如翻轉(zhuǎn)課堂和慕課。翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)的課堂教學模式完全不同，學生通過現(xiàn)代信息技術(shù)輔助在家或宿舍完成知識的學習，而課堂變成了老師與學生、學生與學生互動的場所[3]。慕課簡單點說就是大規(guī)模的網(wǎng)絡開放課程，其所持信念是“將世界上最優(yōu)質(zhì)的教育資源，送達地球最偏遠的角落”[4]。那么，我們是否能集中優(yōu)秀教師資源，把信息存儲與檢索的基本理論和技能錄制成視頻，學生可以利用課外時間在宿舍或圖書館完成視頻學習，然后把課堂時間用于解決學生在學習中碰到的各種問題，這樣既解決了教師常常感覺課程學時不夠的問題，也體現(xiàn)了課堂教學中教師的主導地位和學生的主體地位。
參考文獻：
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[2] ，李光輝. 《信息存儲與檢索》課程案例教學探索[J].安徽中醫(yī)學院學報，2008（04）：54―55.
