两级反射线性菲涅尔中高温集热系统热性能_吕明新

线性系统的频率特性实验报告(精)

实验四 线性系统的频率特性 一、实验目的： 1． 测量线性系统的幅频特性 2． 复习巩固周期信号的频谱测量 二、实验原理： 我们讨论的确定性输入信号作用下的集总参数线性非时变系统，又简称线性系统。线性系统的基本特性是齐次性与叠加性、时不变性、微分性以及因果性。对线性系统的分析，系统的数学模型的求解，可分为时间域方法和变换域方法。这里主要讨论以频率特性为主要研究对象，通过傅里叶变换以频率为独立变量。 设输入信号)(t v in ，其频谱)(ωj V in ；系统的单位冲激响应)(t h ，系统的频率特性 )(ωj H ；输出信号)(t v out ，其频谱)(ωj V out ，则 时间域中输入与输出的关系 )()()(t h t v t v in out *= 频率域中输入与输出的关系 )()()(ωωωj H j V j V in out ?= 时间域方法和变换域方法并没有本质区别，两种方法都是将输入信号分解为某种基本单元，在这些基本单元的作用下求得系统的响应，然后再叠加。变换域方法可以将时域分析中的微分、积分运算转化为代数运算，将卷积积分变换为乘法；在信号处理时，将输入时间信号用一组变换系数（谱线）来表示，根据信号占有的频带与系统通带间的关系来分析信号传输，判别信号中带有特征性的分量，比时域法简便和直观。 三、实验方法： 1． 输入信号的选取 这里输入信号选取周期矩形信号，并且要求 τ T 不为整数。这是因为周期矩形信号具有丰富的谐波分量，通过观察系统的输入、输出波形的谐波的变化，分析系统滤波特性。周期矩形信号可以分解为直流分量和许多谐波分量；由于测量频率点的数目有限，因此需要排除谐波幅度为零的频率点，周期矩形信号谐波幅度为零的频率点是 Ω KT ，其中1=K 、2、3、… 。 图11.1 输入的周期矩形信号时域波形 t

菲涅耳反射计算实验

菲涅耳反射计算实验 1421202 张昊 A．蒙特卡罗方法计算菲涅耳反射的算法： 1、斜率累计概率分布为：F（tanψ）=1-exp[-0.5(tan2ψ)/σ2] (σ:斜率;ψ:倾斜角)。 2、斜率的方差与风速的关系式：σ2=0.003+0.00512×dwind（dwind：风速），将风速的值代 入上式，得到斜率的方差σ2。 3、取随机数R。 4、用R代替F（tanψ），得R=1-exp[-0.5×(tan2ψ)/σ2]，继而得到倾斜角、斜率和随机数R 的关系式即ψ=arctan{*-2×σ2ln(1-R)]1/2}，将斜率代入此式，得到倾斜角ψ。 5、产生随机数R，根据R所在区间确定倾斜角ψ的符号（在[0.0，0.5）区间为正，在[0.5， 1.0]区间为负），则入射角加上倾斜角ψ得到新的入射角，即dθ‘=dθ+ψ。 6、又因为n1sinθ1=n2sinθ2，n1:空气折射率=1，n2:海水折射率=1.333，θ1：入射角，θ2： 折射角，即sinθ1=1.333sinθ2，则θ2=arcsin（sinθ1/1.333） 7、求入射角和反射角的和差SUM和DIFF。由菲涅耳反射方程： （θαα：入射角；θωω：折射角）得： X=sin(DIFF)/sin(SUM)；Y=tan(DIFF)/tan(SUM)；RSURF=0.5×(X2+Y2)，求出RSURF。 8、只要RSURF的值比随机数R小，就将其记作被反射，最后用被反射的次数除以总光子 数，得出的比值即为菲涅耳反射率。 B．无风与有风条件下，菲涅耳反射随入射角度的变化曲线与特点。 （1）无风条件：①光线由空气入水，入射角分别为：0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°的菲涅耳反射值； ②比较光子数为1000,10000,20000时的计算精度。 a. 特点：光子数为1000时：入射角<40°时，入射角越大，反射率越大；40°<入射角<60°时，入射角越大，反射率越小：入射角>90°时,入射角越大，反射率越大；入射

经典实验讲义-菲涅尔双面反射镜干涉 (测量实验)

菲涅尔双面反射镜干涉 (测量实验) 一、实验目的 观察双平面干涉现象及测量光波波长 二、实验原理 如附图7所示的是双面镜装置是由两块平面反射镜M 1和M 2组成，两者间夹一很小的 附图7 菲涅尔双面镜 角?。S 是与M 1和M 2的交线（图中以M 表示）平行的狭缝，用单色光照明后作为缝光源。从同一光源S 发出的光一部在M 1上反射，另一部分在M 2上发射，所得到的两反射光 是从同一入射波前分出来的，所以是相干的，在它们的重叠区将产生干涉。对于观察者来说，两束相干光似乎来自S 1和S 2，S 1和S 2是光源S 在两反射镜中的虚像，由简单的几何光学原理可证明，由S 光源发出的，后被两反射镜反射的两束相干光在屏幕上的光程差与将S 1、S 2视为两相干光源发出两列相干光波到达幕上的光程差相同。与双棱镜实验相似，根据双棱镜的实验中推导出的公式/xd D λ=?，亦可算出它的波长λ。 三、实验仪器 1、钠光灯（可加圆孔光栏） 2、凸透镜L ： f=50mm 3、二维调整架： SZ-07 4、单面可调狭缝： SZ-22 5、双面镜 6、测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜） 7、读数显微镜架 : SZ-38 8、三维底座： SZ-01 9、二维底座： SZ-02 10、一维底座： SZ-03 11、一维底座： SZ-03 12、凸透镜： f=150mm 13、He —Ne 激光器(632.8nm) 14、白屏H ： SZ-13 15、二维调整架： SZ-07 16、通用底座： SZ-01 17、通用底座： SZ-01

四、仪器实物图及原理图 图十一（1） 图十一（2） 五、实验步骤 1、把全部仪器按照图十一的顺序在平台上摆放好（图上数值均为参考数值）， 靠拢后目测调至共轴。而后放入双面镜。 2、调节双面镜的夹角，使其与入光的夹角大约为半度，如图十一（2）。（亦 可用激光器替换钠灯，白屏H代替微测目镜，使细激光束同时打在棱边 尽量靠近的双面镜的两个反射镜上，在远离双面镜交棱的白屏上看到干 涉条纹。） 3、然后如图放入测微目镜，找到被双面镜反射的光线。调节单缝的宽度并 旋转单缝使它与双面镜的双棱平行，用测微目镜观察双平面反射镜干涉

随机信号经线性系统的特性分析

随机信号通过线性系 统实验 ——随机信号通过 低通滤波器 班级：010913 作者：葛楠（01091256） 李丹（01091272） 张卫康（01091220）

一、摘要 基于Matlab让产生的一个随机信号通过低通滤波器，并且分析随机信号的数学特征，当其通过低通滤波器后再次分析其数字特征，从而得出实验结论。 二、目的 1.研究随机信号的线性叠加型。 2了解输入、输出信号的特性，包括均值、方差、相关函数、频谱及功率谱密度等。 3.掌握随机信号的检测及分析方法。 三、实验的特点和原理 特点：完全基于Matlab仿真 原理：（1）均值：即为数学期望，表示信号变化的中心趋势，是信号的直流分量。 （2）均方值：表示信号的强度，代表信号的平均能量。 （3）方差：反映了信号绕均值的波动程度。 （4）自相关函数：表示波形自身在不同时间的相似程度，其值越大表示相似性越高。信号一般是相关的，即自相关函数不为零。而 噪声是随机的，基本上不相关，所以自相关理论上为零。 （5）频谱函数：从频域上分析信号在不同频率分量的大小，而信号的频谱和功率谱函数只是在数值上不同的，其图形相似。 四、实验的过程 1.分别生成一个方波信号和一个高斯白噪声，将两者线性叠加，研究各信号的频域和时域特性。设定采样频率Fs=44.1kHz，取的样本点数N=256，方波基频为1000Hz，加入SNR为10dB的高斯白噪声得到输入信号xi，间接获得白噪声xn。

1 2 34 5 6 x 10 -3 -1-0.8-0.6-0.4-0.200.2 0.40.60.8 1方波信号时域波形 t x s (t ) x 10 4 方波信号频域波形 f X S (f )

随机信号通过线性系统的仿真

实验报告 实验课程：随机信号分析实验项目：随机信号通过线性系统的仿真学员姓名：学号： 专业班次：队别： 实验日期：实验成绩： 教员签字： 内容要求：一、实验目的; 二、实验内容或任务；三、实验仪器设备（名称、型号、精度、数量）；四、实验原理与线路图；五、实验步骤与结果记录（数据、图表等）；六、实验结果分析与结论。 一、实验目的 （1）掌握对随机过程通过线性系统后的统计特性的分析方法。 （2）掌握典型系统对随机过程的影响。 二、实验内容 （1）白噪声通过线性系统的仿真和分析； （2）高斯过程通过线性系统的仿真和分析。 三、实验仪器和设备 （1）计算机一台。 （2）Matlab软件。 四、实验原理 随机信号通过线性系统分析的中心问题是：给定系统的输入函数（或统计特性：均值和自相关函数）和线性系统的特性，求输出函数。设L为线性变换，信 号) (t (t Y为系统的输出，也是随机信号。即有：X为系统输入，) t L= Y X )( )] ( [t 众所周知，LTI系统又可以表示为 =) * ( y?+∞∞-- )( )( )( t ( ) = u h u x t du t y t x 其中)] t hδ L =是系统的冲激响应。如果考虑傅里叶变换，令 [ ( ) (t

)()(),()(),()(ωωωj Y t y j X t x j H t h ??? 则 )()()(ωωωj H j X j Y = 下面来分析输出随机信号的均值和相关函数。 依定理5.1，对于任何稳定的线性系统有 {}{})]([)]([t X E L t X L E = 依定理5.2，如果)(t X 为平稳过程，)(t h 为实LTI 系统，)()()(t h t X t Y *=,则)()(t Y T X 和是联合广义平稳的，并且有 ) ()()()() ()()() ()()() 0(ττττττττττ-**=-*=*==h h R R h R R h R R j H m m X Y X XY X YX X Y 其中，dt t h j H j H ?+∞∞-===)()()0(0ωω，是系统的直流增益。 进一步得到推论：若系统的频率响应函数为)(ωj H ，则其功率谱与互功率谱关系如下： )()()()()()() ()()(2 ωωωωωωωωωj H S S j H S S j H S S X XY X Y X YX *=== 五、实验步骤与结果记录 在本实验中我利用simulink 模拟的方法分析了随机信号通过LTI 系统的具体过程:图1 是用MATLAB 的sumulink 模拟白噪声通过图1 的RC 电路，用示波器观察输入和输出的波形，改变RC 的值，使电路时间常数改变，观察输出波形的变化。 图1 实验RC 电路 对于上述低通RC 滤波器， 用传递函数描述，令RC 1=α，则有 αα +=S S H )( 在 Similink 里，有时域连续系统的传递函数模块，如图2所示：

菲涅耳公式_折反射定律

Chapter 1 理论基础 1.1 介质中的Maxwell ’s equations 及物质方程 微分形式=t =J+t ==0B E D H D B ρ????-? ?? ??????? ??? ?? （1-1） 传导电流密度J 的单位为安培/米2(A/m 2)，自由电荷密度ρ的单位为库仑/米2(C/m 2)。同时有电磁场对材料介质作用的关系式，即物质方程（或称本构方程） 00==() J=D E E P B H H M E εεμμσ?=+?? =+???? （1-2） 麦克斯韦方程组及物质方程描写了整个电磁场空间及全时间过程中电磁场的分布及变化情况。因此，所有关于电磁波的产生及传播问题，均可归结到在给定的初始条件和边界条件下求解麦克斯韦方程组的问题，这也正是用以解决光波在各种介质、各种边界条件下传播问题的关键及核心。 1.2 积分形式及边界条件 由于两介质分界面上在某些情况下场矢量E 、D 、B 、H 发生跃变，因此这些量的导数往往不连续。这时不能在界面上直接应用微分形式的Maxwell ’s equations ，而必须由其积分形式出发导出界面上的边界条件。 积分形式0L S L S S S d E dl B d S dt d H dl I D d S dt D d S Q B d S ? =-?? ?=+?? ? =?? =???????????? （1-3）

得边界条件为21212121()0()()()0n E E n H H n D D n B B α σ??-=? ?-=?? ?-=???-=? （1-4） 式（1-4）的具体解释依次如下（具体过程详见《光学电磁理论》P20）： （1）电场强度矢量E 的切向分量连续，n 为界面的法向分量。 （2）α为界面上的面传导电流的线密度。当界面上无传导电流时，α=0，此时H 的切向分量连续。比如在绝缘介质表面无自由电荷和传导电流。 （3）σ为界面上的自由电荷面密度。 （4）磁感应强度矢量B 的法向分量在界面上连续。 Chapter 2 电磁波在分层介质中的传播 2.1 反射定律和折射定律 光由一种介质入射到另一种介质时，在界面上将产生反射和折射。现假设二介质为均匀、透明、各向同性介质，分界面为无穷大的平面，入社、反射和折射光均为平面光波，其电场表达式为 入射波0exp[()]i i i i E E i t k r ω=- 反射波0exp[()]r r r r E E i t k r ω=- 折射波0exp[()]t t t t E E i t k r ω=- 界面两侧的总电场为： 10020exp[()]exp[( exp[()] i r i i i r r r t t t t E E E E i t k r E i t k r E E E i t k r ωωω?=+=-?+-??? ==-???由电场的边界条件2 1()0n E E ?-=，有 000exp[()]exp[()]exp[()] i i i r r r t t t n E i t k r n E i t k r n E i t k r ωωω?-?+?-?=?-?欲使上式对任意的时间t 和界面上r 均成立，则必然有： i r t ωωωω=== （1-5）

红外感应开关上的菲涅尔镜片的原理和应用

菲涅尔镜片的原理和应用 菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失去信心。配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。 菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制而成。镜片（0.5mm厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。镜片从外观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。 下图是常用镜片外观示意图：

下图是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图。 当人进入感应围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C 区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。 镜片主要有三种颜色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。二、白色主要用于适配外壳颜色。三、黑色用于防强光干扰。镜片还可以结合产品外观注色，使产品整体更美观。 每一种镜片有一型号（以年号+系列号命名），镜片主要参数：

仿真实验线性系统稳定性分析报告

仿真实验线性系统稳定性分析报告 实用标准文档 文案大全实验四 Stability analysis of linear systems 线性系统稳定性分析 一、实验目的 1．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。 2．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 二、基础知识及MATLAB 函数 注意：routh （）和hurwitz （）不是MATLAB 中自带的功能函数，(在共享文件夹里有劳斯判据和赫尔维茨判据的m 文件，把其中的routh.m 和hurwitz .m 放到MATLAB 文件夹下的work 文件夹中才能运行)。 1）直接求根判稳roots() 控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均具有负实部。因此，为了判别系统的稳定性，就要求出系统特征方程的根，并检验它们是否都具有负实部。MATLAB 中对多项式求根的函数为roots()函数。 若求以下多项式的根24503510234++++s s s s ，则所用的MATLAB 指令为： >> roots([1,10,35,50,24])

-4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 特征方程的根都具有负实部，因而系统为稳定的。 2）劳斯稳定判据routh （） 劳斯判据的调用格式为：[r, info]=routh(den) 该函数的功能是构造系统的劳斯表。其中，den 为系统的分母多项式系数向量，r 为返回的routh 表矩阵，info 为返回的routh 表的附加信息。 以上述多项式为例，由routh 判据判定系统的稳定性。 >> syms EPS den=[1,10,35,50,24]; ra=routh(den,EPS) r= 实用标准文档 文案大全 1 35 24 10 50 0 30 24 0 42 0 0 24 0 0

第4章测试系统的基本特性解析

第4章测试系统的基本特性 4．1 知识要点 4.1.1测试系统概述及其主要性质 1.什么叫线性时不变系统？ 设系统的输入为x (t )、输出为y (t )，则高阶线性测量系统可用高阶、齐次、常系数微分方程来描述： )(d )(d d )(d d )(d 01111t y a t t y a t t y a t t y a n n n n n n ++++--- )(d )(d d )(d d )(d 01111t x b t t x b t t x b t t x b m m m m m m ++++=--- （4-1） 式（4-1）中，a n 、a n -1、…、a 0和b m 、b m -1、…、b 0是常数，与测量系统的结构特性、输入状况和测试点的分布等因素有关。这种系统其内部参数不随时间变化而变化，称之为时不变（或称定常）系统。既是线性的又是时不变的系统叫做线性时不变系统。 2.线性时不变系统具有哪些主要性质？ （1）叠加性与比例性：系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之和。 （2）微分性质：系统对输入微分的响应，等同于对原输入响应的微分。 （3）积分性质：当初始条件为零时，系统对输入积分的响应等同于对原输入响应的积分。 （4）频率不变性：若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号。 4.1.2测试系统的静态特性 1.什么叫标定和静态标定？采用什么方法进行静态标定？标定有何作用？标定的步骤有哪些？ 标定：用已知的标准校正仪器或测量系统的过程。 静态标定：就是将原始基准器，或比被标定系统准确度高的各级标准器或已知输入源作用于测量系统，得出测量系统的激励－响应关系的实验操作。 静态标定方法：在全量程范围内均匀地取定5个或5个以上的标定点（包括零点），从零点开始，由低至高，逐次输入预定的标定值（称标定的正行程），然后再倒序由高至低依次输入预定的标定值，直至返回零点（称标定的反行程），并按要求将以上操作重复若干次，记录下相应的响应－激励关系。 标定的主要作用是：确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度

菲涅尔光学屏幕的成像原理解析

菲涅尔光学屏幕的成像原理解析 背投光学屏幕目前广泛应用于大型会议室、指挥控制中心、培训教育、电视会议、展示厅、展览馆、礼堂、体育馆、音乐厅、超级市场、机场、车站、码头、自助餐厅、橱窗等场合，甚至各种环境光强烈的复杂环境。那么到底什么是为光学屏幕和菲涅尔光学屏幕，他们是如何成像的呢，于传统投影屏幕有什么区别呢？ 1、光学屏幕定义 包含一个或多个光学镜头系统的投影屏幕称为光学屏幕，在镜头里面，光线被折射，方向发生了改变，只有背投屏幕能控制光线的方向，故只有背投屏幕才有光学屏幕。光线的方向取决于投影屏幕材料的折射系数及镜头的剖面形状。2、市面上有哪些光学背投屏幕 目前市面上主要菲涅尔光学屏幕有丹麦DNP公司的GWA巨型广角屏幕/NWA 新广角屏幕/Holo Screen/SIGMA西格玛屏幕、美国Stewart斯图尔特公司的/背投漫反射硬幕/BlackHawk Xtreme NEW/MicroWave背投光学屏幕/PowerView背投光学屏幕/OptaWave背投光学屏幕、丹麦SVS公司的WA1806背投光学屏幕/vision2000防滑伤光学屏幕、成都FSCREEN菲斯特公司的FL光学屏幕。 丹麦DNP公司是世界最著名的菲涅尔光学屏幕制造商，下面我们主要以DND公司菲涅尔光学屏幕为样本来解释器光学原理，其他公司的基本原理都差不多。 3、光学菲涅尔镜头 传统的镜头与菲涅尔镜头的区别如下图所示：

菲涅尔镜头中只有曲面是镜头中起作用的部分，若将其他部分去掉并拉平有效的镜头部分（如右图所示）就得到了一个菲涅尔镜头。镜头由CAD/CAM加工中心采用钻石切割，一块屏幕上，多达10,000种不同的镜头剖面，背投屏幕模具投资巨大，DNP公司是唯一拥有自己的模具厂的背投屏幕制造商。故DNP每一种系列的产品都有不同的焦距；每个剖面的尺寸＝屏幕的点距（分辨率）。 4、菲涅尔镜头与柱状镜头工作原理及结合后工作原理示意图 菲涅尔及柱状镜头结合可达到180度水平观视角，DNP屏幕广角系列因此在全球获得巨大的市场占有率。成为多年来市场上最受欢迎的投影屏幕，适于各种应用场合。 菲涅尔与雾状透镜结合的屏幕也是DNP公司九种屏幕系列中的一种。它是专门为某些特殊应用而开发的，几年前就已投放市场。但由于视角不如广角屏幕系列，适用面较窄，DNP公司仅将其作为一种补充产品。 5、双层屏幕与单层屏幕的区别，双层屏幕具有以下几个特点： 有比单层屏幕更好的中心到边角的亮度均匀性； 非常适用于短距离投影 非常适用于多屏幕拼接。 6、DNP公司双层屏幕增高对比度的两种滤光系统工作原理图

仿真实验线性系统稳定性分析报告

实验四Stability an alysis of lin ear systems 线性系统稳定性分析 一、实验目的 1 ?通过响应曲线观测特征参量和n对二阶系统性能的影响。 2 ?熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 二、基础知识及MATLAB函数 注意：routh ()和hurwitz ()不是MATLAB中自带的功能函数，(在共享文件夹里有劳斯判据和赫尔维茨判据的m文件，把其中的routh.m和hurwitz .m放到MATLAB文件夹下的work文件夹中才能运行)。 1) 直接求根判稳roots() 控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均具有负实部。因此，为了判别系统的稳定性，就要求出系统特征方程的根，并检验它们是否都具有负实部。MATLAB 中对多项式求根的函数为roots()函数。 若求以下多项式的根s4 10s3 35s2 50s 24，则所用的MATLAB指令为： >> roots([1,10,35,50,24]) ans = -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 特征方程的根都具有负实部，因而系统为稳定的。 2) 劳斯稳定判据routh () 劳斯判据的调用格式为：[r, in fo]=routh(de n) 该函数的功能是构造系统的劳斯表。其中，den为系统的分母多项式系数 向量，r为返回的routh表矩阵，info为返回的routh表的附加信息。 以上述多项式为例，由routh判据判定系统的稳定性。

>> syms EPS den=[1,10,35,50,24]; ra=routh(de n,EPS) r= 13524 10500 30240 4200 2400 info= [] 由系统返回的routh表可以看出，其第一列没有符号的变化，系统是稳定的。 3) 赫尔维茨判据hurwitz () 赫尔维茨的调用格式为：H=hurwitz ( den )。该函数的功能是构造hurwitz 矩阵。其中，den为系统的分母多项式系数向量。 以上述多项式为例，由hurwitz判据判定系统的稳定性。 >>de n=[1,10,35,50,24]; H=hurwitz(de n) H= 105000 135240 010500 013524 由系统返回的hurwitz矩阵可以看出，系统是稳定的。与前面的分析结果完 全一致。 4) 开环增益K。和时间常数T改变对系统稳定性及稳态误差的影响 10K

菲涅尔透镜的原理及应用

菲涅尔透镜的原理及应用 （国防科大理学院光学小组第六组） [摘要] 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。菲涅尔透镜可按照光学设计或结构进行分类。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。 [关键词] 菲涅尔透镜；原理；分类；应用；研究与发展状况 本文主要从菲涅尔透镜的历史，基本原理，分类，作用，应用以及国内外的研究与发展状况等方面完整介绍了菲涅尔透镜的相关知识。 1.简介 菲涅尔透镜 (Fresnel lens)，又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔（Augustin·Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。

菲涅尔透镜 菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。 2.菲涅尔透镜的历史 通过将数个独立的截面安装在一个框架上从而制作出更轻更薄的透镜，这一想法常被认为是由布封伯爵提出的。孔多塞(1743-1794)提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。而法国物理学家兼工程师菲涅尔亦对这种透镜在灯塔上的应用寄予厚望。根据史密森学会的描述，1823年，第一枚菲涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔（Phare de Cordouan）上；透过它发射的光线可以在20英里（32千米）以外看到。苏格兰物理学家大卫·布儒斯特爵士被看作是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。 3.菲涅尔透镜的基本原理 菲涅尔透镜的工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。

随机信号通过线性系统和非线性系统后的特性分析

随机信号分析 ----通过线性系统和非线性系统后的特性分析 一、实验目的 1、了解随机信号自身的特性，包括均值、均方值、方差、相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度等的概念和特性 2、研究随机信号通过线性系统和非线性系统后的均值、均方值、方差、相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度有何变化，分析线性系统和非线性系统所具有的性质 3、掌握随机信号的分析方法。 4、熟悉常用的信号处理仿真软件平台：matlab、c/c++、EWB。 二、实验仪器 1、256MHz以上内存微计算机。 2、20MHz双踪示波器、信号源。 3、matlab或c/c++语言环境、EWB仿真软件。 4、fpga实验板、面包板和若干导线。 三、实验步骤 1、根据选题的内容和要求查阅相关的文献资料，设计具体的实现程序流程或电路。 2、自选matlab、EWB或c仿真软件。如用硬件电路实现，需用面包板搭建电路并调试成功。 3、按设计指标测试电路。分析实验结果与理论设计的误差，根据随机信号的特征，分析误差信号对信号和系统的影响。 四、实验任务与要求 1、用matlab或c/c++语言编程并仿真 2、输入信号为x(t)加上白噪声n(t),用软件仿真通过滤波器在通过限幅器后的信号y1(t),在仿真先平方律后在通过滤波器后的信号y2(t).框图如下: 3、计算x(t)、a、b、c、y(t)的均值、均方值、方差、频谱、功率谱密度，自相关函数，并绘出函数曲线。 五．实验过程与仿真 1、输入信号的获取与分析

(a)输入信号的获取 按照实验要求，Matlab仿真如下： %输入信号x的产生 t=0:1/16000:0.01; x1=sin(1000*2*pi*t)+sin(2000*2*pi*t)+sin(3000*2*pi*t); x=awgn(x1,5,'measured'); %加入高斯白噪声n=x-x1; %高斯白噪声 (b)输入信号及其噪声的分析 %输入信号x自相关系数 x_arr=xcorr(x); tau = (-length(x)+1:length(x)-1)/16000; %输入信号x的频谱和功率谱 x_mag=abs(fft(x,2048)); f=(0:2047)*16000/2048; x_cm=abs(fft(x_arr,2048)); %画出高斯白噪声n的时域图和频域图 figure(1) subplot(1,2,1) plot(t,n) title('高斯白噪声n') xlabel('t/s') ylabel('n(t)') grid on subplot(1,2,2) N=fft(n,2048); plot(f(1:length(f)/2),N(1:length(f)/2)) title('高斯白噪声n的频谱图') xlabel('f/Hz') ylabel('幅值') grid on 结果为：

系统及其特性教学设计

系统及其特性 一、教材分析 本节内容是在《技术与设计2》中，第三章第一节内容。系统与设计可以说是一个承上启下的中枢环节，它既是在“结构”与“流程”的基础上加以展开，又为“控制与技术”的讲述做好了铺垫,是全书的重点之一。本节先通过具体实例对系统的含义进行初步分析与学习，让学生形成系统意识，为学生用系统的观点和方法分析和认识事物奠定基础。系统的基本特性分析是对系统概念的深入研究，皆在让学生初步掌握系统的分析方法。系统的基本特性是本章的重点，让学生建立系统的观点是本节的难点。 二、学情分析 本节课的教学对象是高二的学生，总的来说，他们已经有一定的生活经历，对事物也有了一定的判断能力。在日常生活中，学生虽然接触过系统，知道系统这个名词，但实际上并不知道什么是系统，还不会有意识地用系统的方法去分析问题﹑解决问题。本节课结合丰富的案例，旨在教会学生认识系统，转变看待问题的方式。 三、教学目标 知识与技能目标： 1、理解系统的含义。 2、体会系统的组成和层次关系 3、理解系统的基本特性 4、能利用基本特性对系统进行简单的分析 过程与方法目标： 1、学会用系统的观点认识事物 2、培养学生理解实际问题的能力 通过案例分析，能联系各个领域对系统分析进行交流和讨论。 情感、态度与价值观目标： 培养学生养成严谨的学习态度和团结协作的作风，让学生感悟从系统的角度认识分析事物，渗透事物各部分普遍联系的观点。 四、教学重难点： 重点：1、系统的含义，2、系统的基本特性 难点：建立系统的观点 五、教学策略

教法：通过丰富的案例，在教学中把知识点的学习置于具体的情景中，把从日常生活中获得的感受提升到理性分析的思维上。在教学中要根据学生的认知规律，由浅到深，由易到难，以回想——分析——归纳——迁移为主线，组织教学。 学法：鼓励学生进行自主探究式的学习方法，交流讨论、归纳，要有团结合作的意识。明确技术离不开生活。要想真正的把技术这一学科掌握好，必须把学到的知识迁移到生活实际中去，要带着问题走进课堂，再从课堂中走进社会、走进生活的环境中。 六、教学资源准备：多媒体课件。 七、教学过程： 良好的教学设想必须通过教学实践来实现，根据以上的教学理念和设想，我将教学过程分为以下内容： （一）新课引入 虽然系统给我们的印象很模糊，似乎看不清，摸不透，但它却无处不在，学生展示系统在各个领域应用的图片。 （二）新课学习 对汽车与自行车的结构分析，汽车由车身、底盘、发动机、轮胎等构成，自行车由车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、车闸等主要部件组成。只有这些零件有机的组合在一起，才能让汽车和自行车都动以来，才能发挥它们的整体功能。 通过以上的实例，我们不难得出“系统是什么”， 什么是系统 1、系统的含义： 系统是由相互联系、相互作用、相互以来和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。 要素：指构成系统的最主要的元素。 部分:相对整体而言，要素和部分可以通用 2、小组活动：拆卸圆珠笔 圆珠笔是系统，笔壳、笔芯、弹簧、等是组成要素。 3、两人一组讨论：请指出下列系统分别由哪些要素（部分）组成，并说出相互之间有怎样的联系。 系统的名称和组成要素（部分） 台灯：灯座、灯泡、灯罩、电线、开关等。 学校多媒体教室：计算机、实物展示台、投影机、电动屏幕、展台、音响设

仿真实验线性系统稳定性分析报告

实验四 Stability analysis of linear systems 线性系统稳定性分析 一、实验目的 1．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。 2．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 二、基础知识及MATLAB 函数 注意：routh （）和hurwitz （）不是MATLAB 中自带的功能函数，(在共享文件夹里有劳斯判据和赫尔维茨判据的m 文件，把其中的routh.m 和hurwitz .m 放到MATLAB 文件夹下的work 文件夹中才能运行)。 1）直接求根判稳roots() 控制系统稳定的充要条件是其特征方程的根均具有负实部。因此，为了判别系统的稳定性，就要求出系统特征方程的根，并检验它们是否都具有负实部。MATLAB 中对多项式求根的函数为roots()函数。 若求以下多项式的根24503510234++++s s s s ，则所用的MATLAB 指令为： >> roots([1,10,35,50,24]) ans = -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 特征方程的根都具有负实部，因而系统为稳定的。 2）劳斯稳定判据routh （） 劳斯判据的调用格式为：[r, info]=routh(den) 该函数的功能是构造系统的劳斯表。其中，den 为系统的分母多项式系数向量，r 为返回的routh 表矩阵，info 为返回的routh 表的附加信息。 以上述多项式为例，由routh 判据判定系统的稳定性。 >> syms EPS den=[1,10,35,50,24]; ra=routh(den,EPS) r=

信号通过线性系统的特性分析

线性系统 班级：12级电子信息 姓名：顾鹏伟 学号：1228401141 【实验目的】 1、掌握无失真传输的概念以及无失真传输的线性系统满足的条件 2、分析无失真传输的线性系统输入、输出频谱特性，给出系统的频谱特性 3、掌握系统幅频特性的测试及绘制方法 【实验原理】 通过频谱分析可以看出，在一般情况下线性系统的响应波形与激励波形是不同的，即：信号在通过线性系统传输的过程中产生了失真。 线性系统引起的信号失真是由两方面的因素造成的，一是系统对信号中各频率分量的幅度产生不同程度的衰减，使响应各频率分量的相对幅度产生变化，造成幅度失真；一是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比，是响应各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化，造成相位失真。 线性系统的幅度失真一相位失真都不产生新的频率分量。对于非线性系统，由于其非线性特性，对于传输信号产生非线性失真，非线性失真可能产生新的频率分量。 为了实现信号无失真传输，线性系统应该满足： jwt e jw kE jw R -=)()(。 在信号无失真传输时，系统函数应该为：jwt ke jw H -= )(。 因此，为了实现任意信号通过线性系统不产生波形失真，该系统应满足一下两个理想条 件：?????-==wt w k jw H )()(φ 若R 1C 1=R 2C 2，该系统无线性失真。 【实验内容】 1、 用Multisim 研究线性电路的非线性失真 (1) 绘制测量电路

（2）无失真传输线性系统输入，输出信号幅度频谱的仿真测量 虚拟电压信号源采用参数为周期矩形信号，其中周期为T=100μs，脉冲宽度τ=60μs，脉冲幅度Vp=5V；采用虚拟示波器测量滤波器输入、输出信号的时域波形，波特仪测量线性系统传输特性的频谱图，并记录输出波形。 波形图 幅频

菲涅尔衍射

菲涅尔衍射常用计算方法的研究 菲涅尔衍射积分有多种计算方法，其中常用的三种计算方法有傅里叶变换算法、卷积算法和角谱衍射算法，本节在对菲涅尔衍射深入研究的基础上，对上述常用的三种计算方法进行了较为详细的研究和比较，得出了在相同条件下，从运算时间的角度来看，角谱衍射算法具有一定优势的结论[36]。 2.4.1 傅里叶变换算法（S-FFT 算法） 由式（3.1.11）知，菲涅尔衍射公式是一个傅里叶变换过程 ()()()()()222200000exp j j ,exp y 2j ,exp 2kd k U x y x jd d k U x y x y d λ ??? = +?? ?? ? ????+?? ????? ? （2.4.1） 式中，?表示傅里叶变换。这种算法只需要一次傅里叶变换便能完成衍射计算，称之为傅里叶变换算法，以下我们简称S-FFT 算法（single fast Fourier transform algorithm ）。如果对式（2.4.1）进行离散化处理，则 ()()()()()()()() () 2 2 2 2 000000000exp j j ,exp j 2j ,exp 2kd k U m x n y m x n y d d k U m x n y m x n y d λ ?????= ?+?? ??? ? ???????+???? ???? ? （2.4.2） 式中，0x ?，0y ?是衍射面的抽样间隔，x ?，y ?是观察面的抽样间隔，0m ，0n ， m ，n 分别为衍射面和抽样面的某抽样点数，且001,2,,m M = ，001,2,,n N = ， 01,2,,m M = ，01,2,,n N = 。0M ，0N 和M ，N 分别为衍射面和观察面上的 总抽样点数。 在进行S-FFT 计算时，通常衍射面的尺寸、取样点数、衍射距离和光波波长都是已知的，只需要确定观察面尺寸。现在仅讨论沿x 轴方向的情况，其结果可直接扩展到y 轴方向。如果实际空间长度为0x L 米的空间取样且有x N 个抽样点，由抽样定理得知，得到其最高空间频率为

高二通用技术《系统的基本特性》教案分析

高二通用技术《系统的基本特性》教案分析 高二通用技术《系统的基本特性》教案分析 一、教学内容分析 系统的基本特性在《系统与设计》这一中具有很主要的地位和作用。学生通过学习了第一、二部分后，已经了解到了系统的含义并对系统有了初步的认识。掌握系统的基本特性不但可以使学生对系统有更深一步的了解，同时也为后续的系统分析和系统设计的教学起到承上启下的作用。 本节的重点是系统的整体性和相关性。学生在理解了系统的这两个重要特性以后，对系统的目的性、动态性、适应性等其他特性就比较容易理解了。 二、学情分析 学生在学习了系统的含义和类型之后，通常都会很想继续了解系统的特性。可以通过阅读、讨论等方法让学生理解本的理论知识，而对于学生说较难的是运用理论进行实际的系统分析。因此，如何用理解系统的基本特性并将其运用到分析实际的问题就成为了本节的难点。 三、学习目标 知识与能力：理解系统的整体性和相关性。 过程与方法：通过案例分析和堂讨论，使学生学会用所学的知识分析有关问题。

态度与情感：培养学生的学习兴趣的同时，使他们感受到运用知识的乐趣。 四、重、难点 重点：系统的基本特性，增强学生的系统意识。 难点：利用系统的整体性和相关性分析实际生活中的实际问题。五、教学策略 本节的教学重点是提高学生运用理论知识对系统进行实际分析的能力。因此，应以系统的基本特性作为教学主线逐步展开教学过程，以案例为载体完成教学目标、达到教学目的。 通用技术这门学科与其他学科的特点区别就是：教学资都大量包含学生身边的事物当中。所以，教师在教学过程中要善于充分利用学生身边的这些教学资，使学生在学习的过程中通过身边的事例理解所学的知识，在感受知识亲近感的同时提高堂学习效果。 有条时可安排学生以讨论（或辩论）的方式学习本部分的知识内容，让学生充分地参与到教学的互动中。 六、教学过程 时间安排：1时 1、复习旧知 教师提问并由学生回答：系统、子系统和元素的含义，并通过实例进行系统类型的划分。 2、新教学 教师提问：系统的子系统或要素之间的相互关联和制约关系，是通过

菲涅尔双面镜干涉法

全息光栅制作方法的设计和研究 全息光学元件（HOE）是指采用全息方法（包括计算全息方法）制作的，可以完成准直、聚焦、分束、成像、光束偏转光 束扫描等功能的元件。在完成上述功能时，它不是基于光的反射 和规律折射，而是基于光的衍射和干涉原理。所以全息光学元件 又称为衍射元件。常用的全息光学元件包括全息透镜、全息光栅 和全息空间滤波器等。全息光栅是一种重要的分光元件。作为光 谱分光元件，与传统的刻划光栅相比，具有以下优点：光谱中 无鬼线、杂散光少、分辨率高、有效孔径大、生产效率高、价格 便宜等，已广泛应用于各种光栅光谱仪中，供科研、教学、产 品开发之用。作为光束分束器件，在集成光学和光通信中用作 光束分束器、光互连器、耦合器和偏转器等。在光信息处理中， 可作为滤波器用于图像相减、边沿增强等。本实验主要进行平 面全息光栅的设计和制作实验。 一. 实验目的 1.学习掌握制作全息光栅的原理和方法。 2.学习掌握制作全息复合光栅的原理和方法，观察其莫尔条 纹。 3.设计制作全息光栅并测出其光栅常数（要求所制作的光栅 不少于100条/毫米） 二、实验原理 1．全息光栅 全息光学元件是指基于光的衍射和干涉原理，采用全息方法 制作的，可以完成准直、聚焦、分束、成像、光束偏转、光束扫 描等功能的元件。光全息技术主要利用光相干迭加原理，简单讲 就是通过对复数项（时间项）的调整，使两束光波列的峰值迭加，峰谷迭加，达到相干场具有较高的对比度的技术。常用的全息光 学元件包括全息透镜、全息光栅和全息空间滤波器等。其中全息

光栅就是利用全息照相技术制作的光栅，在科研、教学以及产品开发等领域有着十分广泛用途。 一般在光学稳定的平玻璃坯件上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层，由激光器发生两束相干光束，使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹，光敏物质被感光，然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分，即在蚀层上获得干涉条纹的全息像，所制得为透射式衍射光栅。如在玻璃坯背面镀一层铝反射膜，可制成反射式衍射光栅。 作为光谱分光元件，全息光栅与传统的刻划光栅相比，具有以下优点：光谱中无鬼线、杂散光少、分辨率高、有效孔径大、价格便宜等；全息光栅已广泛应用于各种光栅光谱仪中。作为光束分束器件，全息光栅在集成光学和光学通信中用作光束分束器、光互连器、耦合器和偏转器等；在光信息处理中，可作为滤波器用于图像相减、边沿增强等。 2.光栅条纹 光栅，也称衍射光栅，是基于多缝衍 射原理的重要光学元件。光栅是一块刻有 大量平行等宽、等距狭缝（刻线）的平面 玻璃或金属片，其狭缝数量很大，一般每 毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅 会形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样， 而这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线 的位置随波长而异，因此当复色光通过光 栅时，不同波长光所产生的谱线在不同位 置出现而形成光谱。也就是说，光通过光 栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果（如图1）。 3.光栅方程 光栅方程sin d k θλ=描述了光栅结构 与光的入射角和衍射角之间的关系，它表示当衍射角θ满足sin d k θλ=的时候发生干涉加强现象，其中d 即为光栅常数。而当光以入射角i θ入射时，光栅方程写为 (sin sin )i d k θθλ+=。 4.光栅常数 图1 光通过光栅形成光谱