环状夫琅禾费衍射

一、类圆环的夫琅和费衍射（论文文献综述）

陈淑鑫^[1]（2019）在《LAMOST巡天光谱数据处理技术与分析应用》文中研究指明大型巡天望远镜的出现为天文学界带来了海量的数据,数据驱动的天文学研究方兴未艾。以美国斯隆数字巡天（SDSS）和中国资助研发的郭守敬望远镜（大天区多目标光纤光谱望远镜,LAMOST）为代表的光谱巡天,使得天文光谱观测数据的信息量飞速扩容,分析所获取的天体光谱,可知其物理、化学和与运动学性质,限制天体的演化过程和宇宙分布等等。LAMOST望远镜是国际天文界中视场最大、光谱获取率最高的多目标光谱望远镜,率先实现同时观测数千个天体光谱的大规模巡天工作。自2011年以来LAMOST已完成6年的大规模巡天观测,获取了最大的恒星参数星表,存储的DR5数据集已达到900多万条光谱,LAMOST获取的天文大数据丰富了全球天文观测数据库。基于这一宝贵数据,我国的某些领域的天文学研究特别是银河系研究摆脱了依赖国外望远镜和数据的状况,增强了我国天文学研究的整体实力。同时,数据驱动的天文研究也逐渐成为天文学研究的重要领域。本文从巡天数据的获取、数据平台处理、统计分析等方面展开研究,提出光学系统中观测光纤存在焦比退化问题,并结合LAMOST实际观测的解决方案进行谱线拟合分析,从源头上分析数据的可靠性;文中引入R语言分析LAMOST观测A型恒星数万量级以上的海量光谱数据,利用现有统计学分析方法及计算程序,实现高效的数据处理,相关性分析巡天观测数据的分类结果与LAMOST模板之间的系统性差异,以及在LAMOST海量光谱数据集中,回归分析观测比例较低但极具研究价值的早期A型恒星光谱,重新构建LAMOST观测数据B型恒星分类模板。借助深度学习天文数据挖掘技术,实现高效处理海量的光谱数据,有效提取并正确解释数据信息所隐含的、未知的、有研究价值较的信息。本文开展了如下4个方面工作:首先,依据LAMOST望远镜调试阶段的大芯径光纤,由于焦比退化现象产生的出射环型斑貌,结合CCD光谱图像特点实施轮廓拟合的抽谱方法,把二维CCD光谱图像转换成一维光谱,模拟LAMOST的红端数据,选取采样点在5000?6000?波段范围,此波段包含铁元素Fe发射线的谱线与获得的环形斑轮廓卷积,分析焦比变化对Fe发射线峰值的影响,阐明正式巡天观测时,主镜Mb前悬挂平场漫反射屏消除环形斑引发偏差的正确性。其次,引入R语言平台应用国际天文界的数据标准格式FITS加载RFITSIO软件包,实现LAMOST巡天光谱数据读取、编译并运行图形化分析,较好地利用R语言挖掘和提取谱线样本的主要特征,为高效地获取挖掘天文光谱数据信息以及相应的未知天文学知识奠定基础。充分利用R语言应用统计学方法,完成天文光谱的模式识别与数据挖掘等工作,提高了数据分析效率。文中结合LAMOST数据读取、测试了R语言中的各类软件模块,涵盖数据拟合:数据建模、极值法、最小二乘法、最大似然法、非线性回归;数据插值:内插、样条法;数据平滑:移动平均、频谱分析;距离分类:欧氏距离、马氏距离;相关分析:自相关、交叉相关、图像平移;高维数据降维:PCA等。运用上述方法从天文数据中提取信息,为解释天文学光谱谱线特征和探求未知种类的海量稀有天体提供技术依托。针对LAMOST已发布F、G、K恒星光谱划分Kurucz模板光谱对应的参数空间网格,归一化处理20多万条LAMOST实测光谱,经距离计算比对Kurucz理论模板库实验数据后,结果显示LAMOST光谱测量物理参数质量较高,具备极好的可靠性,为后续恒星大气模型的优化提供相应的论证依据。再次,利用天文光谱中Lick线指数有效提取恒星特征。采用Astrostat软件聚类分析线指数,实现多元线性回归和随机森林算法分析来估计A型恒星的有效温度。解决随机森林训练集数据范围内,回归预测模型解决过度拟合问题。比较两种回归的结果,较好地分析解释了数据之间的强相关性。使用岭回归方法解决最小二乘回归法不稳定的问题,从而有效地利用线指数预测A型恒星的有效温度,得出LAMOST大样本的多维参数空间光谱线指数数据正确预测有效温度的方法。最后,依据LAMOST已发布的DR5所有实测的B型恒星光谱,实施有监督聚类方法,得到绝大多数谱线被标记为B6型（7662条）和B9型（3969条）,选取ELODIE已发布的实测光谱库B型光谱数据,经线性判别分析每个子类型的类内距离,成功构建出B型光谱子类型的新分类模板,完善LAMOST巡天数据的分类模板库。

戴兵,钱月明^[2]（2018）在《圆角矩形环的夫琅禾费衍射及其应用》文中研究表明针对圆角矩形环的夫琅禾费衍射精确解尚未获得的问题,建立圆角矩形环孔径的数学模型,基于基尔霍夫衍射积分公式,通过曲线坐标变换关系,利用傅里叶变换,得到圆角矩形环的夫琅禾费衍射精确解.作出该类环的衍射图样,并通过将圆角矩形环的夫琅禾费衍射推广到特例情况验证了研究结果的正确性.进一步分析表明,圆角矩形环衍射图在椭圆轮廓下出现了许多次级衍射峰,随着圆角矩形环的缺角因子减小或者环宽度增大,次级衍射峰特征逐步减弱,衍射图形趋于顺滑.最后,利用图形的可视化及特例推广说明了本研究在教学中的一些应用.

杨萍,张玉杰^[3]（2018）在《基于“互联网+”的拉丝模激光衍射孔型测量研究》文中研究表明为解决目前接触式拉丝模具测量系统存在精度低、响应时间长、测量参数不能实时采集、传输和处理等问题,本文系统引入激光衍射旋转法进行拉丝模孔型的测量。本文测量系统主要由机械、光学成像、数据采集处理及网络传输等4部分构成,在测量过程中不断旋转拉丝模中心轴,在CCD上分别形成圆和椭圆的衍射图样,利用衍射图样和旋转角度之间的函数关系实现拉丝模孔型参数的测量。同时,系统还将"互联网+"引入到系统中,将每一个拉丝模具作为一个节点,通过组网技术将其组成互联网测量系统,实现拉丝模测量数据的实时采集、分析和处理。实验表明,本文测量系统精度可达到0.01mm,在拉丝模孔型测量中具用较高的工程实用价值。

韩振海^[4]（2017）在《高斯光束通过环形光阑的衍射特性》文中认为基于标量衍射理论,用傅里叶变换的形式表示了空心高斯光束、贝塞尔高斯光束、平顶高斯光束通过环形光阑的衍射场.运用D-FFT算法对其衍射特性进行了数值计算,得到了衍射场中轴向和径向的光强分布.分析了一些光学参数对衍射结果的影响,结果表明衍射特性与衍射距离、光束的阶数、圆环宽度等因素有关.

杨萍,张玉杰^[5]（2017）在《激光衍射在拉丝模孔型测量中的研究》文中研究表明随着拉丝模孔径越来越小型化,常用的拉丝模内孔参数测量方法已经不能满足测量的要求。本文将旋转测量法和激光衍射相结合,实现了微小孔孔型参数的高精度测量。测量过程中,通过控制步进电机不断旋转拉丝模中心轴而产生不同的衍射效果,在CCD上分别采样圆孔和椭圆孔衍射图像,利用衍射图像和孔型参数之间的函数关系实现拉丝模各参数的测量。最后通过测试得出各参数的测量误差约为1%,实验结果表明该系统可靠性好、精度高。

杨萍,张玉杰,李秦君^[6]（2015）在《基于激光衍射的拉丝模具孔径测量系统设计》文中指出针对拉丝模孔径越来越小的趋势,目前的孔径测量就存在诸多问题。为了提高微小孔拉丝模的孔径测量精度,系统创新地将旋转测量法和夫琅和费衍射相结合,在测量过程中,不断旋转拉丝模中心轴,在CCD上形成不同形状的类圆孔,利用类圆孔和旋转角度之间的函数关系实现拉丝模孔径参数的测量。测量系统由机械、光学成像、数据采集与处理等4部分构成,系统测量精度可以达到0.01 mm。实验结果表明该系统可靠性好、精度高。

陈希明,龚云贵,房然然,徐晨,陈宇峰^[7]（2012）在《Mathematica软件对无阻力配重复摆周期的研究》文中指出以均质细杆上加一配重在摆动中不受阻力作用作为物理模型,从配重复摆振动的非线性微分方程出发,借助Mathematica数学软件求得复摆非线性微分方程的数值解并进行作图,并从数值解中获取周期的信息,研究了3种情况下的周期。研究表明,周期的数值解具有较高的精度,这种数值求解方法扩展了配重复摆的研究途径与方法,具有一定的应用价值。

陈希明,潘娜娜,潘宇^[8]（2012）在《无阻力任意摆角下配重复摆振动的数值研究》文中进行了进一步梳理从振动的非线性微分方程出发,采用Mathematica数值模拟不同摆角与配重位置下配重复摆的运动过程并得到其周期.当悬挂点和配重的位置固定时,数值研究配重复摆的周期与角振幅的拟合关系,得到任意摆角配重复摆的周期拟合公式,通过计算得出拟合周期并将之与数值周期进行比较.

程光明,石代蓉,陈希明^[9]（2011）在《用Mathematica软件对无阻力复摆周期的研究》文中研究指明以不受阻力作用的均质细杆作为复摆的物理模型进行复摆周期的研究.应用数学软件Mathematica,首先对任意摆角以椭圆积分表示的周期以及由该公式得到的近似表示到sin6（θ20）高阶项的周期计算.通过比较两者的周期,验证了近似解析式表示周期的适用的摆角范围在0°≤θ0≤40°,其次从复摆摆动的非线性微分方程出发,数值研究在几种因素影响下的复摆周期,得到一些有意义的结果.在我们的研究中特别对复摆的"小角度"作出了较好的限定.

樊东红,黄玛莉,柳继峰^[10]（2008）在《利用Mathematica研究类圆孔和类圆环的夫琅和费衍射》文中提出从基尔霍夫衍射积分公式出发,利用曲线坐标关系和傅里叶变换,然后用数学软件Mathematica求得类圆孔和类圆环夫琅和费衍射的精确解,并绘出几种典型的衍射图样.得出的结果与类圆孔和类圆环模型衍射理论相符,与从复杂的数学推导获得结果相比,能够更加真实、精确、简便地了解多种类圆孔和类圆环的夫琅和费衍射情况,对研究微粒和生物细胞形态学的研究有应用价值.

二、类圆环的夫琅和费衍射（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、类圆环的夫琅和费衍射（论文提纲范文）

（1）LAMOST巡天光谱数据处理技术与分析应用（论文提纲范文）

摘要

abstract

第1章绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.1.1 天文光学光谱技术

1.1.2 天文光谱数据分析应用

1.1.3 虚拟天文实验数据运行环境

1.2 国内外研究现状

1.2.1 光学巡天观测系统

1.2.2 天文光学成像技术

1.2.3 LAMOST技术与实现

1.3 天文光学光谱信息数据

1.3.1 探究恒星物理数据信息

1.3.2 获取天文光谱特征信息

1.4 本文主要工作

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 论文组织结构

第2章 LAMOST光纤出射斑谱线数据分析

2.1 引言

2.2 获取多目标光纤光谱

2.2.1 光纤焦比退化

2.2.2 抽取二维CCD天文光谱

2.2.3 光纤光谱抽谱优化方法

2.3 处理天文光纤光谱数据

2.3.1 RFITSIO软件包读取光谱数据FITS格式

2.3.2 连续谱拟合法处理光谱缺失值

2.4 拟合分析光纤环形斑数据

2.4.1 实验偏心入射环形斑

2.4.2 LAMOST光纤光谱仪光斑变形

2.4.3 采集远场出射斑图像

2.4.4 消除LAMOST数据环形斑

2.5 本章小结

第3章 LAMOST大样本恒星光谱处理技术

3.1 引言

3.2 天文光谱数据降维处理

3.2.1 LAMOST光谱观测数据

3.2.2 光谱离群数据检测模型

3.2.3 R语言光谱数据挖掘降维应用

3.3 天文光谱数据聚类分析

3.3.1 分组数据分析方法

3.3.2 数据标准化与归一化

3.3.3 K-MEANS最临近距离算法

3.4 恒星光谱样本数据距离分类

3.4.1 欧氏距离计算方法

3.4.2 马氏距离计算方法

3.4.3 计算LOF密度算法

3.4.4 ASTROSTAT线指数离群数据分析

3.5 LAMOST恒星光谱模板间距离分析

3.5.1 聚类中心网格

3.5.2 网格聚类恒星参数

3.5.3 距离法统计分析

3.6 本章小结

第4章 LAMOST恒星光谱数据分析应用

4.1 引言

4.2 恒星光谱相似度数据分析

4.2.1 R程序数据分析计算性能

4.2.2 光谱归一化处理

4.2.3 模板匹配

4.3 LAMOST恒星光谱模板相关性分析

4.3.1 LAMOST模板库分类

4.3.2 度量数据相关性距离

4.3.3 相关性计算结果分析

4.4 重构LAMOST恒星模板B型星分类

4.4.1 ELODIE实测模板

4.4.2 线性插值模板波长

4.4.3 计算ELODIE模板B型恒星相关性

4.4.4 马氏距离度量B型恒星光谱模板分析

4.5 多元线性回归分析光谱线指数

4.5.1 天文光谱线指数

4.5.2 线性回归分析

4.5.3 探索模型优化拟合

4.5.4 拟合数据残差分析

4.5.5 随机森林预测A型恒星有效温度

4.5.6 比较预测效果

4.6 A型光谱线指数岭回归预测分析有效温度

4.6.1 A型恒星线指数信息

4.6.2 构造数据模型

4.6.3 线指数共线性

4.6.4 岭回归分析

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

个人简历

附录A：LAMOST发布DR5 实测数据分类信息

附录B：处理光谱数据部分源代码

（2）圆角矩形环的夫琅禾费衍射及其应用（论文提纲范文）

1 圆角矩形环的数学模型

2 圆角矩形环的夫琅禾费衍射精确解

3 衍射图样及其分析

4 应用

4.1 特例验证及教学应用

4.2 图形可视化及教学应用

5 结论

（3）基于“互联网+”的拉丝模激光衍射孔型测量研究（论文提纲范文）

1 引言

2 理论模型

2.1 拉丝模具的孔型结构

2.2 拉丝模具的激光衍射分析

2.3 椭圆光孔的Fraunhofer衍射图样Fraunhofer衍射服从

3 实验装置

4 基于“互联网+”的拉丝模测量系统

4.1 拉丝模孔型测量网络系统的构建

4.2 基于智能硬件的云平台

5 实验结果

6 结论

（4）高斯光束通过环形光阑的衍射特性（论文提纲范文）

1. 引言

2. 理论与算法描述

2.1. 几类高斯光束的模型

(1)空心高斯光束

(2)贝塞尔高斯光束

(3)平顶高斯光束

2.2. 几类高斯光束经环形光阑的衍射场计算

3. 数值计算结果与分析

3.1. 空心高斯光束通过环形光阑衍射的计算

3.2. 贝塞尔高斯光束通过环形光阑衍射的计算

3.3. 平顶高斯光束通过环形光阑衍射的计算

4. 结论

（5）激光衍射在拉丝模孔型测量中的研究（论文提纲范文）

1 引言

2 拉丝模的孔型结构

3 激光衍射测量装置

4 激光衍射测量拉丝模孔型的理论分析

4.1 圆孔的夫琅禾费衍射

4.2 椭圆孔的夫琅禾费衍射

5 系统验证及测试结果分析

6 结论

（6）基于激光衍射的拉丝模具孔径测量系统设计（论文提纲范文）

0引言

1拉丝模孔径结构

2基于旋转法的激光衍射测量孔径原理

(1)类圆孔的夫琅和费衍射分析

(2)基于旋转法的激光衍射测量

3系统的组成

(1)系统的硬件组成

(2)软件设计

(3)ARM端和DSP端软件设计

(4)双核交互

4实验结果

5结语

（7）Mathematica软件对无阻力配重复摆周期的研究（论文提纲范文）

0 引言

1 模型

2 Mathematica软件对配重复摆周期的研究

2.1 悬挂点位置固定, 复摆周期与配重质量的关系

2.1.1 悬挂点固定在杆端A, 配重位于杆端B

2.1.2 悬挂点固定在杆端A, 配重位于质心C

2.2 配重位置固定, 复摆周期与悬挂点位置的关系

2.2.1 配重位置固定在杆端B

2.2.2 配重位置固定在质心C

2.3 悬挂点位置固定, 复摆周期与配重距离的关系

2.3.1 悬挂点固定在杆端A, 配重位置改变

2.3.2 悬挂点固定在距离杆端A为0.2 m处, 配重位置改变

3 结语

（8）无阻力任意摆角下配重复摆振动的数值研究（论文提纲范文）

1 模型及运动方程

2 任意摆角下配重复摆运动过程的数值模拟

3 周期与角振幅的拟合

4 结语

（9）用Mathematica软件对无阻力复摆周期的研究（论文提纲范文）

1 模型与理论

2 复摆振动周期的研究

2.1 复摆振动周期与角振幅的关系

2.2 复摆的振动周期与角振幅的拟合

2.3 复摆的振动周期随摆长变化的数值解

2.4 复摆的振动周期随悬挂点位置改变的数值解