基于虚拟仪器技术的自动化全角度激光散射测量实验

基于虚拟仪器技术的自动化全角度激光散射测量实验

实验要求

1.光路设计与机械结构搭建;

2.虚拟仪器通过输出采集卡控制步进电机带动偏振片和各类波片旋转;

3.使用较少的转动次数实现Mueller矩阵的36次偏振态测量;

4.虚拟仪器控制CCD采集图像,自动命名与存储;

5.测量多种线偏振与圆偏振光入射时,散射光Stokes矢量;

6.进行散射光强度分布与偏振特性分析;

7.虚拟仪器计算Mueller矩阵元素;

8.CCD获取样品表面图像;

9.虚拟仪器实现图像理解与特征提取;

10.进行误差分析。


教学成果

实测多种样品表面Mueller矩阵与Stokes矢量数值,与相关文献数据进行对比,并进行误差分析,通过图像处理进行纹理分析与特征提取。


实验背景

传统电子测量仪器功能单一,体积庞大,难以满足实际测量工作中多功能、多样性的需求。虚拟仪器与传统仪器相比,功能可扩充性好、仪器控制能力强。虚拟仪器技术充分利用计算机的运算、存储和显示功能,降低仪器成本的同时,数据处理能力大大提高,可以更方便地组建各类测试系统,从而满足多种测量需求。

设计原则

采用实验教师现场指导,学生开展探究式讨论型学习,将测量结果与相关文献对比,进行物理解释与误差分析。


实验目标

1.掌握基于PC的智能仪器设计方法,使用虚拟仪器与PXI硬件平台实现数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、图像理解、特征提取、数据显示与存储等功能;

2.虚拟仪器通过PXI控制步进电机带动偏振片、各类波片以不同速度旋转,调整光路结构,同时控制多轴精密转台旋转,实现待测样品表面全角度Mueller矩阵与Stokes矢量数值测量与图像获取;

3.虚拟仪器+IMAQVision编程实现样品表面纹理图像识别与微观结构特征提取,进行目标区域识别。


成绩评定

1.要求学生进行虚拟仪器设计;

2.要求学生能够独立完成仿真实验并得到正确的结果

3.要求学生能对结果进行物理解释与误差分析。