费马原理

摘要： OBS数据分析时,常通过正演计算来辅助识别数据上的震相,这就需要在给定的速度模型上计算指定炮检点的射线路径。本文基于层状均匀介质模型实现了一种简单快速,并且适用于任意纵波和横波路径的算法。该算法基于费马原理和最优化方法,首先给定炮检点射线旅行时的目标函数,由费马原理可知,该目标泛函的极小值对应的射线路径就是真实的路径。然后利用最优化方法来获得目标泛函的极小值。对于水平层状均匀介质模型,可通过令目标函数的梯度等于零来获得射线的路径;而对于倾斜界面以及界面为曲线的模型,则通过非线性最优化方法来极小化目标函数。结果表明,该方法实现简单,能够快速地计算出射线路径,数值例子证明了其有效性。同时,该方法不仅适用于纵波射线路径,还适用于横波射线路径。

摘要： 海市蜃楼是一种非常有趣的光学现象,其本质是由于光在非均匀折射率介质中传输时发生的折射和全反射现象。本文基于费马原理与拉格朗日方程在理论上推导出了光在非均匀折射场的传输方程。然后通过数值模拟成功复现了光在非均匀折射场中传输的图像与相应蜃景图像。最后,通过实验研究了不同入射角度下光线传输规律和海市蜃景现象,实验结果与理论符合较好,验证了上述理论分析的正确性。

摘要： 针对FAST目前主索节点及各促动器位置自主调节模型仅局限于对点的模型,缺少动态变化的调节模型的问题,在FAST球面望远镜满足最佳接收比的情况下,采用非线性规划和梯度下降寻优算法,利用梯度优化得出理想抛物面与主索节点之间的距离,以反射面板调节限制为约束条件,得到主索节点改变后的坐标,根据FAST的4400块三角形反射面板,2226个主索节点建立了FAST反射面变形的网面调整策略模型,并通过非线性优化算法探讨了望远镜变形后的具体位置;同时基于费马原理,模拟三维空间中电磁波反射情况,进行馈源舱接收比的计算,对建立的模型进行了模型观测和检验。检验结果表明,接收比为1.43%,调整抛物面照明区域内反射面板数为1295块,成功反射信号到达馈源舱的反射面板数量为1295,比率为100%.经检验,在本模型当中得到的均方误差(Mean square)为0.3089,说明FAST可以实现在某射波频段自如进行自主面调节的工作,并获得较高的接受比。

摘要： 通过定义复有效折射率,获得复光学路径长度,并利用费马原理研究了光在吸收介质界面的折射,获得光通过吸收介质界面时的折射定律。通过数值模拟计算可知:当入射角较大,且吸收介质的虚部较小时,传播的有效折射率可以用复折射率的实部代替计算;衰减的有效折射率随入射角的增大而变大,且虚部越大衰减的有效折射率也越大。

摘要： 费马原理是关于光传播的普遍原理,对物理学的发展起重要的推动作用.应用费马原理,巧解所需时间最短路径题等实际问题;运用费马原理及极限思想,推导出厚透镜的物像方程,方法简洁明了,并进一步得出近轴近似条件下,厚透镜、柱形透镜的物像方程,通过居家实验加以具体运用,探究其成像特点,以助于增强学生的科学探究能力.

摘要： 彩虹是一种常见的自然现象.在光学教学中,通常用费马原理推出彩虹角.而本文从波动光学出发探究彩虹的原理与特征,运用菲涅耳公式定量计算出主虹与副虹的光强,从而给出彩虹角的理论解释,并利用计算结果证明彩虹是高度偏振的部分偏振光.

摘要： 在几何光学中,费马原理有着重要的地位,且其在很多领域都有应用.而单球面是光学仪器的基本组成元件,同时又是一个较为简易的光学系统,在大学物理光学教学中比较适合作为研究模型来使用.文章旨在通过费马原理直观地推导出球面的光线方程及物象公式,以便读者从更为严谨的角度理解这两个模型.

摘要： 折射定律是高中物理中的重要章节,折射定律的教学目标除了掌握其定量表达式之外,更重要的是渗透科学研究过程和研究方法.本文从物理学史的角度出发,梳理折射定律的发展脉络,并阐明其发展过程在当今物理课堂中的教学功能.

摘要： 反射定律是大学物理课程中的基本实验定律.根据几何光学理论中的费马原理,利用粒子群智能优化算法(PSO)对反射平面中的反射点进行智能搜索,大量样本数据的回归分析及显著性检验验证了反射定律的基本内容.该方法有助于信息技术条件下物理课程的教学,使得学生更能注重研究物理现象本身,从而更准确地构建物理模型.

摘要： 大部分的实际运筹问题都会被转化为优化问题进行求解,所以高效优化方法的提出有着重要的实际应用价值.本文根据费马原理,通过模拟光线在不均匀介质中的传播过程提出一种优化方法—光线寻优算法.算法选择正六边形的网格划分可行域,通过模拟折射现象和反射现象进行搜索方向的更新,并迭代搜索最优值.数值实验表明,对于差异较大的初始搜索方向,算法均能够在要求的精度范围内较快地收敛到目标函数的最优值.算法是可行而有效的.

摘要： 非均匀介质中的电磁波轨迹问题在电磁学,光学上经常遇到,目前研究平面分层和球面分层介质中的传播问题较多,对柱面分层的情况研究较少.本文依据费马原理结合变分法,对柱面分层介质中的射线方程进行了严格推导和求解,实现了对任意角度入射到柱面上任意点的电磁波轨迹的精确计算.结果表面该结论和方法正确可行,适用于球面、柱面分层射线传播问题.

摘要： 军事中炮弹着落时,会产生很强的冲击波,此时,弹着点就类似于常规地震勘探中人工激发的炮点,在地下传播地震波。如果在远离炮弹着落的区域埋置检波器,就可以接收到从弹着点传来的地震波信号。利用这些信号,推断出地震波的源头,即可实现弹着点定位。本文介绍了地震波在地下传播所遵循的规律,包括地震波传播路径、能量分布和衰减等,讨论了炮弹着落产生的地震波的传播情况,提出了利用地震波确定弹着点位置的原理和方法。

摘要： 军事中炮弹着落时,会产生很强的冲击波,此时,弹着点就类似于常规地震勘探中人工激发的炮点,在地下传播地震波。如果在远离炮弹着落的区域埋置检波器,就可以接收到从弹着点传来的地震波信号。利用这些信号,推断出地震波的源头,即可实现弹着点定位。本文介绍了地震波在地下传播所遵循的规律,包括地震波传播路径、能量分布和衰减等,讨论了炮弹着落产生的地震波的传播情况,提出了利用地震波确定弹着点位置的原理和方法。

摘要： 军事中炮弹着落时,会产生很强的冲击波,此时,弹着点就类似于常规地震勘探中人工激发的炮点,在地下传播地震波。如果在远离炮弹着落的区域埋置检波器,就可以接收到从弹着点传来的地震波信号。利用这些信号,推断出地震波的源头,即可实现弹着点定位。本文介绍了地震波在地下传播所遵循的规律,包括地震波传播路径、能量分布和衰减等,讨论了炮弹着落产生的地震波的传播情况,提出了利用地震波确定弹着点位置的原理和方法。

摘要： 军事中炮弹着落时,会产生很强的冲击波,此时,弹着点就类似于常规地震勘探中人工激发的炮点,在地下传播地震波。如果在远离炮弹着落的区域埋置检波器,就可以接收到从弹着点传来的地震波信号。利用这些信号,推断出地震波的源头,即可实现弹着点定位。本文介绍了地震波在地下传播所遵循的规律,包括地震波传播路径、能量分布和衰减等,讨论了炮弹着落产生的地震波的传播情况,提出了利用地震波确定弹着点位置的原理和方法。

摘要： 本文综述了钻地核弹发展概况,在简述钻地核弹爆炸探测的效应现象学基础上,探讨了钻地核弹爆炸当量确定方法.重点讨论了用弹坑参数推算当量的具体方法(包括对弹坑比例参数与爆炸比深之间经验关系曲线的多项式拟合和用弹坑参数由计算机自动迭代求当量的具体算法)和利用井间地球物理成像(主要是井间地震波成像法)确定钻地核弹爆炸地下爆震破坏情况的方法;提出了利用外观景象参数(基浪尺寸及地面建筑物破坏半径等)粗估当量的方法.并提出了钻地核弹爆炸探测总体方案的初步设想.

摘要： 本文综述了钻地核弹发展概况,在简述钻地核弹爆炸探测的效应现象学基础上,探讨了钻地核弹爆炸当量确定方法.重点讨论了用弹坑参数推算当量的具体方法(包括对弹坑比例参数与爆炸比深之间经验关系曲线的多项式拟合和用弹坑参数由计算机自动迭代求当量的具体算法)和利用井间地球物理成像(主要是井间地震波成像法)确定钻地核弹爆炸地下爆震破坏情况的方法;提出了利用外观景象参数(基浪尺寸及地面建筑物破坏半径等)粗估当量的方法.并提出了钻地核弹爆炸探测总体方案的初步设想.

摘要： 本文综述了钻地核弹发展概况,在简述钻地核弹爆炸探测的效应现象学基础上,探讨了钻地核弹爆炸当量确定方法.重点讨论了用弹坑参数推算当量的具体方法(包括对弹坑比例参数与爆炸比深之间经验关系曲线的多项式拟合和用弹坑参数由计算机自动迭代求当量的具体算法)和利用井间地球物理成像(主要是井间地震波成像法)确定钻地核弹爆炸地下爆震破坏情况的方法;提出了利用外观景象参数(基浪尺寸及地面建筑物破坏半径等)粗估当量的方法.并提出了钻地核弹爆炸探测总体方案的初步设想.

摘要： 本实用新型公开了一种用于通信原理教学的信号发生装置及通信原理教学系统，信号发生装置包括时钟单元，所述时钟单元用于提供参考时钟；PLL，所述时钟单元连接所述PLL的时钟信号输入端，所述PLL上设置有中频输出端子和射频输出端子；CPU，所述CPU连接所述PLL的控制端以用于控制输出信号的频率；电源单元，所述电源单元分别连接PLL和CPU的供电端以用于供电；控制接口，所述控制接口连接所述CPU的控制端以用于接收外部控制命令。本申请结构简单、成本低且输出信号频率可调，满足卫星导航通信原理教学的实验需求。

摘要： 本发明公开了基于光电控制原理、费马原理的方向感训练装置，其特征在于包括一平台，平台中部设有一反光隔离带，平台周围设有围栏，平台上隔离带两侧设有定位点，隔离带俩侧定位点间的连线不与隔离带垂直；平台上设遥控车，遥控车设有驱动车轮旋转的行走电机和方向电机，遥控车底部设有指向平台的光耦发射端和光耦接收端，光耦接收端连接有控制器，行走电机与控制器连接，光耦接收端信号通过控制器控制行走电机在两档转速间切换；通过该器械训练可以很好的强化我们对方向、速度、空间的感觉，使感觉跟理论同步，同时还可作为竞赛器械，通过计时判断整体方向、速度、空间感觉的强弱。

摘要： 本发明属于功能成像技术领域，公开了一种基于费马原理的超声CT图像重建方法及系统，其中基于费马原理的超声CT声速重建方法包括步骤：(1)渡越时间的提取；(2)准备进入迭代；(3)根据有限差分方法计算从每个发射阵元出发到成像区域每个像素点的时间τ，并根据费马原理计算胖射线路径，其中胖射线路径的宽度随迭代次数的增加而收窄；(4)反问题的求解，并更新声速值；(5)判断迭代是否终止。本发明通过对方法整体流程进行改进，通过路径的优化，基于费马原理，尤其是变参数的、路径由宽至窄的变路径宽度的胖射线路径，使得本发明中超声CT声速及衰减系数重建方法及系统具有快速、稳定、成像效果更好的特点。

摘要： 本发明公开了一种基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其包括：利用相控阵线型阵列和用于线型阵列耦合棒材的楔块；在超声模拟软件中设置棒材尺寸，根据实际线型阵列参数和A扫描信号设置线型阵列和信号源，进行电子扫查获得各阵元A扫描信号，并根据费马原理计算各阵元声波传播时间，从而计算延迟时间，将延迟后的A扫描信号依次进行叠加，形成具有偏转聚焦效果的A扫描信号，这些叠加后的A扫描信号根据其传播路径进行B扫描成像，根据成像后各成像点幅值极大值位置即可判断缺陷和其他结构位置。本发明可克服小直径棒材超声直接接触法和水浸法纵波检测的缺点，具有良好的推广及应用前景。

摘要： 本发明公开了基于光电控制原理、费马原理的方向感训练装置，其特征在于包括一平台，平台中部设有一反光隔离带，平台周围设有围栏，平台上隔离带两侧设有定位点，隔离带俩侧定位点间的连线不与隔离带垂直；平台上设遥控车，遥控车设有驱动车轮旋转的行走电机和方向电机，遥控车底部设有指向平台的光耦发射端和光耦接收端，光耦接收端连接有控制器，行走电机与控制器连接，光耦接收端信号通过控制器控制行走电机在两档转速间切换；通过该器械训练可以很好的强化我们对方向、速度、空间的感觉，使感觉跟理论同步，同时还可作为竞赛器械，通过计时判断整体方向、速度、空间感觉的强弱。

摘要： 本发明公开了基于光电控制原理、费马原理的方向感训练装置，其特征在于包括一平台，平台中部设有一反光隔离带，平台周围设有围栏，平台上隔离带两侧设有定位点，隔离带俩侧定位点间的连线不与隔离带垂直；平台上设遥控车，遥控车设有驱动车轮旋转的行走电机和方向电机，遥控车底部设有指向平台的光耦发射端和光耦接收端，光耦接收端连接有控制器，行走电机与控制器连接，光耦接收端信号通过控制器控制行走电机在两档转速间切换；通过该器械训练可以很好的强化我们对方向、速度、空间的感觉，使感觉跟理论同步，同时还可作为竞赛器械，通过计时判断整体方向、速度、空间感觉的强弱。

摘要： 本发明属于功能成像技术领域，公开了一种基于费马原理的超声CT图像重建方法及系统，其中基于费马原理的超声CT声速重建方法包括步骤：(1)渡越时间的提取；(2)准备进入迭代；(3)根据有限差分方法计算从每个发射阵元出发到成像区域每个像素点的时间τ，并根据费马原理计算胖射线路径，其中胖射线路径的宽度随迭代次数的增加而收窄；(4)反问题的求解，并更新声速值；(5)判断迭代是否终止。本发明通过对方法整体流程进行改进，通过路径的优化，基于费马原理，尤其是变参数的、路径由宽至窄的变路径宽度的胖射线路径，使得本发明中超声CT声速及衰减系数重建方法及系统具有快速、稳定、成像效果更好的特点。

摘要： 基于费马原理的各向异性焊缝中超声声线追踪方法，属于无损检测领域。通过对超声波在各向异性焊缝中的传播路径的追踪，有助于实现对各向异性焊缝中缺陷的准确定位，属于无损检测领域。本方法通过建立焊缝模型，将焊缝模型分区后，对各区交界线进行离散化，只需计算初始点至交界线上各离散点的传播时间和各离散点至目标点的传播时间，通过费马原理确定传播时间最小的即为确定的传播路径。此方法的优势在于提出一种离散化的思想，不管晶粒分为多少层，可以用同样的方法进行传播时间的计算。与常规的逐步追踪的方法相比，此方法大大提高了运行效率。

摘要： 本发明公开了一种基于费马原理的棒材超声线型阵列成像检测方法，其包括：利用相控阵线型阵列和用于线型阵列耦合棒材的楔块；在超声模拟软件中设置棒材尺寸，根据实际线型阵列参数和A扫描信号设置线型阵列和信号源，进行电子扫查获得各阵元A扫描信号，并根据费马原理计算各阵元声波传播时间，从而计算延迟时间，将延迟后的A扫描信号依次进行叠加，形成具有偏转聚焦效果的A扫描信号，这些叠加后的A扫描信号根据其传播路径进行B扫描成像，根据成像后各成像点幅值极大值位置即可判断缺陷和其他结构位置。本发明可克服小直径棒材超声直接接触法和水浸法纵波检测的缺点，具有良好的推广及应用前景。

摘要： 本实用新型公开了基于费马原理的方向感训练装置，其特征在于包括一平台，平台中部设有一反光隔离带，平台周围设有围栏，平台上隔离带两侧设有定位点，隔离带俩侧定位点间的连线不与隔离带垂直；平台上设遥控车，遥控车设有驱动车轮旋转的行走电机和方向电机，遥控车底部设有指向平台的光耦发射端和光耦接收端，光耦接收端连接有控制器，行走电机与控制器连接，光耦接收端信号通过控制器控制行走电机在两档转速间切换；通过该器械训练可以很好的强化我们对方向、速度、空间的感觉，使感觉跟理论同步，同时还可作为竞赛器械，通过计时判断整体方向、速度、空间感觉的强弱。