基于衍射光栅的光纤光栅传感器解调系统研究

研究并实现了一种基于双衍射光栅的光纤布拉格光栅（FBG）传感器解调系统。该解调系统的光路由准直镜、衍射光栅、柱面反射镜和光电探测器等器件组成。通过准直镜后不同波长的平行光束经过衍射光栅后在空间展开,通过柱面反射镜聚焦在光电探测器成像面上。该光路通过采用两块衍射光栅的方法在减小解调系统尺寸的同时提高光学空间分辨力,采用线阵探测器替代扫描机构从而简化系统结构。从理论上分析了光束经过该系统后的空间光强分布,根据光强的高斯分布采用多项式拟合的方法实现了反射光谱峰值定位算法。通过与高精度光谱仪的测量结果对比表明,该解调方法具有较高的波长解调精度和稳定性。     

关于计量光栅中的一个基本问题——如何消除周期误差的探讨

计量光栅作为测角、测长元件,已经得到越来越广泛地应用。随着技术的发展,提高元件和系统的精度变得日益迫切。如何提高精度,主要有两方面:一是消除周期误差;二是减少函数误差。关于消除周期误差的理论,近些年来,国内外资料一般都把光栅莫尔条纹电压信号平均当作消除周期误差的法则。作者根据实践中的启示认真地进行理论分析,认为此法则在理论上是不正确的。本文试图说明这个问题,并阐述另一个见解——“莫尔条纹电压信号周相平均法则”,才是消除光栅周期误差的正确理论。     

高精度光栅干涉测量技术及仪器

在超精密测量和控制技术中，对测量精度提出了越来越高的要求，如尺寸精度１ｎｍ和角度０．００１。由于光栅具有精度高、抗干扰能力强、寿命长和价格便宜等优点，最近几年光栅干涉测量技术被广泛研究和使用。本文简单介绍几种在超精密测量和制造过程中常用的微纳米光栅干涉测量技术。     

基于微型光谱仪的光纤压力高速解调技术

为解决高超声速飞行器中大气压力传感系统的多通道、高精度、强环境适应性等技术需求问题,具有耐高温、易组网、高灵敏度、抗电磁干扰等优点的光纤压力传感技术成为航空航天压力传感领域的重要研究方向。提出一种基于微型光谱仪的光纤压力高速解调技术,该技术采用基于体相位光栅和线阵光电探测器的微型光谱仪作为光谱探测单元、Actel公司的片上SoC电路系统作为智能信息处理单元,融合数字滤波、线性拟合、曲线寻峰、信号重构等数据处理算法,完成光纤压力传感器高速解调系统研制,并搭建压力检测实验平台。试验结果表明:系统的压力测量范围优于260kPa,测量精度接近0.1%F.S.,分辨率为10Pa,动态响应可达5kHz。     

光电跟踪测量工程的发展

一、前言二十余年来,我国靶场光电跟踪测量设备——以光电经纬仪为主要代表,已经发展到第四代。今天的光电经纬仪,除了具备摄影这一基本测量记录手段外,通常还具有电视跟踪测量、红外跟踪测量、激光跟踪测量及激光测距等技术。测角、测距精度,自动跟踪性能及仪器自动化程度日趋提高完善,并广泛采用微机来提高整机及各分系统的性能,与国外近年来发展的同类产品相比,性能相差无几。与此同时,由于抗电子干扰的需要,我国也开始发展光电火控系统,光电制导系统。尽     

光栅数字检波器的研究

采用光栅谐振子为敏感元件,其输出信号以脉冲数形式输出。文中重点介绍了该传感器的工作原理和结构设计,讨论了光栅的探头形式、光栅间隙、条纹宽度和光电元件宽度的关系。     

光栅光纤组合探头在航空油料计量中的应用

根据航空油料液位测量的高精度，本质安全和测量信号远距离传输的要求，本文提出了一种利用光栅光纤组合探头技术进行液位检测的方法。方法结合浮沉式液位计可靠性高的优点，将液位信息转换为光栅位移量，通过光纤探头探测，由光缆传送至中央控制室一机处理后实现对液位的自动采集和监控，建立起一种现场不带电的高度安全的油粒液位自动计量系统。实验结果表明，测量范围大于１０米，测量精度优于０．０５％。     

光电式固体推进剂燃速测定仪

提出了固体推进剂燃速测定的新方法——光电转换法.在对光电法(光电式、激光式)燃速仪的测量原理及结构的分析的基础上,剖析了测量精度的提高方法.最后,通过实验测量数据给出了该方法的实验精度.     

有视觉的计算机

借助光电数字化装置,用计算机鉴定和识别复杂的图形和形状,比人眼的速度更快、精度更高。自六十年代后期以来,已研制成光电数字化系统的硬件,并建立了软件,以解决把这种技术应用到摄影和实时测量装置中的问题。本文描述了光电数字化过程的原理,典型的目标识别技术以及硬件的工作情况。     

激光多普勒流速仪系统参数优化实验研究

为获取激光多普勒流速仪光电倍增管电压、脉冲信号阈值和信噪比等级等系统参数对测量结果的影响,在自循环环形水槽中,采用对比实验,测量了相关系统参数对采样数据率、时均流速和脉动流速的影响程度。实验结果表明：光电倍增管电压在570-630V时脉动流速测量结果相对稳定;较低的脉冲信号阈值能提高采样数据率,实验时应根据采样数据率进行调节;信噪比等级对时均流速和脉动流速无影响,等级为Very Low时能满足水流实验需要。优化激光多普勒流速仪系统参数设置,将提高采样数据率和测量精度。     

圆光栅检测仪的研制

介绍了一种高精度、精密、自动化、动态测量的光栅检测仪,测量光栅盘的扩展不确定度为０．０８”。该仪器采用了高回转精度的空气静压轴承及多头均化技术,减小了参考盘刻划误差的影响,同时,采用了计算机系统控制测量过程,进行数据处理,实现了自动化测量,检测结果和误差曲线由打印机打印输出。     

激光多普勒测量技术及其应用

从光学结构、信号处理、方向辨别三个方面综述了激光多普勒测量技术的研究,最后讲述了激光多普勒测量技术在散射体位移测量中的一个实际应用──空间滤波的仿光栅散射体多普勒测量。     

光电缆的分布式温度传感网络

提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起,用于监测电缆中的实时温度。采朋有限元分析方法,建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光作为系统光源,在一条光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅,即采用全同光栅作为系统的温度传感器,当光电缆线路中温度发生异常时,反射回来的光栅中心波长发生偏移,通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同,通过检测和计算光返回的不同时间,可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明,光栅的温度敏感性可以达到11．4pm／℃,光栅的测量温度与实际温度的误差在3％范围内。     

四点法圆度与轴系误差测量系统

通过四点法实现圆度、轴系误差的分离与补偿，可以获得很高的测量精度。本文讨论该系统的测量原理及相应机械结构、光电变换、信号采集和微机接口的设计要点。     

激光核聚变啁啾脉冲放大调整装置动态性能实验研究

大口径光栅是激光核聚变啁啾脉冲放大装置的核心元件,拼接方式是获得大口径光栅的有效途径。本文提出一种宏/微结合的并联驱动式光栅拼接装置和有轴式旋转调整装置,角度调整精度可以达到0.2μrad,平动调整精度可以达到10nm。采用有限元方法对啁啾脉冲放大装置的动态特性进行分析,并使用动态信号分析仪对装置的动态特性进行测量,结果表明放大装置的一阶固有频率可达30Hz。     

径向圆光栅纵、横向莫尔条纹性能分析

本文从径向圆光栅形成的莫尔条纹的原理出发,简要分析了其纵、横向莫尔条纹信号的位相和条纹移动的速度、加速度特性,其研究结果对于今后更好地选用径向圆光栅形成的莫尔条纹有一定的指导意义。计量光栅作为一种精密的测量工具,在各个领域已经得到了广泛的应用。它把光、杌、电三大技术有机地结合起来,在长度、角度测量及自动控制等方面展现了它的优势。在应用径向圆光栅形成的莫尔条纹进行角度测量时,科技人员习惯于采用横向莫尔条纹作为测量信号,较少对纵向莫尔条纹进行研究。本文根据径向圆光栅形成的莫尔条纹的原理,对纵、横向莫尔条纹的特性进行了理论分析、研究及实验验证。     

微弱光信号检测技术研究

为减少光电二极管与信号放大电路噪声对微弱光信号检测系统灵敏度的影响,提高检测精度.给出了微弱光信号检测电路噪声模型,并分析了灵敏度与带宽的关系,藉此能得到最佳的灵敏度和带宽组合.经仿真和实验表明该模拟有效,由此搭建的实验平台能测量nW级光功率.     

转子速度大小及方向的四象限光电测量技术及应用

介绍了利用四象限光电探测器作为检测元件，对转子的旋转速度大小及方向进行在线测量的技术及其应用。对转速大小的测量采用测量频率和测量周期相结合的方法，测量精度，测量范围可以从每分钟几转到几十万转。测量中采用象限相减的差动信号处理方式，可以有效克服噪声及外部干扰信号的影响；采用过零检测处理方法，有助于克服光斑强度的变化对测量结果的影响。     

微型光电转换系统 WGD-900的研制

微型光电转换系统 WGD—900是一科圆光栅式的光电转换系统。整个系统由一个微型光电转换器和一台数显箱组成。该系统的研制工作是从1980年2月开始,至1980年12月底完成了样机的设计、制造、联调及各项性能试验。并于1981年4月在我所完成了该系统的综合精度测试。     

光电式动态光栅精密圆刻机

介绍了一种刻划精度达±０．０６″，采用圆光栅作角分度基准器，空气静压双半球轴系作主轴，由电机直接驱动，用脉冲氙灯作光源，以聚乙烯醇负性光刻胶作感光胶的新型的连续动态光刻光电式动态光栅精密圆刻机的设计和它的研制要点及有关技术。