高温工作下光纤探头热性能研究

为了用光纤对高温状态下的发动机叶片进行在线的振动测量,必须设计能耐高温的光纤探头。作为高温工作区与正常光纤的过渡接头。本文从理论上研究了接头在自然对流、热传导和热辐射的复合作用下探头上的温度分布问题,推导出了相应的计算公式。并且通过实验,给出了探头表面对6328A橙红激光的反射率随温度变化的曲线,以及高温壁板上垂直装置的杆件上的温度分布曲线。本文夹层气冷探头解决了高温探头的技术关键,即减少了自然对流中高环境温度和高温壁板的影响。     

基于3×3耦合器的可判向光纤干涉型传感器研究

３×３光纤耦合器是实现干涉型光纤传感器信号银调的一个很有前途的发展方向,具有灵敏度高,易于判向,测量范围大,便于全光纤第一系列优点,本文首先发析了３×３光纤耦合器的输入输出特性,在此基础上,建立了基于３×３耦合器的马赫－泽德干涉型光纤传感器系统,阐述了传感器的工作机理,指出了传感器信号的处理方法,在测量应变实验系统的基础上,详细地介绍了系统的构成方法,大量的实验表明,该实验系统工作稳定,性能良好。     

圆柱尾流场的 Tomo-PIV 测量

层析粒子图像测速(Tomo-PIV)是一种先进的光学测量技术,能够定量获取三维体视流场结构,可作为诸如湍流、多涡系干扰等三维复杂流场的有效测量手段。为了实现该技术在风洞模型测量中的应用,研究了工程应用和数据处理方法。在中航工业气动院 FL-5风洞,选取12mm 直径的圆柱体作为试验模型,应用 Tomo-PIV 技术测量了圆柱三维尾流场,通过解决体光源引入、示踪粒子投放和现场标定等关键技术以及对数据处理方法的研究,成功获得了圆柱体后方典型的三维卡门涡流场。测量区域约95mm×70mm×8.5mm,粒子图像分辨率达到20 pixels/mm,包含数万个速度矢量数据,实现了 Tomo-PIV 的风洞试验验证。     

基于波前探测的视网膜图像半盲解卷积复原

获取高分辨视网膜图像的难点在于是否能够消除成像系统中像差的影响。为了进一步改善图像质量、提高视网膜细胞组织的观察分辨率,提出了结合自适应光学成像技术和视网膜图像后处理算法的方法。通过视网膜成像系统中的自适应光学技术实时校正人眼像差并获取初始视网膜图像,根据成像系统中的残余像差重建光学传递函数作为图像复原模型初始参数估计,最后对视网膜图像进行条件约束迭代半盲解卷积复原,进一步消除像差对成像质量的影响,从而得到高分辨率视网膜图像。实验结果表明:由这种方法处理的视网膜图像质量能得到明显提高,其图像质量客观评价参数(GMG,LS和PSV)比原始图像提高近1倍,在视网膜细胞的空间频率范围内(70～90 cyc/deg),复原后图像的功率谱平均值比原始图像提高了10倍左右,基本能满足观察分辨率要求。     

基于乘子法的微机械薄膜变形镜电压求解方法

为了解决微机械薄膜变形镜控制电压容易超出可行域范围的问题,提出了一种基于秉子法的电压求解方法.将控制电压求解的约束最优化问题,转化为求解一系列无约束最优化问题.该算法不但保证了最优解一定在可行域范围内,消除了常用算法采用"截止电压"方法带来的误差,而且还克服了罚函数法因惩罚因子取的太大而带来的病态问题.搭建基于OKO公司37通道微机械薄膜变形镜的自适应光学实验系统,分别以模拟眼和人眼出射渡前为入射畸变波前进行实验.与常用算法进行对比分析,结果表明,来子算法在稳定性和快速性上更优,为搭建小型化、低成本的人眼波前像差校正系统提供了算法支持.     

掺杂物形状对混合粒子等效光学常数的影响

基于电磁场平均的概念,利用Maxwell-Garnett有效介质理论对含有椭球形掺杂物的混合粒子等效光学常数进行研究,分析了掺杂物形状比例参数和体积分数对混合粒子等效光学常数的影响.结果表明:掺杂物形状比例参数存在一个临界值,当形状比例参数小于临界值时,随着形状比例参数增加,含椭球形掺杂物的混合粒子等效光学常数与含球形掺杂物的混合粒子等效光学常数的差别增大;反之,形状比例参数对混合粒子等效光学常数的影响非常小.混合粒子的等效光学常数介于基体和掺杂物的光学常数之间,当掺杂物的体积分数增大时,混合粒子的等效光学常数趋向于掺杂物的光学常数.      

高精密和超精密机床

随着航空航天、精密仪器、光学和激光技术的迅速发展,以及人造卫星姿态控制和遥测器件、光刻和硅片加工设备等各种高精度平面、曲面和复杂形状零件的加工需求日益迫切,超精密加工的应用范围日益扩大。它的特点是可以直接加工出具有纳米级表面光洁度和亚微米级形面精度的表面,借以实现各种优化的、高成像质量的光学系统,并促使光学电子设备的小型化、阵列化和集成化。     

基于厚片光胶法的石英挠性加速度计摆片光学冷加工

本文介绍了一种基于厚片光胶的高精度石英挠性加速度计摆片光学冷加工制备方法。现有的主流加工方法一般采用厚度为1.1mm的薄片进行后续加工。在单面环抛机结合光胶工艺的加工方法中,这种厚度的原料片使得成品石英光片在最终下盘时的面型不够理想, 从而影响装配成表的精度。基于此,本文提出了厚片光胶法,运用片厚1.8mm的光片进行后续加工,并在加工过程中增加了一次释放应力加抛光片修饰面型的工序,较好地改善了成品光片的面型。改进工艺后制备所得的光片下盘后光圈数从改进工艺前的2~3个减少为小于1个。作为高精度石英加速度计的关键零部件,改善面型后的光片更好地满足了成表的精度要求。     

视线测量光学导航系统观测模型选取

在基于视线矢量观测的自主光学导航系统中,观测模型的非线性是影响导航精度的一个重要因素。通过定量计算观测模型的非线性强度,研究了视线测量光学导航系统测量模型的选取问题。文章基于透射投影模型的共线性方程,给出了两种视线矢量观测模型的导航测量方程及测量噪声统计特性。在扩展卡尔曼滤波框架内深入分析了观测模型非线性对导航性能的影响。并利用微分几何非线性曲率测量理论,定量比较了两种观测模型的非线性强度。最后以基于视线矢量观测的姿态确定系统为例,仿真验证了非线性曲率测量与导航性能的一致性,结果表明基于单位矢量观测模型的光学导航系统具有更高的估计精度和更快的收敛特性。     

一种实现光学隐身的卫星构型设计

目前对地球同步轨道(GEO)空间目标的探测和识别,主要依赖光学监视系统接收其反射的太阳光线.鉴于可见光反射原理,和空间目标可见光反射特性计算模型,提出光学隐身卫星设计策略,分别对卫星平台构型、太阳能帆板、半球形遮光罩进行设计,对整星外形进行仿真分析,最后提出分布式卫星的构想.结果表明,该卫星构型光学横截面积峰值达到0.082 m~2,该构型设计具有较高的隐蔽性,不易被光学监视系统探测识别.