新型全光纤弹速测量系统

探索了一种新型低成本的基于激光光束反射原理的全光纤速度传感器，并组成了弹丸速度测量系统。AFOBR测速系统的工作原理如图l所示。半导体激光器发出的激光通过光纤引导照射在被测物体的表面并经物体表面反射，部分反射光反射回同一根光纤并传送到光电探测器上产生光电流，光电流的大小与反射光的强度基本成正比，而反射光强是光纤端面到物体表面距离和物体表面反射率的函数。当子弹到达测量区域时，子弹外径尺寸和弹体材料反射率变化引起光电探测器输出信号的变化，在不同的位置布置同样的光纤传感器，即可进行速度测量。     

基于数码相机的多探头颜色检测系统

由LED光源、传光光纤、探头、数码相机和计算机组成颜色系统,用计算机获得被测物体表面颜色图像并应用LabVIEW软件来识别点颜色的RGB值.光源为多个探头提供光,且多根传光光纤共用1台数码相机,实现少数终端情况下同时对大面积物体或多个物体的表面颜色进行多点检测,提高了检测效率.     

超低温度系数的光子晶体光纤Sagnac压力传感器

 提出了一种基于光子晶体光纤Sagnac干涉仪的横向压力传感器。使用的光子晶体光纤为低双折射光纤,首先预先在Saganc环中的光子晶体光纤上施加初始压力,使Sagnac干涉仪产生正弦干涉光谱,然后再将被测物体放在光子晶体光纤上,由于被测物体重力的作用,Saganc干涉仪输出的光谱产生移动,实现横向压力传感测量。传感器具有高灵敏度0.529 nm/(N·mm)及超低的温度系数-0.4 pm/℃,其环境温度的影响可以忽略。     

一种基于偏振解析的三维表面重建方法

提出用解析反射光偏振图像来重建透明物体表面形状的原理及实现方法。从物体表面反射的光具有一定的偏振特性,偏振特性的不同反映了物体的形状和反射特性的不同,这两者之间存在一种必然的联系。通过分析物体表面反射光的偏振分布,可以得到物体的表面形状。依据菲涅耳反射公式,推导出偏振度与物体表面法线间的函数关系,据此构建相应算法,对由CCD照相机拍得的被测物体的偏振灰度图像进行处理,重建出被测物体的表面形状。实验结果证明提出的方法是实用且有效的。     

一种反射式强度调制型光纤传感器的设计与实现

本文介绍了一种结构简单、易于实现的反射式强度调制型光纤传感器．它是根据光纤端面与被测物体之间所构成的反射接收关系制作而成的．文中给出了平面反射式强度调制型光纤传感器所依据的理论公式,采用L—M非线性拟合算法,使用制作的传感器采集数据并对光纤传感器各参量进行了标定．目前用这种方法制作的光纤传感器已经成功应用于教学实验．     

偏振图像的探测及处理

利用CCD探测物体反射光的偏振信息,再通过适当的图像变换,得到物体的偏振图像。通过和物体原光强图像相比,可看出物体的偏振图像具有普通成像技术所不具有的优势,在目标识别、植被探测等方面都具有广泛的应用前景。在主要进行的三组实验中,不同情况下的植被树叶被作为对象并拍摄了它们的偏振图像,并通过与树叶光强图像的对比,显示了偏振图像的优势所在。     

自然光照下反射光的偏振特性研究

在自然光照条件下,用CCD相机获取树叶表面反射光的偏振信息,经过分析和计算,得到反映树叶表面信息的偏振度图像偏振度图像.在实验室条件下,对不同种类的树叶以及不同颜色的同种树叶样品进行了研究,结果表明PDI探测相对于传统的光度探测有一定的优越性,可以在军事目标识别和遥感探测领域发挥重要作用.     

基于光谱探测与图像识别的反伪装目标系统研究

为了在野外环境中快速有效地识别敌方伪装的机动目标,设计了基于光谱探测与视频图像目标识别方法联用的目标识别系统。采用视频图像识别技术获取被测区域的二维影像,再通过光谱探测技术识别目标,最终将目标重建在图像相应位置上从而实现目标识别的可视化。理论推导得到了系统可识别目标的函数关系式,根据该函数关系进行了目标识别的量化实验。实验采用汽车模拟被测机动目标,在不同距离上分别以平坦荒地、灌木丛和废弃建筑物为背景,对明显目标、涂覆迷彩色的目标以及遮挡伪装物的目标分别进行光谱探测。实验结果显示,测试背景对光谱探测效果有一定影响,背景的连续性有利于目标识别;伪装方式以伪装物遮挡最难识别,且随着目标与系统的距离增大而信噪比随之降低。综上所述,采用光谱探测技术克服了传统图像目标识别无法识别伪装目标的缺点,可以实现对伪装目标的有效识别。     

TCS230颜色传感器模糊识别算法

针对TCS230颜色传感器对颜色的RGB频率值采集速度快、精度高而难以精确判断具体颜色的问题,提出了融入模糊算法进行颜色识别的方法。采用可编程的TCS230颜色传感器搭建的非接触式的RGB频率值的采集电路,对采集到的RGB频率值进行模糊化,根据由离线的样本数据确定出的模糊关系进行计算,得出模糊输出,最终解模糊并清晰化后就可以得出物体的颜色。通过智能小车的颜色识别实验表明,采用该方法在颜色识别方面准确度高,计算量少,能较为理想的进行颜色的识别分类。     

基于3×3耦合器干涉仪的正负反馈判断及高频振动探测研究

研究了基于3×3耦合器的光纤马赫-曾德尔干涉仪的三路输出干涉信号的特点,针对相位衰落问题,提出了一种根据所得的正交信号来判断反馈正负性的方案。实验通过LabVIEW软件来实现正交信号的获得及反馈输出信号的处理。测量和分析得到了直接输出反馈信号时会出现干涉信号短暂偏离稳定点的情况,整个过程的时间约为35 ms,而采用所提反馈正负判断方案后,相位稳定所需时间约为18 ms。通过一个光纤准直聚焦系统把光入射到被测物体表面并接收反射光,探测到了与输入信号频率一致的1.5 MHz的高频振动信号。验证了正负反馈判断方案及设计干涉系统的可行性和有效性。     

Simultaneous acquisition of color and distance information by LiDAR with RGB visible laser diodes

We propose colors light detection and ranging (LiDAR) using visible laser diodes (LD) of red, green, and blue (RGB) colors to identify colors as well as obtain position information of surrounding objects. To verify the principle, we performed round-trip time-of-flight (TOF) measurements by irradiating a target of different colors with pulsed light from a LD of RGB colors. It is clarified that accurate distance measurements of up to 12 m can be realized in any RGB LD, and the received signal in each LD has different intensity characteristics depending on the target color. From a judgment table created from reception intensity characteristics for three types of LD and seven types of color target, the color of each target is successfully identified.

     

基于激光微加工的新型光纤法布里-珀罗折射率传感器

提出了一种新型的光纤法布里-珀罗(F-P)折射率传感器,该传感器由单模光纤头端面和靠近该端面的由157 nm激光加工而成的短空气腔构成.短空气腔两个端面的反射光和光纤头端面的反射光发生干涉形成了传感器的反射谱干涉条纹.干涉条纹的对比度受光纤头端面外部的折射率影响,在干涉条纹包络的波谷处具有最大的对比度,外部待测折射率可通过计算该处的对比度得到.传感器对温度不敏感同,测量范围广.在1.33至1.441范围内,折射率灵敏度约为27 dB,分辨率约为1.12X10-4;在1.45～1.62范围内.折射率灵敏度约为24 dB,分辨率约为1.26×10-4.     

阵列光纤在牙色测量系统中的应用

提出一种在牙色测量系统中应用阵列光纤色度传感器的新方法。该方法能够解决牙色测量中的复杂问题。采用该方法，可实现快速、精确的牙色测量，同时也能补偿平面光栅多色仪的色散。     

Study of domains in globular photonic crystals by bragg reflection of light

The spatial distribution of the intensity of light reflected from the surface of a globular photonic crystal prepared on the basis of artificial opal was studied. Using a CCD array as a selective radiation receiver and a special computer program, reflection spectra were measured for photonic crystal regions with different colors, referred to as color domains. An analysis of the obtained spectra allows estimation of the homogeneity of the irradiated surface of the photonic crystal, relative areas of color domains, differences in crystal structures of individual color domains, and crystal structure defects.     

Signal-processing algorithm for white-light optical fiber extrinsic Fabry-Perot interferometric sensors

We present a novel signal-processing algorithm for single-mode optical fiber extrinsic Fabry-Perot interferometric sensors that can achieve both high-resolution, absolute measurement of the cavity length and a large dynamic measurement range simultaneously. The algorithm is based on an accurate model of the characteristics of a fiber-optic sensor that takes into account the phase shift that is due to the coupling of light reflected at the second surface to the lead-in fiber end.     

基于太赫兹时域光谱技术的伪色彩太赫兹成像的实验研究

提出了一种伪色彩太赫兹成像技术. 通过引入频域色彩区间积分, 建立了一套基于太赫兹时域光谱技术的伪色彩太赫兹成像系统, 实验分别研究了乳糖和对氨基苯甲酸两种不同白色化学粉末的伪色彩成像和灰度成像, 研究了不同颜色区间定义对伪色彩图像的影响, 讨论了利用不同频率信息成像系统所能达到的空间分辨率. 研究结果表明, 伪色彩成像技术可以将不同的物质信息同时成像在一张太赫兹图像中, 通过不同物质在太赫兹图像中呈现出的颜色差别来区分不同的物质及其分布. 克服了传统的太赫兹灰度成像技术中, 需要多张图像来区分不同的物质的问题, 提高了成像速度, 降低了筛选难度. 利用高频信息进行伪色彩成像, 可以将系统成像的空间分辨率提高到0.4 mm. 伪色彩成像方式可以更直观快捷地显示样品的基本属性, 对于实现太赫兹安检的初检和快速筛选具有重大的现实意义.     

Design and operation of a fiber optic sensor for liquid level detection

Design and construction of an optical fiber sensor for liquid level detection are reported. This sensor operates based on light intensity modulation, and such modulation results from alteration of total internal reflection into partial reflection at the interface. The modulated intensity has been measured by using a pair of fibers, one transmitting source light, another acting as receiving fiber, and a glass prism providing the total and partial reflections. During the level measurements, when a liquid in a vessel touches the 45° faces of the 45-90-45° prism, the total internal reflection is disturbed, and the reflected light is modulated. The performance of this sensor is tested with different source lights including a light emitting diode (LED), a diode laser, and a He–Ne laser. Extinction ratio has been measured for different liquids, and compared. This ratio for water using LED source is about 0.03, for diode laser is 0.006 and for He–Ne laser is 0.003. Although this device was tested as a liquid level sensor, but the distinct results obtained for samples with different index of refractions demonstrate that the reported sensor can also be used as a liquid refractometer.     

不同光环境下暗适应及辨色能力的实验研究

为了研究船舶驾驶舱内光环境和仪表指示仪器颜色之间的识别关系,进行了暗适应和颜色辨识能力实验,并对实验结果进行了分析.结合我国船舶工业中对光环境及暗适应的处理,得出船舶驾驶员在不同光环境下对颜色辨识能力的关系.通过实验,以人对颜色的主观识别能力和光环境变化作为衡量指标,发现在满足暗适应条件的同时,对提高暗适应能力的红色白炽灯进行掺白光改造,并且对仪表指示器外涂颜色的亮度加以规定,可以使船舶驾驶员有效减少对仪器仪表的误判和误操作.     

基于裸光纤探头的双点光子多普勒测速系统

全光纤光子多普勒速度测量(PDV)系统是一种新型的激光测速系统,可广泛用于冲击波、爆轰波以及其他短时高速运动物体的速度测量。多点测量可以获得靶面不同位置的速度,以测量靶面的形变。为提高测量的空间分辨率,提出使用裸光纤束为PDV系统的探头,并在实验上实现了空间分辨率为375μm的双点速度测量。裸光纤探头的间距较小,一个探头的测量结果可能受到另一个探头反射光的干扰。理论和实验的研究结果表明,当靶面各点速度相同时,测量结果不受干扰光的影响;当各点速度不同时,其测速误差不但与两被测点的速度差有关,还与传感光和干扰光的光强和相位有关。     

用光纤光栅传感器测量外压力的动态调制方法

为了提高光纤布拉格光栅压力传感器的精度和降低系统成本，提出一种使用光纤双布拉格光栅测定压力的测量方法，即在外界压力作用下，传感光纤布拉格光栅反射波长的飘移被转变成在交变力策动下发生弯曲的等强度悬臂梁调制的扫描光栅的反射光脉冲间隔的变化。实验结果表明：光纤布拉格光栅反射波长漂移的测量范围为0～3nm，波长测量的不确定度为1pm；压力传感器的量程为0～6MPa时，压力的测量不确定度为0.005MPa。