基于同极联动结构的一种角度/位移电容传感器

基于同极联动原理,通过调节极板正对面积,设计了一种角度、位移连续可调的双参数电容式传感器。实验和理论研究表明,角度测量范围和分辨率为16°和0.16°;位移测量范围和分辨率为10.02 mm和0.1 mm。该传感器具有无可移动部件、成本低、线性度高和分辨率高等优点。     

基于GRIN透镜微小角位移的测量技术研究

根据1/2波节自聚焦（GRIN）透镜中光的传输特性,提出了一种新颖的测量微小角位移的模型,通过对模型中光线传输和几何关系的理论分析,推导了待测角位移与光耦合效率之间的传递函数.针对模型对测量范围的限制,提出了一种可行的拓宽测量范围的方法.研究结果表明,该模型不但测量范围宽,而且测量准确度高,线性度好.     

浑浊散射介质中被测成分线性吸光度提取与模型转换研究

近红外漫反射光谱法可用于物质成分定性、定量分析,具有快速、无损检测等优点,在食品、制药、环境监测、生命科学等领域有广泛应用。采用近红外漫反射光谱对浑浊散射介质进行成分定量分析时,由于光散射作用,介质吸光度随测量距离不再呈线性变化,不同测量距离下测量模型也很难转换。从扩散方程出发,提出了从漫射光谱中提取线性吸光度的方法,获得了与测量距离无关的介质光学参数--有效衰减系数的光谱,该光谱可反映介质吸收变化,并用于物质成分测量。具体采用了双位置差分法,可在线性吸光度的范围内任意选取两个光源-探测器距离测量,通过差分获得与测量位置无关的有效衰减系数光谱,其中测量距离可依据波段灵活地进行选择。另外,经理论推导可知,差分运算的同时还大大削减了光子扩散对测量的影响,有利于不同散射特性的介质间光谱模型的相互借鉴。经理论计算、蒙特卡洛模拟和实验验证,在1 000~1 360 nm波段,该方法适用于强散射的浑浊水溶液。对散射系数处于较大范围（28.53～87.47 cm-1）的intralipid水溶液进行了测试,获得了线性吸光度的光源-探测器距离范围。进一步以葡萄糖为被测成分为例,获得了葡萄糖在intralipid水溶液中的有效衰减系数光谱。采用测量距离连续可调的漫反射光谱测量系统进行了实验,测量范围位于0～0.3 cm,测试了3种典型的介质（3%,5%,10%Intralipid水溶液）。结果可知,3种介质中葡萄糖光谱呈现一致性,它们之间的测量模型可以方便地进行线性转换。研究对象intralipid水溶液常作为生物组织的仿体,其光学参数也覆盖了常见的牛奶、果汁等被测浑浊溶液,因此测量结果具有广泛的适应性。综上,该研究实现了对浑浊水溶液中物质成分线性吸光度的提取,该方法不仅使得测量位置的选择更加灵活方便,还有利于实现不同散射介质间模型的线性转换,特别适用于介质成分复杂多变的场合下的测量应用,如对人体组织、牛奶或食品中的成分测量等。     

基于悬臂梁结构的光纤光栅位移传感研究

本文提出了一种基于光纤光栅和悬臂梁结构的新型位移传感方案,并给出了实验结果。本传感系统结构简单,测量范围大(大于20mm),线性好(0.9991),抗电磁干扰,信噪比高,并可实现在线监测。     

等芯径等间距三光纤补偿式位移传感器的实验研究

介绍了补偿式光纤位移传感器的结构和原理,实验测量了等芯径等间距光纤位移传感器的输出特性和位移的关系. 结果表明:2根接收光纤各自的线性范围小,补偿后的光纤位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围. 补偿式光纤位移传感器采用等芯径等距离方式可以有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗对输出特性的影响.     

四种位移式传感器相关特性的对比分析

针对实验教学中常用到的电容、电涡流、霍尔、光纤四种测量位移的传感器,进行了输出电压与输入位移量的实际测量。分析了各种传感器的测量范围,利用matlab软件计算了各种传感器的灵敏度和线性度。通过实际对比分析计算结果,可以指导学生能够根据实际需求实现合理选取传感器的目的。     

面向边坡滑移的剪切位移传感装置

基于光纤布喇格光栅传感监测原理,设计了一种用于岩土滑坡监测的剪切位移传感装置.在等强度悬臂梁上粘贴光栅构成位移传感器,位移传感器被嵌入Φ50的聚氯乙烯树脂管中,Φ50聚氯乙烯树脂管外套Φ70聚氯乙烯树脂管,在两管之间浇筑1:1的砂浆.通过室内模拟剪切测试,该装置对剪切位移测量为30mm,初测精度为0.5mm,其对30mm位移传感转变成光栅波长变化量为1 200pm.该装置灵敏度高、稳定性好、测量范围大、线性好、结构简单,可用于滑坡以及野外岩土结构工程等进行长期有效的监测.     

线性色散设计的光谱共焦测量技术

研制了高精度的光谱共焦位移测量系统并完成相关测试。基于色差理论和材料优化选择设计一种色差与波长成线性关系的色散物镜,有助于平衡系统在全测量范围的灵敏度。理论分析了系统参数对系统的影响规律,计算了针孔尺寸与系统的分辨率和信噪比的关系,给出了参数优化结果。利用设计的线性色散物镜和参数优化结果,构建了光谱共焦测量系统,完成了系统的校准、测试和应用研究。结果表明,系统的轴向测量范围达到1 mm,分辨力优于0.5μm,全程测量误差小于2μm,符合设计要求。     

小位移条件下混沌隔振装置的设计与研究

本文根据混沌隔振原理, 设计出小位移下的混沌隔振装置, 该装置能够在小位移下产生强非线性, 并且其线性部分与非线性部分完全区分开, 实验中易于调节其整体刚度, 以及线性和非线性项比例, 大大增加了该装置在工程中的应用前景. 并利用数值计算方法对特定参数下的隔振装置在简谐激励力作用下的运动进行分析, 证实了该混沌隔振装置的可行性.     

线性三原子分子转动-振动能谱的李群处理方法

本文利用李代数方法与二次量子化理论计算了线性三原子分子的转动-振动能谱.结果表明,如果将分子的转动与振动均看作是谐振子,则可以导致这种分子的转动-振动能谱公式.     

光纤法布里-珀罗干涉式应变的测量

本文采用在一段单模光纤两端镀膜的方法构成不对称光纤法布里-珀罗干涉腔,导出此干涉腔反射光的数学模型,给出干涉腔与光纤连接构成干涉式光纤应变传感器的一般理论和测量方法。文中传感器采用低反射率的法布里一纳罗腔以改善光纤应变传感器的线性。输入、输出在同一侧便于使用;与电阻应变传感器相比精度高、适用范围广。     

关于匀变速直线运动实验装置的研究和改进

本文对测匀变速直线运动的实验装置进行了改进 ,采用了传感技术 ,演示效果好。     

线阵CCD的调制传递函数

线阵CD作为成像器件得到了日益广泛的应用,因而研究线阵CCD的调制传递函数MTF显得非常必要和重要。本文分析线阵CCD动态MTF及静态MTF,并对其影响因素进行讨论。     

光纤松耦合型传感器特性研究

本文介绍一种实用的光纤传感器,它由二根光纤或多根光纤紧靠一起,并在同一位置除去局部包层,成为松耦合状态,在这种状态下,研究了它的特性和应用。 当耦合间隙中充满某种液体介质时,耦合效率明显增大,因此可以方便地判别该介质是否存在。并且实验证明了一种光纤只能有一种相近于光纤芯子折射率的介质具有最大的灵敏度。当间隙内的介质不变时,耦合功率的大小决定于耦合距离d和耦合长度l,l一旦决定以后,d的调节精度为0.1mm量级,易于在机械结构上实现线性检测。     

CD盘纳米结构传感器的应用研究

将CD光盘的聚碳酸酯基底纳米条纹作为光子晶体传感器,考察了其传感性质。在40~120℃温度范围内,CD光子晶体的反射光谱强度由64.5%上升到99.1%,且温度与反射光谱强度的变化呈线性响应,相关系数R2为0.999 5。结果表明,该聚碳酸酯光子晶体膜可以作为温度传感器。另外,还考察了不同的有机醇对传感器的反射光谱强度的影响。发现在甲醇中,最大反射率与作用时间呈线性关系,在乙醇、正丙醇、正丁醇中也有同样的规律,不同醇的介电常数与反射光谱强度也有线性关系,表明本传感器还可以作为醇的检测手段。     

一种线性相位反演波前测量方法的实验研究

 描述了基于线性相位反演算法的波前传感器的基本组成结构。在实验室内搭建了相应的演示验证实验装置，对该种新型波前测量方法的特性进行了实验研究。实验计算结果表明：这种根据入射全孔径远场光斑强度分布直接反演出入射波前相位的线性相位反演新方法原理是可行的。只需实时测量一幅焦平面图像，根据焦平面上光强分布的微小变化量与入射孔径面上的相位分布的微小变化量之间存在的近似线性关系，就可以用模式复原的原理复原出入射波前相位。传感器对于离焦，像散等像差模式都可以进行较为准确的测量，误差率都小于1。对称系统像差中存在少量的非对称像差对复原结果的准确性影响不大。     

Passive three-dimensional imaging using polarimetric diversity

The results of experiments in developing a method for extracting three-dimensional information from a scene by means of a polarimetric passive imaging sensor are summarized. This sensor provides a full Stokes vector at each sensor pixel location from which degree and angle of linear polarization are computed. The angle of linear polarization provides the azimuth angle of the surface normal vector. The depression angle of this surface normal vector is obtained in terms of the emitting object's index of refraction from the solution of an equation derived from Fresnel equations, Snell's law, and percent of linear polarization. Results of the application of this approach to simulated infrared polarimetric data are provided.     

基于分光光度法的海水原位硅酸盐微芯片分析传感器的研制

基于酸性条件下硅酸盐与钼酸铵反应生成硅钼黄后被还原成硅钼蓝的原理,借助微流控芯片平台,建立基于连续流动-分光光度法快速测定海水硅酸盐的分析传感器,传感器测定周期约为300 s,采用双光程方式拓展测量范围,线性测量范围可达0～400 μmol·L-1,双光程的检出限分别为45.1 nmol·L-1和1.6 μmol·L-1;当海水盐度大于15时,传感器测量准确度和稳定性基本不受盐度影响,且实际海水加标回收率在98.1%～104.0%之间。2015年11月在胶州湾开展了20个站点海试和同步比对试验,结果显示,该系统具有准确度高、简单、集成度高、水样消耗少、抗干扰能力强等优点,可用于海水原位硅酸盐的分析。     

基于时分复用的多点式环形腔光纤电流传感器

为实现输电线路上的多点电流监测,利用通信用普通单模光纤,设计基于时分复用的多点式光纤环形腔结构电流传感器.多路传感系统共用一套光源、检测设备和数字信号处理系统,在节约成本的同时,提高了利用率.实验中选用双路全光纤电流传感器结构,在两个不同的点同时测量电流,其中一测量点对0~600A范围内的电流进行测量,另一测量点对0~1 500A范围内的电流进行测量.对实验数据进行线性拟合,结果表明:循环次数取8比较合适,此时系统具有比取2时高约3~4倍的灵敏度;两个测量点光信号的偏振态与电流之间有良好的线性关系,两个传感单元的灵敏度不同,而且相互之间没有串扰是各自独立的传感系统.     

Steering vector sensor array elements with linear cardioids and nonlinear hippioids

The purpose of this work is to study the impact due to individual vector sensor element steering patterns on linear array beamforming. Standard, linear beamformers employ cardioid beampatterns for each vector sensor. In this work, a class of vector sensor element steering patterns beyond the standard cardioid was examined. The element weighting is nonlinear but nonadaptive, making it simple to implement in hardware processing. The new sensor steering patterns, referred to as hippioids, are products of cardioids and various powers of hippopedes. The angular resolution of individual sensors, the impact on angular resolution from arrays of varying aperture, and peak-to-sidelobe levels will serve as performance measures. An example of the differences in vector sensor steering patterns is provided using measured directional frequency and recorded buoy data.