基于静电耦合电容传感器的颗粒流动速度测量

建立了基于非接触圆环状静电耦合电容传感器的颗粒流动速度测量系统，并对稀相气力输送过程中不同含水率的颗粒进行了流动速度测量实验研究。结果表明：颗粒含水率严重影响静电与电容信号强度；颗粒流动过程中的低速聚团几乎不影响静电互相关速度测量结果，但会使得电容信号互相关速度偏离颗粒流动主流平均速度；通过对电容信号进行加窗处理可以准确提取颗粒流动过程中的主流平均速度和聚团速度。     

密相气力输送颗粒静电波动信号多尺度分析

在加压密相气力输送实验装置上获得了不同操作条件下煤粉颗粒静电波动信号,并用Hilbert-Huang变换、功率谱进行分析.结果表明:随着表观速度的增加,静电波动信号主峰值的频率增大;静电波动信号希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang)揭示了气固两相流静电信号的非线性和非平稳特征,随气固两相流颗粒相浓度降低和颗粒及...     

渡越辐射在强流电子束诊断中的应用

文中描述了渡越辐射用于束流诊断的理论依据,介绍了利用渡越辐射对18MeV,2.7kA的强流脉冲电子束进行诊断的实验方案,介绍了在强流束测量中遇到的困难和解决方法.实验中获得了渡越辐射的特征图案,并对特征图案进行了分析,得到了测量时应该使用偏振片的结论.据此,利用渡越辐射测量了强流脉冲束的剖面、能量、发散角.并采用渡越辐射与切伦科夫辐射相结合的方法，用切伦科夫辐射测量束剖面,用渡越辐射测量能量和发散角,在同一次实验中获得了强流脉冲束的归一化发射度.     

用自相关法测量横向流速

以LabVIEW为平台,搭建了横向流速测量实验系统.流动微粒对探测光起阻挡作用,导致透射信号强弱变化,通过归一化自相关函数可以计算粒子通过探测区域的渡越时间,测量探测区域宽度后,可以计算得到流速.     

双峰分布的超细颗粒动态光散射信号模拟及精度分析

为获取双峰分布超细颗粒的动态光散射模拟信号,通过建立动态光散射随机过程的AR模型,利用修正的Levison-Durbin递推算法确定模型参数和阶数的方法模拟光散射信号.分别对10 nm与90 nm,200 nm与1 000 nm双峰分布颗粒的动态光散射信号进行模拟,得到的模拟信号光强自相关函数与理论值吻合,用双指数法对颗粒粒径反演,相对误差小于3.55%.通过分析模型阶数、采样时间、采样频率、模拟数据长度等参数对模拟精度的影响,得出双峰分布颗粒光散射信号的模拟精度与各参数的关系:在低于阈值阶数时,模型阶数选择对精度影响大,模型阶数越高,信号模拟的精度越高,高于阈值阶数时,模型阶数选择对精度影响不大,可选阈值阶数模型模拟信号.选定一定的采样时间,采样频率越高,模拟数据长度越长,模拟精度越高.     

基于模型的超声波渡越时间测量方法研究

本文针对超声波气体流量计,提出了一种基于模型的超声波渡越时间测量的新方法。该方法首先通过超声波接收探头获取声波信号,然后建立超声波接收信号从起振到稳定的数学模型,最后通过模型参数拟合得到渡越时间参数最优值。作为初步研究,在内径100 mm管径下分别进行了静态和动态渡越时间测量实验。研究结果表明,建立的超声波接收信号的模型是有效的,提出的基于模型的超声波气体流量计渡越时间测量方法是可行的。     

基于超声回波重组相位分析的颗粒粒径测量方法

将超声波作用于沉降的颗粒时,由于颗粒的移动,超声回波会出现相位差异。该文通过对测量杯中某一确定深度处的回波信号进行相位分析和重组,发现重组后信号的频率可以计算出粒径;并分别对两种不同粒径分布的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球悬浮液进行了超声波信号采样重组和去噪的实验,实验结果经小波时频方法分析后,证实了颗粒粒径分布与重组信号频率构成的确存在很高的相关性。     

光学信号互相关法烟气流速测量的研究

工业环境中的烟气流速测量是一个很重要的问题。研究了利用抗干扰能力强、能适应恶劣环境的非介入式的光学信号互相关技术测量烟气流速。利用光学传感器获取由烟气造成的光学闪烁信号,通过高性能数据采集卡进行数据采集和A/D转换,在计算机上编制软件,对由烟气造成的光学闪烁信号进行了互相关处理,求得了烟气流经上游和下游传感器的渡越时间,从而计算出了烟气流速值。通过风洞实验,比较了该方法与传统的皮托管法的测量结果,分析了流速反演方法存在的问题及解决方法。在此基础上获得了较为满意的结果。     

基于最大信噪比测量两相流速度

为了克服噪声对信号的影响,提出一种利用最大信噪比和相关法测量两相流速度的方法.基于最大信噪比的信号分离方法是一种盲源信号分离方法,该算法利用统计独立信号完全分离时信噪比最大作为分离准则,它具有非常低的计算复杂度.这里首先利用盲源信号分离方法分别提取出上游和下游两相流信号,并据此求出两相流信号的相关函数曲线,由此求出信号的渡越时间,最后给出仿真实验的处理结果.实验结果表明该方法能够满足两相流速度的测量要求.     

双光梳非线性异步光学采样测距中关键参数的数值分析

双光梳异步光学采样的绝对测距方法具有量程大、测速快和精度高等特点,在几何量精密测量领域具有广泛的应用前景.特别地,结合异步光学采样和非线性强度互相关的倍频信号时域探测方法,可以有效避免测量过程中载波包络偏移频率对测距精度的影响.本文针对双光梳非线性异步光学采样绝对测距系统,对影响其测距精度的理论模型和关键参数进行数值模拟研究.对双光梳异步光学采样的理论模型进行分析后,分别研究了双光梳光源参数(重复频率和重复频率差)、倍频信号精细拟合及脉冲时间抖动对测距精度的影响.数值分析结果表明:选择合理的重复频率和重复频率差有利于提升测距精度,此外适当提高测量速度可以有效降低脉冲时间抖动对测距误差的影响.     

双峰分布的超细颗粒动态光散射信号模拟及精度分析

为获取双峰分布超细颗粒的动态光散射模拟信号,通过建立动态光散射随机过程的AR模型,利用修正的Levison Durbin递推算法确定模型参数和阶数的方法模拟光散射信号.分别对10 nm与90 nm,200 nm与1 000 nm双峰分布颗粒的动态光散射信号进行模拟,得到的模拟信号光强自相关函数与理论值吻合,用双指数法对颗粒粒径反演,相对误差小于3.55%.通过分析模型阶数、采样时间、采样频率、模拟数据长度等参数对模拟精度的影响,得出双峰分布颗粒光散射信号的模拟精度与各参数的关系:在低于阈值阶数时,模型阶数选择对精度影响大,模型阶数越高,信号模拟的精度越高,高于阈值阶数时,模型阶数选择对精度影响不大,可选阈值阶数模型模拟信号.选定一定的采样时间,采样频率越高,模拟数据长度越长,模拟精度越高.     

基于电控光学采样的飞秒激光距离测量系统

基于电控光学采样原理开展了飞秒激光飞行时间绝对距离测量的实验研究。电控光学采样技术使用两台重复频率锁相的飞秒激光器,分别作为信号激光器和本地振荡器。在本地振荡器的谐振腔内插入电光调制器并施加方波调制,实现了可控、高效的等效时间采样,采样速度由电光调制器的调制频率决定。基于这一采样原理开展脉冲飞行时间绝对距离测量实验。选用一对重复频率约为158 MHz的被动锁模光纤激光器作为光源,对固定目标进行单次测量的最大更新速率可达到200 kHz,经过4100次单次测量平均后,测距精度可达到16.7 nm。在此基础上,测量了硅基微机械器件中深度约为67.6μm的微槽。     

参考光束型激光多普勒测速仪的误差分析

阐述了参考光束型激光多普勒测速仪的基本原理,从理论上分析了原理公式近似、高斯光束干涉、激光线宽、探测器孔径、有限渡越时间、信号处理算法、空气折射率变化及角度测量等诸多因素对激光多普勒测速仪测量结果造成的误差,研究并给出了每一种影响因素所引起误差的理论公式,在每一种影响因素中具体讨论了各种光学参数对测量误差的影响并对部分参数进行实验研究。理论分析和实验表明:在实验中需要选择线宽较窄的激光器及孔径较小的光电探测器,而在选择光束光斑半径和信号光中心光线的方向与粒子运动方向的夹角时,既要考虑激光的质量和多普勒信号的强度,同时也需要考虑原理公式近似、探测器孔径的尺寸、有限渡越时间及高斯光束干涉等多种因素对测量结果的影响。     

扫频干涉测距光频率非线性阶次跟踪抑制方法

针对激光频率扫描干涉(FSI)测距系统中激光器输出光频率非线性对测量精度的影响,提出了一种基于非平稳信号阶次跟踪的方法。从频域的角度分析了FSI测距系统中影响测量精度的主要因素。通过检测法布里-珀罗标准具的透射信号,实现对光频率的快速间接测量。利用最小二乘的方法对光频率进行线性拟合,实现对光频率变化率的修正。通过多项式拟合的方法确定光频率的时间-频率数学表达式,构造等频率的间隔点对其逆向插值,获得对应的时间序列。对采样的干涉信号在时间序列处正向插值,重构等频率间隔采样的干涉信号,对重构的干涉信号进行频谱分析,最终得到非平稳干涉信号的干涉频率。结果表明,在不限制待测距离的条件下,利用阶次跟踪的方法,可以有效抑制激光器输出光频率非线性的影响,FSI测距系统的测量精度得到显著提高。在1000 mm的测量范围内,测量结果的空间分辨率提高了36倍以上。     

利用光学渡越辐射进行强流束诊断

 描述了光学渡越辐射用于束流诊断的理论依据，介绍了利用光学渡越辐射对18MeV，2.7kA的强流脉冲电子束进行诊断的实验方案。在解决了在强流束测量中强背景干扰等问题后，获得了光学渡越辐射的特征图案，据此测量了强流脉冲束的剖面、能量、发散角和发射度。初步的实验结果表明，光学渡越辐射方法是强流束诊断的一种有效手段。     

加权非负最小二乘光子相关光谱纳米颗粒粒径反演方法

为了降低采用光子相关光谱法进行纳米颗粒测量时噪音对颗粒粒径反演结果的影响,提出了一种基于加权非负最小二乘法的光子相关光谱纳米颗粒粒径计算方法.该方法以光子相关光谱自身作为权值,推导出反演算法的离散模型,避免了接近零点的测量数据波动对测量结果的影响.利用光子相关光谱纳米检测实验平台对90nm、190nm及混合的乳胶颗粒进行实验研究,并与传统非负最小二乘法反演结果进行了对比.60s测量时间的30次实验数据表明:对单峰颗粒群进行反演时,该方法多次测量结果与传统非负最小二乘法结果相近,但是多次重复测量的方差较小,证明该方法重复性较好;对多峰颗粒群进行反演时,该方法反演结果更接近颗粒的真实值,而非负最小二乘法其反演结果与真实值有较大偏离.在不同测量时间的实验数据表明:测量较短的情况下,该方法反演结果方差较小,能在更短的采样时间情况下,获得更准确的测量结果.     

基于希尔伯特变化的微小振动激光多普勒信号处理

为了实现对固体目标微小振动参数的测量,建立了微小振动的激光多普勒信号模型。采用希尔伯特数字运算,将激光多普勒振动信号的即时信号采样转化为信号的谱采样。通过频谱计算得到每个振动周期中瞬时频率的平均数,应用差值采样序列积分计算得到振动频率,最后根据振动信号频率变化与振幅的关系得到振幅。采用希尔伯特方法对实验测试结果进行处理验证,并分析了误差来源。实验结果表明：实验测量目标的振动振幅约为1.85×10-4m,转动的圆频率约为170 Hz。因此,应用希尔伯特变换方法处理测量的目标微小振动信号,获取目标运动的参数是可行的。     

飞秒激光在铝膜中驱动冲击波的特性

为探索研究飞秒激光在材料中驱动冲击波的相关特性,采用激光脉冲频域干涉测试技术对脉冲宽度35fs、脉冲能量0.7mJ、功率密度1014W/cm2量级的飞秒激光脉冲在200nm厚铝膜中驱动冲击波的过程进行了实验测量。通过测量冲击波在铝膜中的渡越时间,获得激光脉冲在铝材料中驱动的冲击波平均速度约为6km/s;通过对不同时刻铝膜自由面频域干涉场测量结果的分析,获得铝材料自由表面速度达1km/s,根据平面冲击波的关系,推算其冲击压强达到9GPa。     

一种新型的高功率高频率同轴渡越时间振荡器

 提出了一种高频率和高功率的渡越时间振荡器,并且对其进行了理论和数值研究。这种振荡器采用同轴结构，功率容量大，不需要外加引导磁场聚焦电子束，波束相互作用区短，保持了传统渡越时间振荡器在结构上的简单性和输出信号的稳定性；运用电压为225kV和电流为11kA的电子束进行模拟，在X波段获得了峰值功率为1.4GW，频率为8.335GHz的微波输出。     

粒子穿越势阱及光子穿过薄玻璃板时的能速及渡越时间

采用一与电磁波场中能速概念含义相似的物理速度－能量运动速度（简称能速）来描述量子力学中粒子穿越势阱过程,此能速对应的粒子渡越时间和相位时间相比,不存在负值现象。此能速同样可以用来描述光学中光子穿过非色散薄玻璃板介质时的过程,和相应的相位时间相比,此能速对应的光子渡越时间也不存在负值现象。给出了实验上测量光子渡越时间的方法。