基于脉冲计数的零相位差跳变补偿外差干涉信号处理方法

在基于脉冲计数的外差干涉信号处理中,提出了一种零相位差跳变补偿的大小数相位结合处理方法,可实现外差干涉信号处理中大小数的准确结合。大数测量采用对两路干涉信号进行脉冲计数同步对减的方法实现,小数测量采用混频降频方法来提高测量分辨率,并采用锁相环对拍频信号跟踪产生用于混频降频的动态基准信号,解决外差信号拍频变化的问题,以提高小数测量分辨率的稳定性。基于信号发生器对实现的外差干涉信号处理方法进行了验证,包括测量精度、大数计数、小数相位测量。构建了双通外差干涉位移测量光路,通过对精密导轨位移的测量来验证大小数结合处理方法的有效性和信号处理方法在外差干涉位移测量应用中的可行性。     

干涉条纹大数计数软件新方法及其实现

提出了一种根据干涉条纹信号过上升沿与下降沿阈值计数的异同及其起始和结束位置幅值判断的软件大数计数新方法,解决了在干涉条纹信号开始和结束位置可能出现±1计数误差的问题,进行了实现新计数方法的干涉测量实验。实验结果表明了该软件大数计数新方法的正确性。     

用于激光驱动飞片诊断的线成像速度干涉仪

设计并建立了一套完整的线成像激光干涉测速系统,用于激光驱动技术中小尺寸飞片或样品一条线上所有点的速度测量。它将激光压缩为线状照射到靶面,用成像物镜收集靶面的漫反射光并传递到广角迈克尔逊干涉腔中形成干涉,产生的梳妆干涉条纹作为信号载体,用变像管扫描相机记录条纹随时间的变化,用不同位置的条纹移动量反推出不同位置的速度分布,实现空间分辨。系统具有50 ps响应时间和20μm空间分辨能力。用该系统测量了激光驱动飞片的速度场,清晰的扫描干涉图像直观显示了飞片的运动过程和各点的速度差异。用傅里叶变换方法对干涉图像进行处理,得到了靶面一条线的速度和位移分布。     

利用联合付里叶变换谱干涉法测量透镜焦距

本文提出了采用联合付里叶变换频谱干涉法测量透镜焦距的方法。输入面上两个分布完全相同的图像经光学付里叶变换在频谱面上得到二者付里叶变换频谱的干涉条纹，通过测量干涉条纹的间距即可得到透镜的焦距。该方法装置简单、操作调整方便；易于采用实时空间光调制器、ＣＣＤ及微机实现快速自动测量，且具有较高的精度。文中进行了原理分析和实验验证。     

干涉条纹自动计数系统的设计与研制

利用集成电路芯片结合光敏晶体管等器件设计并成功制作了一种自动化测量的干涉条纹计数仪器,以实现干涉条纹的自动测量、可逆计数显示等功能。设计方案包括基于光敏晶体管RPM-075PT获取光电信号,以集成电路ST288A准确判别干涉条纹的凹进冒出方向以反映等厚或等倾干涉中光程的变化情况,使用集成电路ICM7217A进行条纹可逆计数。进一步的,使用自带整形滤波功能芯片ST288A以简化方向判别电路及提高抗干扰能力。最后,实验测试结果表明本计数器全面满足干涉条纹的计数要求,可取代人工观测条纹计数,可广泛应用于高校实验、企业检测等应用干涉条纹计数的场景中。     

气液两相流速度及粒径分布激光干涉测量方法的研究

为了实现对气液两相流的粒子粒径、空间分布及其速度测量。对激光干涉气液两相流测量技术（ILIDS）进行了深入研究,该技术是一种应州于气液两相流测量的新技术,其主要优点是不干扰流场和颗粒粒径、位置测量精度高。基于该技术所开发的图像自动处理方法可以利用普通粒子成像测量技术系统拍摄气液两相流的激光散射干涉图像。并利用图像卷积定位、傅里叶变换频率分析及其图像互相关测速等图像处理手段从干涉图像中自动提取粒子的位置、直径和速度信息。为了验证该方法的测量精度,对喷嘴生成的气水两相流进行了测量实验,得到了喷嘴出口处不同区域的粒径、速度矢量的空间分布,并将测得的速度矢量与用粒子成像测量技术方法测得的结果进行对比,证明两种方法测量的平均速度差别仅为0．38％。     

干涉条纹的处理方法研究

论述了干涉图的图像处理方法,提出了干涉图反高斯变换的光强平均分布处理,保证了干涉图信号的完整性,同时将基于视觉零交叉理论的边缘检测方法应用于干涉条纹的边缘检测中,精确地检测了干涉条纹的边缘,减小了上干涉条纹提取相位差的误差,并与常用的二值化方法进行比较,最后给出了一个有效的干涉条纹细化方法,并与其它处理方法进行了比较 。     

频率扫描干涉中基于DFT的相位测量

频率扫描干涉可以实现绝对距离测量,其中相位测量至关重要,其精度直接影响干涉测量的最终精度。从信号频域角度出发,提出了一种利用参考信号和测量信号离散傅里叶变换的相位测量方法。在对参考信号和测量信号采样前,分别对它们进行负向过零检测,当信号负向过零时才开始采样。对信号离散傅里叶变换后进行频谱分析,指出在信号采样前进行负向过零检测,可以消除信号频率值的相对偏差。根据理论分析,在LabVIEW中进行了建模仿真。结果表明:该方法具有精度高和抗噪声能力强等优点,在测量距离为10 m时,相位测量平均值与理论值相差2π,相对不确定度仅为0.105%。     

用电子学全息方法测量两平行光束微小夹角

提出一种根据电子学全息原理测量两平行光束微小夹角的方法，其基本思路是，用ＣＣＤ作为记录介质经图像采集卡将双光束干涉条纹图像采集于计算机中，并通过离散傅里叶变换实现干涉条纹图像从空域到频域的变换，根据所得到的频谱分布图，获取条纹数并算出条纹间距，进而推算出两平行光束的夹角。详细地阐述了该方法的原理，通过实验验证了其测量微小光束夹角的可行性，对其测量精度、范围和角度分辨率作了定量地分析。     

金属丝杨氏模量测量装置的设计

基于迈克尔逊干涉原理设计了金属丝杨氏模量的测量装置。在金属丝上施加持续而又均匀增加的力,引起金属丝细微伸长,通过灵敏杠杆带动移动镜的移动,从而引起光屏上干涉圆环数目的变化;用一种光电传感器捕捉干涉圆环的光强信号,将光信号转换为电信号,再通过模数转换,精确算出干涉圆环的条数,就可以实现对金属丝微小伸长量的测量。采用Origin软件处理实验数据,避免了人为因素所造成的误差,智能化计算出金属丝的杨氏模量。     

Possibility designing half-wave and full-wave molecular rectifiers by using single benzene molecule

This work focused on possibility designing half-wave and full-wave molecular rectifiers by using single and two benzene rings, respectively. The benzene rings were threaded by a magnetic flux that changes over time. The quantum interference effect was considered as the basic idea in the rectification action, the para and meta configurations were investigated. All the calculations are performed by using steady-state theoretical model, which is based on the time-dependent Hamiltonian model. The electrical conductance and the electric current are considered as DC output signals of half-wave and full-wave molecular rectifiers. The finding in this work opens up the exciting potential to use these molecular rectifiers in molecular electronics.     

Asymmetric coherent rainbows induced by liquid convection

Coherent rainbows can be formed by focusing white-light laser into liquids. They are bilaterally symmetric interference rings with various shapes. Such interference rings arise from the temperature distribution of the liquid induced by laser heating, i.e., thermal lens effect, which changes the refractive index locally and thus the optical path difference. The up-down asymmetry of the interference rings is caused by convection in the liquid. With the increase of the viscosity, the interference rings change their shape from oval to circular shape. After a shutter is opened and the laser shines into the liquid, the interference rings are circular at the beginning. As time goes on, they gradually turn into an oval shape. Let the liquid go a free-fall at the beginning, the interference rings remain circular. All the three experiments have confirmed that the asymmetric interference rings are due to convection in the liquid associated with thermal lens effect. We also numerically simulate the two-dimensional heat conduction with and without convection, whose results agree well with our experimental observations.     

乌氏干涉测量的信息读取

针对乌氏干涉仪条纹信号调整难、用肉眼读数难等问题,提出将He-Ne激光作为乌氏干涉仪光源的设计,得到了高质量的干涉条纹信号,并采用光电转换方法将条纹移动信号转变为电信号实现了微位移的高精度测量。设计了光电信号检测电路,利用双门限整形电路标定出整形方波,克服了干涉信号在设定比较值附近抖动引起误处理的缺点;提出了辨向细分电路,在1路干涉条纹信号下,提取了具有正交性的2路电子信号,实现了干涉条纹的移动辨向与信号细分。按此方案设计并搭建了一套激光干涉检测实验装置,用2个计量差值为5μm的标准量块,对激光干涉检测装置进行了标定,在电路为4细分的情况下,该装置测量分辨率达79 nm;解决了乌氏干涉仪自动读数的问题,提高了乌氏干涉仪的测量精度和准确性。     

动态气泡直径的远场干涉测量方法

利用气泡远场干涉对动态气泡直径进行测量,结果表明,当透明液体中的动态气泡经过激光束时必然在远场产生圆环状干涉条纹.对传统分光仪进行改制,用数码照相机代替望远镜,并连接计算机,组合成动态气泡直径测量系统,拍摄得到干涉条纹,对干涉条纹的角半径进行测量,并计算出气泡直径,测量相对差为1.1%.该系统还可对单个气泡束流或多个气泡束流进行气泡直径的统计.     

激光干涉技术在磨边定心中的应用

本文提出一种利用激光干涉技术测定磨边透镜中心偏差的方法。根据等厚干涉的基本原理，用平行的激光束投射到磨边工件表面，可以得到两个干涉同心圆，这两个像分别反映了工件前后表面的球心点位置。适度调节这两个像即可达到透镜允许的中心偏差精度     

Micromachining of circular ring microstructure by femtosecond laser pulses

In this paper, integration of interference phenomenon into femtosecond laser micromachining was reported as the femtosecond laser pulses were reshaped spatially to perform ablation. The generation of circular interference pattern was demonstrated by overlapping infrared femtosecond laser pulses. The interference pattern was subsequently focused on a copper substrate to ablate microstructures of concentric circular rings. The present technique is expected to open up new applications in the areas of rapid fabrication of micro-Fresnel lenses, hybrid microlenses and lens arrays.     

基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究

以平板理论为基础,利用牛顿环应力变形导致干涉图样的微小变化,提出一种基于光干涉法测量玻璃体应力的无损测量方法。理论推导出牛顿环曲率半径与应力之间的变换关系,利用自行设计的可安装在牛顿环仪上的施压装置,实验研究了施加应力与干涉图样的变换关系,通过理论分析与实验比较,证明了用牛顿环干涉法测量应力的可行性。利用该装置及方法对光学玻璃试样的应力进行测量,测量结果与实际施加的应力进行比较,误差最小为0.8%。     

频域盲源分离与波束形成结合抑制方向性强干扰方法

针对方向性强干扰严重影响无源声呐弱目标检测的问题,提出了频域盲源分离与波束形成结合的干扰抑制方法:以子带分解的方法实现宽带干扰抑制。对每个子带进行频域盲源分离,并估计出各分离信号的方位,将与给定强干扰方位匹配的分离信号置零,利用估计的解混矩阵和处理后的分离信号重构回阵元域信号并进行波束形成实现目标方位估计。声呐模拟器数据与海试数据验证结果表明,相对于传统零陷常规波束形成与零陷最小方差无失真响应波束形成方法有2 dB以上的增益,约6 dB的背景级降低,证明该方法在抑制方向性强干扰方面是有效的。      

气泡的远场干涉分析及应用

提出了一种分析气泡远场干涉的理论模型。平行激光束照射到透明介质中的气泡上,折射光束与全反射光束在远场发生干涉形成内密外疏圆环状干涉条纹,推求了两平行出射光线的光程差公式和两光线之间的距离公式,分析了圆环状干涉条纹内密外疏的原因,给出了计算干涉条纹存在区域和最高干涉级的方法。通过干涉方法可以测量气泡的直径,能够用于介质深处气泡尺寸的测量。利用远场干涉对玻璃水箱、平板玻璃、玻璃棱镜中的气泡直径进行了测量,其中玻璃棱镜中气泡直径测量结果与用阿贝比长仪测量结果对比,相对差为0.9%。预期了气泡远场干涉在运动气泡尺寸、泡内气体折射率、透明光疏介质中光密介质球尺寸测量等方面的应用。     

Interference structure of low-frequency reverberation signals in shallow water

Using numerical simulation, an analysis was conducted of the interference structure of a bottomscattered sound field generated by a wideband point source in shallow water under winter and summer conditions. The scattered signals were received from the place where the source was located and were subjected to Fourier transform with a sliding window. The paper demonstrates the possibility of estimating the waveguide invariant for backscattered signals when processing the sound intensity distributions in wide frequency and distance ranges up to the scattering area. A technique is proposed for reconstructing the twodimensional field of internal waves using variations of the interference pattern of reverberation signals. The influence of wind surface waves on the degree of interference band contrast is illustrated.