线性滤波法高速解调技术中的测量有效性研究

光纤光栅在不均匀应变场中会由于其反射谱的展宽而带来测量误差.线性滤波法是一种适合于高频瞬变信号的解调方法, 在光纤光栅参数取典型值时, 使用传输矩阵法对线性滤波法解调光纤光栅在不均匀应变场中反射谱的过程进行了数值模拟.模拟结果表明, 固定应变峰值为3000 με, 应变波波长大于0.0025 m时, 测量相对误差不超过3 %;固定应变波长0.05 m, 应变波幅值小于10000 με时, 应变误差不超过0.25 %.使用Hopkinson压杆装置对数值模拟结果进行了验证, 结果与数值分析结论较为吻合.     

基于寄生干涉结构的光纤光栅传感解调装置

介绍一种新的基于寄生干涉结构的干涉解调方案,它将包含应变信息的波长漂移信号变为相移信号,借助相位计显示的相移量确定待测应变量的大小.系统传感灵敏度的实验值为1.58 Deg/με,在误差允许的范围内与理论值1.61 Deg/με基本吻合,具有0.39 με的分辨能力.     

利用双周期光纤光栅实现应变和温度同时测量

提出了一种新颖双周期光纤光栅传感器。在同一段氢载光纤上先后写入长周期光纤光栅、短周期布拉格光纤光栅 ,利用长周期光栅和布拉格光栅对应变和温度敏感性的差异 ,可实现应变和温度的同时测量。实验中采用这种灵敏结构的双周期光栅 ,在 0～ 170 0 με和 2 0℃～ 12 0℃范围内 ,测量精度可达到± 16 με和± 0 8℃。     

空间太阳电池阵应变规律研究

空间太阳电池阵是卫星的唯一供电来源,其在轨服役期间所受的力学作用将直接影响卫星的正常工作,因此研究空间太阳电池阵的应力应变规律具有重要意义.本文自主研制了空间太阳电池阵应变测试系统,该系统可监测空间太阳电池阵在模拟真空热循环温度场环境下的应变规律.研究结果表明,空间太阳电池阵在高温发生压缩形变,低温发生拉伸形变.相同测试条件自由电池和粘接电池最大应变总量分别为1270和1320 με.此外,空间太阳电池片中心区域应变值比边缘区域高113%.空间太阳电池片断裂应变值为2080 με.本研究为空间太阳电池阵抗力学性能研究提供了技术支撑.     

基于调制相移法的高准确度光纤长度测量技术

为了克服传统调制相移法测量频率范围窄、测量准确度低的缺点,提出一种基于调制相移法的单模光纤长度精确测量技术.利用一体化矢量网络分析仪的高速调制信号同步技术及高频信号相位差测量技术,设计并研制了单模光纤长度测量装置.基于矢量网络分析仪自带的VBA插件编写了自动控制及数据处理软件,给出了相位变化量自动处理方法.利用研制的装置分别测量了长度为2km、40km和150km的单模光纤在不同工作波长点的长度值,实验结果表明,2km的光纤长度测量值实验标准偏差优于0.2mm,150km的光纤长度测量值实验标准偏差接近0.01m.该装置可对1 310nm、1 490nm以及1 550nm波长的光纤距离进行精确测量,为光纤长度的高准确度测量提供了一种新的技术途径.     

基于Cool Edit Pro 2.0 的人耳听阈曲线测定实验

利用数字音乐编辑软件Cool Edit Pro 2.0,设计了人耳听阈曲线测定实验.该实验使用计算机即可进行,除添置1台声级计(共用)定标外,不再需其他仪器.实验中信号频率可任意设定,信号强度动态范围可达80 dB,分贝值读数精度可达0.1 dB,可利用同台计算机进行数据处理、作图等.     

基于互谱相关的光纤光栅波长位移计测方法

针对传统波长位移检测准确度受波长扫描步长限制而无法提升的问题,本文提出一种基于互谱相关原理的粗位移计测与精细位移相结合的计测方法.粗位移计测技术采用相关检测原理,可实现宽动态测量范围;精细位移计测技术采用互谱检测原理,可实现高准确度测量;两者的结合实现了动态范围和检测准确度的同步提升.该方法实现了对光纤光栅的波长位移量的直接计测,而无需对光纤光栅中心波长绝对数值进行标定,减小了系统误差影响;同时采用平滑滤波法进行数据处理,消除了检测系统中的随机干扰.系统仿真结果表明,该方法解决了波长扫描步长对检测准确度的限制问题,波长位移计测准确度提升了三个数量级.采用新方法进行了0~60g范围内光纤光栅纵向荷载测量实验,测得纵向荷载灵敏度为13.2pm/g,表明该方法对实测数据具有较好的适用性.     

铝槽封装光纤光栅传感器的增敏特性研究

提出了一种光纤布喇格光栅的铝槽封装工艺,并对铝槽封装光纤光栅传感器的应变与温度传感特性进行了实验研究和理论分析.与裸光纤光栅的测试结果比较表明,铝槽封装工艺基本不改变光纤光栅应变传感的灵敏性,但是温度灵敏度系数提高了3.5倍.经过该工艺封装的光纤光栅可以探测识别0.2 με的应变与0.02℃的温度变化.     

基于干涉解调技术的光纤光栅传感系统

介绍一种基于干涉解调技术的光纤光栅传感系统 ,用非平衡波长扫描迈克耳孙干涉仪将来自传感光栅的包含应变信息的波长信号变为相位信号 ,借助相位计显示的相位变化确定待测应变的大小。该传感系统具备分辨5 .5nε的能力 ,其灵敏度的实验值为 1.80° με,与预期值 1.83° με基本吻合     

基于LabVIEW的高分辨率光谱测试系统(英文)

提出了一种基于LabVIEW的无源器件光谱测试方案.通过LabVIEW编程控制可调谐激光器、可编程光滤波器、光功率计和数据采集平台,获得了具有不同传递函数的光谱特性.实验中激光器的扫描速度为10nm/s,扫描范围为10nm,数据采集卡的采样速率为1MS/s,结果表明:单个器件的光谱测试可以在1s内完成,光谱分辨率可达1pm;与利用宽带光源和光谱分析仪的传统光谱测试方法相比,所提方案的测试性能可达到传统方案水平,且能显示更精细的光谱细节.该方案能应用于有高分辨率、快速和高效要求的光谱测试中.     

Some engineering issues of an FBG sensor with the dual gratings parallel matched interrogation method

The key issues of engineering application of the dual gratings parallel matched interrogation method are expanding the measurable range, improving the usability, and lowering the cost by adopting a compact and simple setup based on existing conditions and improving the precision of the data-processing scheme. A credible and effective data-processing scheme based on a novel divisional look-up table is proposed based on the advantages of other schemes. Any undetermined data is belonged to a certain section, which can be confirmed at first, then it can be looked up in the table to correspond to microstrain by the scheme. It not only solves inherent problems of the traditional one (double value and small measurable range) but also enhances the precision, which improves the performance of the system. From the experimental results, the measurable range of the system is 525 με, and the precision is ±1 με based on normal matched gratings. The system works in real time, which is competent for most engineering measurement requirements.     

基于BPSK的无线光通信实验研究

数字式调制与许多模拟调制方式相比,在相同的信噪比条件下误码率低.基于BPSK编码方式和微弱信号检测及单片机技术,针对光在大气通信中遇到的实际困难,提出了一种低信噪比条件下的点对点通信实验方案.该方案发送数据的相位精度高,可控性好,接收端前置放大器动态范围宽,解码能力强.     

正交光楔激光远场焦斑测量方法

为验证正交光楔激光远场焦斑测量方法在提取光斑高频组分、扩展CCD测量动态范围和减小光束质量测量误差等诸方面的有效性,以常用的光束质量因子作为衡量新方法有效性的指标,建立离焦光斑强度分布理论模型并搭建相应的实验平台进行实验验证。验证结果表明:新方法与传统远场测量方案相比,使实验所用CCD的测量动态范围拓展了约9倍,实际光斑远离中心主核区域的大量高频旁瓣分布特征从CCD背景噪声起伏中凸显出来,光束质量因子的测量平均相对误差也有约16%的精度改善。     

激光调频连续波测距的精度评定方法研究

基于双光纤光路等光频重采样原理,提出了一种距离精度的评定方法.通过推导噪声背景下等光频重采样信号中距离参量的克拉美-罗下边界,得到了影响系统测距精度的两个重要因素:信噪比和扫描带宽,并进行了实验验证.实验表明,该评价方法并不会受到任何距离估算方法的影响,根据此方法可以选择一个最优的距离估算方法.通过对两个影响精度的因素进行仿真分析可知,在扫描带宽为2.2 nm时,若将测量光路的信噪比提升至70 dB以上,系统可获得低于10μm的测距精度.该精度评定方法可为后续改善调频连续波测距系统性能提供理论参考.     

基于速度平滑距离的高精度测量方法研究

随着卫星定位以及测定轨精度的提高，需要研究厘米量级的高精度测距系统。针对现有测控系统测量距离值存在较大随机误差的问题，提出了一种基于速度对距离值进行平滑的方法，以减小测距随机误差。为了保证速度的解算精度，给出了一种基于三阶锁相环路的跟踪接收方案，并对环路跟踪精度、速度平滑时间选择及优化等进行分析和仿真。仿真结果表明，新提出的接收方案和速率平滑距离方法能够实现对不同动态目标信号的有效跟踪，有效降低距离测量的随机误差，可为高精度航天测控系统提供一种解决思路。     

在计算机中实现三角函数的硬件解算方法

针对目标跟踪中大量存在的三角函数运算,提出在火控计算机中建立三角函数解算单元,采用硬件实现三角函数解算的设想。而三角函数解算单元是一种可以完成正弦函数解算功能的函数芯片。它的设计核心是以角度值为地址,通过硬件查表计算,可对0到90度的正弦函数值进行查表。查表精度可设计到0.001°,最大查表时间即为函数值的解算时间。余弦查表计算是采用正弦同一芯片,可以根据相位差90度的关系进行查表。实践表明三角函数的硬件解算速度快,精度高,可以替代通常方法的函数解算。因此,如果在火控系统中,设计一个地址译码器电路,就可建立多个三角函数芯片解算单元,通过计算机数据指令,实现对多个三角函数值的并行计算,从而提高系统对多个目标的快速跟踪处理能力。     

Development of projection-type optical scheme for computer-generated Fourier hologram recorder

Projection-type recorders of computer-generated Fourier holograms have potential due to the decreased precision requirements of the optical scheme compared to most known holographic data recorders based on two-beam schemes.In the case of optical memory system development,the reduction factor of the projection scheme requires the application of properly developed optical components.The present report is dedicated to the development of special objectives for the projection scheme of computer-generated Fourier holograms.     

Contrast interferometry using Bose-Einstein condensates to measure h/m and alpha

The kinetic energy of an atom recoiling due to absorption of a photon was measured as a frequency, using an interferometric technique called "contrast interferometry." Optical standing wave pulses were used to create a symmetric three-path interferometer with a Bose-Einstein condensate. Its recoil phase, measurable with a single shot, varies quadratically with additional recoils and is insensitive to errors from vibrations and ac Stark shifts. We have measured the photon recoil frequency of sodium to 7 ppm precision, using a simple realization of this scheme. Plausible extensions should yield sufficient precision to attain a ppb-level determination of h/m and the fine structure constant alpha.     

数字相位测距仪信号源的研究与设计

在相位激光测距仪中,信号初始相位的相对稳定性对测距仪的测量精度非常重要.对于如何得到全同步的主振信号、本振信号、差频参考信号以及填充脉冲,给出了采用单片机控制频率合成器(DDS)直接数字频率合成芯片,直接滤波以及FPGA软件模拟DDS原理三种不同的方案,最后对这三种方案进行了比较.直接滤波法实现起来简单且成本较低,适合测量精度不是很高的系统.另外两种方案可用于测量精度较高的系统,但是成本较高.     

一种显示器颜色特性的反向查找新方法

根据实验的数据建立了CRT的设备颜色空间(RGB空间)与标准颜色空间(CIELAB空间)之间的颜色特性转换模型。通过分析大量的实验测量数据,以改进的三维查找表形式建立了RGB和L*a*b*之间的正逆转换关系。其中正向查找表的建立是按照三维线性的插值方法,逆向查找表的建立则利用一种插值和迭代相结合的新方法,使L*a*b*查找到较为准确的RGB值。通过用标准图像的的随机误差检验,其转换的平均色差ΔE为0.9286色差单位。