旋转激光扫描无源多靶点定位方法

由于旋转激光扫描测量系统采用的是有源式收发分体的仪器架构,因此其易受到工业现场复杂测量条件的制约。针对系统现场适应性受限的问题,提出了一种基于旋转激光扫描的单站式无源多靶点定位方法。在所提方法中,将多个角锥棱镜作为无源待测靶点。通过构建非球面反射接收模型实现了信号发射端与接收端的结合,并分析比较了该测量模式下的信号延时。此外,建立了多靶点光信号匹配机制以实现无源多靶点交会定位。最后,在工作空间测量定位系统平台上进行了实验验证。结果表明,所提方法在10 m测量范围内的三个方向上均能实现亚毫米级的定位精度,有效提高了旋转激光扫描测量系统在复杂测量环境中的适应性。     

基于超声波和云测试的油井液面测试系统研究

针对目前油井液面深度测试系统测量范围小、误差大、稳定性低的缺点,提出了基于声波法测动液面原理,利用时间序列分析技术、新息自适应卡尔曼滤波技术来实时检测回波信号,进而实现对油井液面深度的高精度测量和噪声处理;选用FPGA和云测试技术成功实现了油井液面深度测量系统的远程化和网络化。基于云测试的油井液面远程监测系统目前已在油田生产现场通过测试,测试结果表明,系统稳定,算法实时、高效,动液面深度测量误差小,测量精度高,能满足实际工程应用。     

Study on measurement technology of ultra-low brightness北大核心CSCD

光亮度是表征发光体的重要光度特性参数。提出了一种超低亮度计的设计方法,描述了超低亮度计的工作原理和组成;利用微弱光信号处理技术、非线性校准技术、制冷散热技术等实现了超低亮度的自动测量;根据亮度计的测量原理,对仪器进行了标定,测量不确定度达到5%。超低亮度计可适用于实验室和现场等测试场所,为微光夜视装备、显示系统、特种光源、发光材料等的性能评估测试和校准提供计量保障。     

多段电容式锅炉液位测量系统设计

由于传统的锅炉汽包水位测量多采用差压式水位计、云母水位计等方法,测量过程中存在汽水分界面不明显,需要温度、压力补偿及投入麻烦等缺陷,为解决上述问题,提出了一种基于电容数字转换技术专用芯片Pcap01的智能多段式液位测量系统,并且应用HART通讯单元访问传感器的测量过程参数、设备组态、校准等信息。对多段电容式液位测量系统的总体方案、传感器设计、电容测量电路、HART通讯电路的设计进行了详细论述,同时设计了HART通讯软件和液位测量采集软件。对所设计的多段电容式锅炉液位测量系统经过试验表明,该液位计精度高、操作简单方便,解决了传统液位测量的缺陷,可以满足实际现场要求。     

可用于现场快速检测的小型化多通道光谱测量系统

现有商用光谱仪虽然能够以极高的光谱分辨率对目标物进行测量与分析,但是存在系统复杂、体积庞大和价格昂贵等缺点,难以满足现场检测等应用需求。为了解决该问题,提出了可用于现场快速检测的小型化多通道光谱测量系统。相较于传统光谱仪,提出的小型化多通道光谱测量系统不仅结构紧凑而且光谱分辨率高;另外,多通道设计可以用于同时检测多个样品从而进一步提高测量效率。通过对罗丹明6G和禽流感病毒抗体的检测,证明该小型化多通道光谱测量系统可以实现各类目标物的准确定量测量。由于该小型化多通道光谱测量系统具有灵敏度好、分辨率高、体积小等优点,因此其有望应用于现场快速光谱检测应用中。     

高速铁路接触网几何参数立体视觉测量系统

接触网几何参数是我国高速铁路供电安全检测监测系统（6C系统）的基本检测内容,是保证电气化铁路安全运营的重要参数。基于多目立体视觉技术研究设计了一种接触网几何参数测量系统,并测量拉出值、接触线高度等几何参数。研究开发了一种高速同步频闪照明技术,该技术使测量系统的功耗显著降低,图像质量和抗阳光干扰能力显著提升。建立了用于接触网几何参数测量的线阵相机立体视觉测量模型,并提出了一种可靠的线阵相机立体视觉匹配方法。采用激光二维传感器进行车体振动补偿并建立了车辆振动补偿模型。研制了接触网几何参数测量系统样机并开展了现场测试。测试结果表明：拉出值和接触线高度的测量精度优于10 mm,所提方法为6C系统提供了一种可靠的接触网几何参数测量手段。     

基于原子重力仪的车载静态绝对重力测量

目前大多数原子重力仪的装置复杂、体积庞大、环境适应性差,不能应用于野外进行绝对重力测量,这限制了原子重力仪的应用领域.本文利用自研的小型化原子重力仪,集成了一套车载绝对重力测量系统.该系统主要由原子重力仪、被动平台隔震系统、位姿平台调平系统、差分GPS测高系统、不间断电源供电系统及车载空调温控系统等组成.首先,本文对该测量系统的车载环境适应性进行了评估,发现在野外40℃高温、8°大倾角普通路面的环境下,该系统仍然能够正常工作;其次,介绍了车载绝对重力测量的实验步骤及数据处理方法,并测量了车头朝向对绝对重力测量的影响.最后,在野外平坦路面上进行了重复测线工作,评估了系统的内符合绝对重力测量精度,结果约为30μGal;在野外大倾角山体路面,通过测量不同海拔高度点的绝对重力值,得到了地球的垂直重力梯度值,约为-231(36)μGal/m.本文结果为野外绝对重力勘测提供了依据.     

基于物联网技术的wMPS发射站控制系统

针对工作空间测量定位系统(wMPS)网络测量场中对发射站的控制需求,提出了一种基于物联网技术的发射站集中控制系统;该系统包括发射站节点层,现场网络层和应用层,利用无线传感器与微控制器实现发射站节点的控制与通信,网络层将发射站分区域接入工业网络,测量主机作为服务器对发射站进行统一管理;通过实验表明,无线传输系统延时小,每秒可完成3次完整的控制与响应流程,控制系统运行稳定且易于扩展,提高了测量系统应用于现场时的工作效率。     

腔光力学系统中的量子测量

腔光力学系统近年来迅猛发展, 在精密测量、量子传感等方面已展现出重要的应用价值. 特别是与微纳技术和冷原子技术结合后, 这一系统正发展成为研究量子测量与量子操控的理想平台. 本文首先综述腔光力学在量子测量, 尤其是量子测量基础理论研究方面的进展; 然后分析腔光力学系统中的量子测量原理; 最后介绍我们近来在这方面的研究进展, 并通过我们设计的一系列新颖的基于腔光力学系统的量子测量方案来具体展示该系统在量子测量、量子操控等方面的潜在应用.     

面向地壳形变观测的超高分辨率光纤应变传感系统

高分辨率光纤应变传感系统是地球物理学中地壳微弱形变观测的有力工具.相比于传统的地壳应变观测技术,光纤应变传感器具有测量分辨率高、抗干扰能力强、尺寸小、可复用、易于安装布设等特性,在建立新型地壳形变监测网络中具有很大的应用潜力.本文围绕面向地壳形变观测的纳应变级分辨率光纤应变传感器技术,阐述了应变传感原理与实现超高测量分辨率的机理,并详细介绍了扫频探测、Pound-Drever-Hall解调技术、边带探测、双回路锁定传感、传感器时分复用等技术及相应的传感器系统实现方案,最后,给出了超高分辨率光纤传感器在现场观测的实验结果与分析.     

TDLAS测量CO2的温度影响修正方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量CO₂浓度时,由于测量氛围温度变化的影响引起气体吸收谱线的线强和线型发生变化,最终导致浓度测量存在较大误差。为了克服温度变化对浓度测量的影响,选用中心波长在1 580 nm的DFB激光器,基于直接吸收法,模拟电厂尾部烟道内的高浓度二氧化碳气体环境,研究了在常温(298 K)和变温(298~338 K、间隔10 K)不同温度工况下CO₂浓度的测量。结果显示,常温浓度测量的最大相对误差为-5.26%,最小相对误差为1.25%,相对误差均方值为3.39%,验证了TDLAS测量系统在常温下有着良好的测量精度和稳定性,但其在变温测量时浓度测量结果误差较大,其最大相对误差已经超过25%。为了修正温度变化对浓度测量结果的影响,适应工业测量的需要,在变温测量基础上利用最小二乘法拟合出测量系统在不同温度下的浓度与气体吸收的修正关系式。经过修正后,CO₂浓度测量的相对误差降到5%以下,相对误差均方值降到3.5%以下。修正结果表明,所提出的修正方法可以有效抑制温度变化对浓度测量结果的影响,显著提高了测量系统在变温环境下的测量精度和稳定性,为TDLAS系统测量CO₂浓度的现场应用提供了理论支持和技术保障。     

High-sensitivity methane monitoring based on quasi-fundamental mode matched continuous-wave cavity ring-down spectroscopy

Continuous-wave cavity ring-down spectroscopy (CW-CRDS) is an important technical means to monitor greenhouse gases in atmospheric environment. In this paper, a CW-CRDS system is built to meet the needs of atmospheric methane monitoring. The problem of mode matching is explained from the perspective of transverse mode and longitudinal mode, and the influence of laser injection efficiency on measurement precision is further analyzed. The results of cavity ring-down time measurement show that the measurement precision is higher when the laser is coupled with the fundamental mode. In the experiment, DFB laser is used to calibrate the system with standard methane concentration, and the measurement residual is less than ±4×10^-4 μs^-1. The methane concentration in the air is monitored in real time for two days. The results show the consistency of the concentration changes over the two days, which further demonstrates the reliability of the system for the measurement of trace methane. By analyzing the influence of mode matching, it not only assists the adjustment of the optical path, but also further improves the sensitivity of the system measurement.     

温度对应变式位移传感系统灵敏系数的影响

应变式位移传感系统的工作原理是基于电阻应变效应,该系统具有精度高﹑稳定性好等优点,但温度尤其是极端低温环境将影响该系统的灵敏系数,进而影响其测量精度.本文介绍了一种可用于低温环境的应变式位移传感系统,理论分析和实验研究了温度对该系统灵敏系数的影响,研究结果为其在低温环境中的应用提供了一定基础。     

Calorimetric cell for measuring ultrasonic flow

Apparatus for the absolute measurement of ultrasonic flow is described. The system comprises a calorimetric cell filled with an absorbing liquid. The rise in temperature of which is measured by 72 thermocouples well distributed. The ‘substitution’ method is used for the calibration and an analysis of different parameters, which can influence the accuracy of the measurement, was performed.     

基于DETR的道路环境下双目测量系统

DETR(detection transformer)算法是一个基于Transformer的目标检测算法,具有检测速度快、检测效果好的优势。介绍了一种利用DETR算法及双目视觉原理对道路环境下的人、车、自行车、信号灯等目标进行构建的测量系统。分析了双目测距、相机标定、目标检测以及目标匹配的原理,并以此为基础构建了测量系统。采用目标检测算法检测视野中的目标,利用双目视觉原理对检测到的目标进行测距,同时分析了测量系统中测量误差的来源,并计算其对结果的影响。该算法在KITTI数据集及现实环境中进行测试,测量系统基线为45 cm,对15 m～80 m的指定目标检出率高于90.6%,测距误差小于5.8%,在RTX 2080Ti平台上能够实时运行。     

微分干涉相衬显微镜中偏光棱镜设计

微分干涉相衬显微测量术在生物医学、材料科学等领域中有广泛应用 ,其中偏振分光棱镜设计是关键技术之一。对应用于微分干涉相衬显微系统中的偏振分光棱镜 Nomarski棱镜的主要参数之间的关系进行分析 ,并做了设计计算 ,得出了一些有实用价值的结论 ,使 Nomarski棱镜的设计更简便 ,有利于促进微分干涉相衬显微测量术在我国的推广应用     

星载成像光谱仪杂散光测量

星载成像光谱仪用于获得高准确度的光谱遥感数据,而杂散光是影响其光谱测量准确度的重要因素之一.介绍了此类成像光谱仪杂散光的定义、来源和危害,在比较截止滤光片法、光谱法、谱杂散光系数法等光谱仪器常用杂散光测量方法优缺点的基础上,论述了使用杂散光影响因子描述光谱仪杂散光的可行性和优越性.最后,介绍了使用窄带滤光片测量星载成像光谱仪杂散光影响因子的测量系统组成、测量步骤和测量结果,并分析了测量方法的不确定度.结果表明：杂散光影响因子能有效描述光谱仪的杂散光特性,测量结果与光源、探测器等测量条件无关;窄带滤光片法测量不确定度为0.646%（置信概率约为95%）,能满足星载成像光谱仪杂散光测量的工程需要.     

Monte-Carlo simulation of optical trap stiffness measurement

The high precision calibration of optical trap stiffness is the foundation of the weak force measurement in an optical tweezers system. And the accuracy of the trap stiffness measurement is limited by the bandwidth of the acquisition system. In this article, such an influence is analyzed and discussed. The stiffness measuring process using an acquisition system with a finite acquisition time is numerically simulated by using Monte-Carlo method. Then the simulated results are analyzed by thermal motion analysis method to deduce the trap stiffness for different trapping system and for measuring systems with different acquisition time. As a comparison the power spectrum analysis method is used to study the thermal motion of the bead and to compute the trap stiffness for the same acquisition system, from which it is concluded that the bandwidth of the acquisition system is determined by its acquisition time, not the sampling frequency. The influence of the finite acquisition time or the limited bandwidth on the trap stiffness measurement is discussed. The numerical simulation shows that the measured position, which is here the average position within the acquisition time, shifts to the trap center due to the trapping force, which gives an alternative interpretation for the deviation of the measured stiffness from the true trap stiffness.     

精密离心机动态半径激光测量中死程的真空屏蔽

研究了精密离心机动态半径激光干涉测量中死程的真空屏蔽技术 ,介绍了其中的若干关键技术及其原理和特点 ,给出了系统设计公式。理论分析和实验证明该项技术能够消除长光路中各种环境因素的影响 ,并保证干涉测量系统的示值稳定性     

Error due to two-force excitation in moment mobility measurement

In direct moment mobility measurement, one difficulty is the moment excitation. Two-force configuration excitation is widely used to generate moment in practice. Previous error analysis mainly focused on the initial load of exciters, the matching of the two forces, and the system resonance. In this paper, the distance requirement of two-force configuration in moment excitation is investigated. Based on the numerical calculation, other factors that affect the error in moment mobility measurement are discussed. The influence of the deduced distance requirement on moment mobility measurement is also explained.