超高速小弹丸激光片光测速系统的研制及应用

为满足轻气炮实验中对超高速小弹丸的测速需求,研制了一套激光片光测速系统.系统采用片光压缩技术、光谱滤光技术以及电路滤波和宽带放大技术,解决了超高速小弹丸测速成功率低和易受干扰的问题,测速信号具有较高的信噪比.在轻气炮实验中,该系统实现了对高速小弹丸的速度测量,与激光光束遮断法对比,测量结果的不一致性小于1％,系统的测量...     

激光陀螺仪频率稳定度高精度测量系统的研制

以碘稳定激光器为频率标准，根据拍频检测的原理，建立了一套高精度的激光陀螺仪频率稳定度测量系统。经过实验验证，该系统实现了可用光功率仅为0．1uw量级的微弱激光陀螺仪频率稳定度的测量，测量精度达到了10^-11量级。该系统的研制成功为深入开展激光陀螺仪的稳频研究奠定了基础。     

冲击氩气光谱时间分辨测试技术

利用光学多道分析仪面阵CCD结构,采用光同步触发技术,建立了冲击波阵面时间分辨光谱测试系统,并实际测量了冲击氩气的时间分辨光谱,结果表明,在冲击到12000K温度时,氩气有带状辐射光谱,没有观察到线谱。同步技术和时间分辨设计是研究的重点。     

硅基底多层薄膜结构材料残余应力的微拉曼测试与分析

针对MEMS器件制备中两种典型的硅基底多层薄膜结构的残余应力问题,本文提出了利用微拉曼光谱技术测量其残余应力的方法,分析并给出了硅基底多层薄膜结构中的残余应力分布规律。实验结果表明,在硅基底和薄膜内存在较大的工艺残余应力,残余应力在基底内靠近薄膜两侧部分呈非线性变化,在基底内主要呈线性变化,并引起基底整体翘曲。基于实验结果分析,提出了硅基底多层薄膜结构的分层结构模型。本文工作表明微拉曼光谱技术是测量与研究硅基底多层薄膜结构残余应力的一种有力手段。     

CsI（TI）与LYSO转换屏在高能X射线激发下的发光光谱

转换屏在高能X射线激发下的发光光谱对高能X光闪光照相接收系统的组建有着重要意义。应用OMA光谱采集系统，设计实验对CsI（TI）和LYSO转换屏在“神龙一号”直线感应加速器（LIA）X射线激发下的发光光谱进行研究，给出了光谱曲线。结果表明，相对于文献报道的低能X射线辐射，高能辐射下CsI（TI）屏的发光峰值波长向短波方向移动了14nm，LYSO屏的发光峰值波长向长波方向移动了18nm，而两屏的谱线半值宽度均没有明显变化。实验结果对当前闪光照像光电接收系统质量的评估及将来系统的优化设计将起到重要作用。     

集成光学角速度传感器及其关键器件的研制

本文介绍了清华大学研制的集成光学角速度传感器 ( IORS)系统方案及其关键器件 ,包括 :( 1 )窄线宽单模光纤 Bragg光栅外腔式二极管激光器 ( FBG- LD) ;( 2 )声体波的声光移频器 ( AOFS)及其直接数字合成 ( DDS)的控制电路 ;( 3)谐振型 IORS( R- IORS)的实验装置 ,采用光纤仿真的光波导 Sagnac敏感环 ( SSR) ;( 4 )干涉型 IORS( I- IORS)的实验装置 ,采用光纤仿真的再入式 SSR。采用上述 AOFS研制了一种全光纤延迟的自外差测量系统 ,用于测量上述 FBG- L D。初步的实验结果表明 ,所提出的上述 R- IORS和 I- IORS都可开发为新型光学陀螺的产品     

惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性

惯性测量系统火箭橇试验过程中,惯性测量系统根据试验要求安装于减振平板上,而减振平板通过金属减振器安装于橇体上。通过振动传感器实时测量和记录橇体、减振平板和惯性测量系统的振动和冲击信号,待试验结束后读取记录存储的数据并进行振动量级、振动传递和减振效果分析。提出了一种描述惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性的方法,包括振动谱图例对比、振动谱比值对比和基于AR模型幅值修正的传递函数描述方法。通过对各部分数据进行比较,验证了数据处理方法的正确以及描述惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性的有效性。     

?89mm环圈状态的熊猫型单偏振光纤对光谱带宽的影响（英文）

使用单偏振光纤传输的信号瀑布线明显变窄、稳定度大幅提高,可以提高光信号的保真度和光纤陀螺的测量精度。单偏振光纤的光谱带宽位置与环圈直径有关,?89 mm环圈是单偏振光纤的标准测量状态。通过对数值孔径分别为0.133和0.11的两组熊猫型单偏振光纤从平直到缠绕?89 mm环圈两种状态下的对比测试分析,发现其LP01模式的两个简并基模截止波长λCY和λCX形成的光谱带宽DlC发生了变化,两组光纤的平均光谱带宽变窄率分别是22.22%和30.15%、平均光谱带宽下移量分别是-54 nm和-76 nm。对其发生变化的光学机理进一步分析,表明单偏振光纤的弯曲双折射、弯曲应力和数值孔径的综合作用是产生上述现象的原因。     

远距离,高精度二维动态位移测量

本文介绍了基于ＣＣＤ位置探测技术的远距离位移测量系统。将一明亮光标固定于被测目标位置上，用望远显微成象系统将光标成象于ＣＣＤ的光靶上，ＣＣＤ摄像机将靶面上的光信号转变为相应的电信号，利用数字图象处理技术可以精确地确定光标的位置。通过与初始位置的比较，可以测量被测目标所产生的微小位移。在６ｍ的测量距离上可获得０．０１ｍｍ的测量精度，而且通过改变光学系统可使测量距离扩大到１００ｍ甚至更远     

锗硅缓冲双轴应变硅材料ε-Si/Ge_(0.3)Si_(0.7)/Ge_xSi_(1-x)/C-Si内部残余应力的显微拉曼实验分析

应变硅技术是一种被称为延续摩尔定律的技术,是集成微电子技术的热点之一。本文以锗硅缓冲双轴应变硅材料(ε-Si/Ge_(0.3)Si_(0.7)/Ge_xSi_(1-x)/C-Si)为研究对象,采用显微拉曼光谱技术,开展了该多层半导体异质结构内部残余应力的实验力学分析。这是面向多层结构残余应力与表/界面力学行为的多尺度实验力学分析,本文首先简述了该应变硅的制造工艺和超低粗糙度横截面样品的加工方法,并推导了针对锗硅合金拉曼-力学测量修正关系,进而对应变硅样品的表面和横截面进行了显微拉曼力学测量实验,给出了多层异质结构内部的残余应力分布,并以此为基础讨论了多层界面的力学行为。     

标准加速度计研制中的若干问题

为保证振动加速度测量的准确性,我们研制了在20赫到10千赫频段内传递加速度的标准加速度计.标准加速度计的结构 ...     

埋光纤光栅传感器智能土木结构应变监测

采取与土木工程施工特点相适应的操作工艺与保护方法，将光纤Bragg光栅传感器埋入钢筋混凝土结构中，分别在实验室和实际工程施工现场对混凝土内部的应变进行了测量。实验中光纤Bragg光栅传感性能良好，能够监测混凝土内部应变状态，显示出成活率高、绝对值测量、寿命长等优势，为建立基于光纤传感器的结构健康监测系统奠定了基础。     

气流流场的高分辨激光光谱法测量

对高分辨率激光光谱技术用于气流流场的测量方法进行了探讨．利用不同波长光波频率的自动扫描进行了静态和动态、单向和相向光的吸收光谱测量,得到了初步的实验结果,并对实验中的关键技术及难点进行了讨论     

折射式激光多普勒测速系统

为了测量透明物体横向运动时的位移速度,提出了一套基于激光外差干涉技术的折射式激光多普勒测速系统,并对该系统所采用的多普勒效应测速方法进行了研究。首先,通过外差干涉系统使测量光与参考光发生干涉,利用信号探测系统探测它们合光束光强变化波形。然后,使用信号分析软件分析此波形,得到合光束的拍频,即测量光与参考光的频率之差。最终,利用此拍频值进行理论计算,求出垂直于探测光方向匀速运动时三棱镜样品的位移速度,并分析了整个系统的测量误差。实验结果表明,对20μm/s、80μm/s、140μm/s、200μm/s等给定的位移速度,该系统的速度测量误差不超过1.5%。测量结果具有良好的可重复性,证实了该系统的有效性与可靠性。实验系统原理简单,输出信号信噪比较高,测量精度高,具有广泛的适用性。     

结构局部应力场全景光弹测量方法研究

针对大型结构局部复杂应力场直观测量的需求,提出了全景光弹测试技术。在经典光弹实验系统中,偏振系统的大小限制了试件尺寸;同时理想光源系统的复杂性降低了实验测量的机动性。由于这两方面的限制导致经典光弹方法在测量大型复杂结构时存在较多的非确定性。为此建立了一个等效偏振系统,通过在试件表面镀制偏振膜的办法将偏振系统依附于试件表面,以解决试件尺寸限制问题。同时放弃了理想光源而采用自然光源,以提高测量的机动性。通过四点弯曲实验来检验本文方法的有效性。结果表明提出的测量技术是有效可靠的。利用本文提出的方法,对实际桥梁中缩尺试件的局部应力场进行了测量,得到了可用于结构模型修正的应力中心线信息。     

玻璃纤维材料的高频隔振性能及其隔振系统的模拟

文章给出了玻璃纤维材料隔振系统,在几种厚度和荷重情况下,高频绝对传递率的测量结果。结果表明,这种材料隔振系统在各频率的输入加速度相等条件下,其高频传递率比普通简单系统的相应值要高。发现用弹簧刚度随频率平方增加的线性变刚度系统,能在一定频率范围内,较好地模拟玻璃纤维材料隔振系统的高频传递特性。理论计算曲线与实测值符合得很好。文章还给出了用传递率测量值确定变刚度系统参数的近似方法,估算了该方法的误差,其粗度足以满足工程要求。对于变刚度系统振动方程的求解,根据输入荷载的类型,可以化为不同情况的简单系统的振动方程来求解。     

CsI(Tl)与LYSO转换屏在高能X射线激发下的发光光谱

转换屏在高能X射线激发下的发光光谱对高能X光闪光照相接收系统的组建有着重要意义。应用OMA光谱采集系统,设计实验对CsI(Tl)和LYSO转换屏在"神龙一号"直线感应加速器(LIA)X射线激发下的发光光谱进行研究,给出了光谱曲线。结果表明,相对于文献报道的低能X射线辐射,高能辐射下CsI(Tl)屏的发光峰值波长向短波方向移动了14nm,LYSO屏的发光峰值波长向长波方向移动了18nm,而两屏的谱线半值宽度均没有明显变化。实验结果对当前闪光照像光电接收系统质量的评估及将来系统的优化设计将起到重要作用。     

基于TDLAS的层析成像技术TDLAT简

可调谐二极管吸收光谱技术（tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS）已成为超声速燃烧的重要测量手段之一. 为提高其空间分辨能力，需发展基于TDLAS，结合层析成像术的二维断层成像术（tunablediode laser absorption tomography, TDLAT）. 设计了一套基于6 平行光束-旋转测量的新型TDLAT 系统，吸收波长为7 185.6 cm^-1 和7 444.3 cm^-1 双线，采用分时-直接吸收探测策略. 重建中，使用代数重建算法，先分别反演计算两吸收线的吸收率和吸收比分布，再获得温度和浓度分布. 利用该系统，在CH₄/Air 预混平面燃烧炉上开展初步验证试验. 结果表明，TDLAT 系统可以反演出温度和浓度分布特征，反演的温度分布结果与热电偶测量值吻合较好. 进一步改进该系统，可用于超燃直连台中，测量燃烧室出口气流的温度和组分浓度分布.     

基于光流算法的粒子图像测速技术研究和验证

光流测量技术作为一种新的空气动力学实验技术,以其像素级分辨率的矢量场测量优势获得广泛的应用。光流测量技术使用光流约束方程,配合平滑限定条件,可以进行速度场测量,获得高分辨率的全局矢量场。本文首先通过研究积分最小化光流测速理论和算法,采用C++编写光流速度测量程序;然后通过三种典型的人工位移图像对光流计算程序进行了验证,并将结果和标准位移分布进行比对分析,以指导如何在实际应用中获得高精度光流速度场;最后进行小型风洞后向台阶实验,利用高速相机拍摄示踪粒子图像,使用光流计算程序获得速度矢量场,同采用互相关算法的粒子图像测速计算结果相比较,体现出光流计算方法像素级分辨率的矢量场测量优势。     

光谱带宽对单偏振光纤消光比的影响

消光比是表征单偏振光纤偏振性能好坏的特征参数之一,影响它的因素有很多,如光谱带宽。结合熊猫型单偏振光纤的测量,搭建了双轴光谱带宽测量系统,通过对单偏振光纤的光谱带宽、消光比参数的大量测量和分析,找到了光谱带宽对消光比参数影响的原因。结论是单偏振光纤的工作波长要远离光谱带宽的下限位置,即HE_(11y)模式的截止损耗峰,另外,要求HE_(11y)模式的截止损耗要陡峭,这样才能保证单偏振光纤具有高消光比特性。