An improved windowed Fourier transform for fringe demodulation

A modified algorithm of windowed Fourier transform (WFT) for phase retrieval from electronic speckle-shearing fringe patterns with carriers is proposed. The algorithm is based on the introduction of a fast Fourier transform (FFT) in WFT to reduce computation time for fringe demodulation. Since boundary effects in FFT will influence the accuracy of phase retrieval, the Gerchberg method is employed to extrapolate the fringe pattern at the boundaries to reduce boundary effects. A theoretical analysis of the algorithm is presented. Both simulated and experimental results show that the proposed method has reduced the computation time significantly compared with the convolution method of WFT without sacrificing measurement accuracy.     

基于彩色栅线的结构光动态三维测量技术研究

结构光动态三维测量能够实现运动或者变形物体型面重构。将6色3次伪随机条纹序列的色彩信息溶入亮度呈余弦周期性变化的数字栅线图中,构成彩色栅线空域编码图案。图像解码采用仿视觉过程。在直觉处理阶段,通过亮度峰值与对应的色彩信息来实现周期划分;在专注处理阶段,通过局部亮度变化关系来进行空域解相。实验结果证明,测量系统只需投影单幅图案即可实现物体形貌的三维重构,可满足动态测量的要求,结合亚像素匹配可保证一定的测量精度,能形成多分辨率测量。     

基于ARM的光纤光栅传感信号解调系统的研究

提出了一种以ARM芯片S3C44B0X为核心,采用可调谐光纤F-P滤波器的光纤光栅解调方案。详细介绍了解调原理、系统的软硬件设计以及相关信号的数据处理。实验结果显示设计的系统灵敏度高、解调速度快、成本较低。     

径向剪切干涉波面重建法检测非球面透镜

用共光路径向剪切干涉法来测量非球面透镜的波面。该方法通过波带板将待测波面分离成放大或缩小倍数不同的两波面进行径向重叠。在叠加区域实现剪切干涉。对干涉条纹。利用SCPM求取两波面位相差，在极坐标中将位相差径向迭加得到原始波面位相分布。该方法具有精度高、不损坏透镜镜面、适合用于实时检测等优点。     

双边缘均值光纤Bragg光栅波长解调技术

光纤Bragg光栅（FBG）传感器是一种波长调制型传感器，波长解调技术是FBG传感系统的关键，通常是对FBG反射谱进行波形采样，得到反射谱的峰值信号，以此作为FBG中心波长的特征值。这种方法需要实时采集大量数据，所以影响解调速度。通过对FBG反射谱的分析，得出FBG反射谱具有很好的对称性。在此基础上提出了采用反射波双边缘均值的方法测算中心波长。实验证明，采用这种方法进行波长解调，可以使FBG信号处理简单、动、静态波长时测算精度高，可以极大地提高解调系统处理FBG传感信号的速度。     

HXMT卫星地面样机成像实验

硬X射线调制望远镜(HXMT)致力于实现硬X射线能段的高灵敏度巡天.HXMT地面样机已在中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室建成.它包括18个栅条准直的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体探测器,总有效探测面积为5000cm². 探测器工作在20—250keV,视场范围5.7°×5.7°通过近距离放射源成像实验和直接解调成像方法的使用,地面样机能够达到2'点源定位精度和5'角分辨率(FWHM).     

啁啾光栅结合边缘线性滤波解调的 FBG应变测量系统

介绍一种采用啁啾光栅并结合边缘线性滤波解调的FBG应变测量系统。系统中探头以2个光纤布喇格光栅(FBG)的波长差作为传感信息测量等强度悬臂梁的应变，避免了测量过程中温度变化因素对测量结果的影响，并且提高了灵敏度和分辨率。采用啁啾光栅结合长周期光纤光栅边缘线性滤波技术的波长解调方案，理论上证明了该系统的可行性，系统测量范围为0～500με，在海上开采平台、高层建筑、大型基础构件、桥梁大坝等结构的健康监测中具有一定意义。     

超声波电源中数字鉴相器设计

超声波电源系统中电压电流相位差测量精度影响着换能器振幅稳定性以及系统工作效率。目前基于异或门原理,采用分立数字芯片实现鉴相的方案,存在信号调理电路复杂、线性范围小、精度低等问题。为提高电压电流鉴相精度,该文提出了一种数字鉴相器设计。该数字鉴相器采用正交解调原理鉴相,并使用坐标旋转数字算法在FPGA上实现了鉴相器的设计,简化了电路,减少了杂散信号的干扰。经过Modelsim仿真测试表明在30 dB信噪比条件下鉴相误差为0.21°,最后经过实验测试,数字鉴相器鉴相最大误差绝对值为0.256°,提高了测量精度。     

Distributed strain sensing using frequency-modulated continuous-wave reflectometric optical technique

This paper presents an analysis describing the feasibility of a distributed optical fiber strain sensor whose principle of operation is based on the frequency-modulated continuous-wave (FMCW) reflectometry technique. The system consists of a frequency-swept laser diode and an unbalanced two-beam interferometer. In this system, the test arm comprises a number of single-mode fibers, which act as the sensing fibers, with a mirror at the far end and mechanical splices as the connectors, as well as the reflectors. Theoretical analysis shows that the measuring resolution of the strain is inversely proportional to the length of the sensing fiber. The strain variation of the sensing fiber is measured by demodulating the phase shift of the beat signal using a heterodyne signal processing system, and therefore the requirement of a high precision temperature control of the light source can be eliminated in this way. The comparison between the theoretical and experimental values of the strain resolution showed excellent agreement.     

基于对数解调的递变能量CT成像方法

复杂结构件由于有效厚度差异大和成像系统动态范围受限, 单一能量下的投影数据信息不完整, 常用CT重建算法及不完全数据重建算法无法在数据缺失严重的情况, 有效实现复杂结构件的CT重建. 为此论文提出基于对数解调的递变能量CT成像方法. 该方法在分析直接高动态CT成像所存在问题的基础上, 提出利用对数变换压缩递变能量投影序列动态范围, 并利用现有的基于图像灰度一致性的融合方法, 计算融合加权系数, 再经常规重建算法实现复杂构件的CT成像. 论文并以某复杂仪表为对象, 进行实验, 相比传统的固定能量成像方式, CT信息完整, 质量高. 从而说明论文所提出的方法, 能够实现CT系统动态范围的扩展, 实现复杂结构件的高动态CT成像.