Multichannel fiber optic Fabry-Perot nonscanning correlation demodulator

A multichannel fiber-optic Fabry-Perot (F-P) demodulator based on nonscanning correlation demodulation is proposed. The demodulator principle is analyzed, and the prototype of nonscanning correlation demodulation fiber-optic F-P demodulator is made and tested. The measurement range of the prototype is from 10 to 40 μm, the demodulation resolution is 8 nm, and its stability is 7 nm. This method provides a feasible solution, which guarantees the practicability of the fiber-optic F-P sensor network.     

含分布浮体的复杂构型深海缆线的动响应及其时空演化

深水柔性缆线是深海资源开采系统的重要组成部分, 随着水深的增加, 深水缆线长径比达103, 结构柔性变得很大, 且沿展向非均匀分布的浮力模块, 使得缆线构型变得更加复杂、张力等结构参数沿展向变化, 这使得环境载荷作用、海面船体运动等激励作用下的缆线流固耦合响应变得更加复杂, 给结构安全带来严峻挑战. 本文针对Double-stepped这种新构型深水缆线, 基于其流固耦合特性和载荷模型表征, 建立了含分布浮体的深水缆线动力学控制方程, 并结合有限元数值模拟和水箱模型实验, 进行了复杂构型缆线的动响应研究. 考察规则波和极端波浪环境载荷作用、海面船体运动等激励因素对结构响应的影响, 给出位移和张力等响应的时空演化规律, 并基于WKB理论分析了变参数结构响应幅值和波长的演化规律和机理. 结果表明: 结构响应沿着缆线长度向下传播过程中非单调变化, 在低张力区域会出现局部峰值; 由于分布浮体的存在使得结构参数轴向变化且不连续, 响应时空演化变得更加复杂, 呈现驻波、行波混合效应, 而且张力不但会影响位移幅值, 还会引起响应传播过程中的波长改变.      

Multi-parameter fusion algorithm for auto focus

<正>A multi-parameter fusion algorithm(MPFA) for auto-focus(AF) is discussed.The image sharpness evaluation algorithm(ISEA) and zoom tracking method(ZTM) are combined for AF.The zoom motor position (z) and background complexity(c) are regarded as the main parameters of this algorithm.A priority table depending on z and c is proposed.Modified ISEA or ZTM is adopted according to the priority table value. The hardware implementation of the MPFA on Texas Instruments' Davinci digital signal processor is also provided.Results show that the proposed scheme provides faster focusing compared with the conventional approaches.     

Laser-produced plasma helium-like titanium Kα x-ray source and its application to Rayleigh-Taylor instability study

Several experiments are performed on the ShenGuang-II laser facility to investigate an x-ray source and test radiography concepts.X-ray lines emitted from laser-produced plasmas are the most practical means of generating these high intensity sources.By using a time-integrated space-resolved keV spectroscope and pinhole camera,potential helium-like titanium Kα x-ray backlighting (radiography) line source is studied as a function of laser wavelength,ratio of pre-pulse intensity to main pulse intensity,and laser intensity (from 7.25 to～11.3×10 15 W/cm 2).One-dimensional radiography using a grid consisting of 5 μm Au wires on 16 μm period and the pinhole-assisted point projection is tested.The measurements show that the size of the helium-like titanium Kα source from a simple foil target is larger than 100 μm,and relative x-ray line emission conversion efficiency ξ x from the incident laser light energy to heliumlike titanium K-shell spectrum increases significantly with pre-pulse intensity increasing,increases rapidly with laser wavelength decreasing,and increases moderately with main laser intensity increasing.It is also found that a gold gird foils can reach an imaging resolution better than 5-μm featured with high contrast.It is further demonstrated that the pinhole-assisted point projection at such a level will be a novel two-dimensional imaging diagnostic technique for inertial confinement fusion experiments.     

基于附加环结构的分布式光纤传感系统研究

研究了一种使用2×2耦合器将附加环耦合到萨格奈克主环上的分布式光纤传感预警系统.采用单模光纤和脉冲光源,在时域上提取光不同次经过附加环的干涉光束多重响应.理论推导和仿真试验证明,比较多重响应的幅度能够探测发生在主环里因外界破坏事件引起的振动所在位置.提出了准确定位的数学模型,其定位方法与外界作用的频率特性无关.     

纤芯失配型光纤传感器折射率敏感特性

根据菲涅耳公式和功率反射系数关系式,分析纤芯失配型光纤传感器折射率传感原理;采用单模/多模光纤制作传感器,研究传感器输出光功率随甘油溶液折射率变化特征,并验证理论计算结果.表明媒质折射率n2=1.300～1.441时,传感器输出光功率强且几乎不发生变化;nz=1.441～1.452时,传感器输出光功率呈线性快速下降,其斜率为-155.91;当媒质折射率与单模光纤包层折射率接近时,传感器输出光功率几乎为0.验证实验发现,传感器线性快速下降的折射率范围为1.442～1.454,斜率为-49.67,其输出光功率随甘油溶液折射率变化规律与数值模拟结果基本一致.该传感器具有结构简单、成本低、传感系统全光纤化等特点,能用于有毒有害、易燃易爆等特殊环境下物质折射率的高精度测量.     

软性亲水性接触镜几何参量的光电成像测量方法

提出了对软性亲水性接触镜采用非接触的光电成像检测方法.将浸于液体中的软性亲水性接触镜置于高准确度的标准环上，采用投影光学系统将其投影放大，并用光电图像探测器接收软性亲水性接触镜的放大图像.通过计算机图像处理、计算出放大后的图像尺寸，然后利用成像公式、标准环的尺寸等相关参量，最终计算出软性亲水性接触镜的实际几何参量.采用放大倍率为20倍的投影成像光学系统，像元中心距为50 μm、像元数为512位的CCD线阵， 51系列单片机进行数据处理.经计算，该光电成像测量系统对软性亲水性接触镜的中心厚度、曲率半径的测量分辨力达到了0.005 mm,远高于系统0.01 mm的准确度要求.     

光栅平动式光调制器结构参量的优化分析

提出的光栅平动式光调制器是一种基于微机电系统(MEMS)工艺的光调制器,利用其表面具有的变形部分(可动光栅)提供衍射光栅,通过控制可动光栅的位移实现光调制器的两种工作状态,即亮态和暗态。根据衍射理论和傅里叶光学对光栅平动式光调制器工作状态的光学特性进行了详细的理论分析和仿真。重点讨论了可动光栅占空比、长度L1、垂直光栅周期方向上边框长度、光栅栅条宽度、整个器件的光栅周期数等对光调制器工作性能的影响。结果表明,可动光栅与反射镜的距离为入射波长的一半时,调制器工作在暗态;而当可动光栅向反射镜方向下移入射波长的1/4时,光调制器工作在亮态;要达到最佳的衬比度,需满足可动光栅的栅条宽度为光栅周期的一半,L1应该为光栅周期的整数倍;在不满足L1为光栅周期d的整数倍时,可动光栅在垂直于光栅周期方向上的边框越小越好;光栅栅条越宽、光栅周期数越多,衬比度越高。     

光切法三维轮廓测量的原理及其应用

本文阐明了光切法三维轮廓测量的原理，分析了光切法在实际测量系统中的应用——双光源光切法，提出了与之相适应的空间及图像匹配方法，并用实验证明了此方法的正确性     

模板法测量图像传感器调制传递函数方法研究

在干涉条纹投射法测量的基础上，提出了利用正弦模板法测量图像传感器调制传递函数的新方法.通过将一定空间频率的正弦模板直接投射在图像传感器上，获得了同频率光强呈正弦分布的图像，通过计算求出图像传感器的调制传递函数.讨论了其具体实现方法，并用空间频率为50l/mm的计量光栅做了近似实验，采用了相应的数据处理方法，获得了较为满意的调制传递系数.