基于拉曼散射光动态校准的分布式光纤温度传感系统

分布式光纤温度传感(distributed temperature sensor, DTS)系统进行温度测量时,参考光斯托克斯光强度随着温度的升高而增大,使信号光反斯托克斯光与参考光斯托克斯光强度的比值减小,测量温度小于真实温度,降低系统的测温准确度.本文提出并实验验证了一种新的动态校准法修正斯托克斯光信号,可有效减小斯托克斯光导致的测温误差,提高系统的测温准确度.该方法根据参考光纤中的实时斯托克斯光强分布,模拟出对应的整条光纤在参考温度环境中的斯托克斯光强度曲线,实现斯托克斯光的温度响应修正.实验结果表明,与传统温度解调方法相比,分布式光纤温度传感系统进行斯托克斯光动态校准后测温准确度最高提升4.3℃.与瑞利噪声抑制法联用后,测温准确度提高8.9℃.本研究为DTS系统进行高温环境温度监测提供了一种新的解决方案.     

密立根油滴实验中温度因素的影响：理论考量与实验校准

密立根油滴实验中，油滴荷电量的测量往往受各种误差的影响。研究发现，忽视温度变化对空气黏滞系数与油的密度的影响，是油滴实验中系统误差的主要来源，考虑其影响是获得理想的元电荷测定结果的必然要求。本研究设计了实时测温的实验方案，并根据温度变化校准实验参数。据此得到的元电荷测定结果，在本研究实验条件下，相对误差从未校准时的4%降至校准后的0.5%。实验结果验证了方案的可行性，以及对温度变化对参数影响所作修正的必要性。     

双氙灯光源积分球日照计校准系统

为解决旋转热释电日照计(RPSDR)室外校准易受环境影响、重复性差、效率低等问题,提出了一种以双氙灯光源积分球系统校准RPSDR的室内校准方法。根据RPSDR的组成、结构和测量原理,利用太阳模拟、积分球环境模拟等技术,设计了以氙灯太阳模拟器输出直接辐射、以穹顶氙灯模拟散射辐射的双光源积分球日照计校准系统,提出了积分球结构参数,分析了氙灯光源的辐照度分布和光谱修正,建立了在室内进行日照阈值校准、在室外进行日照时数验证的综合性RPSDR校准方法。经测试,校准系统的有效辐照面内的辐照度均匀性含中心点时为2.5%,不含中心点时为1.6%,有效辐照面内每小时的阈值点辐照度稳定性为0.68%,光源匹配AM1.5 A级太阳光谱能量分布;对一台RPSDR进行室内阈值校准和室外日照时数比对实验,结果验证了经系统校准后的RPSDR测量的日照时数与直接辐射表测量的日照时数参考值的相对误差不超过1%,绝对误差不超过0.26 h,满足气象行业日照时数的观测要求。     

双氙灯光源积分球日照计校准系统

为解决旋转热释电日照计(RPSDR)室外校准易受环境影响、重复性差、效率低等问题,提出了一种以双氙灯光源积分球系统校准RPSDR的室内校准方法。根据RPSDR的组成、结构和测量原理,利用太阳模拟、积分球环境模拟等技术,设计了以氙灯太阳模拟器输出直接辐射、以穹顶氙灯模拟散射辐射的双光源积分球日照计校准系统,提出了积分球结构参数,分析了氙灯光源的辐照度分布和光谱修正,建立了在室内进行日照阈值校准、在室外进行日照时数验证的综合性RPSDR校准方法。经测试,校准系统的有效辐照面内的辐照度均匀性含中心点时为2.5%,不含中心点时为1.6%,有效辐照面内每小时的阈值点辐照度稳定性为0.68%,光源匹配AM1.5 A级太阳光谱能量分布;对一台RPSDR进行室内阈值校准和室外日照时数比对实验,结果验证了经系统校准后的RPSDR测量的日照时数与直接辐射表测量的日照时数参考值的相对误差不超过1%,绝对误差不超过0.26 h,满足气象行业日照时数的观测要求。     

分布光纤喇曼光子传感器系统的一种解调方法

本文提出一种新的解调方法,在DOFRPS(分布光纤喇曼光子传感器)系统中采用Rayleigh散射OTDR(光学时域反射)曲线解调Raman散射OTDR曲线,提高了系统的测温灵敏度、测温精度,扩展了系统的功能,在2km光纤上可实时测量1000个点的温度、应力和压力;在系统中设置了光纤取样环,确定系统的修正系数,通过计算机进行实时修正,提高了测量稳定性,实验结果与理论分析一致,系统的测温精度达±1℃。     

某机载瞄准系统精度评估测试方法

为了评估某型机载瞄准系统的精度,根据飞行试验参数测试需要,提出了通过图像测量与DGPS融合处理方法进行瞄准精度评估的试验方案。该方案利用飞行试验获取的图像数据与其他测量数据相结合,建立精度评估的方法,该评估方法在该机载武器瞄准系统精度评估得到应用,并且可在同类试验课题中推广应用。     

用于校准能见度仪的标准散射体定标系统的校准方法

为了实现对用于校准能见度仪的标准散射体的快速准确定标,通过测量标准散射体不同散射角的散射系数,实现对标准散射体不同散射角所模拟的大气能见度进行准确定标并对定标系统进行校准.根据定标系统的组成与工作原理,确定定标系统的校准方法并建立相应的校准链,并设计校准链的各组成部分的校准方法.通过对已知散射系数的标准散射体进行定标,验证校准后定标系统定标结果的准确性,进而验证了定标系统校准方法的正确性.实验结果证明:定标系统对标准散射体的散射系数定标结果的误差为7.93%;经由定标系统定标的标准散射体所模拟的大气能见度的最大误差为8.61%,满足用于校准能见度仪的标准散射体的使用要求.     

“六西格玛”方法在机载测试参数误差分析中的应用

科研试飞中,为真实反映飞机各项技术指标的实际状态,机载测试系统需提供精确的数据,而测试的中间环节较多,所测的各种参数结果势必会有误差。为满足试飞任务的精确需求,本文通过从测试系统误差的来源入手,来分析机载测试参数产生误差的各个环节,以压力参数为例,运用“六西格玛” 方法中的测量参数误差的定义、测量、分析、改进及控制五项流程,以三架机的压力传感器的校准历史数据为样本,对精度结果作了详细分析,得出了事先确认参数具体压力变化区间,根据测试系统精度分布特点选用更合适范围的传感器来保证精度要求,将6西格玛”方法用于压力参数误差分析可行的结论。并提出,将其推广到其它各类测试参数的误差分析,将有利于在现有条件下更合理地配套测试仪器设备,更好地满足参数测试精度需求。     

位相测量轮廓术中的相位修正及系统标定的新方法

介绍了在位相测量轮廓术中的一种相位修正及系统参数标定的新方法。对参考面(标定面)上点的位置_相位关系进行全场拟合,并根据该相互关系对参考面相位进行修正,能够非常有效地去除相位误差;提出的参数标定方法能精确得到投影系统参数的组合。实验证明了此方法具有良好的实用性和测量精度。     

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。     

不需要校准激光的法-帕仪中高层大气温度反演方法和观测数据初步分析

本文提出了一种根据FPI观测不需要校准激光而进行温度反演的方法, 给出了进行温度反演的解的解析形式. 依据武汉大学FPI大气温度测量系统获得的630 nm和557.7 nm观测数据, 利用上述方法进行温度反演, 结果表明本文方法不需要校准激光, 能用于不同波长的FPI温度反演.     

瞬态大电流测量结温中校温曲线弯曲现象的研究

利用脉宽250 μs、占空比5%的0–1.5 A脉冲电流, 分别在50, 70, 90, 110, 130 ℃条件下, 对TO-247-2L封装型PIN快恢复二极管大电流下的校温曲线进行了测量分析. 研究发现, 恒定大电流条件下, 二极管的校温曲线随温度变化发生弯曲. 分析表明, 弯曲现象主要是由于串联电阻受迁移率的影响随温度发生变化而引起的. 通过实验测量及理论计算, 得到了准确的非线性校温曲线, 从而减小了瞬态大电流测量结温中的误差.     

碳纤维复合材料内部缺陷深度的定量红外检测

利用脉冲红外热成像技术对碳纤维复合材料试件内部的模拟脱黏缺陷的深度进行测量, 研究在被测物热属性参数未知情况下,碳纤维增强塑料中缺陷深度的测量方法. 分析了平板材料在脉冲热源激励下的一维热传导模型;给出了内部缺陷深度的红外测量原理; 选用对数温度二阶微分峰值时刻作为特征时间测量缺陷深度; 考虑单点标定测量深度可能产生较大的随机误差,提出利用最小二乘法多项式拟合建立阶梯件中阶梯深度与其对应的对数温度时间二阶微分曲线峰值时间两者之间的标定关系式的方法, 选择在相对误差平方和最小情形下的拟合关系式作为脱黏缺陷深度测量的标定关系式. 实验结果表明,利用该方法测量脱黏缺陷深度的精度优于单点法标定测量结果, 实现了在被检测材料热属性参数未知的情况下仍能较准确地测量脱黏缺陷深度.     

机载摄像机快速标定技术研究

针对飞行试验机载摄像机的标定,提出了一种基于光束法平差的高精度像机标定方法。首先,通过在测试目标周围放置带有编码标志点的标定板,拍摄其多种状态,经图像处理,获取标志点的编码以及中心坐标。然后通过相对定向、绝对定向、三维重建、捆绑调整,以及加入标志点之间的距离约束,得到数字摄像机内外方位元素和镜头畸变差参数,实现机载摄像机快速标定。实验结果表明：该标定方法不需要做高精度的现场控制点,重投影误差小于1cm,标定精度满足飞行试验测试要求。     

基于PXI总线的多路机上铂电阻温度校准系统的设计

针对旋钮式铂电阻模拟仪在温度校准中单次单通道效率低下的问题,提出一种基于PXI总线的可编程多路铂电阻温度校准系统。对系统功能、硬件组成、工作原理和软件设计做了详细的论述。多路温度校准系统选用基于PXI总线的可编程电阻卡,通过程序指令设定温度校准点,经由以太网进行数据传输,上位机软件进行数据记录和处理,最终实现了机上多通道的温度自动化校准。该设备已应用于型号试飞工作中,显著地提高了校准效率和可靠性。     

利用温变电容特性测量发光二极管结温的研究

结区的温度, 简称结温, 是发光二极管(LED) 的重要参数之一, 它对LED 器件的出光效率、光色、器件可靠性和寿命均有很大影响, 准确测量LED 器件的结温对制备LED 芯片、器件封装和应用有着重要的意义. 本文利用反向偏压下的LED的势垒电容随温度变化的特性, 提出了一种LED结温测量的新方法. 论文首先测量和分析了LED在室温下反向偏压时的电容-电压(C-V)曲线和不同反向偏压下的电容-温度(C-T)曲线, 结果表明, 在合适的偏压下, LED的电容随温度的增大而显著增加, 并呈现良好的线性关系. 在LED工作中监测其电容的变化, 并与C-T曲线进行对比, 实现了LED结温的测量, 其测量结果和传统的正向电压法的结果相对比, 两者符合较好. 最后, 利用上述方法测量了LED 在恒流和恒压条件下的结温的实时变化过程. 较传统的结温测量方法, 本方法的优点在于只须要一次定标测量, 且可实现LED在任意电压和电流下的结温测量.     

飞行试验机载网络数据实时处理技术研究

为实现飞行试验机载网络数据实时处理,对动态数据接口、机载网络数据传输结构和实时数据解析方法进行研究,开发基于VC+ 的实时处理软件系统。根据数据采集系统生成的硬件配置文件建立动态数据接口与硬件进行连接,在此基础上利用网络套接字方法对实时传输的网络数据进行捕获,将捕获的网络数据结合结构参数信息进行解析处理,实现机载网络数据的实时处理。此软件系统已在某项目上进行测试并得到成功应用,实践证明此软件系统能够对机载网络数据形象准确的真实解析,进行数据有效性检查、数据采集与记录等方面的实时处理,同时为系统架构扩展和进行深一层的研究提供了科学保障。     

Field Performance Prediction Method Based On Contrast Metric Of Target Sub Regions

The field performance prediction of infrared imaging system is an important subject in infrared imaging field. In this paper, a novel method for predicting TA (target acquisition) performance is proposed, which combines the TOD (triangle orientation discrimination) threshold curve with an improved contrast metric based on the temperature in target sub regions. Specifically, the target is first subdivided into some sub regions with different target/background differential temperatures according to its thermal structure distribution. The number of equivalent triangle patterns across each sub region is calculated utilizing its effective size, the apparent temperature difference line, and the TOD curve. Further, the total number of equivalent triangle patterns over the integral target is achieved. Combining the TOD criteria, the target acquisition ranges for different discrimination (detection, recognition, and identification) levels are obtained by solving a set of equations. Comparisons with the preliminary experimental results show that this new TA approach can provide reasonable prediction of field performance. Foundation Item: The project supported by National Natural Science Foundation of China (No: 60477038).     

利用QuickBird数据进行热红外遥感成像模拟的研究

针对基于机载热像仪图像或随机产生仿真场景的早期热红外成像模拟系统,提出了对高分辨率QuickBird图像进行星载热红外成像模拟的方法。基于高分辨率QuickBird图像,采用ISODATA法进行非监督分类,得到土地分类专题图,通过地物光谱数据库获得场景地物温度及发射率,从而可获得地面辐亮度图像;利用大气辐射传输软件MODTRAN对其进行大气修正,结合卫星遥感器辐射定标系数,最终可得到卫星遥感器输出图像。仿真结果表明,利用QuickBird进行热红外遥感成像模拟是一种全新而有益的尝试,对伪装效果检验等具有一定的参考价值。     

机载合成孔径雷达海面风场探测辐射定标精度要求研究

复杂的机载合成孔径雷达系统使得探测精度要求研究难以系统有效. 依据辐射定标精度在机载合成孔径雷达海面风场探测信息流程中的作用, 提出通过辐射定标精度要求整体考察系统探测精度要求的研究方法, 仿真研究了CMOD4地球物理模型函数的参数关系,系统地确定出不同入射角和风向条件下机载合成孔径雷达海面风场探测的辐射定标精度要求.研究结果表明, 辐射定标精度要求随着入射角的增加而降低,且随着风向变化呈周期性变化, 这一规律与CMOD4地球物理模型函数中由风速变化引起的后向散射截面变化值的变化规律一致. 依据这一规律,研究发现通过采用有源定标器定标、设计载机做侧风飞行以及选择大入射角的探测图像作为反演图像区这三种手段,能够提高风速反演精度.