叠栅条纹检测位移实验系统

采用叠栅条纹技术可以实现对位移量进行精确测量和控制．从叠栅条纹的产生．光电信号的转换，到对信号的鉴零、编码、计数、显示和控制，可形成较完整的实时监测系统，实现高精度检测、控制位移量．     

基于莫尔信号的精密位移测量与控制的研究

应用光衍射理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统,建立了衍射莫尔信号与对应位移的数学模型,并通过计算机仿真对莫尔信号的位移特性进行了研究。在此基础上构建了一套精密位移测量与控制装置,取差动零次激光莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位移检测及全自动精密定位。实验结果表明,基于激光莫尔信号的精密检测与控制装置可获得得5nm的位移分辨率及±0.4μm的定位精度。     

基于光纤叠栅的全光纤声光可调谐滤波器的特性分析

本文提出了一种基于光纤叠栅的全光纤声光可调谐滤波器, 与普通光纤布拉格光栅型全光纤声光可调谐滤波器相比, 该滤波器能够对光纤叠栅的两个中心波长进行同步调制. 理论分析了声波频率和声致应变幅度对基于光纤叠栅的全光纤声光可调谐滤波器的传输光谱的影响, 结果表明, 各阶次反射峰分别以两个主反射峰为中心呈对称关系, 且主反射峰与其所调制出的次反射峰之间的波长间隔与声波频率成正比, 而两个主反射峰所调制出的同阶次反射峰之间的波长间隔与声波频率无关; 声致应变幅度主要影响主反射峰及次反射峰的反射率的变化. 实验中, 分别测试声波频率为390 kHz和710 kHz的基于光纤叠栅的全光纤声光可调谐滤波器的传输光谱, 实验结果的变化趋势与仿真分析结果相一致.     

模糊PID控制下移动机器人定位方法研究

机器人定位研究一直是机器人学研究的重点,但目前机器人定位方法都存在缺点,抗干扰能力差,不能做到准确定位,主要是由于环境等多方面因素的干扰,定位误差会逐渐加大。由于上述原因,提出了一种基于设定值加权模糊PID控制的移动机器人自定位方法。给出了定位过程的参数,为机器人移动建立模型,设计一种模糊 PID 控制器,根据误差及变化率大小,选择模糊定位或PID定位,实现移动机器人的智能定位,提高机器人定位准确的准确性。通过仿真实验结果证明：模糊PID控制的机器人自定位方法对移动机器人的定位过程有较好的改善作用,实用效果较好。     

基于计算机视觉的屏板精密定位系统研究

针对荫罩式等离子显示器屏板定位的特点, 研制开发了一套基于计算机视觉的荫罩式等离子显示器屏板精密定位系统, 系统以工业控制计算机为核心, 取CCD信号为控制信号, 由微机控制实现高精度位置检测及全自动精密定位, 从而实现等离子显示器前基板、荫罩和后基板三者之间的全自动精密定位。采用的快速图像边缘检测技术、特征图形标识识别技术和精密驱动控制技术, 可有效提高位置检测信号的灵敏度及定位速度。系统在软、硬件方面采取的一系列抗干扰措施, 确保了较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明, 基于计算机视觉的精密定位系统可获得±5μm的精密定位, 对荫罩式等离子体显示器的产业化具有重要的实用价值。     

基于互相关算法的飞机导线故障诊断与定位系统设计

以飞机导线短路故障和断路故障为研究对象,目的在于寻求一种测试方法能够提高应用时域反射测量原理进行故障诊断与定位的精度。按照实际机场工程应用背景,设计了以便携式工控机为控制核心、以LabVIEW为驱动软件的飞机导线故障诊断与定位系统。根据信号传播特性,提出了基于互相关算法的故障定位方法,消除了系统误差的影响。计算机仿真和实物测试结果表明该系统具有测试过程方便、准确性高的优点,为提高民航机务维修质量具有促进作用。     

基于校正多相位快速傅里叶变换算法的叠栅条纹相位差测量

叠栅条纹相位差测量是光栅位移测量中的关键技术,在两块光栅相对运动过程中,叠栅条纹信号的频率会因光栅夹角误差的存在而发生偏移,采用传统多相位快速傅里叶变换(MPFFT)算法计算任意时刻叠栅条纹相位值会产生测量误差,导致相位差测量不准确。为了减少频偏所产生的相位测量误差,提出了一种校正MPFFT相位测量算法,推导出了基于相位差校正法的MPFFT谱校正模型。仿真结果表明,在无噪声情况下,当光栅夹角误差为0.1°时,信号的最大频率偏移量约为4.19kHz,传统MPFFT相位测量误差大于100°,经相位校正后,相位测量误差小于0.2°,相位差测量误差小于0.004°;在高斯噪声和谐波干扰情况下,相位差测量误差小于0.2°,当取栅距为20μm时,相位差测量误差所产生的位移测量误差小于0.0111μm,为光栅位移纳米级测量提供了参考。     

基于STM32F4的时栅位移传感器信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的测量精度及分辨率,提出了一种基于STM32F4的时栅位移传感器信号处理系统。系统包括硬件电路和软件设计,运用STM32F4处理器产生的高频时钟脉冲插补感应信号和参考信号的相位差,实现了相位检测。经实验验证,采用系统后,时栅位移传感器的角度误差峰峰值为2.4＂,实现了高精度、高分辨率的时栅角位移测量。     

信息作战环境下舰船无源定位系统设计与实现

信息作战环境下,对我方舰船位置坐标与敌方舰船所在地理位置坐标进行准确、快速定位是定位系统设计的必备条件;传统舰船上使用的舰船定位系统存在定位源信号追踪稳定性差、恶劣环境下的定位信号搜索域范围小、定位波反干扰性差等一系列的问题;通过深度的研究分析,提出信息作战环境下舰船无源定位系统设计;采用三维立体空间定位单元、广域GPNS信号检索模组与谐波振频反干扰技术,实现作战环境下舰船无源定位系统设计;对作战环境下舰船无源定位系统的设计进行仿真实验测试;仿真实验测试证明,提出的信息作战环境下舰船无源定位系统设计具有定位速度快、坐标定位准、定位源抗干扰性强的优点,满足当今恶劣的信息作战环境,能够达到无源定位的目的。     

影栅云纹法中的离面位移与斜率耦合条纹的光力学分析

基于传统的概念,影栅云纹法只能实时获得表征物体大离面位移(深度)的条纹。若要获得反映斜率的条纹,则只有用镜面试件通过反射云纹法或其它的光测法来获得。在研究中发现,在一定的条件下,用影栅云纹法可以获得离面位移与斜率的耦合条纹图。这个新发现打破了已有的传统概念。实验证实了简单实用的影栅云纹法不但能获得物体大变形时的离面位移,而且也可以获得与之对应的斜率条纹。给出了典型的可实时获得的耦合条纹图,并对其基本原理、计算方法和实验技术进行了论述。     

动平台视轴稳定控制的两种智能PID算法研究

分析了动平台下光电探测设备视轴稳定的基本原理,针对用于视轴稳定的伺服控制系统动态和稳态性能指标的高精度要求,设计了两种基于模糊控制的智能PID控制算法——FLCPID复合控制算法和PID参数模糊自整定算法。分别从理论上分析了这两种智能算法的可行性及技术特点,阐述了其设计过程。仿真计算表明,这两种基于模糊控制的智能PID控制算法均能获得优于常规PID的控制效果;FLCPID复合控制算法的调节时间小于0．05s,无超调,PID参数模糊自整定算法调节时间小于0．1s,超调量小于5％,显然前者的动态性能优于后者;后者对300ms时突加的1V扰动信号可完全抑制,有更强的鲁棒性。     

多坐标激光干涉仪用于纳米定位系统中的研究

提出了应用激光干涉量度(LM)系列多坐标激光干涉仪在纳米定位系统中进行同步定位检测,具有尺寸小、重量轻、光源与测量头分离的特点,完全消除了由于光源的震动、发热等因素对纳米定位系统的影响;它的测量分辨率高、测量范围大及本身带有智能分析环节,在IC(Integrated circuit)制造装备及微机械、生物芯片制造装备等方面的应用中,满足大空间范围和超高精度定位的要求,并且可以通过分布式CPU控制方式实现多坐标高速、同步实时定位.     

移相器微位移旋转误差的分析及测试

以压电陶瓷(PZT)微位移器为主要研究对象, 引入一种处理静态干涉图的新方法--虚光栅移相叠栅条纹法,设计实验对一台实际使用的移相器微位移旋转误差进行测试研究,对其引起的波面旋转情况进行了定量的计算分析,并给出测试结果.用虚光栅移相叠栅条纹法处理实验中加有载频的干涉图时,不需要使用任何移相器件,可以进行动态位相的检测,整个移相过程用计算机进行控制,避免了引入额外的移相误差.     

基于实时主动声定位的快速测频算法

针对爆炸试验中冲击波超压传感器位置定位的问题,采用陆上实时主动声定位系统对爆炸试验中冲击波超压传感器位置进行定位。系统中对主动发出声信号频率为已知特定几种频率之一的单频信号的快速实时频率检测,提出了一种快速频率检测算法。算法充分利用信号频率为已知特定几种频率之一这一特定条件,并结合离散时间傅里叶变换(DTFT)与离散傅里叶变换(DFT)的关系以及帕塞瓦尔定理,得出快速频率检测的表达式。经实验验证和计算分析,算法检测频率精准可靠,计算量比其他快速测频算法小得多,更适用于军事紧急状态下陆上实时主动声定位中主动发声和实时定位条件下的快速测频。     

基于频散补偿和分数阶微分的多模式兰姆波分离

由于兰姆波的多模和频散特性,实际检测时在同一激发频率下存在多种模式的混合信号,而各模式信号有不同的频散特性,使得在时频混叠的情况下兰姆波的检测变得十分复杂.本文在频散补偿的基础上,通过时延函数建模,依靠不同模式频散趋势的差异性,将时频混叠信号的分离问题转化为部分模式混叠信号的分离问题.基于分数阶微分的理论,用信号幅值谱分数阶微分极大值和对应频率分别与微分阶次拟合多项式实现特征参数的提取并依靠特征参数重建幅值谱.结合相位谱重构时域信号以实现部分混叠信号中频散补偿后的模式的分离.最后恢复频散获得分离后的兰姆波信号.仿真和实验结果表明,本文方法不仅可以实现时频混叠多模式兰姆波信号的分离,更能保证分离精度,有助于复杂多模式频散信号的分离与处理的进一步研究.     

多坐标激光干涉仪用于纳米定位系统中的研究

提出了应用激光干涉量度（LM）系列多坐标激光干涉仪在纳米定位系统中进行同步定位检测，具有尺寸小，重量轻，光源与测量头分离的特点，完全消除了由于光源的震动，发热等因素对纳米定位系统的影响；它的测量分辨率高，测量范围大及本身带有智能分析环节，在IC（Integrated circuit)制造装备及微机械，生物芯片制造装备等方面的应用中，满足大空间范围和超高精度定位的要求，并且可以通过分布式CPU控制方式实现多坐标高速，同步实时定位。     

基于FPGA的空间倾斜角测量控制系统研究

摘要：针对转台工作面空间角位置定位测量的问题,设计和实现了一种基于FPGA的空间倾斜角测量控制系统。该测控系统以圆光栅和水平电容传感器作为测量元件,根据给定的目标测量位置和传感器反馈角度值对超声波电机进行PID控制,在上位机处理测角数据和发送控制信号。FPGA实现了倾斜角测控系统的高度集成、快速跟踪和精确定位,首先通过波形仿真对验证光栅信号的细分计数和PID控制输出,最后对水平电容传感器输出在± 3″内精确定位性能进行了实验验证。     

基于快速傅里叶变换的可见光室内定位技术的研究

针对传统室内定位方式系统复杂,响应时间不理想的问题,本文利用傅里叶变换处理经方波调制的光信号,用来降低响应时间,并对光信号在传输过程中的反射影响进行了优化,建立了精度高,响应时间快的定位系统模型.基于光强和距离的函数关系,我们给出对接收平面的倾角修正,从而解算出接收器坐标.将该理论构想应用于定位装置,最终实现了快速响应和较高精度的可见光定位系统.     

物理光学 光的干涉与衍射

O348．1 2005042468 影栅云纹法中的离面位移与斜率耦合条纹的光力学分析 =Optics-mechanism analysis method about the coupled fringe pattern of off-plane displacement and slope in shad- ow Moire[刊,中]／云大真(大连理工大学工程力学系,辽宁,大连(116024)),云海／／光学技术．-2005,31(2)．- 299-301 基于传统的概念,影栅云纹法只能实时获得表征物体大离面位移(深度)的条纹。若要获得反映斜率的条纹,只有用镜面试件通过反射云纹法或其它的光测法来获得。在研究中发现,在一定的条件下,用影栅云纹法可以获得离面位移与斜率的耦合条纹图,这个新发现打破了已有的传统概念。实验验证了简单实用的影栅云纹法不但能获     

光纤Bragg光栅非线性开关动态特性研究

基于光纤Bragg光栅中脉冲演变遵循的非线性耦合模方程,数值分析了光纤Bragg光栅在禁带附近由非线性光学特性导致的Bragg波长偏移。仿真结果表明：随着输入信号功率的增大,光栅的布拉格波长向长波方向移动,反射峰值下降,反射带宽变窄。进一步研究了基于此效应的全光自开关特性,结果表明：此开关的稳定时间短,并且输出脉冲形状保持良好。因此,这种具有高非线性系数的光纤光栅实现的全光开关在全光信号处理方面具有广泛的应用前景。