基于连续正弦速度扫描方式的激光多普勒测振技术

本文针对逐点扫描激光多普勒非接触测振技术只能进行离散空间域振动测试的缺陷,研究了基于连续正弦速度扫描方式的激光多普勒测振新技术,实现了连续空间域的振动测试。并以简支梁为测试对象,进行了实验验证。实验结果表明:应用连续扫描激光多普勒测振技术与扫描激光多普勒测振技术获取的模态振型匹配一致,而且前者在测试时间、测试数据量及空间分辨率上都优于后者。     

动态云纹干涉法测量应变场

本文提出,对于具有双半圆孔的半有限平面模型,在应力波传播过程中,关于位移场和应变场的解答,该解答是用实验方法来实现,应用双脉冲红宝石激光器和使用云纹干涉。冲击载荷是用摆锤施加的,用两个适当的外部触发机构,在预先确定的时间间隔里触发红宝石激光器,冲击后,对应不同的时间延时,在一张全息胶片上记录下“和”位移场的云纹干涉图。     

电子散斑干涉法在平面小振幅振动测量中的应用

用电子散斑干涉方法进行振动测量，因实验过程和条纹处理简单，已有较多应用，但迄今尚无振动测量中所形成的散斑条纹的完整解释，容易混淆条纹中所蕴含的实际物理意义，本文详细讨论了散斑测振中各种相关条纹的形成，并给出了相应的实验验证。     

二维激光多普勒测速仪用于测量旋转机械的内部流动

本文介绍了用二维激光多普勒测速仪测量离心式风机的叶轮和蜗壳的旋转流场的原理和实际过程,得到了径向速度、切向速度和湍流度等流体力学参数沿径向和轴向的分布曲线并对实验方法和实验结果进行了讨论。     

基于激光干涉测量的液体高脉冲压力校准

针对压电式高压传感器等的幅值灵敏度脉冲压力校准中的量值溯源问题,将一种基于牛顿第二定律的液体脉冲压力激光干涉测量方法用于落锤式液体高脉冲压力校准装置。通过质量块的动力学建模以及激光干涉测量质量块的加速度,得到脉冲压力幅值大小,使脉冲压力幅值能溯源到时间、长度与质量等基本量。通过对压力和加速度分布不均、摩擦力等影响进行理论与实验分析,压电式压力传感器幅值灵敏度校准不确定度得到了完整评估。激光干涉法液体脉冲压力校准装置压力幅值覆盖（10~500）MPa,扩展不确定度在1.8%以内。     

基于激光干涉条纹的联合基座相对变形测量方法

在联合基座上安装CCD光电变形测量系统发射和接收单元,通过测量所得图像中条纹倾角的变化,来检测基座扭转角的变化,通过测得条纹中心位置在焦平面X和Y方向的变化来检测横向和纵向变形。针对条纹图像,通过对每个条纹放大以及条纹单行图像像素的灰度值细分,可以得出条纹每一行的中心点,所有行的中心点连线构成条纹的中轴骨架线,从而形成一种新的条纹细分检测方法;然后将细分后的条纹分组排列,根据所有条纹斜率相同,分组后组内和组间间距近似为常值的前提条件进行最小二乘拟合和运算便可求取倾角。误差分析计算和试验结果表明,系统对扭转角的检测精度可以达到25″,对横向和纵向变形的检测精度可达5″,成为试验船的实用方法。     

激光反射全息干涉法现场测量残余应力的实验研究

本文根据激光反射干涉法的基本原理，采用钻盲孔释放残余应变的手段，提出一种新颖的残余应力激光全息现场测量的方法，推导出该光学测量方法３种计算公式．解决了激光全息干涉法不能进行现场实测的难题．     

激光反射全息干涉法现场测量残余应力的实验研究

本文根据激光反射干涉法的基本原理，采用钻盲孔释放残余应变的手段，提出一种新颖的残余应力激光全息现场测量的方法，推导出该光学测量方法３种计算公式．解决了激光全息干涉法不能进行现场实测的难题．     

激光多普勒测振仪在炸药加载冲量测量中的应用

在采用炸药加载模拟锥壳结构遭受X射线辐照的结构响应实验中,利用激光多普勒测振仪测量了锥壳表面特征点的水平方向速度曲线.并从载荷的侧向余弦分布特点出发,推导了根据锥壳刚体运动的质心水平方向初速计算加载比冲量峰值的公式.同时根据锥壳表面的质点运动特征,提出了截取结构响应基本结束之后的曲线段进行算术平均,通过理论计算修正得到锥壳刚体运动的质心水平方向初速的数据处理方法.最后给出并分析了测量结果,结果表明采用激光多普勒测振仪可以测量炸药加载下结构的刚体运动速度,从而可进一步计算分析结构受到的载荷大小,其精度可以满足工程测量的要求.     

基于激光干涉的微重力加速度测量方法

为了研究环境的微重力水平及其对科学实验的影响,通常使用石英挠性或静电悬浮等力平衡式加速度计测量微重力大小,但两者都属于相对加速度测量,石英挠性加速度计有偏值,精度有限,静电悬浮式则量程较小.受绝对重力仪的启发,提出使用激光干涉方式测量绝对微重力的方法,以期取得更好的测量精度.相较于传统的微重力测量手段,通过改进的马赫-...     

A laser interferometric measurement of the temperature distribution in convective thermal transfer boundary layers

By means of a double mirror interferometry a two-dimensional temperature distribution measurement in convective thermal boundary layers is presented. When the cold air flows along a hot plate model, the interferometric fringe inside the boundary layer will bend. According to the displacement of the fringe and the relation between temperature and index of refraction, a two-dimensional temperature profile is obtained. All is accomplished by optical device with the help of micro-computer without any contact with the flow field. The project supported by the National Natural Science Foundation of China     

Direct interferometric measurement of streaming birefringence

The two refractive indices in the flow of a colloidal birefringent liquid are measured separately by means of a Mach-Zehnder interferometer. For a quantitative evaluation of the resulting interferograms it is not necessary to linearize the respective equations relating the refractive index distribution to the deformation velocity in the flow. Therefore it becomes possible to perform velocity measurements in the non-Newtonian flow range. An additional measurement of the mean flow rate enables one to determine the velocity field without the need of a calibration of the observed interference fringes.     

舰船甲板动态变形惯性测量方法研究

结合舰船甲板动态变形实际情况，在卡尔曼滤波算法的基础上建立了舰船甲板动态变形惯性测量系统的模型，并对该模型进行了仿真。结果表明了该测量方法在实际工程应用中的可行性。     

近钻头钻具多源动态姿态组合测量方法

在导向钻井系统的姿态测量过程中,由于近钻头强振动的影响,导致姿态参数测不准甚至不可测,为了消除有规律的干扰、振动等对测量准确性的影响,快速解算出准确的钻具姿态,提出一种新的多源动态姿态组合测量方法。采用三轴加速度计、三轴磁通门以及角速率陀螺仪等构成测量系统,建立基于四元数的姿态测量非线性模型,研究钻具运动状态与振动加速度之间的关系,根据模型及噪声特性,采用基于四元数的无迹卡尔曼滤波方法对振动干扰信号进行滤除。试验结果表明,采用提出的方法能够消除近钻头干扰对姿态参数测量的影响,井斜角在5.2°左右,工具面角误差小于10°,有效地提高了导向钻井工具姿态动态测量的准确性。     

抗差自适应滤波的导向钻具动态姿态测量方法

针对钻井工程中,导向钻井工具在近钻头振动条件下,由于底部钻具振动对导向工具姿态测量造成严重干扰,使得姿态参数失真,导致姿态测量不准确的问题。为了消除或削弱振动对空间姿态测量的不利影响,快速解算出准确的钻具姿态参数,提出一种抗差自适应滤波的动态姿态测量方法,利用等价权函数和自适应因子合理的分配信息,有效地滤除钻具振动对动态姿态测量的影响。仿真实验和实钻井数据试验证明,采用该算法能滤除近钻头振动干扰信号,井斜角控制在5.5°左右,工具面角测量误差小于6°,有效地提高了导向钻井工具姿态参数的动态测量精度,解决动态测量时姿态参数测不准的问题。     

基于激光陀螺自适应补偿的船体变形测量方法

基于长期变形、动态挠曲变形以及陀螺随机零偏的状态方程,构建了激光陀螺测量的惯性姿态匹配最优滤波器,可以实时地估计出船体变形角。针对实时估计的长期变形角具有偏置误差的问题,推导了惯性姿态匹配的误差方程,指出动态挠曲变形角与船体惯性姿态角之间具有长时间的交叉相关耦合作用导致了长期变形角估计具有偏置误差,并提出了对输入到最优滤波器的激光陀螺角增量进行自适应补偿的方法来抑制偏置误差。实验结果表明,补偿后俯仰角、横滚角和艏挠角的偏置误差均方根均小于5″,较补偿前降低均方根误差约为5″,该自适应补偿方法可有效地抑制偏置误差,提高惯性姿态匹配方法在船体变形测量应用中的有效性。     

Deformation analysis of laser spectra based on S-R decomposition theorem

ＭｏｄｅｒｎｏｐｔｉｃａｌｔｈｅｏｒｙｈａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｆａｒｆｉｅｌｄｏｒＦｒａｕｈｏｆｅｒｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｓｉｄｅｎｔｉｃａｌｔｏｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒａａｎａｌｙｚｅｒ．ＩｎｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙｚｅｒｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒａｏｒｔｈｅＦｒａｕｎｈｏｆｅｒｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆａｎｉｍａｇｅｉｓｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｂａｃｋｆｏｃａｌｐｌａｎｅｗｈｅｎａｌａｓｅｒｂｅａｍｉｓｄｉｒｅｃｔｅｄ…     

对激光干涉测速中信号丢失现象的分析

分析了当应用任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量强冲击波作用下样品自由面速度时丢失部分测量信号的问题。除了普遍的光电系统有限频率响应以及数字示波器采样率的影响,主要考虑了干涉仪延迟时间、多模光纤的多模色散对测量信号的影响。干涉仪延迟时间导致速度历史与一个宽度为延迟时间的矩形函数进行卷积,使速度历史的高频细节丢失;多模色散导致干涉信号与某一梳状函数进行卷积,使高频干涉条纹丢失。对丢条纹的整数性进行了分析。     

材料热膨胀系数的激光散斑干涉测量方法

采用激光散斑干涉法测量材料的热变形，利用已知热膨胀系数的材料作为标准试件，无需对温差进行精密测量。在相对简单的实验设备条件下，得到较高精度的材料热膨胀系数。     

考虑准静态缓变量的船体角形变测量

针对船体静态角形变缓慢变化的特征,在Mochalov船体角形变理论和姿态匹配算法的基础上,提出了一种用角速度的一阶Markov过程来描述静态角形变缓慢变化行为的方法。考虑到静态形变角速度变化较慢、相关时间较长的实际情况,一阶Markov过程可进一步简化为随机游走过程。仿真结果表明,视准静态角形变为常量的Mochalov角形变模型无法跟踪准静态角形变的缓慢变化,精度较差;而新的形变模型不仅能够跟踪缓慢变化的准静态角形变,对于转舵等因素引起的短时大幅角形变也同样有效,总形变测量精度优于30″(RMS),这为激光陀螺船体形变测量技术进入工程应用打下了基础。