基于光纤光栅传感的金属薄板超声探测

搭建了光纤光栅检测超声应力波系统,并阐述其工作原理,以动态应变与光纤光栅中心波长漂移量间关系为基础,推导得出输出电压与板中应变成线性关系.采用超声信号发生器发射28kHz的脉冲信号激励超声振子,通过有机玻璃楔形块将激励传递至5052铝合金薄板产生超声应力波,并利用光纤光栅应变传感器对其进行探测.在板上开一98mm长裂缝,测得超声应力波中出现新的波包,通过计算损伤前后新增波包到来的时间差确定裂缝位置,所测结果与实际位置偏差为2.7mm.该实验表明光纤光栅可代替超声探头来实现对低频超声波的探测.     

一种评价核磁共振测井仪探测特性的方法

核磁共振测井仪敏感区域的形状、探测深度以及信号强度是评价其探测特性的主要指标,而这几个主要指标完全由探头磁场分布所决定. 为了在核磁共振测井仪探头设计的前期,实现对探头探测特性的客观评价,该文从核磁共振的基本条件出发,利用有限元数值模拟方法分析了MRIL-P型核磁共振测井仪探头的磁场分布,并对其磁场结构进行了优化匹配. 根据核磁共振信号原理,并基于数值模拟得到的磁场优化匹配结果,进一步模拟得到MRIL-P型核磁共振测井仪敏感区分布,并验证了核磁信号强度与工作频率之间的变化关系. 结果显示：在梯度磁场中,核磁信号强度主要受磁场强度的影响,并随工作频率的增大而增大,数值模拟的结果与预测结果相一致;该方法可以用来在核磁共振测井仪探头前期的设计阶段评价其探测特性,指导总体方案的设计.     

一种基于PSD的光电自动校炮装置

自动校炮技术对于实现坦克火炮校炮过程的自动化、智能化和提升射击精度具有重要意义,提出一种基于PSD（位置灵敏探测器）的光电自动校炮装置, 该装置以PSD为光电探测器件, 采用光电转换和信号处理技术, 实时自动获取坦克炮口弯曲变形量并给出火炮射击的修正量, 实现误差修正和车内自动校炮。该装置在不同初始位置和不同射角下,可达到0.1 mil(mil,炮兵测距用的角度单位,1 mil=0.060.001 rad)的修正精度。     

电缆核磁共振测井仪探测特性研究

磁场形状和分布对核磁共振测井仪探测特性有决定性的作用. 该文利用电磁场有限元方法,模拟分析了国际主流核磁共振测井仪MRIL-P、CMR、 MREx、以及MR Scanner等4种仪器的磁场分布,考察了探头结构参数对磁场分布的影响,并进一步分析了仪器探测特性及其影响因素,同时对探头磁场形状进行了优化匹配,确定了探头的结构设计,并对比分析了4种探头之间的优缺点. 结果表明,梯度磁场方案优于均匀磁场方案; 居中型探头结构相对简单,信号量大,但其测量信号受钻井液影响; 贴井壁型探头结构相对复杂,信号量较小,但其设计灵活,测量信号不受钻井液影响.     

近红外光纤探头

提出了近红外光纤探头"视距"模型.通过Monte Carlo模拟和两种不同光学性质的双层模型实验,得到了100 μm探头"视距"的经验公式.提出了三层模型的"视距"定义,给出了"层分辨率"的概念,并通过大鼠大脑的试验得到验证.利用近红外光纤探头"视距",可以区分不同的脑组织,在深脑探测手术中进行导航.探头"视距"提出了一个近红外探头视距研究的普遍方法,对光纤探头的设计有重要意义.     

基于超声相控阵的环焊缝缺陷检测方法研究

针对传统超声探头焦距固定,检测位置的改变就要更换相应焦距的探头而影响检测效率的问题,提出一种基于超声相控阵换能器的环焊缝缺陷检测方法。而超声相控阵具有电子偏转和电子聚焦特性,能在不移动的情况下发射偏转聚焦超声束,有效地解决了上述问题。首先基于超声相控线阵换能器的声场特点,采用数值分析方法,研究了影响声束偏转聚焦性能的几个主要参数。然后给出了与超声相控阵换能器相连接的多通道数据采集系统结构。介绍了单通道声信号的硬件结构及相应的信号处理方法,实现了对换能器中单个阵元的精确延时的控制。实验结果表明,优化设计的超声相控线阵换能器具有较高的检测精度和检测效率。     

基于时间反转的骨裂纹超声成像模拟研究

提出了一种结合超声非线性和时间反转技术进行长骨中裂纹成像的技术.骨裂纹的超声散射信号中包含非经典非线性成分.从时反阵列接收的探测信号中,经滤波得到三次谐波;然后利用时间反转技术来对裂纹区域进行聚焦成像.在计算机仿真实验中,基于Preisach-Mayergoyz(PM)模型模拟了单个及两个骨裂纹产生的非线性信号,实现了时间反转的非线性成像,并讨论了裂纹的深度位置对成像结果的影响.该方法为骨裂纹的超声无损检测提供了一种新技术.     

自动对靶喷雾靶标红外探测研究

农林作物一般非连续种植,喷在农林作物靶标之间的药液造成巨大浪费和严重环境污染,因此探讨利用红外线探测技术实现靶标的自动探测, 对靶精准喷施意义重大。红外线可有效防止可见光的干扰,响应速度快,可实现无接触探测,由此建立的红外光电探测系统可靠性好、成本低。红外发光管发射出红外光照射到被探测物体上,反射的红外线被光电探测器接收,触发控制信号,实现自动对靶施药。系统中不同探测器组采用不同编码的调制脉冲红外信号,可消除组间光路干扰及其他光信号的干扰。实验结果表明所建立的红外靶标自动探测装置可对农林作物靶标进行自动探测,光波波长为850 nm,探测距离为0.1～6 m可调,靶标最小识别间距小于0.3 m。     

基于Apollo信号控制台的NQR炸药探测方法

介绍了一种基于Apollo信号控制台的核四极矩共振（NQR）炸药探测方法，描述了系统的结构组成、工作原理和实现方法，并给出了对RDX的测试试验结果. 试验表明该方法可实现对RDX信号的探测.     

各向同性光纤探头的制作及介质中散射光的探测

利用高散射性球和光纤制成了各向同性的光纤探头,对该探头接收不同方向入射光的特性测试表明,在10°~350°之间散射球输出信号相对变化率小于10%.用所制作的光纤探头探测散射介质中的相对能流率分布所得的实验结果与理论结果相符合.     

共路径光相干成像系统光纤探头的研究

本文提出了基于楔形光纤以及端面成角度光纤的共路径光相干成像系统探头,实现背向散射信号在其端部的共路径相位干涉,从而获得待测件断面成像信息.首先,建立了共路径光相干成像系统光路及探头相位干涉的理论模型,分析了各光纤探头尺寸与干涉信号强度、系统性能的关系.其次,分别设计出楔形光纤、端面成角光纤探头,开展了共路径光路干涉实验,搭建了工作波长为1 550 nm的共路径光路测试系统.然后,根据不同待测样品的散射率,设计并研制了不同角度的楔形光纤探头,分析了不同尺寸的光纤探头对系统性能的影响,针对不同样品开展了固定探头探测实验.实验结果表明,楔形光纤端部可直接对输出光聚焦,照射在被测样品上,且其端面成一定角度时,可调节输出分光比,实现对参考信号的调节,提高了系统信噪比.为进一步开展共路径光相干成像系统的研究奠定了基础.     

A型超声探测纵向分辨力的测量方法改进

按《医学影像物理学实验》教材给出的A型超声探测的纵向分辨力的测量方法，第二个界面的回波难以显示，因而给测量带来困难．本文将水盘内两玻片在探头轴线位置上“一前一后”放置改为“相对探头轴线左右错开”放置，测量结果的重复性好而且直观．     

基于Hilbert变换的水下多源声信号频率的相干探测

为实现水下中低频声信号的探测识别,通过研究水下多声源相干探测信号的特征,理论上给出了相干探测信号频谱混叠情况下的特征表达式,并提出了一种基于Hilbert变换的信号解调处理方法,实现了水下多声源相干探测信号频谱混叠情况下各声源发声频率的解调.该方法将探测信号经过滤波平滑处理之后进行Hilbert变换,得到信号的解析形式,然后对解析信号模值的平方进行二次滤波平滑等处理,分离混叠在一起的频带,将得到的信号进行频谱分析,根据频移值计算得到水下各个声源的发声频率.在光学暗室下搭建激光相干探测系统,对2~6kHz的水下声信号进行实验,实验结果表明,该方法可以有效分离探测信号中混叠在一起的信号频带,并准确提取各水下声信号的发声频率,频率提取重复性不大于2.5Hz.     

超声换能器机械振速的自动稳定

为使功率超声设备工作稳定,许多场合要求换能器输出到负载的机械功率与负载大小成比例.而换能器注入负载的功率可用三个参量来描述,即力、振速及其工作端面的机械振动功率.如能稳定振动速度,即可实现稳定的要求.文中讨论了稳定振速的方法,并给出一例用光耦合器反馈振速信号的振速自动稳定电路.     

二次成形式Coude光学系统的设计、检测与装调

介绍了一台口径为1.23m光电望远镜的Coude光学系统,通过比较国内外地基大口径望远镜Coude光学系统的形式,结合实际情况,设计了以离轴非球面反射镜作为二次成像元件的Coude光学系统,并给出了相应的检测和装调的方法.经实际检测和装调对准后,对Coude光学系统的设计、检测和装调对准过程中的误差进行了分析和比较,证明了检测与装调方法的可靠性和先进性.该Coude光学系统的焦距为125m,视场为1.5′,波段为0.4~5μm,系统波像差优于λ/50(λ=0.632 8μm),实验室内检测波像差为λ/20.装调对准完成后对恒星观测,用Shack-Hartmann波前探测器测量其波前误差,得到整个望远镜Coude光学系统的波像差优于λ/4.     

空气中等离子光栅诱导探测光丝三次谐波辐射放大的实验研究

对探测光丝的不同位置与等离子光栅相互作用和探测光丝作用到等离子光栅不同位置引起三次谐波的增强进行了实验研究.研究发现,探测光丝的三次谐波信号强度对于探测光丝不同位置与等离子光栅相互作用和等离子光栅内部钳制的激光强度具有极强的依赖关系.与等离子光栅相互作用,三次谐波信号与等离子光栅基波信号的相位匹配与否是解释探测光丝三次谐波信号强度变化的关键.控制探测光丝以小角度与等离子光栅相互作用是实现探测光丝三次谐波信号有效放大的最佳途径.     

用于接触式探测的多模光纤探针形状优化

对于进行接触式探测的多模光纤探针,信号光来自于附着于探针表面的待测物。基于几何光学,提出了一个物理模型,用以分析探头形状对所收集的信号光强度的影响。采用此模型,对抛物线型探头进行了仿真,给出了最优形状参数,并采用表面增强拉曼探针进行了初步实验验证。此分析可用于指导各种光纤传感器的设计,以确定其最佳的形状参数,适用于荧光传感器、表面等离子体共振传感器、表面增强拉曼传感器等。     

数字式超声内窥成像系统

介绍了一种采用前置微型电机的新型推拉式超声内窥镜的研制方法.在该内镜系统中,采用FPGA实现成像处理功能,运用编码激励技术以提高系统的信噪比和探测深度,使用了微型前置探头取代了目前商用超声内镜中所采用的钢丝连接以驱动换能器进行旋转扫描.该仪器在300 h的连续工作测试中能够正常运行.相较模拟成像系统,数字系统将模数转换置于信号处理的最前端,从而能够保留回声的更多信息.这使得编码激励、数字式正交解调系统获得更高的成像质量.将电机前置于探头附近,能够较外部导线牵引旋转方式获得更大的旋转稳定性、更高的超声图像质量和更长的使用寿命.     

准Λ型四能级系统选择反射光谱

运用密度矩阵理论研究了气固界面准Λ型四能级原子系统的非线性选择反射光谱.基于刘维尔方程给出了一阶近似条件下探测光场的解析式.在探测场为弱场时,分析了信号场拉比频率、失谐量和耦合场失谐量对反射光谱线型的影响.数值模拟表明:信号场参与产生的选择反射峰线宽可以利用信号场拉比频率进行调节,通过调节信号场频率失谐量,可以实现选择反射峰到透明窗口的转化,选择反射峰和透明窗口的位置可以通过耦合场失谐量实现调谐.利用三种电子跃迁路径以及缀饰态理论对所得结果进行了解释.本文结果为研究气固界面原子的量子相干和动力学过程提供理论参考.     

一种新的自动调焦方法—离轴探测法

本文提出了的种新的自动调焦方法——离轴探测法,此法没用任何附加元件,结构简单、装调容易、线性度好、灵敏度高、调焦范围大、实用性强;介绍了此法的原理、理论计算结果及实验结果;给出了应用实例.