相移光纤光栅对超声波信号的频率响应特性研究

为实现利用相移光纤Bragg光栅(phase-shifted fiber Bragg grating, PS-FBG)代替压电陶瓷(piezoelectric ceramics, PZT)进行结构损伤检测,本文研究 了PS-FBG对 100 kHz—1.5 MHz范围内的超声波信号的频率 响应特性。搭建了超声波激励信号的产生平台和高灵敏度光 纤光栅平衡传感系统,利用幅度分析法对连续超声波激励下的传感器响应信号进行分析。由 于薄板存在共 振频率的问题,使用时间长度为0.5 ms的突发型激励信号,并用能量 分析法评估传感器的响应情况。 实验 结果表明,PS-FBG传感器的频率响应在±3.49 dB范围内,由此可得 PS-FBG传感器对100 kHz—1.5 MHz范围内的 超声波信号具有宽谱响应的特性。     

保偏光纤光栅高温及应力传感特性研究

基于光纤光栅理论,制作了一种熊猫型保偏光纤光栅,并用实验验证了其温度和轴向应力响应特性,根据实验结果对比分析了温度逐渐升高和轴向应力逐渐增大时功率的变化情况。结果表明,熊猫型保偏光纤光栅在100~550℃高温范围内具有稳定的波长响应特性,其双峰的波长灵敏度分别为14.3pm/℃和14.4pm/℃,线性拟合度均高达99.9%;在0~2.4N范围内,双峰的轴向应力响应灵敏度分别高达1.477nm/N和1.490nm,线性灵敏度均高达99.9%;随着温度和轴向应力的增大,反射光谱对功率变化情况的响应也不相同。该保偏光纤光栅结构简单,所测温度范围较广,且轴向应力敏感系数较大,具有广泛的应用前景。     

光纤光栅温度传感器稳定影响因素研究

提出一种可用于航天系统温度监测的光纤布拉格 光栅(FBG)温度传感器及其封装方式。通过对FBG温度传感器结构进行力学仿真,分析了FB G的预拉伸幅度、低熔点玻璃厚度对传 感器稳定性的影响;提出了优化传感器封装性能的方法,并通过实验进行了验证;对封装的 FBG传感器进 行四次稳定性实验,每次实验相隔二十天。实验结果表明:FBG传感器在各个温度点(－70℃,……, 30℃)波长的标准差小于0.57pm;FBG传感 器温度灵敏度为8.4pm/℃,温度测量标准差小于0.067℃; 在液氮环境中,FBG传感器波长的标准差为0.43pm,具有良好的低温 稳定性。     

中国微米纳米 面向全息视频显示的深亚波长光栅耦合结构

本文研究了一种类MIM (metal-insulator-metal) 结构,用于全息显示装置,它的关键部分是铝亚波长光栅,该结构可以在可见光范围内调制反射光相位。众所周知,商业化的LCOS是广泛使用的空间光调制器,但是它通过液晶的光程差实现相位调制的机制不利于器件的进一步缩小以达到全息显示所需要的空间带宽。用亚波长光栅结构代替LCOS顶部电极层,虽然几何相似但是物理过程新颖的全息显示装置。当入射光进入金属光栅狭缝,一个典型的零阶衍射和深亚波长F-P共振被诱导。腔边缘的反射相位可以被有效的操纵通过由一个薄的中间电介质层构成的MIM结构,因为金属表面等离子激元对周围介质的变化很敏感。而且,为了适应未来视频全息显示的需求,我们研究了动态实时调制的可能性通过改变电介质层的介电常量。通常铝不被认为是有吸引力的等离子体材料,但是它资源丰富、便宜而且与CMOS兼容,它被广泛使用在空间光调制器中,例如LCOS。同时,众所周知铝等离子体特性对材料的几何形状很敏感。然而,我们的亚波长光栅耦合结构有效的克服上述这些问题,模拟结果已经证明当铝光栅中铝纳米棒从140nm变化到190nm时,相位调制量的影响很小,甚至可以被忽略,这对于实际制备提供了鲁棒的可能性,同时研究了不同光栅高度对实验结果的影响,仿真结果通过CST软件给出,证明仿真电介质媒介参数在液晶折射率变化率范围内可以达到0到2π相位调制在可见光范围,这为真实器件奠定了基础。     

基于二次有理分式拟合多能投影曲线的X射线能谱估计方法

在X射线计算机断层（CT）成像领域,多种应用需要准确的X射线能谱信息,包括能谱CT图像重建、CT图像硬化校正、CT图像的定量分析等.然而,由于CT系统中X光机发出的射线流强很大,X射线能谱一般难以直接测量,更为常用的方法是利用不同厚度模体的投影数据,间接估计能谱.该类方法将能谱估计问题转化为一组病态线性方程组的求解问题.为了获得较为准确的X射线能谱,通常需要测量多组投影数据,工作量大.针对该问题,本文提出一种新的X射线能谱估计方法.该方法利用二次有理分式拟合多能投影曲线,然后利用多能投影曲线上的采样点间接估计X射线能谱.由于二次有理分式参数少,因此该方法仅需少量的测量点即可拟合出高精度的多能投影曲线.实验表明：本文方法仅需要3个测量点就可以达到传统方法使用十几个测量点估计的X射线能谱的精度,显著减少了采样数量,进而减少能谱估计的工作量.仿真和实采数据都验证了方法的有效性.     

Unified study on characteristic spectrum representation of signals and spectral decomposition for stationary random signals

The unified relationship between the signal characteristic spectrum representation and the spectral decomposition for the stationary random signal was deeply studied. By using the relations among the differential operators, the integral operator and the Green's function of the characteristic differential equation, the inverse relationship between the Hermitian differential operator and the Hermitian integral operator were given, the characteristic differential equation and corresponding characteristic integral equation were demonstrated, and the spectral representations of both Hermitian differential and integral operators and the general spectral representations for both operators were provided. Based on the superposition method of the stochastic simple harmonic vibration and the Hilbert space unitary operator method for the stationary random signal spectral decomposition, the connection and unification on mathematics of the signal characteristic spectral representation and the stationary random signal spectral decomposition are revealed.     

基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器

提出并实验验证了一种新型的基于啁啾光纤光栅的全光纤的可切换的五波长掺铒光纤激光器,该激光器采用简洁的线性腔结构,使用一段高掺铒的光纤作为增益介质,利用一个内含宽带啁啾光纤光栅的萨格纳克环作为激光器的谐振腔腔镜,担当了一个梳状滤波器的作用,另一个腔镜由一个宽带光纤反射镜担当,适当调整环中的偏振控制器,可以获得最多五波长的激光输出,并具有4种不同的激光输出模式,所有激发线均具有大于32 dB的光学信噪比,小于0.6 nm的线宽以及小于8 dB的峰值功率差异。     

基于方位向互相干因子的建筑物布局成像

针对超宽带MIMO穿墙雷达建筑物布局成像中墙体位置偏移以及稀疏阵列引起的旁瓣和栅瓣问题,利用方位向上距离向轮廓在主瓣周围相似而在旁瓣/栅瓣周围不同的特性,提出一种基于方位向互相干因子加权的建筑物布局成像方法。首先计算方位向互相干因子,加权消除图像的旁瓣/栅瓣;然后结合Hough变换检测墙体位置并计算未知墙体的厚度,分别按墙体位置和墙体厚度划分子图像和补偿时延,获得墙体位置校正后的子图像;最后融合子图像得到最终的建筑物布局成像。仿真实验和实测数据处理结果表明,该方法在抑制旁瓣/栅瓣的同时也校正了墙体位置并实现聚焦成像。     

一种微控弹簧测试装置

基于目前弹簧测试有的是手动测试,有的是半自动测试.人为因素多,测试精度低,劳动强度大,数据记录保存不便.本文现介绍一种具有各种综合性能测试的高精度弹簧测试装置.它采用微机控制,自动测试,自动给出合格与否的判据;直观显示,自动保存并打印报表;构思独特,设计巧妙,机械装置紧凑独特,具有一定的推广应用价值.     

光纤光栅传感器在爆炸冲击测量中的应用

光纤光栅传感器(FBG)在侵彻及爆炸冲击测试技术中拥有广泛的应用前景。介绍了光纤光栅传感器的检测原理与关键技术,分析了光纤光栅传感器的动态响应时间及对于高频振动时的可测频率。与传统的爆炸冲击测量方法相比,光纤光栅传感器精度高,抗电磁干扰能力强,体积小,可实现分布式测量,在爆炸冲击领域拥有广泛的应用前景。限于光纤光栅解调技术即采样率发展的限制,光纤光栅传感器在爆炸冲击领域的应用处于起步阶段。介绍了光纤光栅传感器在霍普金森压杆上的应用。提出了当前急需解决的技术问题。