量热阵列式激光束能量分布测量系统研制

为了实现对高能密度激光束分布的测量,提出了高占空比蜂窝阵列结合分立隔热式能量探头的设计思想,研制出了一种耐激光辐照能力强、测量稳定的激光参数测量系统,该系统主要由蜂窝状阵列板、多路量热探头、多通道高速数据采集单元和相应数据处理软件组成.测量系统空间占空比为62%,光强分布测量不均匀性优于5%,测量动态范围达600倍,总能量测量不确定度优于8.5%.量热阵列测量系统的研制成功解决了大面积、大动态范围激光柬总能量和光强分布绝对测量的技术难题,为激光束能量绝对分布测量提供了一种有效的手段.     

中红外高能激光光斑探测器

为定量测量中红外高能激光的总能量和功率密度时空分布,采用热吸收和光电量热复合相结合的测量方法,通过热吸收体温度场分布数值计算和探测器结构设计,研制了可用于长脉冲中红外高能激光测量的光斑探测器.探测器由量热堆、光电量热复合探测阵列、测温单元、数据采集单元和信号处理单元等儿部分组成.有效测量面积为12 cm×12 cm,光斑测量空间分辨率为2.4 cm,时间分辨率为25 Hz,总能最测晟不确定度小于10%,功率密度测量不确定度小于7%.实验表明,该探测器可测量最大能量超过50 kJ的数秒级脉冲中红外激光,采用该方法,可实现大面积、高能最和高空间分辨的高能激光光斑测量.     

高功率激光实时检测与控制系统的研究

为了提高激光功率的稳定性和控制精度,设计了一种新颖的高功率激光实时检测与控制装置。该系统由光功率采样单元和反馈控制单元两部分组成。采样单元利用尾镜的微量透射光进行激光采样,经衰减后再由探测器进行接收并对其加以处理;然后将处理信号送到反馈控制单元去自动调节放电电流,以保证输出激光功率的稳定。实验表明,该系统能够实时监控激光的输出功率,有效提高激光功率的控制精度和稳定性。在4kW轴快流CO2激光器上的实际运行结果表明,该系统可使得激光功率稳定度达到±0.1%水平。     

TDLAS氧气检测系统设计及背景噪声在线消除

将可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术用于氧气(O2)浓度在线检测。以垂直腔表面发射半导体激光器(VCSEL)为系统光源,采用对射式结构,测量光程为60cm,选用760nm附近O2吸收谱线,实现O2浓度实时测量。连续72h测量表明,系统在短时间内具有较好的测量精度,长时间(大于4h)测量结果存在缓慢漂移。在对一次谐波(1F)信号均值和二次谐波(2F)信号峰值变化趋势分析的基础上,讨论了背景噪声随测量环境变化引起的测量误差;并在背景噪声幅频特性不变的前提下,利用最大互相关算法实时扣除背景噪声。5%浓度O260h测试发现,扣除背景噪声后,系统的最大相对测量误差由3.20%减小为1.82%,测量精度提高近1倍。     

HIH-4602-C在电缆充气设备中的应用

HIH-4602-C为内置信号处理单元的经激光修正的热固聚合物电容式感应元件.介绍了使用该元件测量电缆充气设备输出气体湿度的方法,着重说明了以STC12C2052AD为核心的单片机软硬件系统的设计、露点与相对温度的转换算法以及工业环境中的抗干扰措施等.     

基于光阻原理的降水现象测量系统研究

降水是气象观测的常规项目,是研究全球水热循环和气候变化的重要参数。实现降水现象自动观测是我国气象领域未来发展规划的一项重要内容。介绍了一种激光降水现象测量系统,设计了激光对射式光学测量结构,实现了对降水粒子遮光信号的精确捕获;研制了基于相关原理的微弱信号检测系统,保证粒子速度、粒径等信息的准确测量;在数据信号处理上,采用了数据平滑算法降低了系统噪声。研制的系统能够准确完成雨滴谱分布、降水量、降水类型的测量,并且与雨量筒和国外同类仪器进行了观测比对, 数据具有较好的一致性,能满足对降水现象自动观测的要求。     

皮秒拍瓦激光的参数测量系统可靠性分析

皮秒参数测量系统用于提供皮秒拍瓦激光系统的各项状态参数,协助激光系统达到预期的技术指标。针对皮秒拍瓦激光系统的技术指标,皮秒参数测量系统将提供压缩脉冲的能量、脉宽、远场、信噪比等参数。为了判断参数测量系统的工作性能,采用均方根(RMS)误差来描述测量系统的可靠性。经过实验测试,能量测量单元的测量范围为10～1000J,标定实验数据的RMS误差为2.2%。脉宽测量单元的时间测量范围为0.5～18.0ps,时间分辨率为0.07ps,测试数据的RMS误差为3%。远场测量单元的空间测量范围为150倍衍射极限(DL),空间分辨率为0.3倍DL,测试数据的RMS误差为0.15%。信噪比测量单元的时间测量范围为30ps,时间分辨率为0.3ps,动态范围为106。基于拍瓦实验提供的测试数据表明,皮秒参数测量系统能够稳定可靠地提供以上参数的实时测试数据,实现拍瓦装置的运行状态诊断功能。     

基于逐点扫描的探测器阵列靶标定系统

为分析激光发射系统的性能,需要测量激光光斑的绝对功率密度时空分布,探测器阵列靶是有效手段之一。为实现定量分析,需要对探测器阵列靶进行标定。探测器阵列靶单元数多,标定难度大,设计有效的标定系统十分重要。设计了一种新的标定系统,该系统采用逐点扫描的方式,具有适用性广、成本低、精度高等特点。并以某项目为例对标定系统的测量不确定度进行了测试分析,结果表明:可见光波段的测量不确定度为2.99%,近红外波段的测量不确定度为3.62%,中红外波段的测量不确定度为6.17%.该标定系统是探测器阵列靶标定的有效手段,值得借鉴。     

面向激光追踪测量系统二维回转轴系的误差分析及精度保证

为实现对数控装备测量精度的快速检测,面向激光追踪测量系统设计了一套二维万向节式回转轴系。将高精度标准球作为反射单元固定安装在基座上,保证了激光追踪测量系统具有较大的跟踪角度,同时避免了轴系回转时的窜动和游动对测量结果的影响。分析了轴系结构中主要几何误差对激光追踪测量系统测量精度的影响,研究了轴系跳动误差与测量精度的关系,并简化了轴系跳动误差模型。实验结果表明,当轴系跳动误差在±5μm以内时,由该误差引起的激光追踪测量系统的测量误差不足0.1μm,保证了激光追踪测量系统具有消除跳动误差影响的能力。     

大口径激光能量的远程集中测量

分析了国内目前大型激光装置大口径激光能量测量的现状，研制了基于总线的多路激光能量自动测量系统。该系统采用优化的硬件设计和软件算法，解决了现场嵌入式测量单元的抗电磁干扰、线性度以及远程集中自动测量问题。     

SnO_2-LiZnVO_4系湿敏元件电容特性分析

采用共沉淀法制备SnO2-LiZnVO4系湿敏材料,研究了LiZnVO4的掺杂量对材料湿敏电容的影响。结果表明:LiZnVO4的掺杂量,环境的相对湿度(RH)、测试信号频率对湿敏电容有较大影响。当x(LiZnVO4)为10%时,可使材料具有合适的低湿电容和灵敏度。在100Hz下,当环境的RH从33%上升到93%时,SnO2-LiZnVO4系湿敏材料制备的湿敏元件的电容增量可达起始值的2300%,显示出较高的电容湿度敏感性。湿敏元件的电容响应时间约为54s,恢复时间约为60s。湿滞约为RH6%。     

激光在国家基准洛氏硬度机上的应用

本文介绍了基于激光的干涉特性，以氦氖激光器发出的波长为（基准）计量单位，测量压入深度的基准洛氏硬度机。主测量系统中选用楔形镜，阶梯移相、角锥棱镜来消除回光与旋光影响的方案。同时简要介绍了激光干涉系统中光信号的数据处理及本机技术性能。     

脉冲/连续高功率激光光斑分布阵列探测器

通过测量发射到远场的激光功率密度时空分布给出所需要的到靶总功率、光束质量、桶中功率、功率时间曲线等关键指标参数,是目前准确评价激光系统性能的重要技术手段。介绍了一种基于光电探测器阵列实现近红外脉冲激光功率密度时空分布的测量方法,可以实现900~1700 nm波长、动态范围大于2000倍的激光光斑参数测量。该阵列探测器具有测量面积大、单元一致性好、测量精度高等特点,并可同时实现脉冲和连续激光参数测试要求。给出了阵列探测器的总功率测量结果,测量值与激光器输出功率偏差在5%以内,且激光光斑分布测量结果准确可靠。该阵列探测器已在多套激光系统的参数测试中得到成功应用,可以作为响应波段内的脉冲/连续激光光斑参数测试一种有效技术方案。     

基于MSP430和CC2530的温室大棚数据采集系统设计

设计基于MSP430F149单片机为主控制单元,CC2530为数据采集单元的温室大棚数据采集系统.CC2530连接温湿度传感器AM2301、二氧化碳传感器TGS4161和光照传感器BH1750,对温室大棚内的温湿度、二氧化碳浓度和光照强度进行采集,并将采集到的数据发送给配有CC2530模块的MSP430F149单片机,由单片机对收到的数据进行分析处理并发给上位机存储显示.给出了系统的整体框图、采集电路和系统软件流程图.实际测试表明,系统能够准确的完成温湿度、二氧化碳浓度和光照强度的采集,功耗较低,具有智能化传感器网络的特点,在智能农业领域有着很好的市场前景和推广价值.     

高压开关柜温湿度远程监测系统的设计

文章采用单片机及温湿度传感器检测高压开关柜的温度和湿度,利用ZigBee无线通信技术实时传输温湿度数据,实现对高压开关柜现场温湿度的远程监测。可以通过上位机设置温湿度上下限报警值,当超出报警值时可实现主机、从机、上位机同时报警的功能。经过现场试用,该系统能够满足远程监测高压开关柜温湿度的要求。     

激光传感通信技术的智慧医疗监测系统

将激光传感通信技术应用在智慧医疗监测领域,设计高监测精度、高传输速率的智慧医疗监测系统。利用激光传感技术设计体温测量模块,模块采用F-P腔匹配滤波解调方法,泵浦源发射光产生宽带光在谐振腔生成激光,抵达光栅后原路反射到达F-P腔中心波长解调,光电探测器接收光栅反射光与F-P腔透射光的卷积,获取体温监测信号;激光跳频通信模块FPGA以串口为中介发送、接收医疗数据,模块的ASK基带编码激光调制依据调制激光循环频率随调制信号基带频率的变换的原理,计算可变基频调制信号,实现医疗数据通信传输。得到以下实验结论:体温测量模块能够提升中心波长,节约模块测量人体体温用时;激光通信模块可连续传输医疗数据,运行稳定。     

利用双激光光源监测甲烷浓度的光吸收法光纤传感器

基于Lamber -Beer定律 ,利用波长为 1.3 3 μm的脉冲lnP/InGaAsP半导体激光器作为测量光源 ,用低损耗的光纤进行光信号的传输并以钽酸锂热释电探测器作光电转换器件 ,设计出了一种新颍的远距离监测甲烷浓度的光纤传感系统。以此光纤传感系统为探头 ,设计出了一种可实时监测甲烷浓度的仪器 ,并能实现 3km的远距离遥测。介绍了该光纤传感系统及由该光纤传感系统构成的监测仪器的基本结构与工作原理 ,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法 ,并给出了监测仪器相应的技术指标     

基于ZigBee的环境温湿度实时监控系统研制

为解决实验室环境、实验室内恒温恒湿试验箱、原材料或成品仓库等环境温湿度的监控需要,本论文以ZigBee和嵌入式系统技术为核心,设计一套适用于上述场合使用的实时温湿度监控系统,可以实时对监测环境中的温度、湿度参数进行采集、分析、报警、贮存,并根据数据的分析结果控制相应的设备,最终实现对这些参数进行自动调节。     

激光片光面内移动降低三维传感中散斑影响的方法

提出一种激光片光三维传感中降低散斑影响的方法:片光面内移动扫描法.通过向被测物体表面投射面内移动扫描的片状激光束,产生空间变化的动态散斑光场,这样的光场的时间平均效果降低了散斑的影响,明显地提高了测量精度.文中给出了激光片光面内移动对散斑影响的的理论分析和实验结果。     

基于多模激光吸收光谱的CO浓度高灵敏度测量

为提高多模激光吸收光谱技术的探测灵敏度,采用1 570nm多模二极管激光器为光源,以程长为100m的离散镜片型多通池作为气体吸收池,将多模二极管激光关联光谱技术、波长调制技术和长程吸收技术相结合,建立了一套具有高检测灵敏度和高稳定性的气体分子光谱测量系统。实验中将多模激光分成两束,一束作为参考光通过已知目标气体浓度的参考池,另一束通过混有待测气体的测量池,测量光信号和参考光信号被同时探测和解调。通过计算待测气体和参考池气体之间二次谐波信号峰值高度之间的关系,反演出CO的浓度。利用该装置测量了CO气体在1 570nm附近的近红外吸收光谱。实验表明,CO浓度测量值与真实浓度值之间具有良好的线性关系,线性度为0.9995,平均偏差为1.19%,对CO的探测极限为37.3×10-6,对同一样品在30min内的30次连续测量的标准偏差为0.839%,表明了系统良好的稳定性。