基于最小二乘迭代的多波长同时相移干涉测量方法

提出一种基于最小二乘迭代的多波长同时相移干涉测量方法。该方法可以在三个波长光波同时入射的同轴相移干涉测量系统中,对所有波长进行同时相移,通过单色CCD采集一系列相移量未知的多波长同时相移干涉条纹图,利用最小二乘迭代算法提取出单个波长下的包裹相位分布。结合多波长光学位相解包和降噪处理得到合成波长的相位分布,进而测量出待测物体的三维形貌。对该方法进行了数值模拟和光学实验验证,结果表明该方法实验过程简便、测量精度高、抗噪能力强。     

连续偏光干涉法测量波片宽波段延迟量变化

为了测量石英波片宽光谱下相位延迟量,根据连续偏光干涉原理,提出了一种新的测量方法,并给出了相应波长的延迟量数据处理办法。采用岛津UV-3101PC分光光度计双光路比对测量方法,增加了采集数据的稳定可靠性,获得了已知厚度的石英波片300nm~800nm波段的连续偏光干涉谱,进行了理论分析和实验验证,获得了波片的宽光谱相位延迟量数据。结果表明,实验曲线和理论曲线吻合较好,测量平均误差不大于2°。这一结果对研究波片延迟量色散性质以及工艺进程的引导有重要实际意义。     

一种调频连续波干涉仪激光波长稳定性测量方法

针对调频连续波干涉测量系统中半导体激光光源存在波长漂移的问题,提出了一种基于干涉腔的调频连续波激光波长稳定性测量方法。首先推导了波长漂移量的测量理论,确定了位移-波长漂移量的变化系数,然后设计了拍频信号波长漂移量的解调算法,最后搭建了调频连续波干涉腔测量系统并进行了实验验证。结果表明,波长漂移量的测量分辨率为0.016 pm,波长漂移解算速度达50/s（测量时间为0.02 s）,相比光学拍频法和干涉比较法,测量速度有较大的提高。激光器持续工作1 h,测量标准差为0.049 pm,平均中心波长稳定性在0.19×10^-6内。该方法在光纤传感和精密干涉测量领域有较好的应用价值。     

任意波长云母波片位相延迟的测量

本文描述了利用偏光干涉对任意波长云母波片位相延迟进行测量的方法原理.能够测量任意波长的位相延迟是该方法的特点.基于当前这方面测量仪器不足,因而该方法对科研和任意波长云母波片的制做都很有实际意义.文中给出了测量误差分析.     

一种基于主成分分析的多波长相移干涉测量方法

提出一种基于主成分分析(PCA)的多波长同轴共路同时相移干涉测量方法。所提方法可以通过从单色CCD记录的一系列相移量未知的多波长同时相移干涉条纹图,利用主成分分析提取出单个波长下的包裹相位分布,继而通过多波长的方法进行相位解包和降噪处理得到合成波长的相位。数值模拟和实验结果表明,所提方法不仅测量过程简单,而且运算速度快,测量精度高。     

激光剪切干涉三维形貌测量

针对物体表面的三维形貌测量问题,提出了一种基于激光剪切干涉条纹的三维形貌测量方法。该方法利用激光剪切干涉原理产生密集的干涉条纹,将干涉条纹阵列照射到待测表面。利用四步相移法和解包裹算法求解被测物体表面的连续相位,进而获取曲面表面高度信息,最后建立被测物体三维形貌。本文对楔形薄片和木块进行了测试,初步实验结果证明了该方法原理的可行性。该方法可以与显微镜相配合,进一步发展可用来测量微结构3D形貌,在微测量领域具有很大的应用前景。     

基于锥光全息原理的测距系统研究

针对传统光学非接触测量方法环境适应性差、测 量范围小以及光源依懒性强等问题,提出基于锥光全息原理 的非接触式测量方法。在简要分析锥 光全息测量原理的基础上,设计出应用于距离测量的全息干涉测量系统,提出从条纹宽度变 化量获取被测物移动距 离的方法,并推导出条纹宽度与被测距离之间的关系;同时针对条纹图像散斑严重、条纹中 心不确定、条纹不清晰 等问题,提出相应的图像处理方法以及区域条纹搜索方法,可以选择清晰、光滑的条纹区域 ,进而计算被 测距离;最后,搭建了锥光全息干涉测距系统,并完成了测距实验。实验结果显示,与激光 干涉仪对比,锥光全息 干涉测量系统的测距误差在10μm以内;具有测量范围大、测量分辨 率和测量精度高以及环境适应能力强等优点,能够满足测量要求。     

石英、云母的偏光透射谱测量及应用

对于沿光轴方向切割的晶体石英和自然解理的云母片,提出一种红外偏光透射测量方法,得到了两种晶体在2.5～5μ波长区的 o、e 光透射光谱,偏光适射测量是研究单轴晶体二向色特性、判别晶体快慢轴的有效方法。     

激光频率（波长）测量技术研究现状及发展

介绍了激光频率及波长的测量方法和当前发展动态,指出了每种测量方法的测量原理及测量不确定度,比较了各种测量方法的优缺点。提出了一种新的基于激光频率（波长）测量方法,该方法具有结构简单、易于实现、高精度等优点。     

基于光纤位移测量的透明液体折射率测量方法

本文提出了一种基于光纤位移测量的液体折射率测量方法。首先,采用激光干涉法设计了 液体折射率测量的光学系统,并基于激光散斑消除理论,设计了针孔滤波器合理消除散斑, 提高了系统的抗干扰能力;其次,对测量系统中的位移测量方法进行分析和研究,提出了 一种光纤式位移测量方法,并设计应用反射式光纤位移传感器,取消传统的条纹计数,实 现了位移的高精度测量,其测量分辨力可达微米级;再次,采用机械位移驱动系统,驱动 光学系统元件移动来实现光程差的自动变化,其驱动分辨力可达纳米级;最后,搭建液体 折射率总体测量演示验证系统,以纯水、溶液为实验对象,其所需待测样品的容量少 于0.001ml。实验结果表明:纯水折射率 的测量精度可达1.5×10－3, 溶液折射率测量精度可达2.1×10－3,表明该测量方法可实现液体折射率的非接触、高精度 、智能测量。     

nA级电流检测电路和抗干扰技术研究

nA级电流检测电路是扫描隧道显微系统的重要组成部分。为更准确地提取和测量隧道电流信号,设计了一种基于高精度运放的nA级电流放大和检测电路,检测电路根据反馈电流放大型测量原理设计。为减小噪声干扰、提高测量结果的稳定性,采用分散放大倍数的两级放大电路设计,根据所要消除的噪声特点在测量电路中加入了带阻滤波电路,并针对电路板设计和制作过程采用了一些硬件抗干扰措施,同时在软件设计中加入数字滤波算法,以减少高频噪声干扰。实验表明,电路测量精度到达0.1nA,测量系统的动态响应特性良好,且具有较强的抗干扰能力。     

高精度双干涉光路调频连续波激光绝对测距系统

调频连续波激光测距具有无盲区、非接触测量和绝对测距等优点,但是由于可调谐激光器光频率调制非线性对其测量精度的影响,限制了调频连续波激光测距在精密测量领域中的应用。针对调频连续波激光测距中测距精度受到激光器光频率调制非线性的影响,提出了双干涉光路调频连续波激光测距方法,利用两个干涉系统得到的干涉条纹数量的比值计算得到被测目标的距离,消除了激光器光频率调制非线性对测距精度的影响,实现了65 m的测量分辨率和15 m的重复测量精度。该方法无需对激光的波长进行测量,也无需对激光器进行锁频,系统组成简单,在工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域有着广阔的应用前景。     

基于适度光反馈自混合干涉技术的微位移测量

光反馈自混合干涉技术是一种新出现的有别于传统双光束干涉的一类新的测试技术。为了在适度光反馈下进行位移的精密测量,提出了一种基于适度光反馈自混合干涉技术的位移测量方法。采用条纹记数法实现大范围位移粗测,具有半波长位移分辨力;然后基于适度光反馈下小数条纹的特点,给出了小于半波长位移测量的方法,从而提高位移测量的分辨力。用绝对精度达3nm的商用压电陶瓷驱动器比对实验,结果验证了这种三角波调制外反射体在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明,对于3μm以下的位移,该算法位移测量相对误差约为1.20%。     

基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像技术

针对环境温度、电压、入射角等因素变化对基于声光可调谐滤波器（Acousto-optic tunable filter，AOTF）和液晶可变延迟器（Liquid crystal variable retarder，LCVR）的光谱偏振成像测量精度影响大，且整个系统实现复杂等缺点；考虑到超消色差波片对温度和波长依赖小，结合AOTF高光谱成像的优点，提出了基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像新方法。详细分析了该方法的工作原理，并结合可购买到的最好超消色差1/4波片中相位延迟和快轴随波长的微小波动，进而分析了该波动对偏振测量的影响，并针对这些影响研究了修正策略。搭建了原理样机，对450~950 nm波段进行了偏振测量，修正后偏振度测量误差 1%，对偏振方向的测量偏差 1.8，以633 nm为例，对其全Stokes参量图像进行了具体原理及修正测量验证实验，结果表明，该新技术原理正确，修正策略可行。该研究可为复杂条件下高精度、高光谱全偏振成像技术提供新的理论和实现方案。     

实数加权极化变换法

A.J.Poelman等曾提出一种基于非线性极化变换的滤波方法,能有效提高极化滤波的抗干扰能力,但其算法随非线性程度的增加会变得越来越复杂.为此本文提出一种单通道实数加权极化变换方法,该算法具有结构简单,易于硬件实现的特点.文中给出按输出干扰最小为准则的极化滤波器的固有抗干扰能力只有50%,即只能在极化域内滤除一半的干扰,当采用上述极化变换法后,根据信号极化状态的不同抗干扰能力可以提高到57.7~100%.最后文中还讨论了算法参数的估计问题.     

斜投影极化滤波器

极化滤波是高频雷达等系统抗干扰的主要手段.在斜投影技术基础上,本文通过分别建立目标信号和干扰的极化子空间,提出一种斜投影极化滤波器.该滤波器在抑制干扰的同时不会对目标信号产生影响,是传统极化滤波器的推广和完善.文中给出了斜投影极化滤波算子的构造方法,分析了极化参数估计偏差对滤波器性能的影响,并对其抗干扰效果进行了仿真.仿真结果表明斜投影极化滤波器是一种有效的极化滤波技术.     

一种新的光纤布拉格光栅波长移位检测技术

提出了一种利用全光纤非平衡Mach Zehnder干涉仪作为边缘滤波器进行光纤布拉格光栅 (FBG)波长移位检测的方案。这种边沿滤波器具有梳状的滤波特性 ,且其两输出臂滤波特性互补。利用其一对滤波边沿 ,可以将被测光栅的波长信息转化为功率信息进行检测。在制作时 ,通过适当改变干涉臂长差可方便地调整测量范围和检测分辨率 ,具有较大的灵活性。以两种不同的比较运算的方法消除系统功率起伏对测量结果的影响 ,都得到了较好的结果。采用该检测方案进行了光纤布拉格光栅温度传感实验 ,得到了± 10 pm的波长测量精度。     

Measurement of Optic Axis Direction Based on Interference Fringe Method

In order to conquer the defect in low precision and small range for measuring optic axial angle based on conoscopic interference method, interference fringe method is proposed. It is not the distance deviating from melatope but fringe numbers to decide optic axial angle. Fringe numbers are divided into integer portion and decimal fraction portion, the decimal fraction portion is calculated by non-linear interpolation method and integer portion is determined by the relative placement of interference fringes in the principal section. Extremum arithmetic of digit image is proposed and can be used to determine the interference fringes conveniently and precisely. After different niobate crystals were measured, the result shows that measurement range of optic axial angle is increased efficiently and measurement error is reduced to 0.1°.     

基矛电磁波的低流速测量中干扰因素分析研究

介绍了电磁渡测量流速的基本原理一多普勒效应．分析了影响低流速测量的主要干扰因素一发射泄漏干扰和旁瓣干扰。根据接收信号中发射泄漏干扰不变的特性,提出了去均值滤波的方法来消除干扰,对数据进行预处理;根据旁瓣干扰的信号特性,提出了通过频谱加窗和二次加权平均法构造频域带通滤波器来抑制干扰的方法,在仿真比较完各个窗函数的性能之后...     

基矛电磁波的低流速测量中干扰因素分析研究

介绍了电磁渡测量流速的基本原理一多普勒效应．分析了影响低流速测量的主要干扰因素一发射泄漏干扰和旁瓣干扰。根据接收信号中发射泄漏干扰不变的特性,提出了去均值滤波的方法来消除干扰,对数据进行预处理;根据旁瓣干扰的信号特性,提出了通过频谱加窗和二次加权平均法构造频域带通滤波器来抑制干扰的方法,在仿真比较完各个窗函数的性能之后,选定布莱克曼窗来进行频谱加窗。仿真分析表明,旁瓣干扰经频域带通滤波后得到了很好的抑制。最后通过实验测试验证了这些方法在流速测量中的显著效果。