液晶可变相位延迟器的相位延迟特性

为了快速准确地获取液晶可变相位延迟器(liquid crystal variable retarder,LCVR)在不同波长时的相位延迟特性,根据LCVR双折射效应、透射光光强的斯托克斯矢量与相位延迟关系,采用光强法测量LCVR相位延迟特性,即将LCVR相位延迟特性的测量转换为对透射光光强与LCVR驱动电压的测量。设计了基于托克斯矢量与穆勒矩阵的LCVR相位延迟特性测量系统,该系统能实时、准确地自动测量LCVR相位延迟特性。而且,利用Labview软件平台实现了系统控制、数据处理、界面显示和报表生成功能的一体化,采用最小二乘法对相位延迟特性曲线进行拟合。实验结果表明:该系统测量误差小于1%,能够准确地测量LCVR的相位延迟特性,符合科研与工业领域的需求,因此具有广泛应用前景。     

基于单偏振器的液晶相位延迟器光电特性

液晶相位延迟器(LCVR)是一种新型偏振器件,精确标定其光电特性是实现基于该器件的精密光学偏振测量的关键环节.通过建立探测光强与相位延迟值和器件方位角的数学模型,提出了一种基于单偏振器的测量新方法,可快速计算出不同电压作用下的LCVR本征轴方位角和相位延迟值.该方法具有测试结构简单、相位延迟测量过程无需机械旋转、全谱测量速度快的优点.此外,该测量结构便于集成在其它偏振测量结构中,实现LCVR的在线、实时标定.实验结果表明基于上述方法的测试系统,LCVR的相位延迟测量重复性优于5‰,本征轴方位角的测量分辨率优于0.1°.     

基于AVR单片机的轮胎模具内径测量系统

文中所设计的基于AVR单片机的轮胎模具内径测量系统,采用光栅尺和激光测距仪测量模具内径,单片机通过接收上位机的命令控制步进电机改变测量点,同时控制光栅尺数显表进行数据采集实时返回给上位机。上位机将光栅尺数据和激光测距仪数据进行运算后得到模具的内径,测量精度在4μm以内。     

液晶可变相位延迟器相位延迟的精确定标

为了能够利用液晶可变相位延迟器(LCVR,liquid crystal variable retarder)对 光波的相位延迟进行准 确测量,提出一种基于Stokes参量测量光强法和最小二乘法的LCVR对光波相位延迟的精确定 标方法。从理论分析光波经LCVR后影响相位延迟变化的因素,采用基于Stokes参 量测量的光强法分别对波长为405、532、632和641nm入射光相位延迟随电 压的变化进行测 量, 并实验验证归一化后的相位延迟变化只与驱动电压有关;基于最小二乘法对不同波长的 初始相位延迟量进行定标研究,导出不同波长入射光经LCVR后初始相位延迟量定 标方程,用671 nm波长 的激光对定标方程进行了验证,经定标方程求解的671nm波长的初始相位延 迟量与实 际值偏差为 1.4 nm,且任一驱动电压下,相位延迟量的实际测量值与公式定标计算 值最大相对误差为0. 18%。最后,通过与其他定标方法的比较,进一步说明采用本文方法定标的精确性 和可靠 性。     

液晶光强稳定技术研究

为降低激光在大气中传输时的光强闪烁,采用液晶空间光调制器取代传统的光学衰减片,实现对激光能量可控。实验结果表明,在液晶光调制器的作用下,激光的光强稳定度有明显提高,闭环光强调制系统能稳定接收端接收到的激光能量,有益于维持信噪比,使系统整体达到较高的探测精度。     

LSSVM模型下的LCVR相位延迟特性标定方法

为了标定液晶相位可变延迟器(Liquid Crystal Variable Retarder,LCVR)的相位延迟特性,在25℃、405 nm波长下,利用搭建的测量装置采集了141组实验样本,其中71组样本为训练集,70组样本为预测集,利用最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machines,LSSVM)和支持向量机(Support Vector Machines,SVM)算法建立LCVR相位延迟量和驱动电压相关数学模型。实验表明,GASVR、PSOSVR、LSSVM方法下最大波长偏差分别为0.013 6、0.013 7和0.004 5,均方误差提高两倍,通过比较,说明该模型能快速准确地预测LCVR工作范围内全部波长、全部电压值下的相位延迟。该方法可作为LCVR相位延迟特性标定的有效手段。     

液晶可变延迟器的双折射色散研究

为了实现液晶可变延迟器(LCVR)对不同波长入射光相位延迟的精确控制,发挥其在光信息和光学测量领域的应用优势,对其双折射色散特性进行了研究分析。根据折射率椭球理论分析了LCVR对入射光的双折射色散满足柯西色散关系;分别测量了LCVR对532、635、670 nm激光在不同驱动电压值下的延迟量;讨论和分析上述测量结果,求解出LCVR满足的柯西色散经验公式的系数,利用归一化的方式确立了色散定标方法,并用650 nm激光进行了实验验证。实验结果表明,LCVR对不同波长的入射光存在双折射色散;650 nm激光延迟量的实测值与双折射色散定标值偏差不大于0.007λ,定标方法准确可行。     

波片相位延迟量的测量与快轴的标定

本文提出用空心轴步进电动机带动待测波片调制输出光强,单片机控制步进电动机并同步采样输出光强的光电信号,通过USB接口将采样的光电信号数字量传给上位机,上位机根据步机电动机的时钟脉冲和采样光电信号,求出波片相位延迟的方法。同时提出利用已知四分之波片快轴标定待测波片快轴的新方法。对该方法的不确定度进行了分析。设计制作了实验装置,测量结果表明,四分之波片相位延迟测量的不确定度小于2°。     

光学波片相位延迟测量仪设计

将光学波片放入激光谐振腔可使振荡模式发生分裂,测量分裂模的频率差能准确测得波片的相位延迟。基于这一原理,设计了光路沿竖直方向的相位延迟测量仪,可根据频率差不同引起振荡模式的变化采用相应测量方法。对半外腔激光器、光强和频差探测单元、控制程序等部分进行了设计说明。为了实现自动化和高精度测量,系统选定两正交偏振模的等光强点作为工作点,并补偿初始相位延迟和波片倾斜误差。测试表明,仪器能够对任意相位延迟的波片自动判定并测量,对多级波片多次测量的标准差约0.01,总的测量不确定度为0.03（优于/10 000）,且只需要测量激光频率差,具有可溯源性。     

高光谱全偏振成像快捷测量技术研究

为了实现声光可调滤波器(AOTF)和液晶可调相位延迟器(LCVR)相结合的新型高光谱偏振成像系统全Stokes参量的快捷准确获取,提出了一种新的测量方法。该方法采用一个驱动信号源同时控制系统中两个LCVR,当LCVR在不同波长下进行相位调制时,依次取4个固定的驱动电压,求得不同波长下LCVR1和LCVR2的4组相位延迟,通过相应的数学计算即可快速精确求得目标光全部Stokes参量。波长为632nm时,以偏振方向分别为0°、90°、45°的偏振片和1/4波片为目标物,毛玻璃为背景,通过系统成像后获取了全部Stokes参量的图像。结果表明,该测量方法不仅可以快速准确地获取目标物全部Stokes参量,而且系统成像质量良好。对532nm波长下的真假树叶进行高光谱偏振成像,进一步验证了该测量方法的快捷准确和系统的可靠性。理论分析了影响Stokes参量测量精度的因素,为提高系统测量精度提供了理论基础。     

激光三角法位移测量中光强度的模糊自适应控制

在激光三角法位移测量系统中,激光的强弱、被测表面颜色、粗糙度等对测量精度有着显著的影响。提出了新的光强度模糊自适应控制方法,智能控制激光功率、光积分时间以及CCD 放大增益来调节系统光强度,达到最合适光强度;在被测表面形态变化的情况下能够实现光强度自适应控制,提高位移测量的精度;计算机仿真将不同的系统光强度调节到预设值3200,验证了控制策略的可行性。并经实验表明,通过控制上述三种要素,CCD 接收到的信号强度能够调节到预期范围,而且测量小位移时精度提高了5%。     

二维位移测量中激光漂移实时补偿方法研究

激光漂移是影响二维位移测量精度的主要因素之一。为了消除激光光源漂移对二维位移测量结果的影响,提出了一种双光路激光漂移实时补偿的方法。在二维位移测量系统中,根据测量光路结构工作机理建立了激光光源平漂和角漂对位移测量产生误差的模型,通过参考光路监测激光的漂移量,并利用误差模型将漂移量经过转换后补偿到测量结果中。理论分析表明,本文方法能够实现对平漂和角漂的完全补偿。分析了实际光路布置中的结构参数误差对补偿效果的影响,基于此选择光路的结构参数。实验结果显示,使用双路激光漂移补偿方法后,可以使8h内的X方向和Y方向的漂移量分别减少55.1%和73.3%。     

智能红外遥控开关原理及设计

介绍基于AVR单片机设计的一种智能红外遥控开关的原理及设计。该遥控开关能够实时识别和记忆常用遥控器发出的红外信号编码,并通过将接收到的红外信号与单片机存储在E2PROM的数据比较,从而控制遥控开关的通断,同时达到遥控器功能复用的效果。系统采用电容降压式直流稳压电源供电,与机械开关相比,它具有结构简单、体积小、重量轻以及安全可靠等优点,可广泛应用于家用电器的开关控制。     

基于矢量图形的激光演示系统设计与实现

激光演示技术是通过改变激光束在空间行进的轨迹,投射出各种光束、图案、文字等丰富的矢量图形,从而形成独特的艺术效果。本文通过嵌入式系统设计实现了一种基于矢量式图形的全彩智能激光演示系统,该系统运用三基色叠加理论实现全彩色激光表演,具有声控、DMX控制等多种控制方式。系统控制器能快速提取、分析处理节点颜色信息和路径坐标,并准确控制RGB激光器及高速X/Y振镜。     

高温下紫外光能量在线检测方法与设计

目前市场上紫外光能量检测中存在辐射大、温度高、测量不便等问题。设计一种针对高温下通过光纤进行导光的紫外光能量在线检测方案。该方案将紫外光通过光纤传输至光电传感器进行光电转换处理,避免传感器高温下工作,并采用双传感器进行环境光滤除提高精度,进而采用高精度AD芯片将信号模拟量转换成数字量传输至主控制器STM32F103,经数据处理计算出相应的能量值和温度等参数,通过RS485总线传输方式进行数据传输至上位机进而实现实时监测。实验表明:整个系统运行稳定、耐高温、能够在线实时检测并分析紫外光能量变化,可广泛应用于工业自动化紫光检测领域。     

基于GPRS无线数据交换的挖掘机监控系统设计

设计了一种用于挖掘机状态监测系统中的基于GPRS的无线数据交换系统,介绍了系统原理和设计方案,并详细阐述了监测终端的硬件设计和系统的软件设计。硬件系统采用AVR单片机作为数据传输的控制中心,GPRS模块采用内置的TCP／IP传输协议,既保证了数据传输的实时性和可靠性,而且经济实用。     

Phase-shift imaging ellipsometer for measuring thin-film thickness

A phase-shift imaging ellipsometer (PSIE) is developed for two-dimensional ellipsometric measurement. In the optical setup of the PSIE, a liquid crystal variable retarder (LCVR) is employed as an optical phase modulator for inducing a phase difference between the p- and s-polarized components of the incident light. The phase retardation adjustments of an LCVR are highly correlated with measurement accuracy in the PSIE. Since the phase retardation is dependent upon the applied voltage of the modulation signal, a calibration procedure is proposed in order to accurately determine an appropriate voltage magnitude, which in turn allows the LCVR to induce exact phase retardations. Consequently, the spatial distribution of the ellipsometric parameters can be measured with respect to the phase-shifted intensity images. Thus, the PSIE is capable of two-dimensional measurement of the physical properties of a thin-film material. We provide an experimental demonstration, which entails measuring the thickness distribution of a SiO₂ thin film on a Si substrate. These experimental results were in strong agreement with previously reported values.     

一种半导体激光器自动控制系统的设计

根据半导体激光器的工作原理, 使用两片AVR单片机ATMEGA16作为核心控制部件, 并配合触摸屏式人机控制界面和外部硬件电路, 实现了半导体激光器功率稳定输出的自动控制系统。该系统包括恒流源、光功率采样反馈、保护电路、温度控制等部分, 能为半导体激光器提供稳定、准确的驱动电流, 自动光功率控制和恒温控制。     

激光结构光测量连续调节智能光源控制器设计

激光结构光视觉测量过程中被测物体的表面材质差异、表面几何曲率大小均会影响到实际采集的激光光斑图像质量,从而影响到测量数据处理的精确度和准确性。为了适应工业测量中多变的被测对象特性和使用环境,对结构光源的激光二极管进行电流控制。在分析mW级别小功率激光二极管工作特性的基础上,提出了一种使用上位机和ARM微控制器的微小功率半导体激光器智能控制器的低成本设计方案。研究了数字PWM信号驱动激光二极管的技术,使用ARM微控制器生成PWM信号输出,然后PWM数字信号通过光电隔离的阻容滤波电路、运放电压跟随、调理电路以及压控恒流源电路(V-I)驱动半导体激光二极管的电流大小。激光控制器的PWM信号的占空比、基准频率通过上位机串行Modbus协议通讯进行快速设定。系统经过激光结构光投影成像实验进行验证,适时调整激光结构光输出强度大小,可优化激光视觉测量系统的测量输出和适应性。通过实验验证的结果表明,系统可以稳定运行。