分离型激光启动靶光电探测系统的设计

目的　研究一套激光启动靶 ,以启动相应的设备或仪器开始工作 ,实现对弹丸运动的研究 .方法半导体激光光源经准直、扩束形成激光光幕 ,再经距光幕一定距离 (3～ 5 m )外的具有原向反射特性的微珠玻璃屏反射回来后 ,经球面反射镜的会聚由光电探测器接收 .结果　设计了一种大靶区面积、低噪声的光电探测系统及相应电路 .结论　当弹丸穿过光幕时 ,光电探测系统可获取弹丸过靶信号     

分离型激光启动靶光电探测系统的设计

目的 研究一套激光启动靶，以启动相应的设备或仪器开始工作，实现对弹丸运动的研究。方法 半导体激光光源经准直，扩束形成激光光幕，再经距光幕一定距离（3－5m)外的具有原向反射特性的微珠玻璃屏反射回来后，经球面反射镜的会聚由光电探测器接收。结果 设计了一种大靶区面积，低噪声的光电探测系统及相应电路。结论 当弹丸穿过光幕时，光电探测系统可获取弹丸过靶信号。     

红外脉冲激光测距仪发收光轴一致性测试方法研究

脉冲激光测距中激光发射、接收光轴一致性是其测距性能的保障。针对红外激光测距仪发、收光轴一致性的检测任务,设计了一种基于离轴式大口径平行光管的测量系统。当测量发射光轴时,激光经离轴抛物面反射镜反射后,再经平面反射镜反射汇聚到位于焦平面上的上转换板上,形成可见光光斑,求出光斑中心,以该位置表征激光发射轴;保持焦平面位置不动,将上转换板换下。将自发激光衰减反馈模块的光纤输出端子安装到焦平面定位框上,可以测得脉冲激光测距仪的激光接收轴。计算可得出发、收光轴的偏差角,测试精度为0.05mil。     

基于视觉的远场激光光束质量的检测方法

介绍了一种远场激光光束质量的检测方法,可检测远场激光的光斑位置、光斑大小和光强分布。漫反射特性的靶板在远场接收激光,采用视觉系统以一定角度拍摄靶板图像,采用VC++编制软件对图像进行处理,得出检测参数。给出了系统的组成和图像处理算法,并进行了检测精度测试,光斑位置测量误差小于2 mm。实验结果表明,视觉系统不需要标定,测量方便,可在野外现场检测。     

基于光纤传感器的液面高度测量技术研究

采用光纤传感与计算机技术相结合,研究一种实时液位测量系统.测量原理为光源发出的光由发送光纤传榆到被测液体的表面,反射回来的光由接收光纤接收,其光强量与光纤端面距液面高度有关,接收光纤传输的光信号进入光纤放大器,实现对信号的放大.再由光电转换器件将放大后的信号转变为电信号,进行信号采集和数据处理.采用光纤传感测量液面高度变化同传统液位测量相比.精度从几毫米提高到了几微米.     

图像法描述强激光远场空域分布的实验研究

在分析利用光电靶获得的激光光斑图像的基础上,提出采用CCD图像记录和能量值同步采样的测试方法来获得强激光远场的空域分布情况,通过实验对远场激光光斑进行图像拍摄和能量值抽样采集,并对结果进行分析处理,获得了激光束透过大气后的空域分布实际情况.     

一种基于光楔干涉的激光准直系统

介绍了一种基于光楔干涉的激光准直系统：利用氦氖激光经准直、扩束后投射到固定在接收靶上的楔形光学平板上,产生的干涉条纹由光电传感器检测;将接收靶沿被测导轨移动,如果导轨有直线度误差,则接收靶过桥与导轨的接触点所形成的直线角度发生变化,这样干涉条纹就会发生移动;将光电传感器检测得到的干涉条纹移动量送入单片机系统,采用软件细分的方法,得到被测点相对于准直光束的偏移量。最后对该系统进行了对比与重复性实验。实验表明：用本套装置检测长度为40m的长导轨,直线度误差仅为674．961μm。     

平面镜反射式激光光幕靶测试技术研究

为解决分体式光幕靶结构易变形、靶面较小的不足,提出一种将发射和接收集成在一起的收发一体化激光光幕靶.采用线结构光半导体激光器作为发射光源,高反射率前表面反射镜作为反射装置,线性阵列红外光电二极管接收,构建了一种大靶面激光光幕靶.对有效光幕区内的光功率密度的分布进行了分析,在330 mm×400 mm靶面的原理样机上对气枪弹九穿过有效靶面波形进行了测试,给出了试验气枪弹丸过靶信号波形数据.平面反射式激光光幕靶原理正确可行,利用所提出的一体化光幕靶结构,选用适配激光光源可实现10 m×10 m面积的大区域光幕靶,满足光幕靶应用于常规弹丸测试要求.     

原向反射式激光光幕测速技术研究

为满足弹道散布范围大或大口径弹丸的测速场合,提出了一种原向反射式激光光幕测速的方法．采用半导体激光器、柱透镜、中心留有激光出射孔的光敏检测器件和原向反射屏形成大面积光幕探测区,当高速飞行物体穿越激光光幕时,光通量的变化被光敏管阵列转变为电信号并采集到计算机进行数据处理．提出了玻璃微珠原向反射器的剩余发散角这个重要概念和利用数字CMOS相机对其进行测试的方法和结果,利用有效光幕区为φ500mm的激光测速系统对7．62mm弹丸的速度进行了测试,给出了试验波形和一组测试数据,试验证明：该方法具有可形成的有效光幕区面积大、光路调整简单、成本低、灵敏度高等优点。     

一种基于恒光程的二维小角度测量系统

大多数光电自准直仪在非恒光程的精密测量中,光电接收器件所接收到的光斑形状随接收位置的变化而变化,导致信号接收误差,设计了一种新型的光路系统,以保持激光束光路的光程恒定,使接收光斑形状的稳定.采用这种系统实现二维小角度的测量,可实现对阿贝误差的实时动态补偿.     

一种编码式光纤光栅温度传感检测系统的研制

介绍了一种新的大容量编码式光纤光栅传感测量技术，引入了一种由编码式光纤光栅作为传感探头的温度传感检测系统。该系统采用双波长编码技术．对检测点的位置和温度同时进行编码测量，系统具有精确度高、稳定性好、信息量大等特点。特别是双波长编码测量技术的采用．系统由一维编码增进到二维编码，极大地提高了系统的检测容量，克服了传统的一维编码系统由于光源有限带宽导致的信息容量限制。由于在光纤的同一位置集成多个传感探头，降低了成本，该系统具有很好的市场应用前景。     

土体温度光纤精细化监测室内试验研究

传统温度传感器在测量地下土体温度时存在耐腐蚀性差、易受电磁干扰、易被破坏等不足,难以准确和全面地掌握土体温度的长期变化。通过对比分析常用的几种分布式光纤测温技术,提出采用光频域反射技术来监测地下土体温度。根据光频域反射技术高精度和高空间分辨率的特征,给出了土体温度光纤精细化监测的布设方案和监测数据的分析思路。为了验证光频域反射技术在土体温度监测方面的优势和可行性,开展了土体温度室内模拟监测试验,设计出了一套土体温度光纤精细化测温装置,采用光频域反射技术对不同容器内的土体和水体温度进行监测,掌握了土体和水体温度的变化情况,并与传统测温方法进行了对比,结果表明,光纤测得的土体温度结果与传统方法得到的结果基本一致,但光纤测温可以实现分布式测量,相对于传统方法优势显著,对于土体温度精细化测量而言,取得了良好的成果。     

准直LED光斑定位系统设计

针对准直激光在长期工作过程中很难克服的漂移问题,设计了一套准直发光二极管（LED）光斑定位系统。该系统将LED光源发出的光经透镜汇聚进光纤,再经过准直器准直输出,用CCD探测光斑图像,采用多圆拟合法定位光斑位置。将系统与定制的半导体激光器（LD）准直定位系统进行了长期稳定性对比实验。结果表明,所设计的准直的LED光斑定位系统光斑位置漂移量更小,稳定性更高,可以作为高精密光学测量的定位基准光源。     

基于法拉第旋光效应的激光外差干涉测量系统的优化设计

描述了基于法拉第旋光效应的激光外差干涉测量方法及其系统,通过分析测量平面镜顺时针和逆时针转动时光路结构的几何关系确定了该系统实施纳米位移测量应满足的条件,重点讨论了角锥棱镜固定时测量平面镜、波片和角锥棱镜三者之间的位置关系,实现了基于法拉第旋光效应的激光外差干涉测量系统的优化设计,得出了位移测量范围为-10-10mm时允许被测对象转动范围最大的系统参数,为该系统的研制奠定了技术基础。     

基于ARM系统激光器的温度和功率反馈补偿系统的设计

激光器驱动电源的稳定性直接影响反射强度调制式光纤传感器的测量精度和寿命。以嵌入式系统为数字控制核心,PID为控制调节算法,建立激光器的温度和光强补偿系统。用设计的补偿系统对1310nm波长的激光器进行试验研究,结果表明该反馈补偿系统能使反射式光纤传感器的精度和稳定性得到较大的提高。     

三光纤干涉流量测量技术

简要介绍了生产测井对流量计的要求,分析了各种原理的光纤流量计的优缺点提出靶式光纤干涉流量测量原理测量采油井井下流量的方案。在双光纤干涉流量测量的基础上,详细阐明了三光纤干涉流量计的工作原理,推导了流量计的数学模型,给出了三光纤干涉流量测量系统的设计参数,进行了三光纤干涉流量测量系统的仿真和流量测量实验,给出了实验结果。结果表明,三光纤干涉流量计有着诸多的优点,具有广泛的应用前景。     

红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化

为了进一步提高光纤传输激光的效率,通过改善中红外光纤输出激光时的光斑及发散角的大小设计了双透镜和两种三透镜光学聚焦系统,并得到相应的光斑图形。运用MATLAB软件对实测的光斑进行模拟计算,得到了光斑的强度分布图,通过分析计算不同聚焦系统中的不同位置处光斑的大小,计算并得到了光束发散角。实验结果表明,3种方案中凸凹凸三透镜聚焦系统效果最佳,输出的光斑直径为0.33mm,光束的发散角为0.42°,提高了耦合效率,降低了传输能量的损耗。     

高压系统内置光纤温度在线监测装置的研究

研究了基于内置光纤进行高电压系统温度在线监测,阐述了该研究的结构、原理及系统的软硬件设计方案,并对装置的精度进行测试。测试结果表明,该方案能很好地解决高电压系统温度在线监测存在的问题。     

新型光纤Bragg光栅锚索预应力监测系统

针对预应力锚索检测的问题，在分析预应力传感器研究现状的基础上，提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚索监测的新方案，详细介绍了光纤Bragg光栅锚索预应力监测系统的工作原理及主要构成、进行了工程现场与常规的电测技术的对比实验。结果表明：光纤Bragg光栅传感器具有高的精度，抗干扰能力强，结构简单，长期稳定性高，实现实时、在线监测。