多普勒激光测量仪原理简析及应用

为保证入炉钢坯的长度,避免轧制出现短尺,在钢坯运输辊道上增加钢坯速度、长度测量系统。多普勒激光测量仪采用多普勒激光外差技术对钢坯进行非接触式测量。该系统安装简单,检测精度高,有适合于工业环境的多种数据接口。本文从实际应用的角度出发,详细说明了LSV系列多普勒激光测量仪用于测速和长度测量的应用,着重介绍了多普勒光谱的工作原理,人机交互系统的组成和显示构架及测试过程中常见问题及解决方法,以及如何在现场选择合适的安装位置。     

用于轻气炮弹速测量的新型高信噪比激光测速系统

传统激光测速系统易受高温弹前激波发光和空间电磁场的影响,从而导致系统信噪比下降。为获取高质量信号波形,设计了一种可用于轻气炮弹速测量的新型激光测速系统,并提出了激光光路和光电转换电路的改进方法。采用光纤对激光进行引导,避免长引线的使用,增强了系统抗干扰能力。选择输出功率40 mW的固体激光器作为系统光源,设计了具有滤光、聚光功能的复合式激光接收探头,提高了信号光强度。详细分析了测量电路的噪声与带宽,改进和优化了光电转换电路,测量电路的信噪比提升为98 dB。轻气炮弹速实际测试结果表明,使用该测速系统获得的信号波形质量良好,测速结果相对扩展不确定度为0.73%,满足轻气炮弹速测量系统需求。     

激光差动多普勒的信号处理电路设计

随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,对器件运动性能检测的需求日益迫切.采用激光差动多普勒测量技术能准确可靠地对MEMS器件进行动态特性测试.本文介绍了激光差动多普勒系统的信号处理电路的设计,主要包括放大电路、相敏检波电路和滤波电路.放大电路能将40 MHz频率信号放大100倍,相敏检波电路滤除了高频信号,分离出多普勒频移信号,滤波电路进一步滤除相敏检波电路输出信号中的载波信号和高频噪声.本电路设计最终实现了从光路系统输出的高频信号中提取多普勒信号.     

基于FPGA的超声波测向装置设计

提出了一种利用超声波的多普勒效应来测定电力线路施工中张力放线方向的方法.实现频移测量的核心器件是FPGA.该器件通过比较测量发射和接收超声波信号的波长来输出方向信号,以供后续的激光测速测长装置使用,两者共同完成对放线长度的测量.详细介绍了FPGA的内部设计和工作原理,并对其误差和精度进行了分析.仿真结果证实了该方法的有效性.     

光缆成缆中光纤余长的测量

本文介绍一种实时非接触地测量光缆成缆过程中“光纤余长”的新技术。一种称之为激光多普勒测速法（ＬＤＶ）的成熟技术被我们用于测量光纤和光缆护套之间的速度差。这种技术的优越性也将予以介绍。     

基于FPGA的超声波测向装置设计

提出了一种利用超声波的多普勒效应来测定电力线路施工中张力放线方向的方法。实现频移测量的核心器件是FPGA。该器件通过比较测量发射和接收超声波信号的波长来输出方向信号,以供后续的激光测速测长装置使用,两者共同完成对放线长度的测量。详细介绍了FPGA的内部设计和工作原理,并对其误差和精度进行了分析。仿真结果证实了该方法的有效性。     

激光-核子皮带秤在热电厂燃料输送系统中的应用

发电厂通过皮带秤对原煤进行计量,以控制发电成本.激光-核子皮带秤是一种全新的原煤计量工具,它主要由体积模块、密度模块、测速模块、数据处理系统(主控计算机)4个部分组成,利用激光图像分析与γ辐射测量两种不接触测量技术,实现输送带上散装物料的称量.最后,以在发电厂燃料输送系统中的应用为例,说明了这种新型皮带秤的广泛应用前景.     

基于LabVIEW的变频调速电动机参数测试系统研究

在当前的测试领域中,传统的测试系统由于本身所固有的诸多弊端变得越来越不适应现代测试的要求,需要从新的方向上寻找突破点,以解决当前测试系统的问题.本文主要研究了基于虚拟仪器的开发平台LabVIEW的变频调速电动机参数测试技术,所需要的软件为NI公司(Nation Instrument)开发的LabVIEW语言.本文根据实际电机系统的参数测量要求,完成了系统软件的方案研究,设计了基于LabVIEW的虚拟仪器面板用户应用程序.通过仿真检验证明,用户应用程序满足设计要求.     

基于光电阵列的微型弹体测速

弹丸速度测量结果的精确度和统一性,对武器的生产、研究、发展和应用产生直接的影响,测量结果的有效率则影响着试验效率和消耗。本课题设计了基于光电阵列探测器的激光靶,有效加大了靶距,进一步提高了弹丸初速度测量结果的精确度、稳定性和有效率。同时结合单片机STC89C52RC处理激光靶采集的信号,组成了一套微型弹体速度测试系统。并进行了相关的实验,证明了所设计的实验样机的可行性。实验表明:这种新型测速方法具有调试简单、成本低、实验成功率高以及系统的时间分辨率可达微秒级等优点。     

多通道七孔探针测速系统研究

为了满足低速流场的测速要求,基于七孔探针测速原理,设计了一套多通道七孔探针测速系统,给出了七孔探针测速系统的嵌入式硬件电路及基于Modbus通信协议的上下位机软件系统的详细设计方案,通过对传感器的压力系数标定提高了压力测量数据的一致性.在低速风洞中进行了探针标定实验,通过对标定实验数据的分析,得出探针的俯仰角和方位角的绝对误差为0.2°.并在此基础上进一步分析了探针孔径误差和传感器测量误差对系统测量结果造成的影响.     

利用虚拟靶标检测方法测试轻武器射击速度的研究

为了提高虚拟靶检测方法的准确性,本文基于时间-位移变换法分析了虚拟靶检测技术.在研究四光幕法测试弹丸射击速度的基础上,采用激光源对光幕进行了改进设计.该方法提高了系统的抗干扰能力,从而更适合在恶劣的工业环境下使用.根据该方法研制的测试系统利用45°棱镜无漫射光的特点,形成大面积高质量光幕,结合嵌入式与虚拟仪器技术,使得系统操作使用直观、方便.同时将有序聚类法与样条函数法结合,提高虚拟靶检测方法的准确性,可应用于轻武器射击速度的精确测定.     

The setting-up of an optical remote sensing system for targetidentification: a laboratory experiment

The construction of an optical system for vibration measurement using laser doppler velocimetry (LDV) is presented, the basis of which can be used as a laboratory experiment for the classroom. LDV is an optical technique that can be used to determine an object's velocity by analyzing the frequency content of coherent light reflected from it. It can be used for vibration measurement, target identification, covert surveillance or studying the flow of fluids. The setting up of such a system in the laboratory can sometimes be difficult if it is performed in a nonsystematic way. This paper describes an approach to configuring a free-space optical system and also demonstrates the optical equivalence of cochannel and multipath interference     

基于LabVIEW的高精度激光干涉测距系统

微位移和直线度误差作为工业测量中重要的几何参数,其测量值对精密仪器的制造与检测有着广泛应用.但随着工业技术发展,就传统测量仪器自准直仪而言,存在精度不高、实时性不强、速度慢等缺点,无法完全满足当下高速、高精度、实时监测的的要求,提出一种基于LabVIEW 的高精度激光干涉测距系统,对位移位置和直线度进行测量与分析.基于双频激光干涉测距原理,设计了光电测距仪测量得到带位移信号的光信号,经光电转换得到电信号,利用LabVIEW 平台编写操作界面和数据处理与误差分析.对系统进行实验,表明对长度30cm 导轨检测,相对误差小于0.2nm,系统具有结构简单、测量速度快、实时性强等优点,实现了位移与直线度的大范围、高精度的测量,可被在工业位移测量中广泛使用.     

激光光斑边缘提取算法应用研究

在以激光光斑为被测目标的光电测量系统中,对激光光斑边缘的提取是保证测量系统精度的首要前提.具体介绍了Sobel算子、Krisch算子、Robert算子、Canny算子及LOG算子的基本原理.对实际采集到的激光光斑图像首先进行中值滤波、二值化处理,用于滤除图像中的噪声.然后分别利用上述算子对预处理后的激光光斑进行边缘提取...     

新型纳米三坐标测量机误差检定方法的研究

以三光束平面镜微型激光干涉仪作为高精度的标准量,研究新型纳米三坐标测量机的误差检定方法,设计相应的激光头姿态调节架和目标靶镜,组建一套适用于其的误差检定系统,分四次即可实现对测量精度影响较大的11项单项误差进行相对高精度、便捷、同步地检定。以LabVIEW作为软件开发平台,基于三次样条插值算法,编写对单项误差的采样数据进行插值计算的应用程序,以求得单项误差在量程范围内任意位置的值。     

微秒级温度传感器动态校准研究进展

近年来,应用于航空航天领域极端测温场合的温度传感器响应速度已达到微秒量级,然而,如何实现对其进行微秒级的动态校准仍是一个亟待解决的挑战。激波管法和激光法是两种解决该问题的潜在技术途径,二者均可提供微秒级的温度阶跃响应,但也具有不同的特点。激波管法适用于高温高压环境,但其阶跃信号的上升过程和幅值存在不稳定性。激光法则具备非接触性和高精度的特点,但目前尚未建立统一的评估体系,无法直接比较不同温度传感器的动态响应特性。最后,总结出3个关键研究方向：改进现有校准方法、探索新的校准方法,以及构建新的评估理论,以促进微秒级温度传感器动态校准研究和相关技术应用的发展。     

组合 FPGA 光电传感器阵列的 顶管机激光姿态测量系统

由于复杂多变的地质环境、推力不均、注浆不均、尾盾间隙不均等影响,顶管机在施工过程中实际顶进的轨迹与预期轨迹之间往往存在偏差,较大偏差会导致施工事故或严重的经济损失。采用坐标转换方法,设计了基于组合光电传感器阵列和PLC相结合的姿态测量系统,开发了相关实时显示的操作界面,用于实时显示测量的顶管机3个方向姿态角。并应用投影的方法,计算顶管机实时显示运行轨迹,辅助顶管机姿态控制。实验中进行人为模拟顶管机机头的运动偏差情况来验证该测量系统的准确性,实验表明,该激光测量系统点光源的坐标识别精度达3 mm,角度测量精度达0.1°,最大误差0.784°,符合顶管机施工要求,方便了顶管机姿态测量,提高了顶管施工质量和效率。     

高精度六维激光测量系统误差补偿算法研究

根据极大规模集成电路制造对光刻物镜中敏感光学元件调节机构高精度的调整要求,研究设计了一套基于双频激光干涉仪的高精度六自由度位姿检测测量系统。但由于双频激光干涉仪是一种线性增量式的测长仪器,其固有的机械安装误差及运动平台在工作过程中引入的倾斜或旋转运动都将导致测量光程的变化而产生阿贝误差与余弦误差。为此,根据系统测量原理,采用解析法基于空间齐次变换建立了系统误差补偿数学模型,并深入分析了装调误差对测量精度的影响,实现了调节机构六自由度运动的高精度测量。     

原子干涉重力仪集成光源系统综述

高精度重力测量是进行惯性导航、大地测量、空间科学、海洋探测、基础物理研究的重要观测手段,高精度的重力仪一直是科学研究追求的目标。原子干涉重力仪能够提供uGal量级的绝对重力加速度值,是获取高精度重力信息的重要仪器之一,其集成光源系统的设计及实现对其实用化和商业化具有重要意义。首先介绍原子干涉重力仪激光系统的输出需求,然后对国内外典型集成光源系统的相关研究发展进行综述,分别介绍了基于自由空间和光纤传输的两种光源系统的实现方案和发展现状,重点阐述了其稳频、跳频、稳功率等关键技术。最后,对原子干涉重力仪集成光源系统的进行了总结与展望。     

基于激光扫描的车灯安装间隙测量方法研究

鉴于目前车灯安装间隙多采用接触式测量,提出一种基于激光扫描技术和工业机器人技术相结合的车灯安装间隙测量方法。该方法用检具模拟车身,建立车灯安装间隙测量系统。首先对激光扫描数据进行预处理,去除超量程的无效数据点,然后选定双边滤波对数据进行平滑去噪。通过对车灯与检具边界点的确定算法中高度差阈值的选择,找到车灯与检具的边界点,利用车灯安装间隙计算模型确定间隙大小。实验结果表明,该测量方法准确性和效率高,且重复性满足要求。