基于信息融合理论的双光路光纤式飞机结冰探测系统

提出了一种解决光纤式飞机结冰传感器单值测量问题的方法.该方法基于信息融合,通过改进的双光路光纤式结冰传感器测量结构,克服了系统中存在的光路扰动问题.以传感器的双光路输出信号及实际冰厚值训练神经网络,建立了传感器的逆向模型.初步实验结果表明,该方法扩大了光纤式结冰传感器的测量范围,提高了测量精度.     

基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的研究

提出了一种基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的测量结构,并进行了数学建模.利用曲线拟合方法得出了两光路输出的关系函数,以此对系统进行实时补偿.论述了该方法克服系统中存在的光路扰动问题、解决光纤位移传感器的不稳定问题和提高系统测量精度的原理.实验表明,经补偿处理后基本消除了温度对光纤位移传感器的影响,使测量准确度和系统稳定性得到提高.     

甲烷气体检测系统的设计

甲烷是易燃易爆气体,是重要的工业原料和日常生活的燃气,同时也是温室效应最主要的气体之一,快速、实时检测甲烷的产生和泄漏及其体积分数具有十分重要的意义。将吸收式光纤传感技术、差分检测技术及计算机数据处理技术相结合,设计了时间双光路差分气体在线检测系统,可对气体体积分数进行实时在线连续检测。灵巧的波长切换机构,用低廉的LED作光源的时间双光路差分检测系统就可以实现甲烷气体的差分体积分数测量。以具有强大软件开发能力的V isual C++6.0为工具,基于用户界面设计出该监测系统的实时动态监控软件,实现了气体的实时在线检测。本系统的测量范围为0~25%,分辨力为50×10-6,并且测量灵敏度可调,最小灵敏度为142.35×10-6。     

吸收式光纤甲烷气体传感器的研究

研究和讨论了一种易于实现的光谱吸收型光纤甲烷传感器,该传感器基于比尔朗伯定律,采用双光路结构,大大提高了传感器的灵敏度和测量精度,大气和工业污染中的其它气体分子浓度也可用类似方法测量。     

差动吸收式光纤气体传感器研究

本文基于甲烷和乙炔气体的光谱吸收特性,设计了一种差动吸收式光纤气体监测仪。根据被测气体的吸收峰值波长选择LED作为光源。采用不同频率的光源驱动电路实现多种气体浓度的同时检测。为保证测量精度,采用测量信号与参考信号的比值作为输出信号,以及相敏检测技术。对甲烷和乙炔气体浓度的检测实验表明,该系统具有较好的检测灵敏度和测量精度。该系统稍加改变结构参数,也可测量其它气体的浓度。     

一种改进的激光多普勒测量光纤光路

为了解决传统激光多普勒差频测量光路存在的光功率损耗大、参考光功率不可控等问题,在传统激光多普勒光路中增加了光纤环形器,设计了一个全光纤激光多普勒差频测量光路,并分析计算了传统光路和改进光路中各光纤无源器件的光功率损耗和整体光路中光的利用率。通过搭建激光多普勒测量系统,采用两种光路对音叉振动进行测量,设计了两种光路的对比性试验;采用光功率计实测了两种光路的输出光功率,进而计算出其光利用率;同时,采用数字示波器实时观测两种光路光电探测器输出的多普勒频移信号波形,并从信号幅值、信号对比度和信噪比等方面进行了分析计算。试验结果表明:分析计算结果和实测结果相吻合,改进的激光多普勒测量光路提高了光的利用率;可通过不同分光比的光纤耦合分束器来控制参考光光功率,使得输出的多普勒频移信号幅值增大,信号信噪比和对比度都有所提高。     

双光路光纤液位测量系统的研制

介绍了一种用于光纤液位传感器的电路测量系统。根据光纤光强调制的特点,设计了一种采用LD激光器以及能够进行对称补偿的双光路接收电路,消除了外界环境非测量因素的干扰。经现场试验,得到了理想的测量结果,证明可用于石化工业等危险环境的液位高效在线连续测量。     

双光路迈克尔逊加速度检波器

研制了一种实用的双光路全光纤迈克尔逊加速度检波器.与单光路结构相比,双光路检波器频带更宽,而且可以实现对检波器敏感元件的横向振动、倾斜和弯曲更好地限制.系统主要包括单模全光纤迈克尔逊干涉仪、简谐振子、信号处理系统.在信号处理过程中采用了交流相位跟踪零差补偿技术(PTAC).实验结果与理论相符合,实测工作频带为0～515 Hz.     

测量甲烷体积分数的高灵敏度光纤传感器研究

基于气体的红外吸收原理,研究了一种能在复杂环境下测量甲烷气体体积分数的新方法.这种方法可以有效地减小由于光源的不稳定、环境的变化而引起的测量误差.在这种测量方法中设计了一条参考测量光路,此参考测量光路和测量光路同时随环境的变化而变化,通过对待测量气体光路与参考气体测量光路作对比而得出较为准确的待测甲烷气体体积分数.     

提高光纤光栅应变传感和振动传感测量精度的一种方法

采用匹配的双光纤光栅组成传感头和采用匹配的光纤光栅组成检测光路,使应变、振动引起的波长移位放大了一倍,从而使这种传感器的测量精度提高一倍。     

新型光纤乙炔气体传感器的研究

基于乙炔的近红外吸收机理,针对采用宽带光源直接进行吸收检测灵敏度不高的缺点,应用宽带光源和梳状滤波器(Fabry-Perot腔)来获得与乙炔气体梳状吸收峰相适应的出射光,来实现乙炔气体浓度的谐波检测,使由于气体吸收而引起的相对输出光功率变化大大提高,检测效率得到改善.建立了谐波检测的数学模型,利用光纤作为传输媒质,实现了在线遥测,提高了测量灵敏度.     

光纤CO气体检测系统的研究

基于CO气体的光谱吸收特性,设计了一种带有参比气室的光纤CO气体在线实时检测系统。采用双波长差分检测技术,有效消除了由光源、光纤和探测器的不稳定所引起的检测误差,提高了检测灵敏度。给出了该光纤CO气体检测系统的实验结果,结果表明：该传感器结构简单、外形尺寸小、性能稳定、抗干扰能力强,具有广阔的应用前景。     

An all-optical photoacoustic spectrometer for trace gas detection

An all-optical photoacoustic spectrometer based on the diaphragm-based extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) fiber acoustic sensor for trace gas detection at atmospheric pressure and room temperature is first developed. The diaphragm-based EFPI fiber acoustic sensor is used to replace the conventional acoustic sensor in this system. Tunable erbium-doped fiber ring laser (TEDFRL) with an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is used as the excitation light source for the generation of the photoacoustic (PA) signal. A first longitudinal resonant PA cell with double absorption optical path is used to improve the sensitivity of the system. The advantages of all-optical photoacoustic spectrometer are immunity to electromagnetic interference, safely in flammable and explosive situations, and long distance sensing. This system is developed for the continuous and real-time measurement of acetylene gas at room temperature and atmospheric pressure. With the wavelength modulation and lock-in harmonic detection method, the minimum detectable limit of 1.56 parts-per-billion (ppb) volume acetylene (signal-to-noise ratio, SNR = 1) at the 1530.37 nm transition line was achieved.     

基于谐波检测的硫化氢气体传感器研究

基于气体光谱吸收原理,提出了一种谐波检测技术和双光路差分法相结合的方法,用于检测硫化氢气体浓度。采用双光路差分法对TDLAS气体检测技术进行了改进,消去了基波分量,在微弱信号检测中使锁定放大器减少了测量误差,提高了系统对二次谐波的检测能力。设计了硫化氢传感器的系统结构,并对其建立了数学模型进行仿真。结果表明,利用谐波检测和双光路差分法对低浓度硫化氢气体有很好的检测效果,验证了该方法的可行性和正确性。     

时间双光路SO_2荧光检测法的研究

烟气中SO2气体体积分数的检测一直是人们关心的热点问题,在深入分析SO2的荧光检测机理的基础上,提出了一种新型的时间双光路SO2荧光检测方法,通过对2个滤光片交替工作得出的荧光信号进行加权处理,解决了单光路测量中存在交叉敏感和背景噪声的问题。     

小波分析在激光测距传感器中的应用

激光宽高检测系统利用激光测距原理对行驶车辆的宽高进行检测,而所测信号掺杂有较大的车辆边缘光噪声,降低了系统的测量准确性。鉴于小波分析的时频局部特性,将小波分析法应用到消除高频光噪声干扰的应用中,提高激光车辆宽高检测系统的准确性,并通过Matlab中小波分析工具仿真和实际验证,证明可以消除光噪声对系统的影响和达到提高测量准确度的目的。     

Development of an optical stylus displacement sensor for surface profiling instruments

The main cause of irrational results from measurements made with optical stylus instruments is speckle noise in the reflected light. To reduce or eliminate speckle noise, we developed a new optical stylus profiling system consisting of a displacement measuring part using a knife-edge and a speckle noise measurement part. Using this new system, we measured profiles of machined materials. The results show that the new system can eliminate speckle noise and can achieve a level of measurement accuracy as high as that of a contact stylus instrument.     

基于．NET气门尺寸检测系统软件架构设计

光学非接触检测是随着机械制造技术、计算机视觉技术、图像处理技术等发展而出现的新兴检测技术。传统人工手段对气门尺寸的检测往往存在效率低、可靠性差、检测精度不高、成本高、容易出错等弊端,采用光学非接触检测技术不仅可以提高检测的效率、精度和可靠性,同时可以降低成本和出错率。文中在阐述了系统的硬件结构和基本工作原理的基础上,通过分析实际生产需求,结合．NET技术框架,提出了符合实际需求的检测系统总体架构,并开发了汽车发动机气门尺寸自动检测系统,实现了系统各个功能模块并合理地解决了模块之间的联系,通过高精度算法检测出零件参数。该系统已应用于实际生产中,取得不错的效果。     

高精度双线阵CCD非接触直径测量系统

设计引入一字线状激光作为目标检测光源,搭建了光学直径测量系统。为了突出目标检测工件特征,设计通过实时改变光积分时间以增强边缘信号特征。采用现场可编程门阵列(FPGA)作为CCD的驱动设备和信号处理器,采用亚像元边缘检测算法对一维图像数据进行处理,最后将结果实时显示出来。实验表明:系统能够完成目标检测任务,检测精度可以达到微米级。     

Development of a nanometer resolution flatness measurement system for the ceramic surface by using Blue-ray optical pickup

This study proposes a new type of measurement system for the flatness of ceramic surface. The system proceeds the measurement with the optical pickup head of blue ray. It used the light source emitted from the optical pickup head which reflected by the ceramic surface and the reflective light was received by the photo diodes in the optical pickup head then to be calculated into focusing error signal. Then, we can automatically lock focus and analyze the data on the measurement surface by the program to get the flatness of the ceramic surface. The advantages of this measuring method are that no need to use expensive interference system, easier to set up and operate, the over-all cost of detection devices is low, the size of components is small, and the measurement accuracy can up to sub-micron level. The resolution of this measurement system is up to 20 nm.