一种新的舰载惯导系统摇摆基座初始对准方法

针对舰载惯导系统在摇摆基座条件下高精度初始对准问题,提出一种简单且易于实现的快速初始对准方法。利用开路法构建数学稳定平台隔离载体摇摆运动,提高了高精度舰载惯导系统摇摆基座对准过程中量测数据的信噪比,缩短了对准时间并提高了误差参数的估计精度;建立了开路法数学平台偏角的误差模型,利用参数辨识法提取相关对准参数,从而估计出陀螺漂移和数学平台偏角并进行补偿。海上试验结果表明,该对准方法可在8 h内达到优于0.000 5°/h的对准精度,有效地解决了摇摆基座条件下舰载惯导系统的高精度初始对准问题。     

基于中心积分法的11维集成光波导芯片封装系统

研制了基于中心积分法的集成光波导芯片封装系统,该系统在空间11维上实现了光波导器件的位置调节,通过高精度对准和改进后的中心积分法快速准确地实现芯片对准。在单芯光纤-条波导-单芯光纤系统的封装测试实验中,端面耦合损耗的平均值为0.113 6 dB,单次耦合损耗的最大值＜0.13 dB,标准偏差＜0.02 dB,单次耦合时间＜2 min。在单芯光纤列阵-1×8波导分支耦合器-8芯光纤列阵的封装生产中,各通道插入损耗均＜10.5 dB,均匀性指标＜0.4 dB,单次耦合时间＜5 min。数据证明,该系统已完全达到商业化标准,具有良好效果和实用性。     

六轴运动平台几何误差与阵列光纤对准精度的映射关系

针对光缆中阵列光纤与波导芯片精准对接问题,运用光电子封装系统六轴精密运动平台,研究了控制阵列光纤的位姿及对准精度。依据齐次坐标矩阵的几何误差模型,采用方差敏感性分析方法,辨识得出影响对准精度的重要误差项;分析了运动平台的搭建结构,探讨了运动平台几何误差与光纤对准精度的映射规律。实验结果表明,该方法可靠、有效,可为提高光纤封装效率与对准效率提供参考。     

多体系统理论的四轴运动平台综合空间误差建模

平面波导芯片与阵列光纤之间的对准,主要依靠器件封装设备运动平台的六维全空间亚微米精度运动控制,来实现其精确定位对准,基于多体系统理论,阐述四轴运动平台综合空间误差的建模过程,为阵列光波导器件封装设备运动平台的精度分析和误差补偿,提供一种理想的建模技术.     

单模光纤熔接损耗分析及自动对准与熔接系统

本文分析了单模光纤熔接损耗的主要原因,导出了连接损耗计算式,提出了保证给定损耗对自动对准条统的精度要求,介绍了CSM—1型单模光纤熔接机自动对准与熔接系统及自动对准系统精度,熔接损耗等验收测试结果。     

光电探测系统辅助SINS的动态对准方法

针对陆地战车对定位和定向系统的要求越来越高,提出了一种高精度的对准方法。采用光电探测系统计算出精确的车辆位置和航向,在两次光学定位过程中利用运动约束与零速修正组合的方法估计出惯导系统系统误差,进而估算出光电探测系统与捷联惯导系统之间的敏感轴安装偏角。仿真结果表明:光电探测系统的定向精度优于10″,定位精度优于0.1 m,敏感轴安装偏角的估计精度优于20″,因此本系统满足陆用战车的高精度动态对准需求。     

基于PLC的大范围运动与高精度对准控制

针对掩模版传输过程中的大范围运动与高精度对准这两个关键问题，本文采用基于PLC的全闭环位置控制方法，设计了用于掩模版传输和对准的机械手控制系统。对于大范围运动，利用旋转编码器和光栅尺检测机械手的速度和位移，构成三闭环控制系统。对于高精度对准，利用四象限探测器检测掩模版位置与姿态偏差，构成四闭环控制系统。实验结果表明，利用本文控制系统，机械手在大范围传输和高精度对准时的速度和精度都可以满足生产要求。     

水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术

为了保证水导激光微细加工中会聚激光与水束光纤的耦合效果,建立了高精度的耦合对准系统,提出了新的耦合对准方法,研制了特殊结构的耦合装置。由于激光要经过空气层、玻璃层、水层进入水束光纤,因此根据计算结果,采用特殊方法来确定会聚透镜与水束光纤起始端(喷嘴孔)的距离;研究了激光在水束光纤中发生全反射的最大入射角;通过流体动力学仿真,设计了腔内流场分布均匀的耦合装置,保证了直径0.12mm的水束光纤的高耦合品质;研究了激光能量在水束光纤中的衰减,采用特定波长、脉冲能量的激光和特殊过滤的去离子水来减小激光能量在水束光纤中耦合的损耗率。试验结果表明,能生成导光长度超过100mm的水束光纤;采用该耦合技术能够在0.2mm厚的硅基晶片上以2mm/s速度切割出缝宽0.12mm的均匀窄缝,几乎无裂纹、无热影响区。该耦合技术能够很好满足水导激光微细加工的要求。     

反射式光纤位移传感器现场应用快速定标

介绍了一种快速、便捷、高精度的反射式光纤位移传感器标定系统。可在不同使用环境、不同测量材料条件下对反射式光纤位移传感器快速定标,具有很好的可靠性和稳定性。该系统由计算机控制器、高分辨率的激光位移传感器、高精度步进电机、高刚度的标定工作台和待标定光纤位移传感器组成。激光位移传感器作为标定参考设备;步进电机作为固定被测材料的推动设备。对电机运动实现闭环伺服控制,精确控制被测材料的移动。对光纤位移传感器在不同环境和不同材料条件下自动标定并输出标定曲线。经测试,该系统在高精度测量的条件下仍具有很好的可靠性和稳定性。     

微装配正交精确对准系统的设计

针对平板类零件微装配系统设计过程中面临的问题,提出采用正交光学对准机构来实现用人机协同的微装配系统对微小型平板类结构件的高精度装配,并分析计算高精度对准机构模块产生的误差.建立了基于显微机器视觉及正交光学对准的微装配系统平台,用本文提出的方法进行了微装配实验,结果显示本装配系统在装配的一致性与装配效率方面有较大的改善与提高.提出的光学对准方法可有效地用于平板结构的硅微MEMS器件和非硅MEMS器件等集成的复杂微小型异构机电系统的装配,设计的平台具有很好的开放性和可移植性.棱镜正交对准机构产生0.001°的角度误差时,对准理论偏差小于0.98 μm,实际实验中微装配平台系统装配精度小于5μm,满足平板类微小型结构件装配一般精度需求.     

基于FPGA的高速串行链接通信设计与实现

为了满足某高速高精IC设备的步进扫描运动控制系统中高精度数据实时传输的要求,设计了一种使用光纤作为通信介质的高速串行链接通信解决方案,描述了该通信协议的物理层、传输层和应用层.最后运用Verilog HDL语言在FPGA上编程实现.该通信方案已经在运动控制卡和伺服控制板卡通信中得到应用,实践证明其具有可靠性高、传输数据准确、编程容易等优点.     

非平衡光纤干涉仪臂差精确测量方法研究

为实现对光纤干涉仪臂差的精确测量,提出了一种采用基于F-P调谐滤波技术的光纤光栅解调系统来精确测量光纤干涉仪臂长差的方法.简要介绍了F-P调谐滤渡法的渡长解调原理,通过分析非平衡迈克尔逊干涉仪的工作原理,指出了输出干涉谱与臂差之间的关系,进而分析了光纤光栅解调仪对干涉仪臂差进行精确测量原理.实验表明该方法可以实现对干涉...     

法布里-珀罗型光纤应变干涉仪

光纤传感技术是现代通信的产物,是随着光纤及通信技术的发展而逐步发展起来的一门崭新技术。光在传输过程中,光纤易受到外界环境的影响,如温度、压力等,从而导致传输光的强度、相位、频率、偏振态等光波量发生变化。通过监测这些量的变化可以获得相应的物理量。详细介绍了一种常用的干涉型光纤传感器——法布里-珀罗（F-P）光纤应变干涉仪。     

应用于定位的光纤振动传感技术的发展现状

利用光纤作为传感器提取沿途振动信号,通过对检测信号的处理和分析,可有效地检测和定位发生的故障或入侵行为等。分布式光纤振动传感器利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动的敏感特性,连续实时地监测光纤附近的振动,并能够定位预防事故,有较好的应用前景。根据传感原理,分布式光纤振动传感技术可分为基于干涉原理和基于后向散射探测技术两类。该文主要从以上两个方面综述分布式振动传感器的主要技术和发展动态。     

基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统

介绍了光纤拉曼散射效应测温和光时域反射定位的技术原理,针对传统点式测温传感器在实际应用中存在的漏检和定位不精确等问题,提出了基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统,该系统采用双通道校正测量模式,提高了温度测量和泄漏定位的准确度,从硬件组成和软件功能两方面对该系统进行了详细的阐述。     

基于分布式光纤振动传感原理的电力电缆故障定位技术研究

研究一种基于分布式光纤振动传感原理和电缆局部放电原理的电力电缆故障定位技术.通过在电缆上施加高压脉冲,使得电缆上有故障的位置产生局部放电,从而产生振动信号.并将放电脉冲信号同步传输给分布式光纤振动监测系统.通过分布式光纤振动传感技术来探测电缆沿线放电产生的振动信号,并对振动信号进行定位.将该故障定位技术应用于电力电缆沿线上监测电缆故障的状态分布,并进行试验验证.实验结果表明,该系统可实现监测多回路30 km电缆线路的故障分布状况,并对故障点进行准确定位.     

基于光纤传感技术的矿井粉尘质量浓度检测

矿井内粉尘不仅对工人的健康具有很大危害,而且较高的粉尘质量浓度会引起爆炸事故。为了测量矿井内的粉尘质量浓度,鉴于光纤传感器的独特优势,提出了基于光纤传感技术的矿井内粉尘质量浓度检测系统。该系统利用光透射法,由双通道检测光路系统组成,利用MATLAB对测量数据进行理论分析,得出拟合曲线及公式。结果表明,系统具有良好的测量准确性和一定的实用价值。     

光纤触发式测头及其性能测试研究

为解决三坐标测量机等精密仪器在被测工件表面数据点的采样问题,将光电技术和数字信号处理(DSP)技术应用到光纤触发式测头的研制中。分析了光纤触发式测头的工作原理;当光束照射到球的表面,随意入射角的变化,耦合入分布在发射光纤周围接收光纤的光强也会发生变化,基于这一现象,在接收光纤末端利用硅PIN光电二极管将光强的变化转化为电信号,在信号预处理之后,进行了多路信号模数转换;然后,利用DSP对采集到的多路信号进行运算处理,当运算结果达到设定阈值时发出触发脉冲信号;最后,通过实验对测头的预行程变动量和单向重复性精度进行了测试,实验测定该测头的预行程变动量为0.97μm,单向重复性精度为0.42μm。研究结果表明,该光纤触发式测头具有一定的实用性。     

平面光波导精密对准平台运动误差的敏感性分析

在阵列光纤与波导芯片的对准过程中,多自由度精密运动平台的运动精度直接影响其耦合效率。针对此问题,运用多体动力学理论,通过分析运动平台的各项误差源,建立了多自由度精密运动平台的误差模型。采用基于方差的Sobol法对运动平台的各项误差进行敏感性分析,从而得到了各误差参数在敏感方向的影响程度。试验结果与理论分析结果基本吻合,说明该模型具有一定的适用性。该模型可为多自由度精密运动平台的运动精度控制、误差补偿分析以及系统优化设计提供借鉴。     

光纤Bragg光栅阵列的光时域反射探测技术研究

本文研究了采用光时域反射技术对串联光栅阵列的反射功率进行探测的新方法。在实验研究的基础上,对高反射率光栅在光时域反射测试系统中的“假峰”和“谐振峰”现象的产生根源进行了分析,并提出了适合于光时域反射测试系统的光栅反射率的具体要求。此外对光时域反射测试技术的空间分辨率、复用数量进行了分析,给出了综合考虑多种因素的光栅传感阵列的布置方案。光时域反射探测技术是一种新颖的光栅阵列测试技术,与传统的波长测试系统相比,可从时分复用角度大大增加复用数量。