电定标热释电辐射计系统的数字相位计

基于Altera公司cycloneⅢ系列EP3C5芯片,提出了一种基于电定标热释电辐射计（ECPR）系统中一种数字相位计的实现方法.该相位计的作用是调整系统中被测信号和参考信号之间的相位差,使得相敏检波的幅度达到最大,从而提高光功率的检测精度.将被测信号A/D转换成数字信号送到FPGA芯片中,与查找表中的参考信号做I-Q正交解调算法,得到一组I-Q值利用CORDIC算法计算arctan函数荻取相位差,最后做出相应的信号同步调整.实验结果表明,该相位计使辐射计系统的测量光功率值的精度得到了改善和提高,系统运行更加稳定,当测量精度为1mW,其不确定度为1％.     

双频激光合成波长干涉仪的精确定位方法研究

本文构筑了一种在同一干涉仪中可同时实现大范围和高精度纳米测量的双频激光合成波长干涉仪;针对该干涉仪的光路结构特点,提出一种新的粗精定位相结合的干涉信号同相位检测方法,实现了对不同频率干涉信号的同相位检测;实验测量结果表明该定位方法能够实现0.41nm的定位精度.     

双频激光干涉仪的原理与应用（一）

双频激光干涉仪的原理与应用（一）机械部成都工具研究所（６１００５６）羡一民编者按双频激光干涉仪是在单频激光干涉仪的基础上发展的一种外差式干涉仪。被测信号载波在一个固定频差上、整个系统成为交流系统．大大提高了抗干扰能力，特别适合现场条件下使用。仪器与不...     

基于DSP的电导率在线分析仪的设计

介绍了一种利用电磁感应特性测量水溶液电导率的分析仪,该仪器以DSP TMS320F为控制核心,采用DDS技术产生高精度的驱动信号去激励电磁线圈,利用相位检测芯片实现对参考信号和测量信号相位差的提取,根据系统在不同水溶液中检测到的相位差来计算出该水溶液的电导率。实际实验表明,该系统可以根据测量到的相位差的大小来计算出水溶液的电导率,进而判断出水质,具有很高的工程应用价值。     

纳米精度外差式激光干涉仪非线性误差修正方法研究

提出一种外差干涉非线性误差修正方法,采用混频技术将光频信号降低到通用数据采集系统频率响应范围内;采用高速数据采集板实现外差干涉测量信号和参考信号双通道同步实时采集;对采集数据进行光滑处理,滤除高阶非线性误差;解出位移量对应的相位差。试验结果表明,所提出的修正方法可以较好地修正双频激光干涉仪中存在的非线性误差,使外差干涉仪测量不确定度由原来的20nm降低到10nm。     

横向剪切干涉测量中准确的相位恢复算法

提出一种剪切干涉测量中实现由相位差分准确高效恢复被测波前相位的算法.该算法是基于被测波前相位与其差分完全的点对点对应关系,及最小二乘算法原理.首先由被测波前相位与其差分完全的点对点对应关系及最小二乘原理,建立一特殊的线性等式,被测相位能通过解此等式直接获得.由于该线性等式的系数矩阵为稀疏矩阵,能转化为一新的小矩阵,以降低计算机存储空间和计算量;同时,由于该矩阵为正定矩阵,Choleski因式化分解方法能用来实现该线性等式方便的解.进行了计算机数值分析和相关试验测试,结果表明:该恢复算法可行,且计算精度高、计算复杂性低;可实现由相位差分准确恢复被测波前相位,同时具有良好的噪声误差传输特性.     

一种轴扭转变形动态测量系统的设计及实现

设计并实现了一种以现场可编程门阵列（FPGA）为核心的相位差式的扭转变形动态测量系统。该系统以反射式激光测头和制作在旋转轴上的色标带构成敏感转速和作用扭矩的色标传感器,输出信号为脉冲和相位差。此外,以FPGA为核心构建了专用的鉴相、周期及相位脉宽测量模块。仿真、现场标定和实际测试表明,在0~2000N.m量程范围内,系统的综合测量精度小于0.5%满量程,能有效解决恶劣条件下高速转轴扭转角、扭矩及功率等动态测量问题。     

激光共焦透镜曲率半径测量系统

基于共焦技术独特的轴向层析定焦能力并结合气浮导轨平移台和激光干涉仪测长系统,研制了一套高精度、非接触激光共焦透镜曲率半径测量系统。该系统利用共焦轴向光强响应曲线的峰值点对应系统物镜聚焦焦点这一特性,使用峰值点对被测透镜的猫眼位置及共焦位置进行精确定位,并结合激光干涉仪获得透镜猫眼位置及共焦位置坐标值,从而计算得到透镜的曲率半径。系统由主控软件控制气浮导轨带动被测透镜在猫眼位置及共焦位置附近进行扫描测量,并实现信号采集和数据处理。实验表明,利用该系统测量透镜的曲率半径时,测量重复性优于2 μm,满足国内高精度透镜曲率半径测量的精度需求。该系统测量速度快、操作简便、结构简单且易于实现小型化。     

最新发明专利信息

自扫描光电二极管列阵单频激光干涉测长仪 G01B11/02 CN1047569A 清华大学 1989.05.25 该仪器用自扫描光电二极管列阵对迈克尔逊干涉系统的条纹进行扫描,使光电二极管列阵的输出信号产生频差,再按频差数值来求得所测量的移动距离(长度)。由于采用频差来测长,所以比一般单频激光干涉仪的抗干扰能力强。又因采用单频稳频激光器,所以设备较一般双频激光干涉仪简单,测量精度高。     

基于DSP的全相位FFT频率计设计

文中提出了一种基于DSP的高精度数字频率计设计方案。该方法采用高性能DSP芯片TMS320VC5402为处理核心,利用全相位FFT算法,对被测信号的频率进行计算并修正,最后以数字形式由LCD实时显示被测信号的频率值。进行信号频率测量实验,结果表明频率的测量相对误差小于0.5%,精度较高,能够满足高精度测量需要。     

Differential heterodyne interferometer for measuring thickness of glass panels

Differential heterodyne interferometer is applied for measuring spatial thickness variations across glass panels of liquid-crystal displays. This system uses the Zeeman laser as a source of two-frequency shifted orthogonally linearly polarized probe waves, passing through the glass in two spatially separated points. These waves are then recombined in a single beam to produce the intermediate frequency signal with the phase proportional to the thickness gradient of a glass sample. The phase of the intermediate signal is measured against the laser reference by means of a lock-in amplifier, and finally real-time integration provides the thickness variation. Since spatial separation of the probe beams is only 1.35 mm good approximation for the thickness gradient is achieved. Detailed design of the interferometer and experimental results on real samples are presented.     

激光干涉仪的信号处理系统——激光干涉仪技术综述之三

介绍了激光干涉仪的信号处理方法,分析了单频激光干涉仪中消除直流漂移的方法,双频激光干涉仪中的减法器、频率解调、相位解调技术的特点。     

Phase-shifting interferometer using a frequency-tunable diode laser calibrated by an optical frequency comb

We present a phase-shifting interferometer based on a frequency-tunable diode laser calibrated by an optical frequency comb and the Carre? algorithm. By use of the frequency control strategies of locking the diode laser to different comb modes and scanning the repetition rate, an arbitrary single optical frequency synthesizer is obtained. The relative laser frequency uncertainty is 5.7 × 10(-12) for 1 s averaging time with tracing to an Rb clock and accurate phase steps are achieved by optical frequency tuning. The surface topography of a standard sphere is measured by this phase-shifting interferometer based on a flat reference. The phase measurement repeatability is λ∕200. With this technique, phase measurement uncertainties from the laser frequency and phase steps are negligible.     

激光双谱线功率的不一致性与拍波干涉仪对准精度的关系

双谱线功率一致性是拍波干涉测长方案对激光光源提出的特殊要求。本文从拍波干涉仪对准方法的实际出发,在分析双谱线拍波干涉仪输出信号的基础上,研究了双谱线功率不一致与拍波干涉仪对准精度的关系,提出了基本对准盲区和盲区扩大量的新概念,建立了描述盲区扩大量与双谱线相对功率差之间关系的解析表达式。为设计拍波干涉仪的激光稳定环路和提高拍波干涉仪的对准精度提供了理论分析工具。     

高测速双纵模双频激光干涉仪系统的研究

以合适频率的高稳定度电子振荡器信号分别与双纵模热稳频双频激光干涉仪输出的频率过高的测量和参考信号混频,将信号载波频率降至计数器允许频率范围内,得到全交流的高测速双纵模双频激光干涉仪系统。本文给出了高测速双纵模双频激光干涉仪系统光路框图和信号处理框图,并给出了振荡器频率选择的基本公式。所研制系统纵模间隔约728MHz,计数器选用最大允许计数频率10MHz的82c54,振荡器为频率为723MHz的JE0723型介质振荡器。在3m激光测长机上的实验证实:系统分辨率为0.32μm时,最大允许测量速度可达1300mm/s,能满足各种高速运动设备的检测及标定需求。     

一种新型数字水听器设计

设计了一种双通道数字水听器。采用FPGA对经过放大调理的数字水听信号进行采集,采用32位微处理器STM32F107和网络接口芯片DP83848实现以太网接口的设计方法,硬件少、易于实现和使用方便,适合现在的网络传输系统。通过试验,测得系统的传输速率达到了400Kb/s,满足了水听器及水听器基阵对传输速率的要求。数字水听器信号处理能力强,提取的信息更加准确、可靠,水听器处理的信号既可通过多种总线实时同水面的电子设备进行通讯,也可作为独立的测试系统,自身进行信息的处理和保存。     

线性位移台直线度高精密外差干涉测量装置

直线度测量中往往存在有限的测量范围、精度低和阿贝误差等问题。本文提出了一种高精密直线度外差干涉测量装置,该装置由Koester棱镜、角锥棱镜、1/4波片、楔面棱镜和楔面反射镜构成。楔面棱镜为直线度传感元件,角隅棱镜和楔面反射镜是测量信号的回光元件。双频激光信号进入直线度干涉仪后组成几何空间对称四光路测量信号。四路测量光走过几乎完全相同的路径有效地提高了干涉仪的稳定性,并且使空程误差最小化。使用楔角为1°的楔角棱镜和2π/512细分的相位计,直线度测量分辨力为17.71nm。该方法不需要与行程同长的大反射参考镜,但同样能实现高分辨率,理论和实验证明空间对称测量结构避免了由俯仰,偏转和滚转角引起的阿贝误差的串扰,而且光学元件少,结构简单,方便易用,结果可以直接溯源到米的定义。     

Dual laser interferometer for plasma density measurements on large tokamaks

A two-wavelength plasma density interferometer utilizing a CO(2) laser and an HeNe laser is described. The interferometer is being designed for use on Doublet III, a large noncircular cross-section tokamak. The use of the two wavelengths allows the distinction between fringe shifts due to plasma density and fringe shifts due to mirror vibrations. Plasma density fringe shifts of 1/10 of a fringe shift can be measured in the presence of mirror vibrations which cause several fringe shifts. A simple digital phase comparing electronic system is used.     

基于FPGA的新型数字频率计的设计与仿真

基于测频原理及FPGA的设计思想,给出了一种新型数字测频系统的设计方案,系统采用VHDL语言,运用自顶向下的设计思想,采取将系统按功能逐层分割的层次化设计方法。在具体实现上,以FPGA为中央处理器对被测频率信号进行周期采样,通过调用QuartusⅡ的宏功能模块进行占空比计算,将所得占空比数值传输给128×64的液晶显示器,实现显示被测信号占空比数值和波形的设计优化目的。硬件测试仿真结果验证了数字测频系统的有效性和可行性。