基于两光斑旋转的光纤传感器的温度稳定性研究

为了研究基于两光斑旋转的光纤传感器对温度变化的灵敏性,设计了一种基于光斑旋转角度调制的新型光纤传感系统。在一根光纤上绕制2个光纤环,通过改变光纤环1的直径使光纤发生宏弯损耗获得2个光斑,将光纤环2置于水温控制箱中,观察温度的变化与出射光斑发生旋转的关系。为了更好地对比,还观察了温度变化与三光斑角度旋转的关系。通过对光纤宏弯损耗及光纤环耦合原理的分析,利用MATLAB对实验数据进行处理,得出了两光斑光纤传感器具有温度稳定性的结论。     

基于螺旋式光纤环输出光斑旋转的温度传感器

采用将传感光纤绕制在螺旋型调制器上的方法,设计了一种基于光斑旋转角度调制的新型光纤温度传感器。根据螺旋型调制器所处环境温度的变化会使传感光纤产生双折射效应,从而使出射光斑发生旋转变化的原理,通过CCD获得不同温度下的出射光斑图像的变化情况以及利用MATLAB对所得数据进行处理,可以探测出温度变化与出射光斑旋转角度的关系,达到对温度间接测量的目的。实验证明,光斑旋转角度与温度变化在一定范围内有很好的线性关系,而且该传感系统灵敏度也比较高。     

基于光斑旋转位移光纤传感器的多点监控

为了实现位移传感器的多点监控,设计了5个光纤环组成的光纤传感器,通过减小其中1个光纤环的半径使光纤出射端获得双光斑,当其他4个的任意1个光纤环在外力的作用下产生形变时,会使出射双光斑发生旋转,通过记录和分析4个光纤环形变和输出双光斑的旋转角度之间的关系,获得周围环境人员流动情况。实验表明,光斑旋转角度与传感器位移在一定范围内存在良好的线性响应关系,该传感器可以有效地应用于实际的多点监控中。     

基于输出光斑旋转的光纤微弯位移传感器

为研究光纤微弯位移传感器,在单模光纤传输系统中设计了一个光纤圈和光纤微弯传感器。通过改变光纤圈的直径,以获得两个光斑,通过移动光纤微弯传感器,记录输出光斑旋转情况,并分析了传感器的移动位移和输出光斑的旋转角度之间的关系。实验表明,光斑转移角度与传感器位移在一定范围内存在良好的线性响应关系,因此可通过检测光斑图像的旋转来实现位移量的测量。     

基于光纤环输出光斑旋转的位移传感器图像处理方法

光纤传感器以其耐水、耐高温、抗电磁干扰等优势备受青睐,通过介绍基于光纤环输出光斑旋转的位移传感器的原理与实验现象,提出了一种基于质心计算的图像处理方法,该方法能更加精确地测量光斑旋转角度。该方法通过以旋转轴为中心,对每一个光斑分别跟踪求取质心坐标,得到每个光斑对应的角度,并计算角度旋转变化的值,从而得出该位移传感器随位移线性变化的关系。实验结果表明,该方法更加准确且有效。     

大光斑离轴式光纤旋转连接器的耦合性能

针对直接对准型离轴式光纤旋转连接器中自聚焦透镜准直器出射光斑小、光纤耦合损耗大和有效对准时间短的问题,本文提出了一种由双合透镜和热扩芯光纤构成的大光斑光纤准直器。基于出射光斑在相对旋转过程中重叠面积的周期性变化规律,分析了准直器间存在径向误差和角向误差时的耦合损耗变化。根据转子圆环和出射光斑尺寸得到耦合损耗为3 dB时的理论有效对准时间。为此搭建了光纤耦合实验平台测试其耦合性能及有效对准时间。实验结果表明,光纤准直器采用的单模光纤模场直径越大耦合损耗越低,其中模场直径为28μm时耦合损耗低至0.22 dB。在转速为60 r/min时,通过光电转化和函数拟合得到四种模场直径光纤准直器的有效对准时间。模场直径为17μm时最大有效对准时间为7.05 ms,与理论值7.1672 ms基本一致。最后应用光纤布拉格光栅传感实现无接触式传输光信号。这种设计为大光斑离轴式光纤旋转连接器的研究及其在光纤传感领域的应用提供了理论和技术支撑。     

保偏光纤模场直径和数值孔径测试研究

基于光纤测量远场法原理测量光纤远场光强分布。通过改进远场法得到光纤的远场光强分布后,同时计算得到保偏光子晶体光纤的模场直径和数值孔径,使测量装置实现集成化和简便化。通过光束测试仪测量光纤的出射光强分布,光束测试仪测量的是光纤中心最大光强点的两个垂直方向上的光强分布。保偏光子晶体光纤的出射光斑是椭圆的,每个方向的模场直径、数值孔径分布并不相同。传统的测试方法不能解决这个问题。通过旋转光纤测量光纤各个方向上的光强分布,然后计算各个方向上的模场直径,最后通过拟合各个方向上的模场直径得到保偏光子晶体光纤椭圆形的模场分布。实验测得保偏光子晶体光纤椭圆光斑长短轴的模场直径分别为7.5μm和4.2μm,数值孔径分别为0.159和0.276。     

极坐标下LAMOST光纤坐标检测方案

介绍极坐标下用多个线阵CCD对大尺度范围内多目标位置检测方法及系统搭建情况.对LAMOST光纤定位系统中球面焦面板上4000个光纤头位置的检测,采用极坐标旋转扫描装置进行检测.试验系统主要包括:控制主机,多个线阵CCD,精密旋转台,扫描梁,旋转平台,积分球光源以及自行设计的数据处理程序.检测装置包括精密旋转台和扫描梁,后者由多片线阵CCD软拼接而成,采用"光重心法"对光纤出射光斑处理从而获取光纤端部的位置.实验结果理想.     

基于 D 型光纤光斑图的折射率传感特性研究

本文设计并制备了一种单模-D 型-多模光纤结构,利用光纤传导模式间的干涉以及 D 型光纤的非对称结构,获得对外 界变化响应极其灵敏的光斑图,并基于纹理特征算法解调出光斑的特征值,由特征值与折射率之间的一一对应关系实现折射率 传感。 对传感特性的研究中,从仿真与实验的角度讨论了不同抛磨长度、抛磨深度对传感特性的影响,仿真与实验结果均表明, 抛磨长度 2 mm 和抛磨深度 18 μm 参数的 D 型光纤结构折射率传感特性最佳,仿真与实验结果一致,证明了研究方法的正确性 以及 D 型光纤光斑传感器进行折射率传感的可行性。 实验中,能量值(EN)折射率测量灵敏度最高可达-1. 86 / RIU,拟合度达 到 0. 964,相关性值(COR)折射率检测灵敏度最高可达-0. 23 / RIU,拟合度达到 0. 979。 由于光斑检测的分辨力极高,因此,该方 法为高分辨力折射率测量提供了很好的思路。     

基于渐开线原理的快速光学延迟线装置

为了提高光学延迟线装置的性能,基于渐开线原理设计了快速光学延迟线(FODL)装置。分析了渐开线的基本原理并建立了数学模型,推导了光学延迟线装置的延迟距离公式。对光束通过延迟线装置后的光斑畸变进行了理论与实验分析。最后,搭建迈克尔逊干涉系统,对延迟线装置的延迟线性度、延迟平稳性、延迟距离和扫描频率进行了实验验证。结果表明:对于快速光学延迟线装置,入射光斑的半径越小,旋转平面反射镜的旋转角度间隔越小,出射光束的光斑畸变越小。该装置的延迟距离为40.036mm,延迟时间为133.453ps,线性度误差为0.419%,平稳性误差为0.806%,扫描频率为20Hz。与常用光学延迟线装置相比,该装置能够提供较大的延迟距离和较高的扫描频率,同时具有线性度好、平稳性好等优点,满足快速光学延迟线的使用要求。     

汽车主减速器圆锥齿轮啮合斑点分析及其调整

针对汽车驱动桥主减速器中的主动圆锥齿轮及从动圆锥齿轮之间的啮合斑点优化问题,从理论上分析了影响啮合斑点的主要因素,以及这些因素对啮合斑点的实际影响,结合现场装配实践,总结出通过垫片来调整啮合斑点的方法措施,为装配现场提供指导,使主从动圆锥齿轮之间的啮合间隙及啮合斑点达到装配要求。     

基于均匀化循环理论的车身焊点布局优化方法

提出一种基于焊点间距参数化的焊点布置优化方法,首先采用均匀分配理论建立几个不同焊点间距布置的有限元模型,进而根据循环迭代原理确定基于焊点等间距分布的迭代形式,并进行分析求解,最后以白车身刚度和车身关键区域最大应力值为约束条件,以焊点数量最小为设计目标,对焊点布置方案进行优化。该方法既保证了车身结构的性能要求,又保证了焊点均匀分布,提高了优化设计结果的工程实用性。     

两种测量光斑的方法

介绍了彩色CCD摄像法和光纤探针扫描法两种测量光斑的方法及其配套的光斑分析软件 ,分析了测量系统的构成及测量中存在的问题。     

多点焊拉剪搭接接头构件的最佳焊点间距研究

通过研究多点焊搭接构件的静强度与疲劳强度，探讨了焊点间距对强度的影响，并且用弹性力学模型分析了板中焊点附近的应力状态，与实验结果能较好地对应。     

钢板硬斑的增量涡流扫查成像方法与仪器

硬斑测试是高端钢板产品质量评价的关键内容。本文基于增量涡流检测原理,研制了国产化的钢板硬斑磁检测仪器,并对仪器功能和性能进行了实验测试。首先,研制了增量涡流检测传感器,开发了基于交流电桥测试和相位旋转解调方法的增量涡流检测电路,集成了专用仪器;其次,利用仪器在Cr12MoV钢板和X70管线钢中开展了多组检测试验,结果表明：传感器的横向分辨率可达10 mm,增量涡流信号解调波形峰峰值U_p随表面硬度增加近似线性下降。在高出基准34.8%的硬斑区域内,U_p值下降约75%。利用U_p这一敏感参数对X70管线钢进行扫查成像,可准确识别出宽约10 mm的硬斑。上述研究结果为高端钢板硬斑的在线无损检测提供了方法和仪器支撑。