双通道PWM的冷暖白光LED混色模型研究

LED光色度的动态调节是实现智能照明的基础, 采用冷暖白光LED和双通道脉冲宽度调制(PWM)法,基于1931CIE标准建立混合光源模型,推导出混合光源色坐标、相关色温 、最大亮度、显色指数与双通道调制脉冲 占空比比值的关系式。采用暖白光(色温3282 K)和冷白光(色温12930K)两种白光LED进行 混色实验, 通过微控制器输出PWM信号控制LED驱动电源,改变冷色光和暖色光的比重,得到的混合 光源色坐 标、最大亮度、相关色温及显色指数值与理论计算值吻合很好,证明了理论模型的正确性。 理论和实验结 果还表明,混合光源在双通道调制脉冲占空比比值为1的附近可得到低色温、高显色性和大 光通量的混合白光。     

高效抑制斜入射光线Fresnel反射的均匀扩散板设计

针对无导光板LED平板灯具设计中常规扩 散板对斜入射光线透过率低的问题,基于几何光 学和Fresnel公式,设计了一种具有高效抑制斜入射光线Fresnel反射的表面微结构扩散板, 并推导了获得 高光传输效率的三棱柱微结构参数计算公式。采用Solidworks软件进行建模,并结合TraceP ro软件对所设计 的扩散板进行光线追迹仿真,分析了扩散板微结构参数对光传输效率和照明面照度均匀度的 影响。结果表 明,入射表面微结构不等腰三棱柱的尺寸和形状、出射表面半凹球面微透镜直径对斜入射光 线传输效率都 有较大影响;参数优化后的扩散板,在距离出光面 1mm处的照明面上的光传输效率为0.92,照度均匀度为 96.8%,并且不同距离照明面上的照度均匀度均能达到80%以上 。根据理论分析得出的优化参数制作扩散板,得到传输效率为0.91。     

用于FBG信号解调的Sagnac环双差动滤波特性研究

采用高双折射光纤Sagnac环作为布拉格光栅(FBG)波长解调器,为消除温度变化引起的测量误差,研究了一种基于参考光的Sagnac环双差动滤波器。介绍了Sagnac环双差动滤波器工作原理,给出了滤波器输出双差动信号的数学表达式。理论分析了双差动滤波器的传输特性和波长解调特性,并进行实验验证。理论分析和实验测试的结果均表明,与常规Sagnac环边缘滤波解调方法相比,本文的双差动滤波解调方法具有更高的灵敏度、更好的线性特性和温度稳定性,温度引起解调装置的测量误差从1.38nm/℃降低到1×10-3 nm/℃,温度稳定性提高了3个数量级。     

基于光纤Sagnac环滤波器的高稳定光纤布拉格光栅传感解调技术

光纤Sagnac环滤波器用于光纤布拉格光栅(FBG)传感器波长解调时受环境温度影响很大,为此提出一种可消除温度影响的高稳定解调新方法,介绍了系统光路和解调器的工作原理。将带有一段保偏光纤的Sagnac环作为边缘滤波器,分布反馈(DFB)激光器的单波长激光作为参考光,对FBG波长信号和参考光信号同时进行滤波。在同一时间探测经Sagnac环滤波器输出的透射光强度和反射光强度,进行光强信号归一化处理并采用差动检测方法分析。理论分析和实验结果表明,该解调方法基本消除了Sagnac环滤波器的温度效应,提高了解调系统的稳定性。在1302~1318nm波长范围内,解调装置的温度漂移为2.4×10-4 nm/℃,是未封装补偿无参考光的Sagnac环滤波器透射谱温度漂移的1.8×10-4倍。     

聚合物MEMS磁扭转微镜电流传感特性研究

提出一种基于聚合物材料的新型微机电系统(MEMS)交流电传感器,对其关键部件聚合物MEMS磁扭转微镜的特性进行研究。磁扭转微镜基体材料采用聚碳酸酯(PC),扭转梁采用金属材料制作,永磁体内置于扭转微镜中,被聚合物材料所包埋,磁扭转微镜的反射面为反射光栅结构。对扭转微镜的特征参数对扭转力矩和扭转角度的影响进行了分析。结果表明,磁扭转微镜的力矩与通电导线的电流大小成正比,微镜稳态扭转振动时最大扭转角度与导线交流电流(a.c.)幅度成正比;扭转梁长度越长,扭转角幅度越大;而稳态振动扭转角幅度随着扭转梁半径的增大而减小。通过对扭转微镜反射光栅0级衍射光的接收与解调,得到归一化光强测量电流的灵敏度可达0.024/A。     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

用于LED 平板灯面板均匀照明的自由曲面透镜设计与实现

设计了一种PMMA自由曲面透镜,用于无导光板结构的LED平板灯。该透镜基于自由曲面透镜的折射和全反射原理实现出射光的重新分布,可用于均匀照明LED平板灯的出光面板。采用数字仿真和实验制作进行设计。仿真结果表明,当自由曲面透镜与出光面板的距离为5 mm、自由曲面透镜旋转为0、LED与自由曲面透镜的距离为7 mm时,LED平板灯出光效率较高且整灯均匀性达96.6%。实验结果表明,所设计的自由曲面透镜可使无导光板结构的LED平板灯的面板均匀性达95.74%,与数字仿真近似相等。