激光自混合干涉位移测量系统的稳态解

近年来,关于激光自混合效应及其应用有很多报道,我们已对弱光反馈水平下和较高反馈水平下自混合效应作了研究,并研究了利用该效应进行位移测量的技术.本文则针对激光自混合干涉位移测量系统的稳态解,进行分析,从理论上确定系统稳态运行条件. 本文通过求解所建立的激光自混合干涉位移测量系统模型的相位方程,确定其单值解和多值解时边界条件,经稳态模分析,确定系统稳态运行的参数选择规则.该结论提供了系统设计准则.(OE26)     

基于光闪烁法的烟气流速及流量的测量

提出了一种利用光闪烁技术监测工业管道烟气排放的方法,在实际应用中具有适应范围广、结构灵活和测量准确等特点。利用开源流体模拟软件OpenFOAM对圆直管道内的流体进行了数值分析,构造网格数为52 624 0,基于图形处理器(GPU)的高性能计算平台对流体的数值仿真进行了并行加速,取得了3.493倍的加速比。描述了光闪烁法测量烟气流速、流量的步骤,对实验室的模拟烟道内的烟气流速和流量进行了测量,并与皮托管所测得的数据进行对比,得到了较为一致的结果。     

基于光闪烁法的烟气流速及流量的测量

提出了一种利用光闪烁技术监测工业管道烟 气排放的方法,在实际应用中具 有适应范围广、结构灵活和测量准确等特点。利用开源流体模拟软件 OpenFOAM对圆直管道内的流体进行了数值分析,构造网格数为526240,基于图形处理器(GPU )的高性能计算平台对流体的数值仿真 进行了并行加速,取得了3.493倍的加速比。描述了光闪烁法测量烟 气流速、流量的步骤,对实验室的模拟烟道内的烟气流 速和流量进行了测量,并与皮托管所测得的数据进行对比,得到了较为一致的结果。     

He-Ne激光自混合干涉的模式研究

对一般He—Ne激光和频率分裂激光器中偏振态相互垂直的o光和e光的自混合于涉的模式进行了研究，发现了单模变三模的现象，并进行了解释。     

激光多普勒流速测量技术

激光多普勒流速测量技术(LDA)是用来测量气体或液体流速的。这项技术与传统的测量技术相比具有显著优势，它可以精确测量许多不同粒子的速度，而不需要另外的仪器校正。这项测量技术是非侵入式的，具有很高的频率响应和大的动态范围。LDA技术常应用在蒸汽流测量、风洞湍流测量和内燃机燃料流测量当中。Compuscope 82G数据采集卡已被证明非常适用于LDA系统数据的采集、存储和传输。     

多模激光自混合干涉实验与理论分析

根据单模激光自混合干涉的基本理论，基于多模竞争，建立多模激光自混合干涉模型，分析多模激光的自混合干涉波形。理论分析与实验观察表明，多模自混合干涉信号是激光管腔长的谐波函数，利用光强波 包络信号可进行大量程测量；激光模数增加有利于测量分辨率的提高；光强波动信号对应激光管等效腔长的整数倍时，可获得最大干涉信号调制深度。     

基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量研究

纳米位移测量技术是实现高精度纳米制造的基础。激光自混合干涉为精密纳米位移测量提供了一种结构简便、成本低廉,同时测量精度可达纳米量级的精密位移测量方法。区别于传统基于反射镜或散射面为反馈元件的激光自混合干涉测量方案,研究了一种基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量方法,该方法的位移测量结果以光栅的周期为基准。实验测得了在弱反馈强度条件下的光栅自混合干涉信号,通过阈值设定的方法确定位移方向的反转点,结合反余弦的相位解包裹算法处理光栅自混合信号,获得了对应的位移测量值。最终采用商用激光干涉仪与自组装的光栅自混合干涉仪进行位移测量数据的比对测量,实验结果表明,经过线性修正后,其位移误差不超过0.241%。     

激光自混合干涉测速技术

讨论了激光自混合测速的原理、发展现状及关键技术。基于三镜腔模型,详细讨论了激光自混合测速的原理。反馈光与激光器腔内光混合,调制激光器的输出功率和频率,通过信号处理得到频移量,从而计算出物体的运动速度。当前,激光自混合测速技术尚处于发展阶段。主要针对低速、匀速的运动物体,速度测量范围为几mm/s至几十m/s,测量精度为1%;尚未建立普遍适用的测速模型,对影响自混合测速精度的因素研究还不成熟;信号处理和硬件实现的报道较少。激光自混合测速还有许多关键技术有待解决:高速、变速运动对象测速未见报道;高精度、大动态范围的信号处理技术有待发展;需要研究普遍适用的用于速度方向辨别的方法等。     

激光线宽展宽因子对半导体激光自混合信号影响的研究

采用数值模拟法获得了自混合信号的时域特性,并在此基础上对激光器重要参量线宽展宽因子在混合信号中的影响进行了数值模拟和分析,得出了采用较大线宽展宽因子的激光器可以获得幅度较大以及较强的不对称自混合信号的结论.     

基于激光自混合干涉的高精度角度测量方法

针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法测量原理计算出目标物体旋转的角度,从而构建出精确的角度测量系统。实验结果表明:该测量系统在±0.4°角度范围内测量精度可达(±3.1×10-3)°,具有精度高、速度快等显著优势,是对现有高精度角度测量技术的一种有益补充。     

基于全光纤激光自混合干涉技术的石英玻璃热光系数测量北大核心CSCD

石英玻璃被广泛运用于航空航天、医学探测、光学成像等方面的光学仪器中,其光学性能是仪器设计时必须考虑的关键因素之一。热光系数作为重要的光学性能参数,其改变会影响光学元件成像的质量以及探测精度,因此石英玻璃热光系数的精确测量对仪器设计及校准十分必要。本文以单模无源石英光纤作为测量对象,提出一种基于全光纤激光自混合干涉技术的石英玻璃热光系数测量方法。实验将纯石英单模光纤作为干涉系统外腔,与光纤激光器熔接,构成全光纤封闭式激光自混合干涉热光系数测量系统。通过高温加热箱给定固定温度范围,利用干涉条纹计数法对石英玻璃热光系数进行解算。实验结果表明,系统对热光系数的分辨率可达到1.6329×10^(-7)/(0.1℃)。此研究结果为进一步开展石英玻璃热光系数的测量以及光纤激光器的自混合干涉应用研究奠定了基础。     

基于全光纤自混合干涉技术的微振动测量研究

为了解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等不足,采用全光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光,设计了一套全光纤自混合干涉测量系统;建立了反射面为镜面时自聚焦透镜收集效率的理论模型,在理论上论证了全光纤自混合干涉测量系统的可行性;最后搭建了全光纤自混合干涉测量系统,并以铝膜作为反射面,进行了微振动实验研究.结果表明,该系统能获得较好的实验信号,可以解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等问题.     

半导体激光器自混合振动系统优化研究

为了优化半导体激光自混合振动测量系统,本文采用三镜腔理论模型,结合激光自混合振动测量的实验结果,利用数值模拟的方法对激光自混合振动信号进行仿真分析,获得了不同外腔耦合系数ζ(0.25×10-4～1.75×10-4)以及不同半导体激光器(LD)线宽展宽因子α(1～5)下自混合振动测量信号的时域特性。结果表明,较大的外腔耦合效率ζ和LD线宽展宽因子α能够获得信噪比更大、方向性更好的激光自混合振动波形。     

半导体激光自混合变速测量的离散Chirp-Fourier变换方法

当外部激光被反射回激光内腔时,反馈光与激光器腔内光混合,调制激光器的输出功率和频率,通过信号处理可以得到物体运动的多普勒频率,从而计算出物体的运动速度。基于这种特性,设计出一种激光自混合干涉仪,为了知道该技术是否适用于变速测量,对激光自混合用于变速运动物体的速度测量进行了探索。基于激光自混合三镜腔模型,建立了激光自混合用于变速测量的数学模型,提出了基于该模型的特征参量提取方法,该方法基于离散Chirp-Fourier变换理论。对激光自混合输出信号进行离散Chirp-Fourier变换,变换结果的主瓣坐标反映了物体运动的速度及加速度信息。最后,对该方法进行了仿真分析,在SNR=0 dB和SNR=7 dB的情况下,能较好地获得物体的速度和加速度信息。因此,仿真试验证明:该方法在较低信噪比的情况下仍能有效提取物体的速度及加速度信息。     

一种半导体激光自混合效应模型参数的测量方法

从半导体激光自混合干涉系统的一般模型公式出发,建立了一个非线性函数模型,利用非线性最小二乘法的曲线拟合,来估计半导体激光自混合效应的模型参数——线宽展宽因数和光反馈因数。经计算仿真分析表明,该算法有较好的收敛性,迭代次数少且参数估计精度高,是半导体激光自混合效应参数测量的一种有效方法。     

基于激光诱导荧光的环状流液膜流速测量与分析

在对传统方法测量和分析液膜特性的基础上,采用激光诱导荧光方法和互相关测量技术,对竖直管道中的液膜流速进行光学测量和分析。基于高速摄影获取气液环状流中液膜图像,采用数字图像处理技术对液膜流动图像进行处理,得到液膜厚度在空间上的分布函数变化曲线,对间隔固定帧频的液膜图像进行互相关处理,进而采用抛物线拟合,有效提高了互相关极值的测量精度。实验结果表明,本文方法非接触、适用面广,可以有效检测环状流中液膜"破断"现象,并准确测量液膜流速参数。     

基于激光回馈效应的多普勒测速技术

激光回馈现象得到了广泛的研究和关注,而多普勒测速是激光回馈研究中的一个重要分支。介绍了激光回馈多普勒测速技术的基本原理,以及3种不同类型的基于激光回馈原理的多普勒测速技术,总结了其工作原理以及优缺点,并对激光回馈多普勒测速技术的发展方向进行了探讨。     

基于激光自混合干涉能判别转向的角度测量方法

针对现有激光自混合干涉(SMI)角度测量方法无法判别角度旋转方向的缺陷,提出一种基于SMI和表面等离子体共振(SPR)的、能判别旋转方向的角度测量方法.通过判断出射激光束的平均光强变化,确定被测物体旋转的方向;通过预先标定好的激光SMI输出光强和旋转角度间的对应关系,实现对被测物体旋转角度的测量.搭建了旋转平台微小旋转...     

光反馈自混合干涉对称折叠算法的精度分析

为了提高对称折叠算法的精度,通过对仿真信号的测量,分析了影响算法精度的几种因素(光反馈水平因子,外腔的非线性运动,抽样速率和转折点的定位),并且给出了改进方法.仿真结果表明,在测量线宽展宽因子之前,需保证光反馈水平因子的准确测量,利用中间干涉条纹进行测量可以减少外腔非线性运动所带来的误差.这一结论对利用对称折叠算法处理实验信号有一定的帮助.