使用矩形相位光栅的可辨向激光多普勒测振仪

讨论了激光多普勒技术的双相检测辨向方法,分析了单周期矩形相位光栅的衍射效率,在此基础上,描述了一种利用双相检测法辨向的、以单周期矩形相位光栅作合束器(beam-combiner)的后向散射型激光多普勒测振仪,详细说明了仪器的工作原理,给出了有关的实验结果.采用能消除零级衍射光的矩形相位光栅来抑制杂散光和结合微弱的信号光,同时还在信号处理中采用差动电路来消除噪声,所以该仪器能在目标散射光比较微弱的情况下获得高信噪比(SNR)的信号,从而有利于扩大应用范围和提高测量精度.     

复合虚拟光栅在投影栅相位法上的应用

通常准确测量物体的突变形面,采用一种双频变精度方法．该方法测量周期长,动态性较差,所以提出了基于虚拟复合光栅投影的三维轮廓测量技术．在计算机上模拟生成虚拟光栅,将两种频率的光栅合成为投影复合光栅进行测量．本文给出了这种测量技术的原理,实验结果表明,采用复合虚拟光栅投影三维形貌测量技术可以有效地解决相位展开所产生拉线的困难,实验效果较好．     

简谐波运动理论在物体曲面形貌测量中的应用

在物体曲面形貌非接触式测量中,传统的N步相移技术在实施测量时必须采用精密的移相装置,以获得定步长的相移步进值,当存在相移步进偏差时,就不能够准确的解调出相位.针对这种情况,本文在分析简谐波运动的基础上,提出了一种通过点测量的方式提取相移光栅实际相移量方法,同时提出了一种基于非定步长的相移相位恢复算法;实验结果表明:通过该方法获取的相移步长的精度达到纳米级,利用该非定步长算法能够准确的解调出相位,降低了对移相装置的精度要求,大大提高了测量系统的精度和自动化程度.     

简谐波运动理论在物体曲面形貌测量中的应用

在物体曲面形貌非接触式测量中，传统的N步相移技术在实施测量时必须采用精密的移相装置，以获得定步长的相移步进值。当存在相移步进偏差时，就不能够准确的解调出相位．针对这种情况，本文在分析简谐波运动的基础上，提出了一种通过点测量的方式提取相移光栅实际相移量方法，同时提出了一种基于非定步长的相移相位恢复算法；实验结果表明：通过该方法获取的相移步长的精度达到纳米级，利用该非定步长算法能够准确的解调出相位，降低了对移相装置的精度要求，大大提高了测量系统的精度和自动化程度。     

极微弱光电流测量电路的设计

极微弱光电流测量技术在仪器仪表和光电设备制作中有着广泛的应用。针对微信号检测中的稳定性和噪声问题设计了一种极微弱光电流检测电路。包括滤波和相位补偿等功能。此外，还对电路的噪声进行了分析研究并给出了解决方法；提出了一种提高电路精度和灵敏度以及电路控制单元的设计方案，并给出了软件设计流程。试验表明，电路有较高的灵敏度和较好的稳定性。     

长度游标与群周期比对相结合的频率测量方法

为了提高频率信号测量的分辨率,根据信号的时空转换关系和群相位重合检测技术,提出了一种基于长度游标的超高精度频率测量方法. 光和电磁波信号在空间或特定介质中的传递速度是高度准确和稳定的,利用这一自然现象对被测时间信号与其在长度上传输延迟的重合检测来测量短时间间隔,可较易获得ns到10ps级的测量分辨率. 该方法利用信号在导线中传输时延的稳定性形成长度游标,大大减小了标频信号与被测信号间相位重合信息中的模糊区,有效地逼近了最佳相位重合点,提高了测量精度. 信号传递速度的稳定和准确特性使测量精度比传统基于频率处理的方法更高,价格更有优势,而且能解决特高频率的测量问题.     

数显机床的非线性定位误差补偿系统

通过对装有光栅数显装置的机床及测量设备工作台定位误差的检测分析，提出了一种非线性定位误差在线补偿方法，并设计研制了一套具有非线性误差在线补偿的光栅数显系统，利用这套系统对机床工作台进行补偿前后的实测数据显示，可将系统定位精度提高一个数量级。     

光栅尺的I-Q平衡式光电编码与解码方法

光栅作为位移、速度和加速度测量的重要器件,在高精度、高速自动化数控反馈闭环系统有广泛应用.为增强其高速测量的可靠性,提出了一种直线光栅尺的I-Q平衡式光电编码与解码方法.主光栅和指示光栅平行放置,光栅常数差别形成莫尔条纹.光电探测单元的每个光电二极管为独立检测通道,按照固定空间频率莫尔条纹相对相位位置分布,并经过独立的...     

利用预置光栅的脉冲信号研究光互泵浦相位共轭特性

针对光折变效应响应慢的问题,提出了一种预置光栅技术,该预置光栅可由另外的独立预置光源产生．通过对采用预置光栅的光折变晶体互泵浦相位共轭特性及其物理机制进行的实验研究证实,采用这种预置光栅技术可大大缩短低重复率、窄脉冲信号光的光折变互泵浦相位共轭响应工作时间．     

一种旋转轴系径向跳动精度的检测装置

为了检测旋转轴系径向跳动的精度,研制了一种旋转轴系径向跳动精度的检测装置。该装置以与主轴同轴安装的主光栅为基准,通过指示光栅与主光栅同轴安装,对径放置两接收系统接收到两光电信号,利用相位计测出两信号的相位差,把旋转轴系的径向跳动量转换为两光电信号的相位差,经过换算,给出旋转轴系的径向跳动精度。分析了影响检测结果的因素,该装置已成功应用在旋转轴系的精度检测中,装置的测量误差不大于0.2μm。检测结果表明该装置具有结构简单,装调方便,测量精度高等特点。     

绝对编码光栅的相位细分

针对位移精密测量中提高绝对编码光栅的分辨率,提出一种绝对编码的相位细分方法。由自然码或格雷码的多码道光栅组成编码光栅,其基元码道是高频率的罗奇光栅,解码采用傅里叶变换相位计算方法,通过傅里叶变换、空间频域滤波和逆傅里叶变换得到基元码道的相位分布,利用格雷码的级次信息得到展开的相位分布。利用相位分布的线性性质进行线性拟合,实现高分辨率的相位细分。分析了实验原理并进行了提高分辨率的相位细分实验研究,实验结果表明,采用相位细分的方法,经过标定后可大大提高绝对编码光栅的分辨率和测量精度。     

星载SAR LFM信号在轨相位预失真补偿方法

由于空间环境下星载合成孔径雷达(SAR)系统相位误差会发生漂移,影响线性调频(LFM)信号的脉冲压缩性能,因此本文提出一种基于多项式拟合的在轨相位预失真补偿方法.通过在轨定标可获得系统相位误差,在地面对其进行多项式拟合得到相位补偿参数,上注相位补偿参数,在轨运算生成具有补偿相位的线性调频信号.给出了该方法的理论依据和实现流程,分析了星上硬件资源需求和优缺点.通过相位预失真补偿仿真和真实系统试验,并与其它方法结果进行比较,证明该方法可以有效地改善线性调频信号的脉冲压缩性能.     

相位偏移gamma矫正方法的结构光三维视觉测量技术

为补偿结构光三维测量过程中的非线性gamma误差,提出基于相位偏移的gamma误差矫正算法,对三维结构光视觉测量与重构技术进行了研究.首先,对结构光测量的基本原理和基于正弦条纹光栅的结构光测量方法做了介绍;其次研究了基于相位偏移方法的gamma矫正方法,通过实验对矫正方法的有效性进行了验证;最后通过三维重构实验得到被测量的物体矫正前后的三维重构图像,并且对其进行分析对比.实验结果表明,设计的矫正算法有效降低了三维测量中gamma畸变造成的相位误差的均方根值,提高了测量精度,具有实用价值.     

基于位移相位中心算法的合成孔径声纳运动补偿研究

运动补偿是合成孔径声纳（SAS）成像的关键问题，SAS系统一般利用多接收元回波信号的互相关特性进行运动补偿。在深入分析位移相位中心算法的基础上，给出了一种改进的SAS运动补偿算法。该算法首先修正声信号的实际传播距离与采用等效相位中心近似的传播距离之间的偏差，然后基于时延和相位误差估计运动误差，从而在扩大了算法适用的运动误差范围的同时，提高了运动误差估计的精度。文中给出了计算机仿真结果，从结果可以看出改进算法有效地补偿了运动误差，改善了成像质量。     

光栅信号单谱线细分算法实现

在基于电荷耦合器件（CCD）的光栅位移测量系统中,为提高光栅莫尔条纹信号的细分数和跟踪速度,根据CCD采集的光栅莫尔条纹信号周期不随运行速度变化的特点,利用离散傅里叶变换（DFT）单谱线算法来获得信号一次谐波的相位值.采用坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法对一次谐波谱线的复数求出反正切,获得莫尔条纹信号在任意时刻的相位值,再通过两次相邻时刻的条纹移动相位差值获得位移的大小和方向,全部算法采用FPGA实现.ModelSim仿真结果表明,DFT模块和CORDIC模块共延迟22个时钟周期即可输出结果.此方法具有细分数高、运算速度快、实现简单等特点,为解决光栅精密位移测量中由于莫尔条纹细分数提高而导致跟踪速度下降的问题提供了参考.     

长光栅传感器动态误差检测系统设计

长光栅传感器的静态精度的检测方法较为成熟,而其动态精度的检测尚没有一个有效的解决办法. 针对此问题,研制了一种以高精度光栅尺为基准的长光栅动态误差检测系统. 仪器主要由机械系统、测控系统、软件系统组成,通过在有效行程上与高精度光栅对比获得被测光栅的误差曲线. 仪器采用直线电机驱动,保证了检测速度的要求,同时提高了长光栅传感器的检测效率. 设计基于FPGA的双路光栅信号高速采集卡对光栅信号检测,解决了测量中同步触发问题及高速触发采样数据的处理问题. 结果表明:本系统能够实现对光栅的动态精度的检测,检测效率高,适用于生产现场的大批量快速测量.     

四步相移法的非线性相位误差补偿方法

在相位测量轮廓术中,测量系统的gamma非线性是相位误差的主要来源.系统gamma非线性使变形光栅条纹图像中出现高次谐波,从而引起展开相位存在周期性误差.对于四步相移法,三次谐波是引起周期性误差的主要因素.通过建立四步相移法的相位误差和主相位的关系模型,在系统gamma值未知的情况下,对非线性相位误差进行了补偿.计算机仿真表明,当系统的gamma值为2.2时,使用本方法补偿前后的相位误差波动幅值分别小于0.006 3rad和0.000 354rad;实验证明,一个平面白板展开相位的均方根(RMS)在误差补偿后从0.035rad降低到0.007rad,相位误差的最大值从0.086 7rad减小到0.030 8rad.     

精密光栅微位移检测实验装置的研究

光栅编码器作为现阶段应用相当广泛的一种传感器,按照其测量原理可以分为绝对式光栅编码器和增量式光栅编码器。利用现场可编程门阵列,亦即所谓的FPGA (Field-Programmable Gate Array),利用其对波形处理能力强,并行架构等优越性,分析增量式光栅编码器自身输出信号相位的一些固有属性,并利用其特征,进行测距、辨向等主要功能。而结果也表明可以通过本文提出的方法在提高测量精度且保证低误差的基础上成功通过增量式光栅编码器实现绝对式寻零测距的功能。     

基于双随机相位估计的无功补偿方法

为了解决实时无功补偿问题,提出了一种基于双随机相位估计的无功补偿方法.对采样电能信号进行傅里叶变换,通过频谱峰值定位算法确定电能信号的基波、各阶次谐波的频率信息.采用同频率不同相位信号调制,得到调制后信号,再经过低通滤波得到滤波后信号.结合滤波信号的比值和随机相位三角函数数值得到所要估计的信号相位信息,辅助无功补偿.通过仿真电能信号和实际采集的电能信号验证了该算法的有效性,结果表明信号相位估计相对误差在1‰以下,无功补偿能够有效提升电路的能量利用效率.     

高稳定的光纤3×3耦合器干涉位移测量系统

利用光纤3×3耦合器和光纤光栅(FBG),构成能有效补偿环境干扰的光纤干涉位移测量系统。测量系统含干涉臂几乎重合的两个光纤迈克尔逊干涉仪,其中一个通过反馈环节补偿环境干扰的影响,实现对测量系统的稳定,使系统适合于在线测量;另一个用于完成测量工作。利用零差干涉相位测量技术对位移进行测量,测量结果的线性相关系数达0.999。