利用微波调制激光技术测速的实验研究

为了验证微波调制激光技术进行速度测量的可靠性,构建了一套通过微波调制激光技术测速的实验系统。利用激光作为载波,微波作为模拟调制信号对激光信号进行强度调制,光电探测器对信号光强度进行直接探测。利用射频电路,获得多普勒频移数据反演发射端和接收端相对运动速度。同时通过测量运动距离和时间计算平均运动速度,作为第三方数据,用于与微波调制激光技术测速的数据进行比较。理论分析了这套系统的原理并对其进行了实验验证。实验结果表明,利用微波调制激光技术测速的数据与第三方数据平均偏差小于2.0%,符合性好。     

基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪

为了实现对固体表面运动速度的高精度测量,建立了一套基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪系统,提出了一种确定系统误差来源的新方法。图像传感器在系统中既作为探测器又作为空间滤波器使用,系统结构得到了很大的简化。在理论上对线阵图像传感器的空间滤波特性进行了分析,并设计了图像传感器的驱动电路、信号采集和预处理电路。测量了由高精度转台作为主动轮的传送带速度和日光灯的发光频率。实验结果表明,传送带速度测量精度在0.77%以内,11 min 内的测量不确定度为0.66%;而在不使用成像系统的条件下直接测量日光灯的发光频率时,测量不确定度在0.056%以内,提高了一个数量级。总之,该测速仪能够基本满足传送带表面运动速度测量的实时、非接触、稳定和高精度等要求。     

自相关处理的光纤多普勒流体测速系统的研究

通过对流体运动速度进行测量,可以对流体的各项指标进行实时分析,为了区别于传统测量,实现非接触高精度测量同时降低噪声信号的影响,提出了自相关算法的全光纤多普勒测速技术。通过对测量系统的分析,结果显示,通过斐索干涉法,利用光纤进行传输,简化了测量光路,抗干扰能力强,分辨率高;在自相关算法下的测速系统设计,可以有效降低噪声影响,提高对多普勒信号峰的处理能力;取样积分技术的应用,对信噪比有很大的改善,使测量精度更高;该系统的不确定度小于0. 1%,解决了传统测量方法很难解决的问题。     

二级轻气炮弹速激光测量系统

介绍了激光测速法在二级轻气炮弹丸速度研究中的应用。为了满足对二级轻气炮毫米级弹丸速度高精度测量的需求,采用激光光束遮断法,研制了毫米级弹丸片状激光测量系统,系统主要包括发射端和接收端两个部分。整个系统可安装于二级轻气炮的炮管延长段,结构紧凑、抗干扰、有效测量范围大,可作为高速弹丸速度测量手段。应用该系统进行了模拟测速实验和二级轻气炮弹丸现场测速实验,并给出了典型测速实验结果。     

边发射半导体激光器自混合测速仪研究

采用边发射半导体激光器作为激光自混合速度测量系统的激光光源,针对不同表面类型、采样时间、注入电流、信号处理系统对自混合测速结果的影响进行实验研究和讨论分析。结果表明不同反馈表明和采样时间（0.1S,1S）均能满足高精度测速要求。同时,实验中采用合适的激光工作电流（激光器阈值电流1.1倍以上）并结合零点控制技术能够获得信噪比更大激光自混合测速信号。这些结论对深入分析自混合信号的产生机理以及半导体激光自混合测量系统的优化具有参考意义。     

全光纤声光调制径向跳动差分测量技术研究

为了实现机床在加工状态下主轴径向跳动非接触、高精度的测量，采用光外差法光路的激光多普勒差分检测方法，进行了理论分析和实验验证。直接耦合和透镜耦合的全光纤光路的应用，降低了布喇格衍射光路的调节难度，提高了测量分辨率和抗干扰能力，减小了噪声；光纤分光器实现了同一轴线上的差分测量，抑制了因测量光路本身的振动带来的干扰。得到了相对误差为0.0838%的主轴径向跳动测量结果，实现了纳米级跳动误差测量。结果表明，系统的相对误差和测量不确定度均小于0.1%。该研究对主轴径向跳动的实时测量有一定的指导意义。     

高精度1.55μm全光纤激光相干测速实验及数据分析

介绍了一种高精度1.55 μm全光纤激光相干测速实验系统.实验系统采用光纤激光器作为激光源,利用光纤环行器与望远镜构成收发合置的光学天线,所有光学器件由单模光纤连接.数据处理采用快速傅里叶变换(FFT)频谱分析方法检测信号多普勒频移.利用该系统对转盘进行多次测速实验,速率测量的相对误差小于0.2%.同时对基于光纤激光器...     

时间拉伸光子多普勒测速技术研究

在瞬态高速测速场景中,目标物体在几十ns时间内能加速到几~几十km/s,因此光子多普勒测速系统中电学数模转换器件带宽要求达到GHz甚至上百GHz。时间拉伸光子多普勒测速系统利用飞秒激光时间拉伸特性,在光域中完成信号降频处理,降低了光电信号探测器件和电学数模转换器件带宽压力。提出了改进的时间拉伸光子多普勒测速系统,飞秒脉冲经过第一级色散器件充分展宽铺满整个时域,避免了速度信号的采样间断;信号解调上采用误差补偿算法对频移信号进行补偿,减小了因为位移引入的系统误差,从而增加了有效记录时间。实验使用纳秒激光驱动铝膜产生高速飞片,测试了文中测速系统在记录时间1.2 μs内的实验效果。实验使用重频50 MHz飞秒光源,第一级和第二级色散器件分别使用200 km和100 km单模光纤,构成比例因子2/3。最终实验表明系统将3.6 GHz的多普勒频移信号降低为2.4 GHz,通过与光子多普勒测速系统进行结果比对,实验动态误差小于5%。该系统将能够应用于多种动高压技术加载飞片场景下的速度进行测量,为瞬态高速测量领域提供了新的测量手段。     

双光束激光多普勒转速测量系统的实验验证

激光多普勒测速技术具有非接触、无磨损、精度高等优点,被广泛应用于工业、航海、航天等领域的高精度速度、加速度、长度测量。双光束激光多普勒测速技术作为其中的一个分支,具有结构简单、抗干扰强的特点。为提升双光束激光多普勒测速技术的测量精度,搭建一种测量圆周转动线速度的轴对称型双光束激光多普勒系统,采用高速响应的探测器观测差频信号。当目标的线速度为1 596.6 mm/s时,激光多普勒差频信号理论值是0.975 MHz,测量角度为0°,实验观测到的差频信号是1.013 MHz,与理论值相比误差约为3.8%;进而变换观测器的不同角度位置,测量得到的多普勒频移和0°的频移误差在0.8%以内。结果表明,该测量系统能够测量到运动物体的多普勒频移信号,同时更改双光束激光多普勒测速的观测器角度,不影响测量结果。该实验系统为后续进一步进行激光多普勒测速技术的研发打下了良好的基础。     

电子调制的激光相干转轴振动测量技术的研究

转轴振动的测量和监控是旋转机械故障分析和诊断的主要手段。为了实现便携式高精度的现场测量,提出了电子直接调制的激光多普勒相干转轴振动测量技术。通过对测量系统的分析,推导出数学模型。结果表明,直接调制激光束的频率,简化了测量光路,减小了体积,降低了成本;采用激光多普勒相干测量,达到高分辨率的要求;二次混频的设计,解决了电磁干扰下微弱信号不好直接处理的难题;取样积分技术的应用,改善了信噪比,使系统精确度更高;该系统的测量不确定度小于0.1%。这对智能化的现场测量具有一定指导意义。     

基于DSP的下运式胶带输送机检测保护与控制系统的研究

近年来我国煤炭生产机械化程度不断提高,长距离、大运量的胶带输送机的使用日趋广泛,煤矿胶带输送机工作的可靠性与井下的安全生产直接相关。该文提出了基于TMS320F2812数字信号处理器的下运式胶带输送机检测保护与控制系统的设计方案,该方案采用TMS320F2812作为控制核心,设计了胶带输送机的速度与加速度的检测、超速与打滑保护、加减速闭环控制。实验证明,该胶带输送机的设计方案调节方便、使用灵活。     

基于THz-QCL自混合干涉的运动传感

基于自混合干涉效应的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)相干测量系统是一种极其灵敏的传感系统。相比于传统的激光测速技术,自混合干涉具有光路自准直、无需额外光电探测器和混频器等优势,使系统的结构更加紧凑;而且,使用太赫兹波进行相干测量,有望提升测速上限。本文采用THz-QCL的自混合干涉技术,研究了系统对于两独立运动目标物的非线性动力学响应特性,给出了自混合信号的多普勒频谱,并通过频谱分析,获得了两目标物的运动速率及方向。研究结果证实了利用THz-QCL自混合干涉系统对目标物进行运动传感的可行性,为高速运动的多目标物测速提供了新的技术手段。     

高精度超声波测距系统

本设计硬件部分采用单片机AT89C2051做CPU主控制,电路主要由发射电路,接收电路和显示电路几部分组成.本文详细介绍了各部分电路的工作原理.本系统利用超声波传感器实现无接触式空气测距,并充分考虑到测量环境温度对超声波传递速度的影响,通过温度补偿的方法对传递速度予以校正,而且可以马上检测声波在现场的传播速度并被采纳,因此具有非常高的测量精度,能实时地将测量数据上传给PC机,具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点,现该产品已经被上海造纸机械电控技术研究所采用,已用于造纸设备的复卷机的旋转辊的位移检测上,实践证明效果很好,达到了他们所提出的各项指标.     

高精度超声流量检测系统设计

以多普勒方法为基础,设计了一种基于单片机(C8051F020)、FPGA(39VF400A)、高速DSP(TMS320VC5416)三者相结合的超声流量检测系统.硬件设计中引入直接数字频率合成(DDS)技术提供超声发射信号和接收电路中混频参考信号,提高了发射信号精度,降低了信号中频解调后的采样频率.软件设计中引入复调制...     

一种基于OTA和MOCCII实现的n阶多功能滤波器

提出了一种基于运算跨导放大器和第二代电流传输器结合的电流模式多功能滤波器方法。该方法是将高阶通用电流模式滤波器的传递函数分解为n个无损积分器级联的形式,适当选定输入电流信号可同时实现低通、高通、带通、带阻等滤波功能,而电路内部结构及器件数目无需改变。与同类电路相比,其设计简便、结构简单、无源元件全部接地,且易于集成。同时文中还给出了滤波器的设计实例,Pspice仿真结果与理论分析相吻合,也验证了该方法的可行性。该滤波器可用于通信、电子测量与仪器仪表的信号处理中。     

带式输送机变频驱动控制系统

随着我国经济飞速发展,能源供给形势日趋紧张,带式输送机高效、稳定的运行已经成为煤炭生产的必要条件。带式输送机控制复杂、工作效率低、故障率高等特性严重制约着当前大中煤矿企业现代化、集约化发展。采用高压变频器对煤矿企业的带式输送机控制方式进行调速改造,提高带式输送机运行稳定性,增加煤矿企业经济效益已势在必行。     

含寄生网络的激光器小信号调制响应模拟新方法

在高速通信中应准确分析激光器高频调制响应需要计及寄生网络的影响。推导了激光器测试系统散射参数与本征响应传输函数之间的关系，提出用激光器散射参数扣除求取激光器本征响应和模拟激光器整体小信号调制响应的新方法。结合激光器的等效电路和速率方程分析，避免了单独测量寄生网络和估计有源区电路参数。对法布里-珀罗型激光器样品测试发现，仿真与实验的结果吻合。这一模拟方法简便快捷，准确性好。     

Current conveyor based electrometer

A current conveyor based electrometer is designed to improve the frequency response of the electrometer. The input current is current amplified by a current conveyor. Current conveyor is realized by operational amplifier/resistor configuration. The circuit has been tested for two set of resistor values in the circuit for the same current gain to improve the current range towards lower current range. The frequency response is improved by a current gain factor.     

表面粗糙度测量显微系统的技术分析和不确定度评定

基于扫描共焦原理的激光显微系统因其容易定位、精确测量微型轮廓、高分辨率等优点,顺应了现代社会对机械精密加工领域提出了更高要求的发展趋势。本文全面分析了基于扫描共焦原理的激光显微系统测量表面粗糙度的工作原理,并进行了关键技术的技术分析。研究了测量重复性、仪器示值误差、标准量块校准不确定度、温度等因素对精密测量实验的影响,提出了选用特殊材料、仪器等措施改善实验测量条件的方法,对激光显微系统测量结果进行了不确定度评定。最终结果表明这一研究可以普遍用于机械精密加工行业精密测量,对表面粗糙度测量具有指导意义。