基于激光的后向角散射法测量蒸汽湿度

为了能够更加准确地测量出汽轮机末级蒸汽湿度,为锅炉给水量提供依据,促进汽轮机内部除湿技术的发展,本文采用后向角散射法的思路设计湿蒸汽参数测量模型,并对该模型所需物理量的计算方法进行了详细的研究,为后向散射法测量蒸汽湿度的研究提供参考。通过定性分析各个参数对水滴群散射光强分布的影响,提出以后向150°作为采光角,并对其进行仿真模拟,得到了散射光光强与蒸汽湿度参数有关。在此基础上通过反演寻优得到了稳定工况与变工况条件下的蒸汽湿度。该研究对光散射法测量蒸汽湿度的实验分析是有帮助的。     

激光后向散射法在测量湿蒸气中的应用研究

为了研究测量汽轮机内部湿蒸气特性,采用了基于后向激光散射法的测量新方法,得到不同角度不同位置湿蒸气散射光强度数据,从而得出湿蒸气相关参量,并求得湿蒸气水滴质量中间半径为1μm左右。结果表明,无湿蒸气时的空白数据对湿蒸气方法也有影响,需要修正公式;无论有无湿蒸气,30°的散射光光强均为60°的散射光光强的1.5倍左右,30°的散射光更明显适于测量。这一结果说明激光后向散射原理测量湿蒸气是可行的。     

光散射法实时测量蒸汽湿度

对光散射测量蒸汽湿度作了较大的改进.根据米氏理论计算了球形粒子的消光系数,针对蒸汽中水滴的分布计算了水滴的平均消光系数,并修正了前向散射误差.建立的测量系统可同时测出湿度和水滴平均直径.     

基于后向散射的激光雷达系统研究与仿真

激光在大气中传输时，大气中的气体分子、气溶胶粒子、雾、雨等将对激光产生后向散射，以激光雷达系统利用大气的后向散射实现其气体分子、气溶胶粒子的测量为背景，给出了激光雷达系统设计的基本原理，并对系统的重要组成部件和各部分的功能进行了说明。结合实际的试验数据和器件的性能参数，分析了系统的信噪比随探测距离的变化，系统的激光发射机发射的能量与作用距离的关系，并对影响激光雷达探测性能的目标特性进行了研究，为具体的工程应用提供了依据。     

后向散射法测量蒸汽参数的CCD相机接收角优化

为了揭示汽轮机内湿蒸汽的具体参数和实现汽轮机湿蒸汽参数的有效测量,对基于后向散射法及联合CCD相机成像的湿蒸汽参数测量模型,提出了新的CCD相机接收角度,分析了不同散射角度对散射比的影响。结果表明,当散射光接收角度为后向7°时,可获取到最佳的散射比,此时信噪比最强,为最合适的接收角度。通过对后向7°角的散射光强在不同尺度分布参数K、水滴群的质量中间半径r-0.5、水滴数密度N下所呈现的变化规律进行分析验证,结果表明后向7°角的散射光强变化趋势与理论变化相吻合,从而为后向散射法测量湿蒸汽参数的研究提供依据。     

后向散射法测量蒸汽湿度中理论计算模型的优化

基于Mie散射理论和Lambert-beer定律,利用CCD相机接收湿蒸汽水滴微粒的散射光强,建立了蒸汽湿度测量系统。对于该系统的理论计算模型,分别采用对数正态分布(LN分布)和Rosin-Rammler分布(R-R分布)来描述模拟器缸汽中的水雾粒径分布,对散射光强进行仿真计算,将得到的仿真结果同实验数据进行对比分析。结果表明:后向散射法测量蒸汽湿度中,采用对数正态分布(LN分布)建立的理论计算模型更合适。     

湿蒸汽参数后向异轴散射测量模型的优化及实验研究

为了能够对汽轮机湿蒸汽各参数的变化进行精准的监测,提高汽轮机内部除湿技术和机组的运行效率,对湿蒸汽参数后向异轴散射测量模型进行了优化和实验研究。基于Mie散射理论建立了湿蒸汽测量模型,对原散射体的几何模型进行优化;通过MATLAB对该模型进行了仿真模拟,计算得到当接收距离d=0.32 m,水滴群质量中间半径r0.5=1 μm,尺寸分布参数K=5和水滴数浓度N=2.5×1011时,散射光强值达到最佳。利用相减消光法和均值滤波法对CCD相机信号进行了提取和处理,并对不同工况下的湿蒸汽参数进行了实验测量计算与反演,实验反演的结果和仿真模拟的结果变化趋势吻合。研究结果验证了基于CCD的后向异轴散射测量模型的准确性和测量汽轮机蒸汽湿度实验研究的可行性,为今后的汽轮机蒸汽湿度测量提供了科学依据。     

后向相干散射的测量

本文介绍了随机介质中（后向）相干散射现象的理论基础和研究内容,简要介绍了后向相干散射领域的研究进展,对实验中的不足进行了总结.     

后向散射法测量湿蒸汽的实验优化方案的研究

为了提高实验的精度以及实验的可操作性,对后向散射法测量湿蒸汽的实验方案进行了优化研究。本文研究了入射光射入位置、入射光光强、散射光接收角度三个因素对实验结果的影响。实验结果表明,这三个因素对散射光光强以及其对应的灰度值具有较大的影响;当入射光光强为20 mw、入射位置为第四截面、散射光接收角度为后向30°时,可获取到最佳的散射光图像,此时为最优的实验方案。该实验方案的研究对后向散射法测量湿蒸汽具有重要的指导作用。     

异轴角散射法测量湿蒸气参量的方法研究

为了实时监测汽轮机末级湿蒸气中水滴大小分布和浓度的变化,指导汽轮机的安全经济运行和锅炉给水量,减小湿蒸气对汽轮机的影响,提出了一种以CCD为探测器、测量湿蒸气参量的异轴角散射方法;根据模拟汽缸的结构和参量建立数学模型,并进行了仿真分析,得出水滴群质量中间半径、水滴数浓度和尺度分布参量的变化对散射比的影响规律;分别对不同工况下的湿蒸气进行了实验测量;仿真和实验结果变化趋势基本一致。结果表明,利用异轴角散射法测量湿蒸气参量变化是可行的。该研究对湿蒸气参量以及其它微粒的监测是有帮助的。     

基于光纤惯性传感的变形测量方法研究

为了对地表变形进行实时有效的监测,及时发现其不规则沉陷的规律和趋势,从而确定整个地表移动区域的下沉情况。本文选取MIMU惯性测量单元,布设光纤光栅传感器,设计分布监测网路对地表变形数据进行测量。构造新的指数型阈值小波算法并结合时间序列分析对采集的数据进行去噪处理,显著提高去噪效果,最后利用卡尔曼滤波进行变形体的变形趋势预测。与仿真实验结果对比分析发现,采用这种方法得到的数据准确有效,该方法可应用到地形变形预测的工程实际中。     

A displacement measurement system based on optical triangulation method

A new displacement measurement system is described in this paper according to the basic principles of traditional lasertriangulation method. The range of the traditional measuring method is enlarged by measuring in sections. Three independent CCDs, which are distributed uniformly along the optical axis, are used to achieve subsection measurement. The planemirror is regarded as a virtual detector. When imaging beam is reflected by the plane mirror, the beam is imaged on theCC D. The designed system is equivalent to add a CCD. The feasibility of the displacement measurement system is verifiedby the experiment.     

采用光平面交汇的大尺寸坐标测量方法

工业大尺寸测量中常用的经纬仪、跟踪仪等多站式测量系统大多使用基于空间球坐标系的角度交汇测量方式.由于这种测量方法对测站轴系结构有严格的要求,导致现有的测量设备制造成本高、组装困难,并使最终测量结果受轴系误差影响较大.介绍了一种基于光平面交汇的多站式大尺寸测量方法.采用分布于工作空间内的多台激光发射站及接收器测量待测点坐标.建立了基于双旋转激光平面的单发射站数学模型,推导了接收器三维坐标计算公式并对基于光束平差原理的测站定向方法进行了讨论.新方法降低了对测站轴系精度的要求,提高了可靠性.实验结果证明:新方法的测量精度优于0.2 mm.     

采用光学相关的高精度亚像元像移测量新方法

光学联合变换相关方法是测量空间相机亚像元像移的有效手段,测量精度是决定其性能的关键指标.在介绍了光学联合变换相关方法进行空间相机像移测量基本原理的基础上,提出了采用光-数字混合的结构形式实现光学联合变换相关器的工作过程.利用数字处理单元完成对相关输出图像的局部计算,获得互相关峰的升采样图像,从而提高对互相关峰的检测精度...     

基于离散化路径与拼接的高精度光学检测方法

在超精密光学元件制造中,高精度光学检测技术是进一步提升光学加工精度和表征评价光学表面形貌的基础关键。非接触式光学检测方法凭借高效和无损伤检测的特点,取得广泛应用。但外界环境扰动容易对光学检测探针产生影响,降低检测精度。为此,文中提出了一种离散化检测路径与拼接方法,将传统螺旋线路径离散为多圆周和多径向路径,并通过路径间数据的相互拼接,减小了环境扰动误差。分析了离散化检测路径的参数设置,给出了一种均匀化的圆周路径分布策略。最后,基于自行搭建的光学检测平台,进行了环境误差抑制方法的验证实验。相较于抑制前的面形,抑制后的测量相对误差从24.3%降到了4.3%。     

基于光纤位移测量的透明液体折射率测量方法

本文提出了一种基于光纤位移测量的液体折射率测量方法。首先,采用激光干涉法设计了 液体折射率测量的光学系统,并基于激光散斑消除理论,设计了针孔滤波器合理消除散斑, 提高了系统的抗干扰能力;其次,对测量系统中的位移测量方法进行分析和研究,提出了 一种光纤式位移测量方法,并设计应用反射式光纤位移传感器,取消传统的条纹计数,实 现了位移的高精度测量,其测量分辨力可达微米级;再次,采用机械位移驱动系统,驱动 光学系统元件移动来实现光程差的自动变化,其驱动分辨力可达纳米级;最后,搭建液体 折射率总体测量演示验证系统,以纯水、溶液为实验对象,其所需待测样品的容量少 于0.001ml。实验结果表明:纯水折射率 的测量精度可达1.5×10－3, 溶液折射率测量精度可达2.1×10－3,表明该测量方法可实现液体折射率的非接触、高精度 、智能测量。     

基于频域的激光水下传输后向散射理论分析

提出了用高通滤波技术实现激光水下传输后向散射消除,基于频域对激光水下传输后向散射进行了深入的理论研究.研究主要分四步完成：首先分析了散射特别是多次散射对激光水下传输透过率的影响;其次建立了激光水下传输后向散射研究的物理模型并推导出后向散射随时间变化规律;然后利用傅里叶变换研究出后向散射信号的频域特性;最后通过代入典型数值的计算,证明了用高通滤波法实现激光雷达的后向散射消除是完全可行的.     

基于线性光放大器全光逻辑或非门的仿真研究

为了实现全光逻辑的仿真运算,基于Simulink模块可视化的特点,根据线性光放大器交叉增益调制原理的理论模型,采用模块搭建的方法,实现了全光逻辑"或非"的运算。结果表明,通过Simulink的模块搭建,使其更好地仿真出逻辑"或非"输出结果;适当地选择注入电流组合,逻辑或非的运算效果越佳;由于模块化的结构容易进行修改和扩充,通过模块搭建用于更多的逻辑运算也是可行的。     

复杂形貌亚波长阵列的周期长度测量研究

设计并建立了一套基于光纤光谱仪的光学测试系 统,将由电子束光刻技术制备的一组 具有手征结构形貌的二维周期阵列结构作为样品,其由扫描电镜(SEM)测量得到的周期长度 分别约为520、570nm。测试并研究了二 维手征周期结构在白光垂直入射条件下光谱随衍射角的变化规律,以及将衍射光学方法用于 复杂形貌的亚波长二维阵列的周期长度测量效果。结果表明,随着衍射角增加,所有样品的 衍射波长均向 长波偏移;在同一衍射角下,样品的衍射波长与其周期结构具有对应关系。利用正交光栅 衍射方程,模 拟了白光在垂直入射条件下的衍射光谱变化,以此推算样品的周期尺寸与SEM测得的数据相 差小于3％,获得了良好的效果,表明了一般正交光栅衍射方程在复杂形 貌结构中的适用性。     

基于光纤干涉法的液体表面张力系数测量及温度影响研究

为了提高液体表面张力系数的测量精度,并充分 发挥光纤干涉法的高精度、 非接触等优点,提出了一种利用干涉原理的空心光纤(HOF)液体表面张力系数测量 方法。即利用HOF一端与单模光纤(SMF)相连,另一端与待测液面接触形成Fabry-Perot(F- P)腔 实现液体表面张力系数的测量。毛细效应使得被测液体进入HOF内,不同 的表面张力导致HOF形成的F-P腔腔长发生变化,通过检测F-P腔两个相邻干 涉峰的间距就可以间接得出液体的表面张力系数大小。实验中,分别测定了相同 温度下5种不同液体的表面张力系数和不同温度下蒸馏水的表面张力系数,对测 量的结果进行最小二乘法线性拟合。实验中,温度的改变采用水浴加热法,不同温 度下蒸馏水表面张力系数的测量结果与理论值的最大误差为0.26%。 本文方法结构 简单,容易操作,有较高的灵敏度,可为实际液体表面张力系数测量提供参考。