基于偏振光的精密角度测量及传递技术

调制偏振光可作为方位信息的载体,实现方位角度信息沿角度矢量方向传递和精密测量,在精密计量、航空航天、军事、生物医药等领域具有广泛的应用前景.基于调制偏振光用于方位信息传递技术的实现原理,深入分析了磁旋光玻璃对传递和测量精度影响的作用机理,实现了优于1"的传递精度.介绍了利用调制偏振光进行三维方位信息传递以及精密角度测量系统的实现方案,并对主要的技术问题给出理论分析结果.     

一种基于正弦波磁光调制的空间大范围方位自动对准方法

针对基于正弦波磁光调制的方位对准系统存在方位失调角对准范围小的问题,在阐述了方位对准原理、分析磁光调制后混合信号成分的基础上,提出了一种空间大范围方位自动对准方法。通过磁光调制前后交流信号(AC)的相位对比得出了判断失调角正负的方法,利用方位对准系统中下仪器的初始架设位置和转动方式实现了初始光强的自主测量,在此基础上利用大角度范围内采集的磁光调制后的直流信号(DC)建立了粗略失调角的计算模型,并详述了具体实现方案,下仪器在粗略失调角信号的控制下逐渐转动至小角度范围内。之后,利用磁光调制后采集的交流信号实现了小角度范围内失调角的精确测量,两个模型紧密配合保证了空间大范围方位自动对准。仿真结果表明,提出的方法理论上可以实现-90°～90°范围内较高精度的自动对准,有效扩大了方位失调角的对准范围,解决了传统的方位对准范围小的问题。     

一种基于游标原理的大量程高精度测量方法

提出一种基于游标原理的高精度大量程智能测量方法,解决精确测量中不同待测信号幅值差别大而各自变化幅度小,对分辨率要求高的问题.将待测模拟信号分为基准大量程主信号和小量程高精度的辅助信号,分别测量后进行合成.利用常规分辨率的A/D转换器、单片机、运算电路等组成一个大量程精确测量系统.分析和应用表明,只要测量装置的灵敏度和稳定性高,被测量与基准量的差值越小,测量结果精度就越高;该测量方法可将测量器具的不确定度对测量结果的影响大大降低,可以使用常规精度的测量工具完成大量程精确测量;该方法也非常适合精确测取被测信号的微小变化量,即使在小信号输入情况下,仍能取得满意的测量效果.     

一种基于复合测量体制的高精度轨道测量方法

为解决特殊飞行器超长距离飞行时全航路飞行轨迹的高精度测量难题,提出了一种兼容我国目前两种主流测量体制的复合体制高精度测量系统方案和一种复合转发器构建思路,分析论证了其工作原理,建立了基于复合体制的轨道测量精度评估模型,并结合理论轨道完成了系统测量精度评估的仿真计算。结果表明,复合测量体制可以实现飞行器载荷的高效复用和装备资源的有效整合,弥补了单一测量体制轨道覆盖能力的不足,过渡段测速精度提升70%以上。基于其兼容属性,该体制可适用于后续1 000 km以上超长航路飞行器的轨道测量需求。     

一种基于牛顿插值算法的激光方位简易测量方法

在介绍利用数据库查表确定入射激光方位的基础上,分析了该简易测量方法的不足．着重论述了牛顿插值算法的基本原理,并给出应用结果．实验表明：该插值方法对提高激光方位简易测量的精度具有一定的实用价值．     

一种实用的高精度时间间隔测量方法

简要介绍了目前通用的几种时间间隔测量方法，并结合工程实践，描述了时延法测量时间间隔的原理和具体实现方法，并给出了实验结果。     

关于自然光分解成两正交线偏振光的不相干性问题

在医学物理学光学部分的教材中讲到一个结论 :“自然光可以分解为两个方向垂直、取向任意、强度相等 (各为自然光强度的 1/2 ) ,没有固定的相位关系的线偏振光 ,不能合成一个偏振光。”(胡新珉主编 ,人民卫生出版社 2 0 0 1年 9月第 5版 ,第 2 15页 )。实际上 ,就是指自然光分解成的两个线偏振光是不相干的 ,清楚这一点对于理解偏振光的干涉、圆偏振光和椭圆偏振光的产生具有重要意义。对于这个结论的前一个部分 ,一般可以把入射光电场强度矢量分解在两垂直方向上然后对时间求平均值应当彼此相等来解释。而对于分解后的线偏振光互不相干这一…     

一种高精度快速频率测量方法

文中研究了一种基于多重自相关的的Hibert变换频率估计算法,利用正弦信号的特性,进行多重自相关运算,有效的提高信噪比,结合Hibert变换对信号的频率进行估计,从而提高了频率测量的准确度,实验结果表明了该方法具有很好的抗噪能力,能有效的对信号的频率进行估计,比传统的直接Hilbert估计算法精度要高2-3个数量级。     

正交约束下的机器人线结构光手眼标定

为了将传感器局部坐标系下的测量数据转化为机器人坐标系下的全局三维数据,需要确定机器人法兰盘与传感器之间的关系,即手眼标定。为实现机器人与线结构光传感器的现场手眼标定,提出一种正交约束条件下的新方法,该方法标定过程无需人工参与,仅需一块具有空间正交约束关系的平面靶标。标定过程中任意变换机器人位置与姿态,控制激光线与靶标两直角边分别相交,并记录传感器测量坐标值以及对应的机器人姿态数据,再基于空间正交约束建立非线性优化模型,最后采用内点法迭代求得最优解。实验结果表明：该标定方法快速、稳定且精度较高,系统整体测量精度优于0.3 mm,可满足常规测量需求。     

一种高压线大电流的激光测量方法

本文较系统地介绍了应用激光实现对高压线大电流的一种非接触测量方法,对测量原理和实现装置进行了分析研究,并分析了测量误差。     

线偏振光通过多个任意厚度波片的偏振态

为了研究线偏振光通过多个任意厚度波片后的偏振态,利用线偏振光叠加的方法,对两个晶体光轴夹角为45°的不同厚度波片计算了透射的两个正交线偏振光的强度和相位差,由此得到叠加后的偏振态及透射光总强度,并分析了它们随波片延迟量、入射光方位角的变化关系。结果表明,透射光的偏振态由后面波片的延迟量决定,强度由前面波片的延迟量和入射线偏振光方位角决定,同时说明正反向使用时,透射光的偏振态和强度一般不同。该研究结果可用于类似结构退偏器（如Lyot退偏器）的分析。     

利用新型偏振器件实现方位角测量

为了实现偏振光信号发生单元起偏器光轴方位角的精确测量,介绍了一种采用磁光调制技术与利用直角棱镜和自准直仪来引出光轴方位角的装置及其工作原理,并指出采用普通检偏棱镜时存在的问题。为解决该问题,基于格兰-泰勒棱镜的工作原理设计了一种新型偏振器件,该器件采用三块材料参数完全相同的方解石晶体构成,位于两侧的晶体均可分别与中间的晶体形成一个格兰-泰勒棱镜,使其翻转180前后均能实现检偏功能;详细介绍了该器件的工作原理及安装和工作方式,并系统分析了新组件在工作过程中可以实现棱镜制造及安装误差的消除,完成光轴方位角的测定。最后通过实验验证了该装置的测角精度为0.5,且系统具有稳定性高、精度高、可操作性强等特点。     

线偏振光入射方位角与介质反射率关系研究

讨论了线偏振光入射方位角与介质反射率的关系.从能量角度出发利用菲涅耳公式及相关电磁理论,得出了线偏振光方位角与介质反射率的一般关系式,就特殊情况作了具体分析,给出反射率随方位角变化的大致范围.结果表明,在介质折射率一定的情况下,当线偏振光以布氏角入射时,介质反射率随线偏振光方位角的变化而按照一定的规律变化.     

垂直偏振态He-Ne激光自混合干涉的实验研究

从实验上研究了频率分裂激光器中偏振态相互垂直的o光和e光的自混合干涉现象,因为o光和e光之间的模竞争效应,所以在o光和e光的反馈曲线中,最大值和最小值相互对应,在一个周期中,最大值出现的次数是一般反馈曲线的2倍,幅值的变化也是一般反馈曲线的2倍。     

基于计算机视觉的热物理激光光斑位置精确测量方法设计

为了缩短热物理激光光斑位置的测量周期,提高热物理激光光斑位置的测量水平,提出了基于计算机视觉的热物理激光光斑位置精确测量方法设计.利用计算机视觉技术计算热物理激光光斑的初始位置,根据热物理激光光斑位置特征的提取流程,完成了热物理激光光斑位置特征的提取;利用热物理激光光斑质心位置与解算值的关系式,得到了热物理激光光斑的估...     

偏光干涉法测量液晶的双折射率

为了测量液晶双折射率,从偏光干涉的理论公式入手,通过一定的近似,采用偏光干涉法测量液晶双折射率,进行了理论分析和实验验证,获得了较为理想的数据。结果表明,在采用偏光干涉法测量液晶材料的双折射率时,避免了对透射光谱的绝对光强进行测量,使得测量结果具有较高的精度。这一结果对液晶器件的设计、制作和使用是有帮助的。     

Self-powered circularly polarized light detector based on asymmetric chiral metamaterials

Circularly polarized light (CPL) has been given great attention because of its extensive application. While several devices for CPL detection have been studied, their performance is affected by the magnitude of photocurrent. In this paper, a self-powered photodetector based on hot electrons in chiral metamaterials is proposed and optimized. CPL can be distinguished by the direction of photocurrent without external bias owing to the interdigital electrodes with asymmetric chiral metamaterials. Distinguished by the direction of photocurrent, the device can easily detect the rotation direction of the CPL electric field, even if it only has a very weak responsivity. The responsivity of the proposed detector is near 1.9 mA/W at the wavelength of 1322 nm, which is enough to distinguish CPL. The detector we proposed has the potential for application in optical communication.     

磁光调制法测量玻璃内应力

为了实现玻璃内应力的高精度测量,提出了一种磁光调制的新方法,建立了基于磁光调制的内应力测量系统.首先,根据偏振光的穆勒矩阵描述方式推导了该系统的测量模型,通过分离被测信号的直流、基频和各次谐波分量,并利用归一化的方法,消除了光强波动对测量结果的影响,并根据处理接收到的各信号分量得到玻璃内应力方向和应力双折射大小.通过测量玻璃的不同位置验证了该方法的有效性,内应力方向的测量精度为5,应力双折射的测量精度低于0.5 nm/cm,且系统具有稳定性高、精度高等特点.     

Velocity measurement based on orthogonal CCD shadow photograph system in Ballistic range

A method of measuring the velocity of fast moving object by charge coupled device(CCD) shadow photograph system is developed.This system consists of high resolution orthogonal CCD cameras,time detecting device and the pulsed laser which can generate two short laser pulses with adjustable interval more than 100 μs.Experiments are conducted to measure the velocity of the flying steel ball.The results show that the proposed velocity measurement is effective in modern ballistic measurement.     

结构光测量系统的标定方法综述

结构光测量技术具有无接触、测量速度快、测量精度较高且成本较低等优点而被广泛应用到各个领域。结构光测量系统的精度取决于系统标定精度。综述了结构光测量系统的现有标定方法,即基于矩阵变换的摄影测量法、基于几何关系的三角测量法和多项式拟合法。摄影测量法可以进一步分为伪相机法、逆向相机法和光平面法。从误差扩散、对投影仪标定的依赖性、精密辅助标定装置、操作复杂度等方面对上述标定方法进行了对比。指出标定方法的研究趋势是从实验室方法向现场标定技术的转变,要求标定装置简单、标定过程便捷、标定时间快速且精度高。