基于光子计数调制的光学时域反射测量

针对光学时域反射测量的信噪比受到光子计数的量子起伏的影响,本文提出了光子计数调制技术应用于1.55μm单光子探测光时域反射测量系统,该方法根据相干光场量子涨落的噪声功率在频域上具有均匀分布的特性,采用光子计数调制与锁相放大器解调的方法抑制了量子起伏.实验结果表明,通过改变锁相放大器的积分时间设置滤波带宽,改善了光子计数的信噪比.与光子计数直接测量的结果相比,光子计数调制的光学时域反射测量的信噪改善比达到28.3 dB.     

分布式光纤传感技术应变测量试验研究

基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射技术利用布里渊散射光的光谱技术和光时域测量技术,可对光纤沿线的温度、应变进行分布式监测。通过试验研究了分布式光纤传感技术在应变测量中的空间分辨率、应变分辨率、应变测量精度。研究结果表明,分布式光纤传感技术应变测量能够较准确地测得被测量结构上任何一点的应变,空间最小分辨率0.1m,应变测量分辨率和精度满足工程监测要求,可以在工程监测中作为一种新型分布式应变监测技术加以推广。     

显微热成像系统行处理迭代超分辨力处理研究

针对已研制光学微扫描显微热成像系统空间分辨力较低的问题,基于改进的频域图像配准技术和改进的行处理迭代超分辨力算法,提出了显微热成像系统光学微扫描改进行处理迭代超分辨力图像处理方法。给出了该方法的原理及步骤,采用不同重构方法针对可见光和红外图像进行了仿真研究,给出了评价参数和结论。利用光学微扫描显微热成像系统采集低分辨力显微热图像序列进行了超分辨力处理实验,实验结果表明本文提出方法的有效性,光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力得到提高,可应用于需要显微热分析的场合。该方法还可以应用于其它不可控光学微扫描成像系统中,具有广泛的应用前景。     

采用激光超声技术实现表面微损伤的尺寸测量

本文采用激光超声检测技术实现了金属材料表面微损伤的尺寸测量.基于热弹机制和干涉接收方式,搭建了激光超声检测实验平台,采用移动待测样品方法,完成了微损伤处反射声信号与透射声信号的接收采集以及B-scan成像,最后从表面微损伤处声信号的时域与频域特征出发,实现了微损伤宽度和深度的定量检测.实验结果表明:根据激光激发点与接收点在微损伤处造成的时域声信号幅值衰减,可实现微损伤的宽度检测;根据表面微损伤透射与反射声信号能量转换的临界频率可实现表面微损伤的深度检测.本文研究成果可为激光超声检测技术的推广与应用提供理论基础和实验方法.     

脉冲加热测量材料热物性技术的综述与分析

使用脉冲热技术测量热物性参数的瞬态量热法克服了利用经典稳态法进行测量的许多缺陷,因而取得了很大的发展.本文介绍了利用脉冲加热技术进行热物性测量的基本原理,简单介绍了最近三十年国内外利用此技术进行热物性测量的原理和装置,以及利用扫描高速高温计进行热膨胀系数和热传导系数测量的方法和实验装置.最后介绍了该领域国内外的最新研究动态和发展方向.     

采用频域快速延迟线的光学相干层析系统的研制

建立了一套单模光纤型光学相干层析(OCT)成像系统。系统采用了不同于国内其他组的新型频域快速扫描延迟线(FD-ODL)和外差平衡接受技术,采取了一系列提高系统信噪比的方法,成功地实现高信噪比(113dB)、高分辨率、大成像深度的层析图像的提取,获得了纵向分辨率9μm、横向分辨率10μm、深度2.88μm的清晰的皮肤OCT图像。该系统比传统的采用时域延迟线的OCT在信噪比上高出了一个量级。     

光杠杆纳米微位移测量系统中的信号处理

本文提出了一种基于光杠杆原理非接触式的纳米级微位移测量系统.该系统通过光学方法对微位移量进行放大,光学放大倍数高,该系统的理论分辨率可达4nm,实际测得静态分辨率小于10nm.信号处理采用基于高精度一维PSD的信号探测电路,并且通过设计有效地抑制了噪声和干扰.实验中使用PZT作为被测物的微小位移驱动器,与电容测微仪JDC-Ⅱ所测数据进行了验证比较,系统所测得的数据证明了其正确性和可行性.并且该系统受温度影响小,结构简单,便于使用MEMS技术集成和微型化.     

滑坡崩塌岩体推力监测用分布式OTDR技术

提出了一种用圆形弹膜片和微弯调制机构进行应力传感,用光时域反射探测(OTDR)技术进行测量的分布式光纤应力传感方法。全面阐述了单模光纤微弯应力传感原理及应力传感器的动态范围与分布个数的关系。提出了一种不需要双光路信号就减小了光源波动及环境因素对测量的影响的解调应力方法。建立起了对岩体推力进行监测的试验系统,野外试验表明该传感器具有高灵敏度、高空间分辨率、工程实用性好的特点。     

基于光纤延时线的大尺寸测量方法

对激光热稳频技术的稳频原理和机理进行研究,提出双纵模激光空间合成场强分布为测量原理的大尺寸高精度测量方法,同时把光纤延时线、光纤组倍增和光开关倍增三级级联,应用光纤延时线代替扫描机构构造新型光学测试系统,实现无导轨大尺寸的高精度测量。采用波前探测和图像恢复技术相结合的波前修正系统,减小和消除激光束的变形和抖动。实验结果表明：该系统的重复性优于0.5μm,测量误差小于10μm。     

图像式目标微小位移监测系统

提出了一种新颖的用于滑坡监测的多目标微位移图像监测系统。利用目标的微小形变反映在 CCD 获取的图像对应特征点位移的性质,运用光学重心等算法来确定目标是否超出安全警戒范围。结合步进电机和经纬仪对目标方位的精确定位能力并通过电台的控制,实现多点目标的遥控测量。系统的监测距离为 500m,实验达到的测量位移分辨率为 12mm,光斑重心坐标检测的重复精度优于 0.7μm。