采用干涉条纹计数法测量磁场的光纤传感系统

本文叙述了根据Mach—Zehnder干涉仪原理制作的采用干涉条纹计数法测量静态磁场的光纤传感系统。文章分析了干涉条纹的形状以及条纹移动数与被测磁场之间的关系;同时,针对条纹计数装置的特点,还研究了微型计算机及其接口在本系统中的应用。     

一种星敏感器光机系统结构设计与杂光分析

星敏感器是航天器实现高精度测量的重要组成部分,其姿态测量精度和指向精度都可以精确到角秒级.星敏感器的灵敏度很高,外界因素容易影响星敏感器测量的精度,杂光对星敏感器高精度测量的影响程度最大.根据应用指标,进行了一种改进型卡塞格林光学系统的结构设计,并通过模拟仿真,对系统的消杂光结构进一步实现了优化设计.利用增加主遮光罩叶片外倾角度、设计消光螺纹、加遮光筒长度、加大遮光筒直径等方式,完善星敏感器光学级系统自身的消杂光能力.最后进行整个光机系统的杂散光仿真分析,验证优化设计后的星敏感器光机系统符合应用要求.     

Mach-Zehnder光纤温度传感器的研究

对Mach-Zehnder干涉仪的干涉原理和温度对光纤的相位调制进行了分析，提出了基于温度对相位调制的全光纤Mach-Zehnder结构型温度传感器，采用CCD与计算机集成系统对干涉条纹进行测量与处理，给出了温度测量数据，实验表明整个温度测量系统具有较高的精度和分辨率。     

利用光纤测试重力的实验设计

介绍了利用光纤设计的测试重力的传感器实验系统,对实验原理和设计方法进行了分析与说明.通过此实验装置可以把力学量转换为光的干涉条纹展现出来,此装置具有简单、直观的特点,可以用于测量从较轻到较重的大的质量范围.此种实验设计方案不仅适合于开发成大学生的综合实验项目,而且还可以应用到与之相关的光纤传感器的设计当中.     

利用光纤测试重力的实验设计

介绍了利用光纤设计的测试重力的传感器实验系统，对实验原理和设计方法进行了分析与说明．通过此实验装置可以把力学量转换为光的干涉条纹展现出来，此装置具有简单、直观的特点，可以用于测量从较轻到较重的大的质量范围．此种实验设计方案不仅适合于开发成大学生的综合实验项目，而且还可以应用到与之相关的光纤传感器的设计当中．     

新型大电流测量系统研究

论述了利用法拉第效应进行光测大电流的原理,根据琼斯矩阵法推出了光测大电流公式.介绍了作者设计的光测大电流测量系统,进行了模拟实验,给出了实验结果.然后对测量系统的误差进行了全面系统地分析.研究表明,这种测量系统与传统测量方法相比具有绝缘性能好、抗电磁干扰、动态范围大、测量精度高等优点,因此有望应用于未来的电力系统中测量大电流.     

基于混沌理论的机器嗅觉研究

针对人工嗅觉仿真系统,研究动物嗅觉系统所拥有的高灵敏度和抗强干扰的能力.根据混沌理论,分析了混沌嗅觉系统实现的可能,在此基础上,提出了混沌传感器电路并分析了其测量原理,设计了混沌系统的符号动力学空间,将原混沌空间转换为距离空间,实现了参数空间、轨道空间以及距离空间的映射转换.研究表明,基于混沌理论的机器嗅觉系统具有混沌系统所固有的高灵敏度,同时克服了混沌轨道非一致性、非平衡性以及不稳定性带来的影响,可实现高精确度测量.     

小尺度槽道换热器换热性能的实验测试系统

介绍了小尺度槽道换热器换热性能实验系统的构成、测试段的设计与加工、实验台的布置、实验参数测量及数据采集测试方法.该实验测试系统可以对不同内部结构的小尺度换热器,在不同的流量和加热功率下进行测试,实验测试系统采用先进的温度、压力传感器,由高精度、多通道的Agilent数据采集系统实时采集温度及压力信号,保证了实验数据的准确性及可靠性.     

一种基于图像的光学系统测角精度检测方法

测角精度是光学系统的重要技术指标。针对传统的电子经纬仪测角精度检测方法测量数据少、扫描方向单一导致测量结果不准确,提出了一种改进的检测方法。调整电子经纬仪,使电子经纬仪发射的电十字通过光学系统成像在CCD视场中,旋转电子经纬仪以点阵形式,对光学系统各个方向进行扫描,计算机实时采集电十字图像。对采集的电十字图像,通过基于小波变换的变分Retinex算法增强图像对比度,采用OTSU阈值分割背景和目标,采用投影算法及二项式曲线拟合将电十字中心定位到亚像素级。对最终获取的电十字中心点阵数据通过径向基函数进行曲面插值,解算出基于整个CCD像面的测角精度。实验结果表明：该方法的测量精度达到0.1μrad,测得的光学系统测角精度提高了0.01mrad,检测的测角精度更加准确。     

扫描电机线性段参数的动态测试方法研究

扫描电机是一种高精度、高频率的图像扫描器件,对扫描电机线性段的有效摆动角度、速度均匀性、时间利用率、运动零位重复性等各特性参数的高精度测试是必要的.该文介绍了利用光电位置探测器作为敏感元件动态地测量扫描电机的特性参数,据据光学成像原理和分析扫描曲线的外形特征,设计了一个光学实验系统,并对扫描电机进行测试.实验表明,该种...     

基于DSP信号处理的变栅距光栅位移测量系统设计

全面分析了变栅距光栅传感器和可调谐F-P滤波技术原理和特点,提出了用DSP技术和可调谐F-P滤波技术对波长信号进行解调,采用拉格朗日插值方法对光栅传感特性曲线进行拟合,提高了系统的测量精度。最后,给出了硬件原理图和程序流程图,并对该技术的特点指出了其优势和应用前景。     

测量微振动的光纤Sagnac干涉传感器

提出了一种光纤Sagnac干涉传感器,用于固体表面传播的超声波产生的微弱振动检测.当超声波信号在固体中传播并作用于光纤传感器的敏感环时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制;通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,获得了超声信号的频率特征.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体中传播的超声波的频率特征识别.     

一种适于高压变频器的光纤电流检测系统的研究

高电压大功率变频器中，功率器件引起的强电磁干扰环境以及绝缘的问题始终是变频器研究中影响测量信号准确性、器件运行安全性的一个问题.鉴于光纤传感可以解决上述问题，基于偏振态调制的光纤电流传感器原理，研究一种适用于高压变频器的小巧的，基于法拉第磁光效应的高圆双折射光纤电流检测系统，用Jones矩阵对光纤系统进行分析.通过线性度、实时测量等具体实验，验证研制的高圆双折射光纤电流检测系统能够满足高压变频器对电流检测的需要.     

土体温度光纤精细化监测室内试验研究

传统温度传感器在测量地下土体温度时存在耐腐蚀性差、易受电磁干扰、易被破坏等不足,难以准确和全面地掌握土体温度的长期变化。通过对比分析常用的几种分布式光纤测温技术,提出采用光频域反射技术来监测地下土体温度。根据光频域反射技术高精度和高空间分辨率的特征,给出了土体温度光纤精细化监测的布设方案和监测数据的分析思路。为了验证光频域反射技术在土体温度监测方面的优势和可行性,开展了土体温度室内模拟监测试验,设计出了一套土体温度光纤精细化测温装置,采用光频域反射技术对不同容器内的土体和水体温度进行监测,掌握了土体和水体温度的变化情况,并与传统测温方法进行了对比,结果表明,光纤测得的土体温度结果与传统方法得到的结果基本一致,但光纤测温可以实现分布式测量,相对于传统方法优势显著,对于土体温度精细化测量而言,取得了良好的成果。     

考虑运动加速度干扰的无人机姿态估计算法

为解决动态环境下无人机导航系统姿态估计易受传感器噪声和运动加速度干扰的难题,提出一种考虑运动加速度干扰的无人机姿态估计算法。首先,建立运动加速度估计模型,根据基于卡尔曼滤波的加速度误差模型和由外部传感器提供的速度信息实现对运动加速度的精确估计,利用运动加速度估计模型获得的运动加速度对加速度计的原始值进行修正,降低动态环境下运动加速度对姿态估计的干扰。随后,搭建基于互补滤波的姿态估计模型,利用磁力计信息和修正后加速度信息构建陀螺仪修正量,对陀螺仪原始值进行修正,设计互补滤波器滤除来自加速度计和磁力计的高频噪声和来自陀螺仪的低频噪声,避免传感器噪声信号对姿态估计的干扰。最后,利用无人机试飞过程中采集的传感器信息对该算法进行实验验证。实验结果表明,该算法可以精确估计无人机机动过程中所产生的运动加速度,有效减弱传感器噪声和运动加速度对姿态估计的干扰,该算法显著提高了无人机导航系统在动态环境下姿态估计的精度和抗干扰能力。     

应用光纤技术在线检测刀具的磨损

以光纤传导理论为基础，提出了一种新的非接触式刀具磨损检测方法——光纤反射位移检测法．该法以激光为光源，以光纤传感器为检测手段，以刀杆振动位移为检测对象来实现对刀具状态的跟踪检测．大量的切削实验表明了这种方法的适用性和可靠性     

小量程大行程压杆检测系统及在脑-机接口的应用

为准确采集大鼠前肢运动压力值,以便于分析大鼠大脑初级运动皮层神经元信号与其相关运动感知的关系,通过理论计算,采用金属箔式全桥差动电桥测量原理和杠杆原理,设计了大鼠用微小量程、较大行程测力传感器,采用高精度外设部件互连标准（PCI)信号采集与控制输出模块,设计了大鼠实验压杆检测系统,能很好的实现大鼠前肢动作奖赏控制.实验结果表明：与现有的测力传感器相比,克服了其在测量精度、量程等方面的局限性;压杆检测系统能够实时在线记录大鼠前肢运动压力值及显示相关参数,且系统采集数据准确度和精度较高,该检测系统使得小型动物运动感知研究的脑-机接口信号检测能力显著提高.     

激光热度仪光学系统设计

激光测温具有测量精度高、响应速度快、非接触、远距离测量的特点,在工农业生产、科学实验等领域得到了广泛应用。本文设计了一种三通道激光测温光学系统,系统由激光指示、红外接收和成像光学系统三部分组成,光学转像系统采用三通道斜方棱镜系统具有结构紧凑、重量轻、体积小等优点。光学系统参数为：成像系统入瞳直径D=16mm,焦距f’=35mm,视场角2ω=3°;三通道斜方棱镜转像系统长90ram,宽30mm;激光器工作波段532nm。     

焊接机器人光电跟踪CCD传感系统的优化设计

根据焊接机器人光电跟踪的原理和要求,设计了一种基于线阵CCD的光电跟踪系统。通过对跟踪系统光路、CCD的分析以及结构的研究,研制出的光电跟踪系统分辨率为0．05mm视场角为38．5°,动态检测精度可达0．06mm。实验结果表明：该光电跟踪系统实时性好,并且可以避免焊接时弧光的干扰,能够满足多层、多道焊接时的工艺要求。     

基于DSP的声表面波温度测量系统设计

介绍了声表面波传感器测温原理,并设计了一种基于DSP的无线无源温度测量系统.采用具有低通特性的滑动平均数字滤波算法改进了系统的测量精度.通过在某变电站的现场试验,证明了该系统能够有效实现高压开关柜内多点实时探测,具有良好的抗干扰性和稳定性.