基于双光路荧光强度法的水体叶绿素a原位传感器设计

设计了一款基于双光路荧光强度法的叶绿素a原位传感器。使用430 nm LED作为系统光源。通过参考光路补偿光源变化对测量结果的影响,提高测量准确度,降低维护成本。使用光电二极管作为探测器测量参考光强度和水体在680 nm处的荧光强度。使用锁相放大电路提高传感器的噪声和背景光抑制能力,设计低功耗模式降低传感器的平均功耗。使用不同浓度的叶绿素a溶液测试传感器的性能,测试结果表明传感器在动态范围(0～200μg/L)内的线性度为0.998,测量准确度为±2μg/L,通过与荧光光谱仪进行对比测试传感器的可靠性,测试结果表明两者的相关性为0.94,功耗测试表明传感器的连续工作时间可达5个月以上。     

双光路迈克尔逊加速度检波器

研制了一种实用的双光路全光纤迈克尔逊加速度检波器.与单光路结构相比,双光路检波器频带更宽,而且可以实现对检波器敏感元件的横向振动、倾斜和弯曲更好地限制.系统主要包括单模全光纤迈克尔逊干涉仪、简谐振子、信号处理系统.在信号处理过程中采用了交流相位跟踪零差补偿技术(PTAC).实验结果与理论相符合,实测工作频带为0～515 Hz.     

双光路激光视觉传感器的设计

设计了一种基于激光三角几何关系的双光路新型激光视觉传感器。建立了双光路视觉传感器的数学模型,理论分析计算得出空间测量点的二维坐标,对影响整个光学系统的结构参数与测量分辨率之间的关系给出了模拟与仿真。结果表明：所选择优化的光学参数符合设计指标的要求,并验证了双光路位移传感器具有较高的分辨率。     

双光路烟雾测量系统设计

介绍了一种基于双光路法的烟雾测量系统的设计方案.通过朗伯-比尔定律,采用双光路法消除了温度、湿度等环境因素对系统的影响,并结合软件滤波算法,有效地抑制外界及传感器自身的干扰,取得了较好的测量效果.实际测量表明,该系统运行稳定、可靠性高、有效避免干扰,能实现较高精度的测量.     

双光路光纤位移传感器的研究

提出了一种可消除温度对光纤位移传感器影响的双光路传感器结构,用径向基函数(RBF)神经网络对传感器输出进行了处理,并用实测数据对其进行了验证.结果表明:采用双光路结构,并结合RBF神经网络使传感器的热灵敏度漂移降低了近1个数量级.     

基于信息融合理论的双光路光纤式飞机结冰探测系统

提出了一种解决光纤式飞机结冰传感器单值测量问题的方法.该方法基于信息融合,通过改进的双光路光纤式结冰传感器测量结构,克服了系统中存在的光路扰动问题.以传感器的双光路输出信号及实际冰厚值训练神经网络,建立了传感器的逆向模型.初步实验结果表明,该方法扩大了光纤式结冰传感器的测量范围,提高了测量精度.     

基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的研究

提出了一种基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的测量结构,并进行了数学建模.利用曲线拟合方法得出了两光路输出的关系函数,以此对系统进行实时补偿.论述了该方法克服系统中存在的光路扰动问题、解决光纤位移传感器的不稳定问题和提高系统测量精度的原理.实验表明,经补偿处理后基本消除了温度对光纤位移传感器的影响,使测量准确度和系统稳定性得到提高.     

基于忆阻桥效应的光纤式双光路结冰探测方法

近年来,随着防冰、除冰需求的增加,结冰探测技术受到了广泛关注,但传统的结冰传感器量程受限,且后续信号处理电路部分体积较大,难以满足应用需求.基于双光路差动测量的方法,提出一种正方形光纤束探测头分布模式和具有放大效应的忆阻桥网络结构,该网络结构通过对光电探测器的输出光电流信号进行放大,并以网络中感知忆阻器的端电压作为传感输出,从而实现冰层厚度的测量.试验仿真结果表明,该方法探测头端面的安装面积较常用圆形端面光纤束可减小约12.6%,且能够有效消除光路扰动和扩大结冰厚度的测量范围,结冰厚度的测量范围可达到38mm.     

双路参比紫外光测量SO_2体积分数的系统设计

与单路测量系统相比 ,双路参比紫外光吸收测量法具有测量准确度高和系统稳定等优点。较详细地讨论了双路系统的设计、关键参数的选择和双光路测量SO2 体积分数的数学模型     

测量甲烷体积分数的高灵敏度光纤传感器研究

基于气体的红外吸收原理,研究了一种能在复杂环境下测量甲烷气体体积分数的新方法.这种方法可以有效地减小由于光源的不稳定、环境的变化而引起的测量误差.在这种测量方法中设计了一条参考测量光路,此参考测量光路和测量光路同时随环境的变化而变化,通过对待测量气体光路与参考气体测量光路作对比而得出较为准确的待测甲烷气体体积分数.     

一种光纤荧光光谱测温方法的研究

基于光纤荧光的测温机理介绍了一种温度测量系统的构成。系统采用Cr3+:YAG晶体作为荧光材料,蓝色发光二极管激励光源。经光纤将荧光信号输出,输出频率被输入到单片机系统中,单片机计算出荧光寿命,进而得到目标温度值。该系统对温度的测量具有准确度高、抗电磁干扰、分辨率高等特点,并且可以结合相关计算机技术和数据采集单片机系统实现通讯控制,操作简单,可以及时测量并存储数据,提高了系统的智能化。利用该装置通过检测荧光物质寿命实现了高精度温度测量,其误差小于±5℃。     

烟气组分体积分数自适应传感技术的研究

工业生产所排放的烟气是主要的大气污染源,对其所含污染源气体(SO2,NOx等)体积分数进行实时连续监测具有重要的意义。研制的实时连续监测系统采用了紫外差分吸收光谱法对烟气组分体积分数进行测量。为使现场光路调整更加方便,设计了单边插入式四自由度调整探头,有效地提高光耦合效率。研究了光谱自适应算法,根据所接收到的光谱强度,自动调整光谱仪积分时间,延长了光源的使用寿命;实时监测光谱谱线的漂移并进行自动调整,提高了长期测量的稳定性。将所研制的烟气组分探头进行了现场应用实验,SO2,NOx的体积分数测量误差小于±2%。     

表面粗糙度光学测量方法研究进展

表面粗糙度对工件的性能有很大的影响,由于机械、电子及光学工业的飞速发展,对精密机械加工表面的质量及结构小型化的要求日益提高,使得表面粗糙度测量显现出越来越重要的地位。采用光学方法测量表面粗糙度具有非接触、无损伤、测量精度高等优点。介绍了用光散射法、像散法、散斑法、光干涉法、光学触针法测量表面粗糙度的原理及研究进展,讨论了上述方法各自的优缺点,对表面粗糙度测量的发展方向进行了预测。     

基于四(对-氨基苯基)卟啉的宽酸度响应范围的pH荧光化学传感器的研究

论文合成了几种卟啉化合物并考察了以它们作为荧光载体的光化学传感器对pH的响应性能.该传感器的响应是基于卟啉化合物在酸性条件下可以发生多步质子化过程而产生的荧光淬灭现象.由于具有多个质子敏感中心,以5,10,15,20-四(对一氨基苯基)卟啉[T(P-NH2)TPPH2]为载体的荧光化学传感器对pH的响应范围比5,10,15,20一四苯基卟啉的要宽得多.论文考察了膜组成对传感器响应性能的影响,并对实验条件进行了优化.经优化膜组成后的T(P-NH2)TPPH2传感器对pH的响应范围为0.50-6.30,响应时间为3min,该传感器表现出良好的可逆性和重现性,常见的阳离子对其检测pH无明显的干扰.     

气敏元件离散性对气体体积分数测试准确度的影响

介绍了一种对气体体积分数进行数字化测量的新方法,分析了其工作原理及刻度方程线性化方法。在设计过程中发现,气敏元件离散性对气体体积分数的测量结果影响很大,为此,分析了由于气敏元件离散性的影响而带来的测量误差;并讨论了欲保证气体体积分数测试精确,气敏元件筛选时所应满足的条件。最后,通过一个实例对该分析方法进行了验证。     

基于双混沌的视频光学加密技术研究

本文提出了一种利用光学变换手段进行视频加密的方法,将视频加密速率提升到了光速等级,突破了目前视频加密算法给传输过程带来的瓶颈制约。本文利用两个超混沌系统对双随机相位编码系统进行了改进,在提高加密效率的同时,增加密钥空间,增强系统不可预测性,全面提升系统的抗攻击能力和安全性能;使用单通道彩色视频图像加密技术,降低了系统复杂度,提升了系统可实现性。最后利用Matlab软件对本文的加密技术进行了仿真,结果表明,本文提出的加密技术能够获得预期的视频加密效果,具有较强的抗攻击能力。     

基于光纤传感的旋转叶片振动检测技术研究

论述的涡轮机高速旋转叶片振动监测系统采用了基于反射式光纤工作原理的新型光纤束式叶尖定时传感器,能够高效地收集叶尖定时信号,配合后续的光电转换、数据采集、数据分析,实现了高速旋转叶片的实时振动检测。整套系统在现场高速模拟转子的实时监测试验中工作性能良好,得到的结果与同时进行监测的应变计试验结果基本一致,分析的异步振动阶次和频率也基本符合,这将有利于进一步改进和完善整套系统,使之能达到发动机在线监测的要求。