二维零位光栅编码算法设计

本文根据零位信号的产生原理，提出了一种基于遗传算法的二维零位光栅编码的设计方法。遗传算法是一种自组织、自适应和自学习的智能型算法，能以有限代价来解决大规模问题的搜索和优化。本文采用格雷码进行编码，并对编码过程进行了计算机模拟。对计算机仿真的结果进行了讨论和评价。     

基于幻方的非等距二维天线阵列

研究了基于幻方属性的非等距稀疏天线阵列.提出了二维天线合成算法,该方法可以提供高的定位精度和足够小的侧面辐射.同时,研究了这种天线的构造方法及其主要特点.     

二维电荷注入阵列检测器等离子体光谱仪的分析性能

报道了一种新型发射光谱仪的分析性能的试验研究，该仪器具有二维电荷注入检测器（ＣＩＤ）和端视电感耦合等离子体矩管，进行了分析线的选择，多元素标准曲线的绘制及载气压力对谱线影响等项实验，结果表明该仪器有良好的分析性能。     

二维零位光栅自动纳米定位系统

搭建了能够在二维方向上实现纳米级定位的二维自动定位系统。首先,加工了栅格间距为5 μm的64×64编码的透射式二维零位光栅;然后,分析设计了光栅系统光电转换电路和数据控制电路,实现了系统数据采集、显示和运动控制等功能。在此基础上搭建了基于二维零位光栅的纳米定位系统,并利用积分法实现了二维方向的自动定位。实验结果表明,系统定位速度对透射光强分布具有很高的依赖性,系统一次定位的成功率与初始位置密切相关。若起始位置在以零位为中心,半径为2.5 μm圆形区域内,系统可实现纳米量级定位对准;当起始位置在以零位为中心,5~200 μm为半径的圆环范围内,自动定位可能存在盲点,但通过改变初始位置重新进行搜索,仍然能够准确地实现纳米定位。     

二维CCD阵列探测器光谱仪

把传统光谱仪上的一面“镜子”变成10面，效率提高了6000倍。复旦大学研制的“二维CCD阵列探测器光谱仪”只需0．1s，就能绘制出原来要花10min才能得到的光谱图。不久前出版的国际《激光世界》和《光电子光谱》杂志，对该仪器进行了专题报道。     

二维CCD阵列探测器光谱仪

复旦大学信息科学与工程学院研制成功一种可使光谱图的绘制速度比以前提高约100倍的二维CCD阵列探测器光谱仪。目前，该研究成果已获国家发明专利。     

基于空间相移技术的平面干涉仪系统设计

时域相移技术由于需要在时域采集多幅干涉图而只擅长用于静态检测。为改善测量的动态特性,现提出了基于空间相移技术的平面干涉仪系统。采用基于偏振干涉和光栅分光的单CCD成像空间相移系统设计方案,设计了具有折叠式布局特点的干涉仪光路系统,建立了系统机械结构三维模型,结构紧凑、调整方便,并运用四步相移算法进行了模拟试验后数据处理。结果表明,所设计系统能够满足动态测量要求。     

空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪

为了实现平面二自由度位移测量,设计并搭建了空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪,并对所设计的光栅干涉仪的光学结构、测量原理、面内旋转安装误差补偿等进行了研究。基于平面光栅衍射特性和空间分离式外差光栅干涉结构设计并搭建了具有对称性的测头光路,结合实际光学器件的特点,利用琼斯矩阵分析了二自由度测量原理与显著降低周期非线性误差的特性。通过实验测定了光栅面内旋转安装误差以便于应用旋转矩阵对测量数据进行解耦。随后利用矩形和圆形轨迹分别验证了两测量轴在各自和同时运动的情况下,所设计的平面光栅干涉仪的测量能力。实验结果表明,在解耦补偿0.350°的光栅实际面内旋转安装误差的前提下,该空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪能够实现压电位移台30μm内的位移测量,主要由机械振动等因素引起的误差不超过0.15μm。本研究将空间分离式外差光栅干涉仪的测量维度拓展到了平面二自由度。     

基于超结构光纤光栅的编/解码器的发展和应用：第一部分

回顾了基于超结构光纤光栅的光学编/解码器的发展,介绍了基于超结构光纤光栅的编/解码器的工作原理,以及详细讲解了近期研发的两种编/解码器。采用±π/2相移的编/解码器能够隐秘地将光学码信息隐藏于编码波形中,有效地改善编码安全性。单输入多输出的编/解码器能够实现同时产生一组光学码,并且将这些光学码分配至不同的光路。     

基于超结构光纤光栅的编/解码器的发展和应用:第二部分

这篇论文回顾了基于超结构光纤光栅的光学编解码器在保密光通信与光分组交换系统中的应用。基于超结构光纤光栅的光学编解码器能够被当作光学码生成器及解码器件提高光通信的安全性,并且能够被用作光标签生成器及识别器同时生成及识别一组光标签。器件良好的性能使得该器件能够在光通信及信号处理中保证无误差。     

基于正交双行波磁场的平面二维时栅位移传感器

针对半导体行业、航空航天等领域对于精密二维位移测量的迫切需求,提出了一种基于正交双行波磁场的平面二维时 栅位移传感器。 传感器由定尺和动尺组成,定尺由导磁基体和沿 x、y 方向排列的两励磁线圈组成,动尺由导磁基体和沿 x、y 方 向排列的两层感应线圈组成。 当励磁线圈通入正余弦励磁信号时,在定尺上方产生分别沿 x 和 y 方向运动的正交双行波磁场。 通过对感应线圈输出的感应电信号进行解算得到 x 和 y 方向的位移值。 首先介绍了传感器的结构和工作原理,对传感器模型 进行了电磁场仿真;然后对仿真误差进行溯源分析,并优化传感器结构;最后采用印刷电路板技术制作了传感器样机,并设计相 应的电气系统进行实验验证。 实验结果表明该传感器在 160 mm×160 mm 测量范围内能够实现平面二维位移测量,x 方向节距 内位移误差峰峰值为 32. 8 μm, y 方向节距内位移误差峰峰值为 34. 5 μm。     

传感器阵列预测空域多信号分类目标定位跟踪

目标定位跟踪技术广泛应用于军事民用领域,是当前研究的热点与难点.提出了一种空域多信号分类-自回归粒子滤波(multiple signal classification autoregressive particle filter,MUSIC-ARPF)方法,定位跟踪地面目标.该方法使用多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法估计目标波达方向(direction of arrival,DOA)并计算目标信号源位置,利用自回归(autoregressive model,AR)模型和粒子滤波(particle filter,PF)算法预测信号源下一时刻位置,进而自适应选择通带与阻带扇面进行空域滤波,同时调整MUSIC算法中谱峰搜索区域,提高DOA估计的分辨率,减少目标定位的扫描域.实验结果表明,空域MUSIC-ARPF方法能够减少目标定位时间,提高目标跟踪精度.     

基于光纤光栅的机械手指触滑觉传感研究

针对机械手指柔性触滑觉传感问题,提出了一种基于光纤光栅的二维分布式传感阵列的触滑觉传感方法,该方法采用两根平行放置和一根倾斜放置的光纤光栅传感器组成传感单元,利用弹性材料封装增强光纤光栅对压力的灵敏度,并以单元阵列的方式实现对触觉三维力、滑动方向以及滑移位置的感知。仿真和实验结果表明,该方法可以很好地实现对触觉正向压力和剪切力的传感,其中正向压力在0~3.691 9×103Pa的范围内灵敏度为Kp=0.194 pm/Pa,x正向剪切力在0~1.115×103Pa的范围内灵敏度为Kpt=0.03 pm/Pa。通过对传感阵列中不同光栅中心波长漂移的上升沿和峰值时间差实现对物体x轴的滑移方向的判断。该方法可以很好地实现对机械手指触滑觉信息的测量,具有一定的应用价值。     

基于Pro/E空间凸轮的设计及3D建模

提出了基于Pro/E空间凸轮设计和3D建模的新方法,详细介绍了该设计及建模方法的思想和理论基础,并通过直动型弧面凸轮机械手设计实例,验证了该方法的正确性和可行性.     

基于白光干涉法测量微光栅形貌及相关几何参量的研究

基于显微白光干涉术,利用扫描干涉显微镜对四台阶面阵微光栅记录了128幅白光干涉图,并分别运用重心法、空间频域算法、移相算法及包络曲线拟合法对扫描干涉图进行了分析处理。被测微光栅的形貌及周期在各算法下均完全吻合,台阶总高最大相差0.8%。同时,用美国Veeco白光轮廓仪对同一样品的形貌及光栅周期进行了测试,数据显示两者结果非常吻合,仅台阶总高相差0.7%。研究结果表明,所采用的四种算法均适用于微观三维形貌的测量。