偏振激光雷达系统研制及实验测量

本文主要讨论一种偏振激光雷达系统的总体设计方案,应用于白天和夜晚卷云后向散射光退偏振比的探测研究.介绍了偏振激光雷达的探测原理,及此偏振激光雷达系统的结构、技术参数、探测方法、数据处理及结果分析.初步的实验结果表明,青岛上空高度在1.5 km左右的卷云的退偏振比在0.1.0.2之间.     

土壤偏振反射特性的多角度测量与研究

应用二向反射光度计实测了部分典型土壤在干燥与一定含水量状态下的偏振反射数据,并以黑土为例测试了其在不同含水量情况下的偏振反射数据,从探测方位角、光线入射天顶角、探测天顶角、偏振角、波段等方面对所测土壤的偏振反射数据进行了初步分析与研究,这不仅对土壤物理性质的测试做出了新尝试,而且对偏振光遥感的深入研究具有一定的理论与实践意义。     

天空偏振模式图动态特性分析

大量文献表明,许多动物利用天空偏振光分布的动态特性为其提供导航信息。首先通过软件模拟平台模拟了天空偏振光分布的理论模型,并用全天空偏振测量方法获得了天空偏振光分布的实验模型。理论分析与实验结果表明,天空偏振光分布对称于最大偏振线和太阳子午线,并且以15°/h的速度绕天极点旋转。结合天空偏振光的分布情况,并详细地分析了天极点和最大偏振线在导航中所起的作用。     

基于STM32的偏振相关损耗测量系统设计

设计了一种基于ST公司Cortex-M4内核的ARM系列产品STM32F407ZG偏振相关损耗测量系统,包括系统设计理论、软硬件设计结构及实现方法。光通过偏振控制器调整偏振态,通过待测物后送往后续的光电转换模块,经放大过滤到达A/D采集模块,最后送往主控单元M4进行处理完成测量。     

基于微偏振阵列成像的实时天空偏振光导航

利用最新的IMX250-MZR微偏振阵列芯片,实现了60 FPS以上的实时天空偏振模式测量。在此基础上,对天空偏振角分布图像按照新的参考坐标系重绘,通过提取天空AOP分布图像的对称轴实现航向角的准确获取。实验测试结果表明:航向获取精度超过0. 1°,MATLAB环境下的系统实时导航频率大于20 Hz。     

偏振激光散斑的偏振态测量研究

偏振激光散斑偏振态的问题已进行过深入的研究,但在大多数研究中,没有考虑具有影响透射光的偏振和传播方向的各向异性折射率材料。为了对各向异性介质产生的偏振激光散斑展开研究,采用马赫-曾德尔干涉仪的方法,搭建偏振干涉实验光路,用MATLAB对双折射散射板产生的偏振激光散斑进行处理并分析。实验结果表明,各向异性折射率材料会影响透射光的偏振和传播方向,与普通磨砂玻璃相比,双折射散射板产生的偏振激光散斑图包含了更多的偏振信息,即椭圆偏振态、线偏振态和圆偏振态,而不是单一的一种偏振态。这对具有随机偏振态的表面散射现象的研究奠定了基础。     

基于偏振控制的硅基颗粒导向系统设计

光学微操控技术已从颗粒的捕获和传输拓展到颗粒的分选和导向等更高级的逻辑操控,硅基光镊技术因能突破衍射极限并操控亚微米量级的颗粒而成为了微操控领域中最重要的手段之一。传统的硅基光镊技术一般采用微环、定向耦合器和多模干涉仪等器件,通过调节波长实现颗粒导向操作。文章提出了一种通过偏振调控的硅基颗粒导向操作方法,通过时域有限差分设计和优化了系统结构参数,并验证了该结构在颗粒导向操作中的可行性。实验装置结构简单、体积小巧,且操控更加方便。     

基于偏振光与MEMS陀螺的航向角测量系统设计

针对飞行器控制中MEMS陀螺存在噪声干扰和测量误差,以及其误差随时间累积的缺点,采用偏振光传感器作为量测信息,对其航向角信息进行矫正.详细介绍了偏振光传感器的测量原理,并建立MEMS陀螺与偏振光传感器误差的数学模型,在此基础上采用简单有效的直接卡尔曼滤波方法进行数据融合.室内精密转台实验测量结果表明:偏振光传感器可以有效地修正角速度陀螺的航向信息,经过280 s的实验,误差由原来的36.27°下降为6.05°,此最优估计航向角可以为飞行控制提供精确的数据信息.     

基于PLC的发电机转子内冷水模糊控制系统

大型发电机转子绕组冷却水品质对保证发电机组的安全经济运行非常重要。pH值和电导率是控制发电机内冷水水质的两个重要指标。文中根据大型发电机转子冷却水控制系统的实际运行经验,构造出相应的模糊控制规则,并通过模糊运算,得到控制器的控制参数,实现了对发电机转子冷却水系统的模糊控制。在此基础上,设计了基于PLC的模糊控制程序和上位机监控程序。     

基于过驱动技术的TTL器件特性研究

利用半导体器件允许瞬态过载的特性对数字器件进行在线故障隔离和诊断是一种实用性强的故障诊断方法。通过实验对TTL器件的过驱动特性进行了研究,得出了TTL器件的过驱动特性曲线,并从微观粒子运动的角度对曲线的本质进行了解释。该实验结果为设计基于反向驱动的数字电路故障诊断系统提供了有力的依据。     

基于无线传感器网络的鱼塘水质监测系统

针对传统水质监测系统在水质参数在线监测、预警能力、数据精度和稳定性方面的不足,综合使用无线传感器网络、GPRS无线通信、GSM短信等技术与方法,构建一个鱼塘水质远程实时监测系统。该系统具有预警及时、响应迅速、形象化查询、可扩展性强等特点。     

基于偏振光的棉纤维成熟度仪系统

开发基于偏振光的棉纤维成熟度仪系统。利用单片机的集成度高、功能强、可靠性高、结构简单、应用灵活和价格低等特点,以偏振光成熟度检测原理为基础,运用单片机实现检测的自动化、智能化。通过光学电路将棉纤维成熟度以光电信号形式输出,用A/D转换通道进行模数转换,完成对成熟度各个参数的计算,与标准值比较并输出相对偏差。     

基于无人机图像的高速公路积水预警系统设计

雨后微干的路面往往容易让机动车驾驶员忽视路面的安全隐患。雨后高速公路路面形成区域性积水后,当高速行驶的车轮与积水区域相接触时,容易产生滑水现象,导致汽车失去部分或全部操纵性,这时极易导致交通事故的发生。针对此类情况设计了一套基于无人机图像的高速公路积水预警系统,该系统由图像采集、积水识别和积水预警三部分组成。利用无人机的机动灵活、覆盖面广和无线传输的特性对高速公路路面情况进行采集,并将其位置信息和路面图像实时传回远端服务器进行处理。通过图像灰度化、图像二值化、形态学运算、消除小面积区域等操作提取出传回图像中潜在的积水区域,然后根据计算出的潜在积水区域相应的形状特征参数判断其是否为积水区域。当远端服务器确认无人机传回的图像中存在积水区域后,通过电子地图、短信提醒、高速公路显示屏等多种方式将积水区域的位置和面积等预警信息告知机动车驾驶员,从而减少此类交通事故发生。     

基于激光扫描的体积测量系统

本文基于激光扫描仪设计了一套体积测量系统,用于物流行业测量货物的体积.系统由二维激光雷达、伺服电机、电机控制单元、数据采集与处理单元及其他机械装置组成;数据采集与处理单元运用了离散积分运算处理三维点云信息,进行物体体积计算;多媒体定时器的应用使得数据采集、数据处理和命令响应能够协调运行.实验表明,该系统在距离物体摆放平面5至6 m的位置,以约0.5 m/s的速度完成对被测物体体积的扫描,整体误差可以控制在5%以下.该系统适用性强,可以测量扫描区域中所有物体的体积,具有广泛的应用前景.     

基于PSoC的瞳孔光刺激与测量系统

瞳孔跟随光刺激的变换检测系统可广泛用于疲劳检测、颅内损伤检测等方面。为实现方便可控的刺激光源生成和光强检测,设计实现基于PSoC（Programmable System on Chip,片上可编程系统）芯片的光刺激与测量系统。以PWM（脉冲宽度调制）的方式驱动LED,PC端设计了应用控制界面,可以调节LED光照刺激的强度频率等参数,并实时获得光强数据。系统实际运用于实时瞳孔参数检测平台,提供稳定可控的光刺激与测量功能。     

基于RTX的原油含水测量系统软件设计

γ射线法原油含水测量系统软件要求能够实现精确定时和访问计算机板卡硬件资源,提出了采用RTX开发实时系统软件的方法,对RTX的体系结构进行了介绍,给出了在Windows2000平台下基于RTX实现精确定时、硬件资源访问、硬件中断处理例程的编程实例,系统的应用表明RTX能够满足实时系统要求,采用RTX提高了软件开发效率。     

水质监测FPGA嵌入式软件系统设计

设计了一种水质智能检测嵌入式软件系统,该系统以反熔丝数模混合FPGA FUSION系列嵌入的8051IP核为核心,子站能够自动监测水质常规5项参数,将参数无线数传到上位机,在上位机完成数据处理、分析和显示。该系统具有可靠性高、稳定性好与成本低的优点,满足了水产养殖业与河流污染监测的需要。     

结构光截面轮廓测量中激光条纹的处理

在结构光测量系统中需要对采集到的激光条纹图像进行有效处理。该文提出了一种基于差图像的阈值分割方法,应用该方法对采集到的激光条纹图像进行阈值分割从而得到二值激光条纹图像,利用神经网络对二值激光条纹图像进行细化处理,处理过的细化条纹图像满足0.5％的精度要求,图像二值化处理时间不到1s,细化过程的时间小于2s,相对传统的图像处理时间有所增加,已经成功地应用在物体三维重建时特征参数匹配的预处理中。     

基于偏振光的位移传感器设计

从偏振光的性质、产生及基本特性出发，详细介绍基于偏振光的位移传感器设计过程，总结此类传感器中温度及辅助器件对传感器测量误差的影响，提出这些问题的解决措施。     

基于FPGA的双目高精度宽波段激光告警系统

针对传统二维激光告警系统的光斑中心提取误差大、角度测量精度差和分辨率低的问题,设计了一种基于FPGA和InGaAs焦平面阵列探测器的高精度宽波段激光告警系统,对传统的otsu(最大类间方差法)阈值分割算法进行了推导和优化,同时,基于改进后的算法,通过FPGA实现了光斑中心坐标提取以及方位角、俯仰角等参数的计算,并将结果传输至上位机实时监测;实验结果显示,相较于传统的阈值分割算法,改进后的otsu算法使光斑中心提取精度达到了0.06个像素,改进后的激光告警系统角度测量平均误差为0.03°,角度分辨率达到0.05°;实验表明,双目高精度宽波段激光告警系统达到了实际应用的要求,提高了系统测量的角度分辨率和精度,对光电探测和激光告警领域的工作具有一定的意义。