光纤远距离传输位移传感器

<正> 通常反射式光纤位移传感器的光纤有入射和接收光纤就可以工作,但是,测量精度较低。因此,增加了补偿光纤,使其长度和所经路径与入射、接收光纤相同,光源的光耦合到补偿光纤后直接照射到光敏元件上,光敏元件的输出经中间处理后负反馈控制光源电压。被接收     

纳米精度位移与振动干涉测量装置

该产品一种纳米精度位移与振动干涉测量装置，包括波长不相同的带有第一驱动电源和温度控制器的光源，调整光路准直用的准直光源和使被测物体产生振动的激振光源。光束传送的全光程都是在光纤、合波元件和光纤耦合器中进行。有两个光电转换元件响应波段只是对应光源发射光束的波段，对准直光源和激振光源发射的光束不反应。在第一驱动电源和模数转换器之间连接有控制初始相位的相位控制器。     

高分辨率光纤激光振动传感器研究

提出并实现了一种高分辨率光纤激光振动传感器.通过在一段高增益有源光纤上写入光纤Bragg光栅(FBG),激光泵浦后形成光纤激光器,振动信号引起激光器的波长发生变化,采用偏振无关的非平衡Michelson干涉仪将激光波长变化转换为相位变化.干涉仪输出的信号经过光电转换后,使用采集卡转换为数字信号输人计算机,采用相位载波(PGC)解调技术,实现信号的高分辨率解调.试验结果显示:该传感器系统的最小可探测加速度在250Hz时为200 ngn/<平方根,Hz>,解调结果与待测信号具有良好的线性关系.     

光桥平衡补偿型光纤双向应变位移传感器

在光桥平衡补偿型光纤双向应变位移传感器中,光源发出的光被3dB耦合器分束到拉敏光纤和参考光纤或压敏光纤和参考光纤中,而这些调制光和参考光由两光探测器分别进行测量。通过自相关损耗,可有效消除光纤应变位移传感器中光源功率波动、光纤传输损耗的变化以及光探测器灵敏度的漂移所引起的误差。微位移架上的位移实验表明:误差为0.01mm。     

双波长光谱法光纤甲烷传感器性能的研究

针对光谱吸收法检测甲烷气体体积分数时,存在着由于LED光源驱动电流抖动和环境背景光干扰造成的测量误差,设计的双波长光谱法光纤甲烷传感器极大地减小了上述误差,实验结果表明:其测量精度一般可以达到5%,相比同类传感器提高了测量精度。对于测量精度要求较高的场合,进一步推导了双波长测量误差公式,详细分析了测量波长漂移和测量环境温度变化导致的测量误差性质。研究结果对于其他强度调制型光纤传感器具有普遍的借鉴价值。     

基于L1和L2混合范式的序列图像超分辨率重建

针对超分辨率重建时需要同时滤除高斯噪声和脉冲噪声的问题,提出一种基于L₁和L₂混合范式并结合双边全变分(BTV)正则化的序列图像超分辨率重建方法。首先基于多分辨率策略的光流场模型对序列低分辨率图像进行配准,使图像的配准精度达到亚像素级,进而可以利用图像间的互补信息提高图像分辨率;其次利用L₁和L₂混合范式的优点,用BTV正则化算法解决重建的病态性反问题;最后进行序列图像超分辨率重建。实验数据显示算法可以降低图像均方误差,并将峰值信噪比(PSNR)提高1.2 dB~5.2 dB。实验结果表明,提出的算法能够有效地滤除高斯和脉冲噪声,保持图像边缘,提高图像可辨识度,可为车牌识别、人脸识别和视频监控等方面提供了良好的技术基础。     

自适应加权编码L1/2正则化的图像重建算法

针对图像重建过程中噪声去除问题,提出一种自适应加权编码L_1/2正则化重建算法。首先,考虑到许多真实图像中不仅含有高斯噪声,而且含有拉普拉斯噪声,设计一种改进的L₁-L₂混合误差模型(IHEM)算法,该算法兼顾了L₁范数与L₂范数的各自优点;其次,由于迭代过程中噪声分布会发生改变,设计一种自适应隶属度算法,该算法可以减少迭代次数和运算时间;利用一种自适应加权编码方法,该方法可以有效地去除含有重尾分布特性的拉普拉斯噪声;另外,设计一种L_1/2正则化算法,该算法可以得到较稀疏的解。实验结果表明,相比IHEM算法,自适应L_1/2正则化图像重建算法的峰值信噪比(PSNR)平均提高了3.46 dB,结构相似度(SSIM)平均提高了0.02,对含有多种噪声的图像处理具有比较理想的效果。     

基于误差校正研究的高精度尺寸测量

基于图像处理技术对零件尺寸进行精密测量,并对关键技术问题进行深入研究;首先采用亚像素的方法对零件的边缘位置进行提取,实现对零件尺寸的测量;接着,根据误差理论对测量数据作进一步处理以保证测量数据的稳定性与正确性;为克服镜头、装夹、光源等原因造成的图像畸变,提出了用已知的多尺寸轴类零件为参照物,建立误差畸变校正函数的方法,对测量值进行误差修正以达到提高测量精度的目的;最终的测量实验表明所提出的方法能够有效地提高检测精度,在图像比例系数为0.02402 mm/像素的条件下,测最误差控制在-0.008 mm～+0.007 mm之间.     

燃气轮机叶片叶尖间隙光纤测量系统设计

燃气轮机转子叶尖间隙对发动机性能有重要影响,为实现其精密测量,首先,根据光纤对光强耦合原理得到了双圈同轴光纤束的光强调制特性函数;接着,分析了倾角变化对反射式光纤位移传感器测量特性的影响;然后,完成了间隙测量系统设计;最后,通过静态测量实验和不同转速下的动态测量实验验证了所设计系统的性能;实验结果表明:所设计传感器线性测量范围为2mm,测量系统动态性能较好。     

光纤传输LD推动系统的研究

本文介绍一种用光纤做光通道、激光二极管(LD)做激光源的光功率推动传感器的工作原理,微功耗测量探头的设计方法,脉冲位置调制中应用单根光纤分时双通道解决参考信号的设置,以及光反馈稳定光源等技术.上述措施使传光型光纤传感器的系统稳定性和精度等性能指标得到很大改善.由于被测信号也采用了光纤传输,使探头与仪表端只有光联接,所以本文介绍的光推动传感器可视为“准”全光学式的.     

基于单目视觉几何构建的三维扫描系统

为构建基于单目视觉的快速便捷式三维扫描系统,提出一种高精度的单目视觉几何投影的场景建模方法,并开发一种低成本高精度的三维扫描系统。首先,获取平面标定点的图像坐标,经投影变换将其转换为摄像坐标系下的三维空间位置坐标,分别建立平移台面和底座的三维空间平面方程;其次,通过移动平移台面求取同名标定点的空间坐标,求解平移台面的平移向量,并通过落在平移台面和底座上的激光线条求解激光平面;最后,提取图像中的激光光条中心点并将其变换为物体表面的三维点云数据。实验结果表明,投影变换求得的平面方程误差小于0．2％,扫描结果误差低于0．05mm。     

用于油罐容积测量的自动激光扫描的关键技术研究

大型油罐的计量对油储具有重大的意义，而油罐容积测量技术及设备是其中的关键。为了避免传统基于液位进行容积测量的误差，研究了用于油罐容积测量的自动激光扫描的关键技术，通过扫描系统测量油罐表面三维数据，从而实现油罐容积的测量。该系统由主要通过两维电动旋转机构带动激光测距仪进行扫描测量，采用相位式测距原理实现高精度激光扫描测距功能，同时利用视觉识别瞄准系统实现合同目标的瞄准测量，使得系统具有无合作目标和带合作目标两种测量模式。经过复杂光机系统装调与集成，形成测量仪器整机。经实验测试，在60 m处仪器坐标测量精度可达0.3 mm左右，满足油罐计量的性能要求。     

测量液体折射率与浓度的光纤光栅传感器

基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关系,而与折射率成二次曲线关系,这与数值模拟的结果一致。采用长周期光纤光栅测量液体的浓度和折射率的方法结构简单,且传感信号属于波长解调,避免了光强波动及光纤损耗的影响,整个传感系统全光纤化,能够实现对环境介质的在线、实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

基于辩纤传感器与激光测距原理的物位检测系统设计

设计了一种对固体火箭发动机推进剂装药高度进行物位测量、显示以及预警的检测系统.系统采用了基于光纤传感器与激光测距原理的非接触式物位检测方案,使用光纤传导激光,使带电设备远离检测现场,在现场完全不带电的环境下,完成高精度物位检测;通过系统主控单元控制多个传感器可实现多点同步检测,从而能够在装药表面不是绝对平面的情况下得到...     

Multi-wavelength optical fiber liquid refractometry based on intensity modulation

A novel approach of development of fiber optic sensor for measurement of refractive index of liquids is presented. This sensor uses two fibers, mirror as reflector and liquid as medium. The light is carried by the illuminating fiber up to modulation zone where the properties of incident light is modulated by modulator. The modulated light is carried by receiving fiber to the detector. The measurement principle is based on reflective intensity modulation. A novel sensing probe is designed with outer ring of fibers acting as illuminating fibers and center fiber acting as read fiber. Using this probe, effect of wavelength on refractive index is studied.     

基于双D光纤传感器的陶瓷泥浆浓度仪的设计

为了克服陶瓷泥浆浓度落后的检测技术和低效率,研制了一种新型的检测仪器.依据Mie散射理论,在入射波长、入射光强、探测距离、粒径尺寸参量、折射率,后向散射角已知时,后向散射光强就与粒子数浓度成正比.在实验中,把光信号通过双D型光纤传感器中的一支光纤射入陶瓷泥浆,另一支光纤接收陶瓷泥浆颗粒对光信号的后向散射光线.分别检测浓度为40%-60%的陶瓷泥浆样本,记录、分析这组电压值和陶瓷泥浆浓度的关系后知道:在陶土含量为40%-60%之间的数据曲线是线性的.利用这一个结果,研制了陶瓷泥浆浓度检测仪,并详细说明陶瓷泥浆浓度检测仪的结构及特点.     

基于腰椎放大熔接的FBG热线式风力计

提出了一种基于腰椎放大熔接和光纤Bragg光栅（ FBG）的热线式风力计,传感结构由表面镀金属银膜的FBG和腰椎放大光纤熔接点构成。腰椎放大熔接点将高功率的泵浦激光由纤芯耦合到光纤包层,被镀银膜吸收产生热量,从而使FBG的温度升高。当气流经FBG时,部分热量会被带走,导致FBG的温度降低。FBG的中心波长随温度的变化而变化,因此,通过测量FBG波长的漂移即可以测得气流速度。实验结果表明：此FBG热线式风力计的测量范围为0～13.7 m/s,灵敏度和分辨率分别可达1.0 nm/（ m/s）和0.001 m/s。     

一种双向同源相参微波光纤稳相传输系

在电子对抗系统、雷达系统、卫星导航和深空探测等多个领域中,微波信号经激光器调制后加载到光信号上经过光纤传输后其相位受外界环境的影响,无法实现稳相传输。首次提出了一种双向同源相参微波光纤稳相传输系统,可实现微波信号在光纤中稳相传输。该系统利用恒温晶振产生相位稳定的多路同参基准信号,一路信号用做光纤传输的相位变化识别信号,经激光器调制成光信号,然后由光分路器分出多路光参考信号与需稳相的信号进行同光纤传输;其它同参信号作为基准信号与经过光纤传输的相位识别信号进行鉴相,其中基准信号与参考信号相参,构建2种信号相参的机理,实现以相位变化为参量的鉴相系统,利用参考信号的相位变化完成对传输的宽带射频微波信号相位变化的识别。在鉴相实现过程中,采用双平衡混频器完成对参考信号相位变化实时鉴相,由单片机对参考信号相位的实时变化进行采样,实时控制可调电动延时线(VODL)进行光传输链路光程差的跟踪补偿,完成对需稳相信号和参考信号的相位主动补偿,实现宽带射频微波信号光纤稳相传输。     

光纤乙炔气体检测系统的研究

基于乙炔气体的光谱吸收特性,提出了一种带有参考通道的光纤乙炔气体在线实时检测系统。为了消除被测气体以外的其它随机因素的影响,在设计过程中采用了双光源、双光路、双气室结构。论述了运用双波长补偿法来克服系统中存在的光路扰动、解决系统不稳定问题、提高测量准确度的原理。给出了该光纤乙炔气体测量系统的实验结果。     

基于双目内窥镜的散斑三维重建系统研究

传统的内窥镜只能提供清晰的图像,无法进行三维测量和三维重建.该文提出一种基于立体视觉原理的双目内窥镜系统,用于实现三维测量和三维重建,并开发了一套基于双目内窥镜的散斑三维重建系统.为了提高系统的标定精度和三维重建质量,该文提出一种高精度双目内窥镜标定参数优化方法及基于光轴双次旋转的立体校正算法.其中,测量系统由一个结构...