石油井下测试仪掉电保护方法设计

目前石油井下测试仪对井下射孔弹发射期间的强震荡引发的仪器掉电现象没有采取针对性的保护措施。针对此背景下射孔弹发射瞬间测试仪器掉电导致丢失关键数据的问题，提出了石油井下测试仪掉电保护的方法，为在仪器供电输入端使用掉电保护电容的掉电保护采样策略，在保证仪器数据记录完整性的同时延长了仪器掉电后的工作时间，极大的提高了仪器在恶劣环境中的稳定性。经大量模拟实验及井下实验验证了采用该掉电保护方法可以最大限度的保护关键数据，提高了仪器单次测试的可靠性。     

光纤低温测量仪

本文叙述了利用半导体砷化镓材料随温度升高其禁带宽度变小,而吸收波长向长波移动的特点作为敏感元件来测量外界温度。该仪器采用了反射式光纤传感器探头的结构,光能量损耗小,提高了测量精度。同时还利用光纤传输光信号不受外界电磁场的干扰的特点。光纤低温测量仪测量速度快,再现误差±1℃,分辨率为0.1℃。     

井筒套管对井间电磁成像测井信号传输的影响

通过模拟柱状三层介质中电磁波传播特性,得到了井筒套管对井间传输的电磁信号的影响。将发射天线看作位于无限长圆柱形井筒套管中央的垂直磁偶极子,井筒套管内外是分布均匀的柱状三层介质,把电磁场用磁赫兹矢量位表示,推导了各个区域的电磁场积分表达式,利用数值积分计算了不同情况下的电磁场分布,分析了井筒套管电导率(材料)、厚度及测井工作频率对井间电磁成像测井信号的影响。     

紧凑型光谱薄膜测厚仪的研制

为了开发一种用于测量各向同性均匀薄膜介质厚度的紧凑型薄膜测厚仪,采用了共光路垂直入射设计,利用薄膜干涉原理,通过非线性优化算法对反射光谱进行了拟合,反演计算出了薄膜样品的厚度。采用该仪器测量部分SiO2/Si薄膜样件,测量结果与商业椭偏仪测量结果之间的相对偏差小于0.5%,而单次测量时间仅为70ms。结果表明,该薄膜测厚仪具有对测量距离不敏感、光路简洁、结构紧凑及重复性精度良好等优点,对实现在线实时测量功能具有积极意义。     

热阴极脉冲拐点发射的快速测量

本文介绍了一种借助线路技术快速测定热阴极的脉冲拐点发射的方法。这一方法可避免测试对阴极的损伤,可提高测量的准确性,可用于比较不同热阴极的发射水平和监测寿命试验过程中阴极活性的变化。本文还叙述了热阴极脉冲拐点发射快速测量的原理,实现了拐点在伏安特性曲线上的自动显示,给出了鉴定拐点真实性的方法,并讨论了仪器的测量误差,通过对各种实用热阴极的大量测试表明,该仪器是有实用意义的。     

测量大气折射率结构常数的大口径激光闪烁仪

基于光闪烁的孔径平均效应,研制了测量大气折射率结构常数的大口径激光闪烁仪(LALS)。该仪器在一定程度上实现了闪烁饱和现象的抑制。仪器采用对称式结构布局,同时采用调制解调方法提高信噪比,并以嵌入式控制单元完成对数据的采集、处理、显示和存储。与传统仪器设备的测量结果相比,在1000m的水平传输路径上两者的线性拟合系数为1.01,相关系数为0.92;进一步分析表明,大气湍流内尺度会对闪烁方差的测量产生影响,从而导致大气折射率结构常数的测量结果略显离散。     

多元检测线圈在石油拼接套管的远场涡流检测中的应用

在基于远场涡流的拼接套管检测中,拼接套管各管道分析的复杂性会因为远场涡流两次穿透套管壁的特性而增加.当发射线圈处于缺陷位置时,作者已提出基于双接收线圈的伪峰移除方法.当发射线圈处于正常管道位置时,伪峰移除方法并不能移除检测信号中发射线圈处管道的信息,所以本文提出弥补该不足点的方法.该方法首先通过去伪峰方法将检测信号中发射线圈附近的管道情况统一转化为无缺陷的情况;然后,采用维纳去卷积滤波器获取拼接套管上缺陷（接箍可视为缺陷）的位置信息,并根据缺陷位置反向定位拼接套管正常位置.最后,统一移除检测信号中发射线圈处管道的信息.该方法通过仪器测试科索#1井得到验证,有利于提高远场涡流在拼接套管检测分析中的实用性.     

一种应用于纳米测量机的高精度干涉仪

为实现纳米三坐标测量机(NMM)中大范围高精度位移的测量(测量范围小于40mm,分辨率小于0.1nm),研制了一种大量程纳米级测量精度的实用化外差干涉仪,并对该干涉仪的光学结构进行分析研究。该系统不但克服了双频激光干涉仪混频的固有缺点,而且在结构上利用光学器件的偏振特性,使系统具有共光路、等光程、光学倍程和相位差成90°正交信号等特点,提高了系统分辨率、抗干扰性能和精度。该系统在40mm的测量范围内,具有λ/4 096的分辨率和纳米级的测量精度。实验结果表明,纳米三坐标测量机对样板1次安装10次测量的实验标准差为4.9nm,10次安装10次测量的实验标准差为8.4nm,具有较好的测量重复性。干涉仪结构符合三坐标的测量要求,可安装在纳米三坐标测量机等仪器中,也可用于高精度的位移测量。     

在轨超高分辨率傅里叶光谱仪仪器线型函数更新方法研究

仪器线型函数是傅里叶光谱仪重要的物理表征参数之一,影响仪器测量光谱的精度.随着空间测量和大气探测等遥感应用在高精度上的需求,如何实时在轨测量并更新星载光谱仪的仪器线型函数,成为当前提高在轨超高分辨率光谱仪测量精度的重要手段.以傅里叶型光谱仪为例,根据仪器线型函数的原理,利用在轨超高分辨率光谱仪实测太阳光谱定标数据不受大气气溶胶影响且具有独立太阳弗朗和费线的特征,来对在轨超高分辨率光谱仪的仪器线型函数进行监督和更新.实验以Kurucz太阳光谱模型作为参考光谱,在对应波段范围内分别选取多条实测太阳定标光谱和参考光谱的特征峰,通过调整光谱仪的狭缝模型,对特征峰残差进行迭代对比,演算出仪器ILS参数变化.最后,用更新的仪器线型函数与临边理论光谱卷积,与实测临边定标光谱比较验证,误差范围在-6%~8%.结果表明,该方法可为在轨超高分辨率光谱仪仪器线型函数的监督更新提供参考依据.     

美帝苏修探测火星用红外仪器

美帝发射的火星飞船水手9号上装有两种红外探测仪器。一个是为了进行光谱试验的红外干涉光谱仪,通过试验可以测量由火星表面和大气所发射的辐射光谱亮度以获得大气和火星表面的参数,利用这些参数可以了解物理性能和火星表面成分及构造。通过试验还可测量大气垂直温度结构、大气成分及其动力学。由所得到的数据可以推导出水分的总含量、水汽的变化情况和测量大气的稀有成分。火星表面,包括极冠地区的温度、成分和热性能数值也可根据光谱推断出来。水手9号红外仪器所测量的光谱范围为200～1600厘米~(-1)(50～6微米),具有2.4厘米~(-1)宽光谱分辨率元件的空间分辨率,对1250公     

海底沉积物地温梯度测量系统设计

随着石油和天然气水合物调查工作的深入开展,为了对海底勘探区地温场的结构、状态需要有更细致的了解,设计一种高分辨、高精度的海底沉积物地温梯度测量系统.以高精度NTC型热敏电阻为传感器,选用16位高性能、多通道、低能耗的MSP430F123芯片作为主处理器,通过直流不平衡电桥的测量方式间接测量热敏电阻的阻值,在硬件方面和软件方面都采用滤波技术,克服电压源的干扰、仪器温漂和时漂带来的偏差,采用STEINHART＆ HART方程来进行R-T转换,经过零点漂移和温度漂移的修正,进而得到更精确的海底沉积物地温梯度曲线.系统测试结果表明,测量系统的分辨率可达1 mK,精度可达±3 mK（0～25℃）,该系统具有可靠性高、功耗小、体积小、操作方便等特点,具有很高的实用价值.     

基于后焦面成像的聚合物平面波导光学参数测量仪

基于后焦面成像确定波导传播特性的基本原理,结合平面波导中的菲涅尔反射理论,设计了一种聚合物平面波导光学参数测量仪.通过MATLAB拟合处理数据实现了对样品局部折射率和厚度高精度、高空间分辨率的实时测量,平面波导厚度测量精度可以达到纳米量级,空间分辨率可达到300 nm.该测量仪结构简单、易于操作,在光学传感和细胞内生物传感领域具有很高的应用价值.     

基于Lab VIEW的FBG传感解调技术的研究

结合虚拟仪器技术和光纤光栅传感技术,自行设计了一套光纤光栅传感解调系统.系统采用了基于迈克尔逊干涉技术的解调方法,将包含被测应变信息的光纤布喇格光栅(FBG)波长信号转变成相位信号,通过以Lab VIEW为核心的虚拟仪器系统检测相位的变化,从而得到被测应变的大小.该干涉解调系统避开了传统解调系统受电磁干扰和环境等方面的影响,因此使测量精度提高.虚拟仪器系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点.     

高分辨率显示管线宽测试仪

介绍用ＣＣＤ传感头探测高分辨率ＣＲＴ和显示屏的新型仪器。它由ＣＣＤ传感头将光信号转换成电信号，由微机进行信号处理，实现自动测量。本方法测试精度高、测量速度快，为研制、生产高分辨率ＣＲＴ和偏转线圈的用户提供了一种先进的测试手段。     

基于光谱吸收和荧光检测技术的新型光纤气体传感系统(英文)

设计了一个完整的光纤气体测量系统,提高了检测SO2浓度精确度和读取时间。光路检测系统和分配系统相结合,用于实现在气体传感系统中光谱吸收检测技术和荧光检测技术的有效集成,从而可以扩大本仪器的应用领域和测量范围。光源调制锁定检测技术和双光路差检测技术也被结合在该系统中。在测量吸收光信号和荧光信号中,使用高精度空心光子带隙光纤传感探头,实现了较高的精度和灵敏度。实验数据和测量的结果表明,该系统具有较高的分辨率,大约为2 ppm,并且误差小于0.109。     

一种便携式光纤功率计的设计方法

介绍了一种便携式光纤功率计设计的硬件结构和软件流程,给出了其标定方法和实测性能指标。该光功率计采用InGaAs材料的光电探测器实现光电信号的转换,满足了光纤功率计对波长范围和测量精度的要求;采用高性能运放TLC2652和18位的A/D转换芯片MAX132以保证测量精度;选用高速单片机AT89C52来控制信号的检测、处理以及数据的显示,在确保运算速度的同时使光纤功率计具有多波段响应、量程自动转换、测量精度高的特点。实测的性能指标表明该光功率计达到了设计要求,在光信息、光通信等领域具有广泛的应用前景。     

基于光学三角形法的太阳帆板平面度测量系统

介绍了一种采用斜光学三角形测量结构和基于虚拟精密测量基准的太阳帆板平面度无接触测量系统及其误差补偿方法。提出的虚拟精密基准的建模与误差补偿技术 ,解决了在非精密基准上实现精密测量的问题 ,研制的系统利用现有平台可实现对太阳帆板平面度的高精度测量。测量结果表明 ,系统对面积为 2 5 81mm× 175 5mm太阳帆板的平面度测量精度达 0 .0 2mm(rms)。     

低频/甚低频电磁脉冲测量系统研究

为了准确地测量电磁脉冲（electromagnetic pulse,EMP）的波形,开展低频/甚低频（low-frequency/very low-frequency,LF/VLF）EMP的形成和传播机理研究,识别不同EMP的特征,并以此为依据来识别、确认雷电及核爆炸等现象,提出了一种高分辨率的EMP原始波形测量系统方案,同时针对LF/VLF这一较低的频段提出了一套有效的系统标校方法,实现了对EMP的连续、准确测量和快速有效判别,并能通过网络实时上传数据.系统采用正交环磁场天线和平板电容电场天线实现信号的接收,设计了低噪声高保真的信道调理电路和高速数据采集电路来实现信号的采集,利用高精度的授时模块为EMP信号标记时间戳,最后结合多点监测波形实现EMP定位估计.实测结果表明:该系统能够给出高分辨率、高精度的LF/VLF EMP波形;利用该系统组网可以实现远距离EMP源的定位,定位精度与目前近距离的定位手段相当.通过长期的运行,验证了该系统具有高可靠、低失真、判别准确、实时性强等特点.     

高精度滚轮法大直径测量系统的数据采集和控制

为了提高滚轮法测量大直径的精度,需要对影响测量精度的误差因素进行修正,同时提高系统构成的灵活性,降低成本.本文介绍了一种基于虚拟仪器的多传感器数据采集控制系统,用来完成滚轮法大直径测量系统的数据采集和控制.实践证明,对于大型复杂测量系统虚拟仪器与传统系统构成方法相比较,具有明显的优越性.     

一种联合地基GNSS和测高仪数据的电离层层析成像新算法

电离层层析成像(computerized ionospheric tomography, CIT)技术是获取区域大范围电离层三维结构非常重要的手段之一.针对单独使用地基GNSS进行三维CIT的不足,提出了一种联合地基GNSS和测高仪数据的三维CIT方法,其综合了测高仪探测电离层垂直分辨率较高和地基GNSS水平分辨率较高的优点,以测高仪数据驱动更新IRI模型,将更新后的IRI模型作为背景电离层模型,再利用改进的代数重建迭代(algebraic reconstruction technique, ART)算法结合地基GNSS TEC数据进行CIT;基于IGS、中国陆态网地基GNSS台站及全球电离层无线电观测网(global ionospheric radio observatory, GIRO)测高仪数据实现了中国及周边区域三维CIT,分别采用Madrigal TEC数据和中国区域独立的测高仪数据对CIT获取的TEC和电子密度进行评估.TEC精度评估结果表明,CIT算法的TEC平均误差和标准差相比IRI模型及CODE GIM数据均有明显降低;电子密度评估结果表明,单纯依赖地基GNSS进行C...