序排列柔软光纤传像束的研究

柔软光纤显微镜已广泛用于工业、医学等领域,其光学特性取决于光纤传象束的光学质量。本文报导了我们完成的序排列柔软光纤传象束的光学特性的理论分析和实验研究。结果表明,必须兼顾表示光纤传象束光学质量的透射率、对比度和分辨率。而传象束的结构尺寸、材料选择和制造工艺是影响其光学质量的重要因素,同时不可忽视相领光纤间界面交扰的存在。     

高性能柔性传像束破解光纤成像难题

由长春理工大学制作的φ0．5mm×200mm、φ0．8mm×300mm、φ1．4mm×580mm和φ1．40mm×1350mm的柔性传像束，已提供给徐州、天津、厦门、沈阳、深圳、上海等地单位使用，取得了较好的效果。这一创新研究成果标志着我国高性能柔性传像束研究进入了国际先进行列。     

线列光纤传像束的调制传递函数评价方法及检测

根据调制传递函数对比度定义,推导了分析线列光纤传像束调制传递函数(MTF)的数理关系,采用数值计算的方式,分析了线列光纤传像束像元与输入信号之间的位相关系对调制传递函数的影响,并进行了实验研究。结果表明,输入信号与线列光纤传像束的位相匹配对调制传递函数有一定的影响。基于对数值分析结果的考虑,提出线列光纤传像束的调制传递函数及评价方法,理论分析与实验结果相吻合。     

基于CCD相机的光纤传像器件光谱透过率测试仪设计

光谱透过率是分析光纤传像器件透光性能的一个关键参数,提出了一种用积分球与CCD相机的光谱透过率测试仪的原理、组成和图像处理软件。方法是通过计算不同波长下图像的灰度值,测量光谱透过率。对仪器所需的光源、滤光片的特性进行了分析。测试结果表明,对于不同厚度的光纤传像器件,光谱透过率的变化规律基本一致。检测证明这种仪器测试速度快、操作方便,测量结果准确可靠。     

柔性硫系玻璃红外光纤传像束的制备与性能测试

讨论了红外光纤传像束的学术意义和制备工艺,制备了一种硫系玻璃红外光纤传像束并进行了专门的性能测试。选用As40S58Se2、As40S60作为芯棒和皮管玻璃组分,采用管棒法拉制成纤,利用人机结合的排丝工艺制备出了单丝直径为50μm,纤芯直径为40μm,576元正方形排列的红外光纤传像束。搭建了相应的实验测试平台,对光纤束排列规则度、断丝率、光学效率及传像束引起系统调制传递函数(MTF)下降量等指标进行了测试。测试表明,传像束断丝率为2.7%,衰减损耗低于0.5dB/m,光学效率约为31%,在红外光纤传像系统中光纤传像束引起的MTF下降量小于10%。最后,利用研制的红外传像束完成了红外成像实验,结果表明,红外光纤传像束能够实现良好的红外成像。     

光纤预制棒取棒装置的研发应用

通过对光纤光缆行业 ＯＶＤ技术工艺环境和工艺过程的了解,并根据工艺的需求,研发设计了光纤预制棒取棒装置。利用 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ三维软件进行了三维建模,利用 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ插件对装置进行了有限元静力分析,比较精确地发现和掌握了各点的受力及变形情况,完善优化了装置结构设计,同时验证了装置的强度和刚度。     

基于SCM的光纤预制棒气相沉积机床控制系统

在了解光纤预制棒加工工艺的基础上,选择MCVD法为研究对象.考虑到光纤气相沉积技术要求控制系统高度自动化和可靠性,研制了以单片机为处理芯片的控制系统,设计了包括微处理器模块、过程通道模块、人机接口模块等硬件组成以及控制系统软件的实现方法.实现了性能合格的光纤预制棒产品的生产.     

合金钢大方圆坯连铸机的工艺参数及设计特点

介绍了合金钢大方圆坯连铸机的工艺参数,采用的关键技术及设备设计特点。生产期间铸坯质量较好,该连铸机达到了国内先进水平。     

光纤预制棒精密延伸数控机床控制系统设计北大核心

针对现有光纤预制棒玻璃车床右端卡盘运行速度不稳定、定位不精确等问题,设计了一种能够在PLC控制系统上实现的基于规则修改的自适应模糊控制器。该控制器以修正因子为寻优参数,性能指标为目标函数,自寻优过程根据目标函数不断推算出新的修正因子,逐渐逼近最小目标函数值,达到了自寻优调整模糊控制规则、改善系统品质的目的。仿真结果表明,与常规PID和模糊PID相比,基于规则修改的自适应模糊控制算法具有响应速度更快、超调量更小、更稳定、抗干扰能力更强等优点。在研制出的机床样机上进行预制棒延伸实验,结果表明,该数控机床加工精度高,且预制棒延伸后直径波动可以很好的控制在0.5 mm以内。     

大尺寸光纤产品毛坯制作初探

研制开发大尺寸光纤产品是该类产品发展的趋势。文中提出了大尺寸光纤产品毛坯的制作工艺流程及要点,并对工艺参数的确定和调整进行了具体的阐述。     

开合式在线测量大电流的光纤电流互感器

介绍了一种可以用于在线测量、实时安装、拆卸的开合式光纤电流互感器方案。在传感头开启过程中,利用传感头内部一段橡胶骨架的弹性产生均匀变形,使绕制在上面的光纤应力变化较小。为了保证互感器的温度稳定性,传感头内部骨架主要为石英材料,由于石英骨架加工的误差比较大,所以采用长圆孔的支架将其固定在传感头结构上。信号处理部分基于全数字闭环检测,采用方波调制方案,并通过数字阶梯波反馈实现闭环检测。在开合过程后对开合式互感器进行测试分析,实验结果表明系统的变比稳定性可以达到了0.5%的精度,可以满足实际应用的要求。     

用于光纤陀螺油井测斜仪的光源温控系统设计

提出了一种基于DSP的数字化光源温控方案,以适应光纤陀螺油井测斜仪的井下高温工作.方案采用32位TMS320F2812芯片作为控制核心,以脉宽调制(PWM)方式驱动全桥电路.通过分析半导体制冷器TEC的温度动态特性,建立了与之对应的数学模型,设计了PID数字补偿控制算法,实现了数字化的光源温度控制系统.实验结果表明:该温控系统在90℃外界环境温度下,控温精度可以达到±0.03℃,解决了光纤陀螺油井测斜仪的井下高温适应性难题.     

自主式光纤陀螺油井测斜仪

简要介绍了光纤陀螺原理，分析了光纤陀螺应用于油井测斜的优点。研制了基于惯性测量技术的光纤陀螺测斜仪，它是一种不依赖任何外部设备，完全自主且实时快速的井眼轨迹测量仪器。样机实验结果表明：该仪器能够实现全方位测量，满足石油测井要求。     

大中型光学元件高效精密磨削技术研究综述

近年来,大中型光学元件(包括平面、球面、非球面及自由曲面)在大型天文望远镜、高功率激光核聚变装置及精密光学测量装置的应用日益广泛,其大批量生产需求驱动了高效精密磨削技术的长足发展。然而,超精密大中型光学元件的短周期、大批量生产对现阶段光学制造能力提出了巨大挑战,同时也推动着其磨削装备技术和磨削工艺技术向更高效率、更高精度及更高自动化水平的方向发展。系统总结大中型光学元件磨削装备技术中机床整机、主轴单元、进给工作台、数控系统和磨削工艺技术中脆性材料塑性去除机理、磨削工具、磨削液及其注入方式、工艺路线规划、检测、误差建模及补偿、环境监控等技术的研究现状,并对上述关键技术问题进行详尽的分析。同时,提出解决上述问题的可能性对策,预测和展望大中型光学元件高效精密磨削技术未来发展趋势。     

基于谐波检测与差分检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器

针对目前煤矿普遍采用的瓦斯传感器检测灵敏度低、抗干扰能力差等缺陷,设计了一种基于谐波检测与差分检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器.该传感器采用红外光谱吸收原理,对瓦斯吸收光谱进行分析.利用普通发光二极管LED产生宽带光源,通过Fabry-Perot腔和滤光片进行波长调制和选择,结合谐波检测和差分检测原理进行双光路检测,从而实现瓦斯气体浓度的精确测量.试验结果表明:该传感器能够有效地检测瓦斯体积分数,测量误差小,灵敏度高.     

基于谐波检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器

针对目前煤矿普遍采用的热催化瓦斯探测传感器的检测灵敏度低、环境干扰大的缺陷,设计了基于谐波检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器。该传感器采用锁相放大器为核心的微弱信号处理电路,通过对一次谐波和二次谐波的实验数据进行数据拟合,实现了对瓦斯气体浓度的实时精确检测。实验结果表明:该传感器能够有效地提取瓦斯浓度变化信息,测量误差小,灵敏度高。     

基于BOTDA技术的分布式光纤温度传感试验系统

建立了基于BOTDA(布里渊光时域分析技术)的分布式传感实验系统,该系统由150 mW窄带激光器、50 mw窄带激光器、声光调制器、脉冲发生器、环形器、频率计数器、光电探测器及相应光学器件组成.进行了温度传感试验,获得传感光纤处于25℃、35℃、45℃及55℃时的布里渊频移谱,通过对不同温度下频移谱峰值进行拟舍得出该系统的温度系数.进行了分布式光纤温度传感试验,将传感光纤分成3段,中间段置于温控箱中,调节温控箱的温度,使中间段温度不同于其他两段,扫描泵浦激光频率,使得处于室温下的传感光纤中发生受激布里渊散射,利用示波器获取了当光脉冲为2μs时系统输出电压信号波形.     

基于RBF神经网络的数字闭环光纤陀螺温度误差补偿

为了消除数字闭环光纤陀螺温度误差,设计了基于径向基函数（RBF）神经网络的温度误差补偿方案,对该方案所采用的标度因数误差模型和偏置误差模型进行了研究。首先,根据光纤陀螺的温度误差分布情况设计了标度因数误差和偏置误差联合补偿的方案。接着,将基于多尺度分析的噪声和趋势项分离算法应用于建模数据预处理,以提高建模数据准确性。然后,建立了RBF神经网络模型,并改进模型的学习方法以防止网络的过拟合。最后,讨论了模型输入向量对神经网络规模的影响。温度补偿的结果表明：标度因数误差模型的残差均方（RMS）达到0.73 ,偏置误差模型的RMS达到0.051 。该建模方法可以满足中、高精度光纤陀螺实时温度补偿的要求。     

光纤传感器实现天线调整索应变测试的研究

分析了光纤珐珀应变传感器在传感过程中所受到的外界应力引起的应变与传感器自身的结构参数（腔长和标距）以及由于腔长的变化导致导波光程改变量之间的函数关系，在结构参数一定（原始腔长和标距）的情况下，通过监测导波光程的改变量即可得知基体的应变。在此理论分析的基础上，将光纤珐珀应变传感器应用于大型可展开天线纵向调整索的应变测试中，并采用电阻应变片（其很难应用到条件非常恶劣的太空环境中）试验进行对比，结果表明，二者的监测数据基本吻合。从而表明，给出的函数关系正确，为太空应变测量提供了新的方法。