一种基于白光干涉的新型F-P光纤应变传感器的设计

论述了基于白光干涉的F-P型光纤应变传感器设计及应变信号检测系统的设计。本系统克服了用激光做光源难以得到干涉条纹，且不易检测的缺点。可以得到绝对应变，系统检测精度可以达到0．1με，具有较高的精度。     

基于CC2530古建筑无线火灾监测系统的设计

传统的古建筑火灾监测体系采用有线网络的方式,存在许多弊端。为了解决这个问题,结合无线传感器网络技术,基于CC2530芯片,针对古建筑的建筑特点和环境参数需求,设计实现了适合古建筑的火灾监测系统。硬件部分设计了传感节点,软件部分设计了系统的路由策略。系统中传感节点通过无线模块将自身的温度、光强和气体信息送到协调器节点,协调器节点将收集到的数据通过串口送到监控主机,在监控主机软件上显示出来。监控主机可以通过通信网络将这些数据送到安卓系统的手机以便于监控人员随时了解情况。     

干涉条纹计数法光纤液位传感器应用研究

为了提高干涉条纹计数光纤Fabry-Perot腔液位传感器的实用性,在硬件部分,提出双光纤光路判向,减少光路调节的难度;在软件部分,通过半波长检测法降低对应变部件动态范围的要求,提高系统的分辨率,并采用动态取阈值的方法来保证系统长期运行的稳定性。利用Labview软件对输出信号进行优化处理,采用了数字条纹计数法,并构建虚拟仪器系统直观地显示出液位高度的变化。     

“多规合一”背景下古建筑规划保护辅助审批系统应用研究——以东莞市古建筑为例

城市规划建设过程中,直观评估建设项目对城市古建筑空间的影响对协调新型城镇化背景下文物保护与开发利用之间的关系具有重要意义。设计开发一套基于古建筑三维模型的城市规划审批辅助系统。结合空-地协同的技术思路,采用多旋翼无人机和手持三轴云台相机分别采集古建筑低空和地面的多视角影像,基于倾斜摄影测量技术实现古建筑精细化三维实景还原,建立古建筑空间数据库。运用HTML5和WebGL技术设计开发古建筑保护规划审批辅助决策系统,实现古建筑多源异构数据的综合管理和展示,并提供城市建设项目对周边古建筑空间影响的分析功能。该系统为规划管理部门对古建筑的信息化管理与辅助决策提供支持,为搭建城市“多规合一”平台中古建筑空间保护体系提供参考。     

白光干涉型EFPI 光纤应变传感器理论模型的研究

从光纤的耦合和多光束干涉的原理出发,建立了非本征型Fabry-Perot干涉仪光纤应变传感器的模型,并对其理论模型进行了详细地推导,得到了白光光源下干涉型EFPI光纤应变传感器的理论计算公式.建立了传感器系统,用LED作为白光光源得到反射光谱.实验结果表明与理论模型数值模拟相一致,验证了理论模型的正确性.     

基于磁晶格机械构件线应变检测系统的研究

基于等间距磁晶格应变检测的基本原理,设计了信号检测和波形转换电路,将对应变的检测转化成为对时间量的计测,并且推导了时间量与构件应变之间的数学表达式。以8051单片机为核心,研究了应变检测系统的数据采集以及和上位机的通讯方法。利用PC机完成对检测结果的显示、存储、打印等功能。整个应变检测系统实现了以非接触的方式对机械构件应变进行实时的在线检测。     

F-P光纤应变监测系统在桥梁工程中的应用探讨

介绍了基于多波长复色光F-P光纤干涉原理,利用F-P光纤应变传感器组成了对桥梁主梁的应变实时监测系统,并对其监测系统的安装和应用工程中存在的问题进行讨论.     

光纤应变传感器及其在结构健康监测中的应用

应变是表征工程结构健康状态的重要指标.光纤应变传感器以其对外界环境的变化敏感,质轻径细、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、能实现绝对测量、稳定性好、容易复用、能埋入工程结构等特点,因此在结构健康监测中得到日益广泛的应用.目前,结构状态健康监测应用光纤应变传感器主要有光纤珐珀干涉传感器及光纤光栅传感器.本文介绍它们的原理、结构、及其在结构安全监测中的应用技术与系统.     

基于LabWindows/CⅥ的傅里叶变换光谱测量的数据采集系统

介绍一种基于LabWindows/CVI的光谱测量数据采集系统,利用LabWindows/CVI的编程优势,提高了编程效率与光谱仪数据分析的处理能力.给出了傅里叶变换光谱测量方法的设计原理、硬件系统构成以及LabWindows/CVI软件数据采集系统,包括实现干涉图数据采集、实时显示、数据分析处理和光谱分辨率的精确计算等功能.实验结果证明该系统满足设计需求.     

明清古建筑信息模型设计平台研究

相对于我国古代先进的建筑技术成就,我国在古建信息化方面还比较落后, 急需利用现代信息技术对古建筑保护和开发进行探索和研究。BIM 技术的引入为古建筑的 保护研究提供了新的途径,在深入研究古建筑构件构造特点、建造规律、装饰彩绘以及历史 文化等的基础上,研发了古建筑信息模型设计平台。该平台不仅为古建筑构件信息模型库的 建立和管理提供了基础平台,而且还可以为古建筑的修缮和复原、古建筑的研究以及古建筑 虚拟现实系统等提供精确的信息。     

基于全光纤Mach-Zehnder干涉仪的温度测量系统

设计了一种可测量小范围温度扰动的全光纤M ach-Zehnder干涉测量系统。简单介绍了全光纤M ach-Zehnder干涉仪的基本结构和工作原理,并推导了干涉条纹移动距离与测量臂长度变化之间的关系式;在理论分析的基础上,搭建了一全光纤M ach-Zehnder干涉仪系统,通过在有标识刻线的接收屏上直接观察测量干涉条纹的移动距离来确定测量臂光纤的温度变化,最终,确定了测量臂光纤加热温度和干涉条纹移动距离之间的关系;通过实验结果分析可知,该干涉系统可实现小范围温度扰动的准确测量,测量精度可达到℃/18。     

Six-Axis Magnetic Levitation and Motion Control

This paper presents the development of a compact six-axis magnetic levitation stage, including the design and implementation of magnetic actuators, laser interferometer motion sensors, and motion controllers. The designed travel volume of the stage is 2times2times2 mm in translation and 4degtimes4degtimes4deg in rotation. A two-axis linear actuator, based on the magnetic Lorentz force law, was designed, and three two-axis actuators, equivalent to six single -axis actuators, were implemented to achieve six-axis actuation. A high-resolution laser interferometer measurement system was implemented and employed to measure the six-axis motion of the stage, facilitating real-time feedback control. Feedback linearization, based on rigid-body dynamics of the levitated stage, and force distribution were implemented in a computer-controlled architecture so as to establish a decoupled dynamics between the six computed inputs and the resulting six-axis motions. Constant gain controllers were then designed and implemented, according to the concept of loop shaping, for each of the six axes, and high positioning stability, 1.1 nm root mean square (RMS) for x and 0.74 nm RMS for y, has been achieved. Experimental results are presented to illustrate positioning stability, system linearity, dynamic response invariance, nano stepping, multiaxis contouring, and large rotational motion     

一种新型光谱共焦位移测量系统研究

设计并搭建了一种光谱共焦位移测量系统。利用高斯拟合算法拟合每组实验数据,获取光谱响应曲线峰值对应的光波长值,采用Levenberg-Marquardt算法优化求解高斯函数的参数向量;利用双频激光干涉仪对系统进行标定,获得光波长和反射镜位移之间的对应关系;对整个系统作精度分析。实验结果表明:高斯拟合算法适合作为该位移测量系统的数据处理方法;用双频激光干涉仪对系统标定的方法能够准确定位反射镜的位置。该设计系统的测量范围为20 mm,测量精度为10μm,能够满足一定精度的测量要求。     

基于FPGA的相关干涉仪测向算法的设计与实现

为了适应日渐复杂的电磁对抗环境,有别于传统的处理器采用串行架构使用IQ数据进行测向算法运算,为了能更快速、更稳定的计算出相位差,提出一种优化后的相关干涉仪测向算法架构并在FPGA上实现设计。详细给出FPGA测向系统架构和运算流程,并结合实际采取一个稳定的、经济实惠的系统架构。为了满足后续实际应用需求,在Xilinx的xc7vx690tffg1927-2为逻辑控制单元的载板进行板级测试中,验证了FPGA进行相关干涉仪测向识别结果的稳定性和高效性,经过验证发现,相较于传统的FPGA相关干涉仪测向架构,经实验测试后实现了所提出的架构在LUT资源占用率上降低了39.5%,测向速度提高17%,可处理信号带宽80MHz,跳速高达1200跳/s。     

Fiber optic strain twin-sensor-array for smart structural health monitoring

A multiplexed white light interferometric fiber optic twin-sensor-array was designed to monitor the structural health of large buildings. In this sensing system, based on a Michelson interferometer, an optical path matching technique is used to demodulate each twin-sensor. Each twin-sensor-array consists of a 2×N sensing element linked by a 3 dB coupler. When one of the twin-sensor is used to measure strain, variations caused by temperature can be compensated for by referencing the other twin-sensor. The multiplexing capacity of the sensing scheme has been analyzed and experimental results with a 2×3 twin-sensor-array are given.     

基于三角滤波器的光纤光栅交叉敏感技术研究

光纤光栅传感器对温度、应变都具有敏感性。在作为应变传感器使用时,为了保证测量精度,利用FFP(fiber Fabry-Pérot)干涉仪反射谱的上升沿和下降沿设计了三角陷波器,实现了光纤光栅应变的单参数测量,有效地消除了温度的交叉敏感影响。该方法具有原理简单、易于实现等优点,在-20~70℃温度变化范围内,应变误差为±4×10-6,能够满足桥梁测量中对该参数的要求。     

嵌入式微型应变存储测试系统设计与实现

针对装甲车辆某部件应变测试引线困难的问题,利用存储测试技术设计了一种嵌入式结构的微体积、低功耗的微型应变记录仪。该记录仪可以嵌入被测体内,完成车辆部件微小应变信号的获取、存储,同时结合LabVIEW 2010软件开发的虚拟仪器读数软件将传输到上位机的数据进行波形显示和数据处理,得到测试结果。实验证明,所设计的微型存储测试系统稳定,具有微体积、低功耗、嵌入被测体内实时获取动态参数等优点,可以应用于不易引线的应变测试场合。     

基于FPGA的机载显示系统架构设计与优化

对基于FPGA的机载视频图形显示系统架构进行设计和优化。从实时性、BRAM资源占用和DDR3吞吐量三方面进行分析,改进帧速率提升算法来提高实时性;改进视频旋转算法来降低BRAM资源占用;改变不同模块的顺序来减少DDR3的吞吐量。比较结果表明,设计的系统架构满足性能需求,实时性能更好,BRAM资源占用降低,DDR3吞吐量降低,整体性能得到了提升。     

基于LabVIEW的脊柱生物力学测量系统研究

设计了一种能够模拟脊柱侧弯、前屈、后伸、轴向压缩等方向的运动、快速分析脊柱生物力学特性的测量系统。对脊柱不同方向的加载通过万能材料试验机结合特制夹具实现,椎骨的应变由应变式传感器测量。基于LabVIEW平台开发的应变记录模块通过RS—232读取应变信号并实时显示。数据综合处理模块对传感器所测的信号和试验机记录的载荷、位移数据进行整合分析,最终由数据分析模块得出反映脊柱应变、刚度、运动范围等生物力学特性的参数或曲线。实验结果表明:该测量系统操作简单,能够模拟脊柱的三维运动,实现对脊柱多个生物力学特征参数的快速测定。     

三维虚拟维护训练系统关键技术研究

针对三维虚拟维护训练中设备拆装操作复杂的问题,提出一种通用的拆装关系数 据格式和处理方法,可方便定制各种设备的拆装训练应用;提出一种高效简洁的自动轴对齐约 束拆装操作方法,并以此设计实现了一种二维屏幕空间的移动拖拽器。通过OSG 引擎进行场景 渲染和管理,分析了系统的体系结构和场景组织设计,开发了一套虚拟拆装训练三维仿真系统, 实现了拆装操作记录的统计和报表输出。应用结果表明,该系统具有较好的实时性和显示效果。