双悬臂梁结构的光纤光栅位移传感器设计

为克服现有光纤光栅位移传感器设计中存在的温度—位移交叉影响、悬臂梁易产生横向偏移等对测量精度的不利影响,提出了一种温度解耦的双悬臂梁式光纤光栅位移传感器。推导传感器的位移测量原理并进行有限元仿真分析,得出梁挠度与位移变化成线性关系。通过对比双悬臂梁不同位置处光纤光栅组合测位移的线性度、灵敏度和重复性误差,结果表明:采用双悬臂梁上表面双向拉伸光栅测量位移时,效果最佳;所设计的光纤光栅位移传感器最大量程可达55mm,灵敏度可达47. 3035pm/mm,最大重复性误差仅为0. 491%,在结构健康监测中具有良好的应用前景。     

基于PXA255的嵌入式二维图像测量系统设计

为了在生产过程中实现对被测工件尺寸和其它参数精确、快速和可靠测量,设计了一种嵌人式二维图像测量系统;介绍了其硬件电路原理及实现、二维图像测量原理、图像处理算法和应用程序开发;对系统电路的重要单元模块进行了详细的分析和阐述;实验测试表明系统工作正常,测量精度可达0．07mm,适合塑钢门窗等PVC异型材检测的工业现场应用。     

一种用于精密测量的双脉冲序列光纤激光源

因为锁模光纤激光脉冲具有峰值功率高,脉宽窄等特点,可有效应用于高精密远程测距及信息传输等方面。报道了一种基于石墨烯锁模的全保偏掺铒光纤环形短腔实现双锁模脉冲序列激光输出方法。利用多层石墨烯可饱和吸收镜可实现被动锁模脉冲序列的稳定输出,并通过衰减器主动调制腔内损耗,可有效控制不同波长处激光的增益与损耗。实验表明,基于10层石墨烯可饱和吸收镜,调制增益平衡,在全保偏光纤激光短腔内可分别独立实现波长1 531和1 557 nm处的锁模脉冲序列激光输出,重复频率约57 MHz,线偏振度可达19 d B。     

自适应MEMS加速度计滤波算法

简要分析了微机电系统（MEMS）加速度计使用模型中的噪声来源,介绍了一种自适应平滑滤波器的设计方法,通过增设滤波阈值来调节滤波系数,实现了对 MEMS 加速度数据的动态降噪处理。实验结果表明：自适应平滑滤波器能有效抑制加速度计输出信号中的高频噪声,滤波前噪声信号均方根误差为2.32×10－5 m/ s2,经过滤波后,噪声信号均方根误差为4.79×10－7 m/ s2,提高了加速度计的测量精度,取得了良好的滤波效果。     

基于雅可比矩阵的仿生视觉运动模型研究

针对仿生视觉系统在目标跟踪过程中眼、颈角度分解对精度的影响问题,提出了以速度作为参变量的雅克比矩阵角度分解最优化方法。首先,分析人的眼、颈运动规律,建立眼、颈2级4自由度系统模型;其次,构建雅克比矩阵,得到关于转动速度的眼、颈协调运动的角度分解数学模型;最后,通过仿真和物理试验分析各自由度转动角速度在最优化条件下对角度分解的影响,得到了基于所述系统的目标跟踪角度分解最优化方案。试验结果表明,本文所述仿生视觉运动控制平台的目标定位精度在70%以上。     

采用光学定位跟踪技术的三维数据拼接算法

为了实现大型自由曲面的三维面型测量,提出了采用光学定位跟踪技术的数据拼接方法。平面靶标作为中介,固定在测量系统上,靶标上的特征点在测量坐标系中的坐标通过中介坐标转换法获得。利用双目立体视觉构建跟踪定位系统,并以跟踪坐标系为全局坐标系,获取平面靶标上特征点的三维全局坐标,求得测量坐标系到全局坐标系的转换矩阵,将测量传感器在不同位置下所测的各子区域的三维数据统一到全局坐标系下,完成大型自由曲面的全局测量。对平面靶标上100个点进行两次测量,实验结果表明：单次测量精度为0.08mm,拼接均方误差小于0.237mm。该方法操作简单、可行,能满足一般的精度要求。     

流式细胞仪脉冲补偿恢复算法研究

流式细胞仪数据采集过程中,触发阈值的设定导致脉冲信号信息完整性的缺失,从而造成后续脉冲参数提取误差增大；针对以上问题,根据流式细胞仪脉冲信号类高斯特性,利用MATLAB分别采用斜线法、高斯拟合法、抛物线法以及灰色预测法对阈值以下的脉冲缺失信息进行补偿恢复；同时,分别对4种方法补偿恢复后的脉冲进行脉冲峰值、脉宽、脉冲面积3个参数的提取,并进行误差比对；仿真结果表明,触发阈值的设定主要对脉宽及脉冲面积产生影响；灰色预测法的脉冲补偿恢复误差最小,可用于流式细胞仪底层在线脉冲补偿恢复。     

半导体激光器驱动电源的嵌入式GUI开发

嵌入式GUI具有高度的可移植性和可裁剪性,基于Qt/Embedded技术开发嵌入式GUI可以方便地移植到嵌入式操作系统上。介绍了嵌入式硬件设计、Linux下Qt/Embedded开发环境的搭建、Qt应用程序的开发,以及移植到嵌入式Linux开发板的过程,提出用Qt/Embedded开发半导体激光器驱动电源的图形控制界面设计方法和思路,并成功实现了对半导体激光器驱动电源的图形界面控制。     

基于自反馈光注入结构的双波长可调谐掺Er3+光纤激光器

为了实现可调谐双波长激光输出,提出并设计了一种基于自反馈光注入结构的掺Er3+光纤(EDF)激光器,并对激光器的基本原理及实现方案进行了理论分析和实验验证。系统结构设计采用976nm波长的LD作为泵浦源,结合EDF,两支光纤布拉格光栅(FBG)和光纤环形镜(FLM)产生激光,并通过在FLM中熔接饱和吸收体(SA)起到稳频作用;将FLM输出激光耦合进入谐振腔形成自注入结构,与腔内振荡激光形成干涉,抑制模式跳变;通过控制两支FBG之间的可调谐衰减器调节谐振腔内的增益和损耗,实现单个波长或双波长输出。实验结果表明:SA长采用4m、EDF长采用6m时,激光输出阈值为28mW,将反馈光注入谐振腔后,系统阈值为25mW,输出激光波长随时间漂移得到明显抑制;当泵浦光功率为80mW时,通过调节位于两支FBG之间的可调谐衰减器(VA)获得稳定的双波长激光输出;随着泵浦功率增加,激光输出功率具有良好的线性度和稳定性。在1 540nm波长处激光输出最大功率为1.16mW,信噪比(SNR)大于50dB;在1 545nm波长处激光输出最大功率为1.89mW,SNR大于50dB。     

用于弱纹理场景三维重建的机器人视觉系统

为了实现机器人在弱纹理场景中的避障和自主导航,构建了由双目相机和激光投点器构成的主动式双目视觉系统。对立体视觉密集匹配问题进行了研究:采用激光投点器投射出唯一性和抗噪性较好的光斑图案,以增加场景的纹理信息;然后,基于积分灰度方差(IGSV)和积分梯度方差(IGV)提出了自适应窗口立体匹配算法。该算法首先计算左相机的积分图像,根据积分方差的大小确定匹配窗口内的图像纹理质量,然后对超过预设方差的阈值与右相机进行相关计算,最后通过遍历整幅图像得到密集的视差图。实验结果表明:该视觉系统能够准确地恢复出机器人周围致密的3D场景,3D重建精度达到0.16mm,满足机器人避障和自主导航所需的精度。与传统的算法相比,该匹配方法的图像方差计算量不会随着窗口尺寸的增大而增加,从而将密集匹配的运算时间缩短了至少93%。