光纤干涉仪输入光偏振态反馈控制理论分析

具有较大非平衡长度的光纤Mach-Zehnder干涉仪解调DFB激光器传感信号时,存在着偏振衰落现象,为了解决这一问题,提出了一种对干涉仪输入光偏振态进行反馈控制的方案,论述了具有反馈控制功能的干涉仪信号解调系统,推导了反馈控制系统的控制信号与干涉仪条纹可见度之间的关系式,分析了该系统在不同光信号输入情况下的工作状况,从理论上证明了利用该系统可在一定条件下使干涉仪的条纹可见度稳定在1附近,论证了该方案消除干涉仪解调传感信号时偏振衰落现象的可行性。     

Experimental analysis of 2D-unsteady temperature field by using Mach-Zehnder interferogram images

A measurement method for an unsteady temperature field by using a Mach-Zehnder interferometer and image processing technique is presented. In this study, the results measured by this method were compared with the calculated results under Reynolds numbers (Re = UL/v) ranging to less than 350 in the steady-state. The unsteady characteristics of the local Nusselt numbers (Nu_x = α_xL/λ) around an elastically vibrating plate were investigated under the conditions that the reduced frequency (N = 1/Ro) ranged from 4.8 to 8.6 and the amplitude of vibration was kept small relative to the plate length. In this study it was clarified that the distributions of the Local Nusselt numbers were observed flutteringly, and that the phase of the time-averaged Nusselt number is delayed compared to the phase of the velocity at the trailing edge. These results indicate that the enhancement of the time-averaged heat transfer coefficient around the vibrating plate depended on the Rossby number. © 1997 Scripta Technica. Inc. Heat Trans Jpn Res. 25 (2): 88–102, 1996     

基于概率的单站多目标无源定位算法

机载单站多目标无源定位是现代电：于侦察领域的重点和难点课题。本文提出了一种基于贝叶斯后验概率最大原理的机载单站多目标无源定位算法。该算法只使用干涉仪给出脉冲序列相位差和载频信息,即可完成对多目标的分选识别和高精度定位,具有定位准确、指示清楚、无需对信号进行预分选的优点。仿真结果表明：在工程可实现的测向、测频精度和考虑载机位置、姿态误差情况下,对于载机一侧的多目标可能达到的定位精度约为距离的2％,是一种具有广阔应用前景的机栽单站无源定位方法。     

新型光电式电压互感器研究

本文提出一种应用于500KV的光电式电压互感器。该互感器基于石英晶体的逆压电效应。高压经圆筒电容器分压后加到圆柱状的石英晶体上,晶体的压电形变被缠绕在晶体圆柱表面上的椭圆芯双模光纤传感,由低相干干涉仪对光纤中传播的两个空间模(LP01模和偶数LP11模)的微分光波相位的调制进行检测。该互感器除电容分压、石英晶体外,是一个全光纤的解决方案,没有准直仪、偏振片和波片等块状光学元件;进而降低了成本、提高了精度、便于规模化生产。本文给出了电压互感器的系统结构及绝缘设计,研究了互感器的性能,为高压电压互感器的应用提供了理论依据。     

基于LMS算法的移相干涉仪环境振动控制器

环境振动严重影响移相干涉测量的过程。在运用光学外差法测得移相干涉仪环境振动信号的前提下,设计了采用高速DSP芯片的振动控制器,它对电压形式的振动信号进行采样,用自适应LMS算法分析振动信号,同时输出反馈控制信号。反馈控制信号驱动PZT光学移相器对振动引起的光程差(或波前相位)变化进行实时补偿。通过这种闭环控制,系统能够对幅频积小于100waves*Hz的环境振动进行有效补偿,实验中获得了稳定的移相干涉条纹,保证了光学测试的正确性。     

管道安全监测定位系统

提出一种可用于管道安全维护的全光纤监测定位系统。系统以多个熔锥型光纤耦合器构造的双Sagnac干涉光路监测扰动信号,利用其复用段上对同一个扰动信号产生两组不同响应的特点消除监测结果的不确定性,将两组信号同时进行差分放大、快速傅里叶变换,在此基础上采用Daubechies3小波去噪的分析方法,解决扰动源特性限制问题,得到表征其位置的频响曲线。在47.401km的环路复用段上施加模拟油气管道所受到的人为侵扰,系统正确确定了这一常见随机扰动源的位置,平均误差小于100m,表明该系统能够对较长距离的管道设施进行实时监测定位。     

溶液浓度变化实时检测系统的设计

设计了一套基于DSP视频信号处理的浓度检测系统,用于实时动态监测溶液的二维浓度分布变化。利用马赫-曾德尔干涉仪检测溶液折射率变化,用CCD现场记录干涉条纹,最后用DSP实时处理干涉条纹视频图像以获取溶液浓度变化。介绍了系统的硬件框架以及视频信号处理算法。实验测试显示,该系统能对单一溶质溶液浓度变化进行实时定量检测;在多溶质条件下,通过分析主要溶质浓度的变化,能定量估算主要溶质的浓度变化。以铁在浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液中、扫描速度为2mV·s-1的动电位极化实验为例,测得阳极活化区的电位为-0.428V时,电极/溶液界面处FeSO4的浓度峰值为(9.2±0.2)×10-3 mol/L。实验结果表明,该系统精度较高,稳定性好,能够对溶液浓度变化进行实时在线检测。     

基于光强自标定移相算法检测光学面形

考虑菲佐型波长移相干涉仪中波长可调谐激光器光强与调节电压之间的关系会对相位计算精度造成影响,本文提出了一种基于光强自标定的波长移相算法。首先,分析了波长可调谐激光器调节电压与输出光强之间的关系,建立了数学模型;然后,依据最小二乘判据,推导出了波长移相干涉仪的光强自标定移相算法。最后,实施了仿真实验,通过计算机生成背景光强具有一定变化的12幅干涉图,利用所提出的算法进行了相位恢复。结果表明,提出的算法可以很好地免疫激光器的光强变化,实现高精度的相位恢复。对口径为100mm的平面镜的测量结果显示RMS为0.005λ,PV为0.073λ。与ZYGO干涉仪测量结果的比较显示,两次测量面形的偏差RMS为0.0014λ,PV为0.022λ。得到的结果证明了算法的可行性及在菲佐型波长移相干涉仪中的实用性。     

Interferometer-based structured-illumination microscopy utilizing complementary phase relationship through constructive and destructive image detection by two cameras

In an interferometer-based fluorescence microscope, a beam splitter is often used to combine two emission wavefronts interferometrically. There are two perpendicular paths along which the interference fringes can propagate and normally only one is used for imaging. However, the other path also contains useful information. Here we introduced a second camera to our interferometer-based three-dimensional structured-illumination microscope (I(5)S) to capture the fringes along the normally unused path, which are out of phase by π relative to the fringes along the other path. Based on this complementary phase relationship and the well-defined phase interrelationships among the I(5)S data components, we can deduce and then computationally eliminate the path length errors within the interferometer loop using the simultaneously recorded fringes along the two imaging paths. This self-correction capability can greatly relax the requirement for eliminating the path length differences before and maintaining that status during each imaging session, which are practically challenging tasks. Experimental data is shown to support the theory.     

用于柱面镜面形检测的CGH的设计与误差分析

现代X射线掠入射成像式望远镜是由大量的圆柱面超薄玻璃镜面经压制成圆锥面组成的准Wolter-I型望远镜。为了完成超薄玻璃圆柱面的检测,设计了适用于干涉检测的计算全息图(CGH)。结合CGH的设计制作过程,分析了CGH的基底面形误差、刻蚀占空比误差、刻蚀位置误差、刻蚀深度等误差,并对占空比、刻蚀深度的参数做了具体的分析,通过对制作误差的分析选择了制作参数。采用设计制作的CGH和ZYGO干涉仪实现了X射线望远镜用柱面镜的检测,检测结果达到了柱面镜的使用要求。