电涡流传感器热稳定性标定技术

介绍电涡流传感器位移测量原理,分析温度变化时传感器线圈和探头热胀冷缩在测量位移过程中造成的温度漂移现象.针对传感器的温漂,研制出具有温度补偿功能的电涡流传感器热稳定性标定装置,对传感器输出电压进行温度补偿,减小温度变化对传感器输出电压的影响.同时介绍利用该装置进行温度标定的实现方法,并进行实验验证,实现固定位移条件下环境温度变化时对电涡流传感器输出电压的标定,与无温度补偿时输出电压对比,电压变化量减小了近50%.     

阵列透镜测量仪的设计与应用分析

为了解决500mm以上大口径光束波前的实时测量问题,设计了一种波前测量系统,即透镜阵列测量仪,其最大优点是避免了现有的H-S波前传感器所面临的大口径缩束器的加工难题。介绍了该测量系统的组成结构及其测量原理,分析了测量系统在设计中的参数选择,并根据具体的系统参数讨论了测量系统的检测性能。在此基础上,利用数值模拟对1200mm口径光束进行了波前测量的仿真实验研究,分析了测量过程中系统标定对透镜阵列测量仪的作用。仿真实验表明,透镜阵列测量仪能够实现大口径光束的波前探测。     

利用模拟退火优化快速反射镜控制策略

由于快速反射镜(FSM)系统在不同应用场合下需要不同有效带宽和闭环带宽,本文基于压电FSM控制系统建立系统模型,通过分析系统光轴抖动情况,对FSM控制算法进行了优化。首先,测得系统闭环Bode图,利用模拟退火算法求取系统传递函数;然后,结合辨识模型与模拟退火算法,提出了一种满足不同应用场合的全局最优PID控制器。最后,通过阶跃响应测试验证辨识模型的正确性,通过闭环实验测试验证最优控制器的有效性。结果表明,辨识模型与实际系统在中低频段符合得很好,阶跃响应曲线基本一致。采用最优控制器控制的系统有效带宽为35 Hz,闭环带宽为70Hz,跟踪精度提高了47%,基本满足当前实验环境下对FSM性能的要求。提出的系统显示良好的低频跟随能力和高频干扰抑制能力,跟踪精度高,器件损耗小。     

基于车载平台的快反镜光轴稳定技术

为了满足车载平台光轴稳定的应用需求,采用压电陶瓷作为驱动器对快反镜进行了结构设计,将其作为仿真模型对快反镜进行了模态分析和力学仿真,并对结构进行了优化设计。采用高帧频相机探测的质心位置作为反馈信号,利用现在可编程门阵列进行高速图像处理,研制出适用于车载平台的光轴稳定快反镜。对快反镜的性能参量进行了全面测试,并参与了集成联调试验。结果表明,该快反镜的分辨率约0.4μrad,闭环带宽大于100Hz;三级公路上,汽车以40km/h行驶过程中,在无人值守模式下,由总控对快反镜进行控制,与开环相比,闭环后光轴x轴抖动均方根减小3.6倍,y轴减小2.1倍,20Hz以内的光轴抖动抑制效果明显,取得了较好的试验效果。该系统具有高带宽、高精度及高稳定性的特征,对车载平台的光轴稳定起着重要作用。     

532 nm脉冲激光成像雷达的实验研究

介绍了分孔径发射 /接收 5 3 2nm脉冲激光雷达实验装置 ,分析了不同条件下背景噪声对脉冲激光雷达成像的影响 ,讨论应用时间选通技术和频谱滤波技术对背景噪声的抑制效果 ,通过实验研究了小视场条件下工作距离、发射激光能量及能见度之间的关系。     

双变形镜对Yb:YAG板条激光器光束质量校正技术

分析了Yb:YAG板条激光器波前畸变的基本特征,结合光斑形态和功率密度,提出了采用水冷式13单元一维变形镜和95单元二维变形镜相结合的双变形镜组合模式对Yb:YAG板条激光器的波前畸变进行闭环校正。针对输出激光的特征进行了校正需求分析和校正能力分析,以此为基础开展了一维变形镜和二维变形镜的仿真及优化设计,同步开展了哈特曼和高压驱动系统等硬件的研制。研制出的变形镜经受了满功率出光考核,验证了内循环冷却装置对水冷式变形镜的冷却效果,随后在闭环校正实验中,将激光器的开环光束质量β=9.03提升至闭环的1.98,验证了双变形镜组合模式的自适应光学系统对Yb:YAG板条激光器光束质量校正的能力。     

相位校正器的粘接热应力分析

粘接工艺会影响相位校正器的实际性能,然而在研制过程中相位校正器的镜面常出现破损情况。分析粘接工艺后校正面面形的特征和镜面破损的特点发现,镜面玻璃与连接柱头材料之间热膨胀系数差异过大会导致高温固化后校正面相应位置的残余应力过大。建立数值模型对连接处的热应力进行仿真,并选取热膨胀系数与镜面玻璃相近的柱头材料以及固化温度更低的黏接剂减小残余应力。将柱头材料更换为热膨胀系数与玻璃材料（K9）更匹配的3Cr13,实验结果表明,高温固化后相位校正器的静态面形有了极大改善,多次实验均未出现校正面破损的情况。