表面波的非接触式产生与接收

给出一种表面波非接触式产生与接收新方法。理论上分析了利用脉冲激光照射试件表面产生表面波的机理；给出了共焦Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉仪超声探测系统及其工作原理；利用红宝石脉冲激光器产生表面波，共焦Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉仪超声探测系统接收表面波，实现了表面波的非接触式产生与记录，同时，将该技术成功地用于表面微小开口缺陷的非接触检测。结果表明，该方法对于表面缺陷的检测是行之有效的。     

共焦法布里—珀罗干涉仪的共轭分析

分析了共焦法布里－珀罗干涉仪的反射光和特点,提出了一种激光超声的干涉仪共轭探测方法并给予实验验证,这种方法能将激光超声探测系统的探测灵敏度至少提高２倍。     

六光束脉冲激光探测定向战斗部最佳起爆方位角研究

为能够利用配备定向战斗部的防空火箭弹有效打击武装直升机,对六光束脉冲激光探测控制战斗部定向起爆进行了研究. 根据激光探测系统所能获得的信息,建立了定向战斗部最佳起爆方位角的数学模型,并利用Matlab进行仿真.仿真结果表明,利用六光束激光探测系统所提供的信息能够确定火箭弹定向战斗部的最佳起爆方位角,为火箭弹研制奠定了理论基础.      

激光超声技术及其在材料缺陷检测中的应用

概述了激光超声的激发机理和探测方法,并指出光学检测方法的优点与重要性;介绍了声表面波及其在材料缺陷检测中的应用,详细介绍了扫描激光源技术检测材料缺陷的方法;同时指出了激光超声技术在实际应用中的优点和缺点。     

基于激光衍射法的水下低频声源的深度探测

为了探测水下低频声源的深度,基于声光衍射效应及润湿效应建立了可升降的光学探测系统。实验中,在自然水面放置一个铝制圆柱体,由于润湿效应导致被测液体表面发生弯曲,从而使水下低频声信号传播到水-空界面产生液体表面波。当激光斜入射到液面时,表面波对其进行振幅和相位调制,实现低频声波的声光衍射,实验上可观察到清晰、稳定的衍射图样。结果发现:改变声源深度,可得到不同声源深度的衍射图样。理论上得到了经表面波调制后衍射光场分布的表达式,基于对衍射图样的分析,推导出表面波振幅的解析式。对不同深度下声源激发产生的表面波振幅进行数值拟合,得到表面波振幅与声源深度的解析关系式,发现表面波振幅随声源深度的增加而减小,从而实现了对声源深度的探测。     

基于叉指换能器逆压电效应的激光检测新方法

使用激光在晶体表面激发的声表面波,尝试根据叉指换能器的逆压电效应来探测激光,从而实现声场的变化反演激光照射情况。在讨论激光照射对铌酸锂晶体中声表面波传播特性造成的影响时,建立了点状激光照射的热弹理论模型,首先排除环境温度整体变化的影响,证明了光对声场的影响和照射晶体内部温度梯度的变化有关;然后设计13MHz为中心频率的叉指换能器,从模拟与实验效果对比来看,由激光激发的声表面波影响了原叉指激发波的频率,13MHz及周围频率时的声压变化明显,中心频率迁移到15MHz,声压值波动衰减,从而反演激光的存在;通过理论和实验分析证明了声场检测激光的可行性,可以开拓性地将叉指换能器作为特殊传感器,可用于激光窃听等特场合。     

国外激光成像探测系统的发展现状及其关键技术

与合成孔径、毫米波、红外、可见光等其他成像探测模式相比,激光成像探测具有一系列独特的特点。它突破了传统的成像概念,广泛应用于雷达、制导及引信等军事领域。本文重点阐述了近年来国外在CO2激光成像探测系统、二极管泵浦固体激光成像探测系统和半导体激光成像探测系统的发展历史和现状,讨论了激光成像探测系统所涉及的主要关键技术,进而展望了激光成像探测系统的发展趋势。     

激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟

应用ABAQUS有限元软件模拟了脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内的传播.首先把激光激励等效为作用在薄板表面的高斯分布的脉冲载荷,模拟输入的超声信号,在边界处采用无限单元来消除边界反射波对接收信号的干扰,接收到的表面波信号具有典型的表面波特点.其次,通过修正弹性模量的方法得到薄板在单向应力状态下的应力场,采用时差法得到表面波在应力区的传播速度,所得的数值结果和理论解与实验结果拟合良好,为激光超声检测残余应力提供了一种有效的数值方法.     

水下激光探测系统实现关键技术

激光探测技术可以弥补声呐探测的局限性,在辨析激光探测理论的基础上,利用蒙特卡洛模拟方法对海水中激光传输特性进行仿真分析,根据传输特性仿真结果以及系统需求的探测距离选择激光器,接收系统选择光阴极触发的增强型电荷耦合(intensified charge-coupled device,ICCD)相机,控制系统选择距离选通法进行控制,采用ZEMAX激光扩束器对激光进行简单的扩束仿真,确定了激光水下探测系统的设计方案并进行了硬件设计与实现.最后通过水下激光传输实验对信道特性进行研究.根据实验数据分析可以看出:不同的水质下,接收视场角越大,接收孔径越大,则接收能量越大;对于清澈水域,激光传输的情况又受到不同粒子的干扰,传播情况与光波长、粒子尺寸、形状、浓度均密切相关.     

水下航行体尾迹激光雷达探测系统的研制

研制了水下航行体尾迹激光雷达探测系统样机,用于对水下航行体尾迹中低密度微气泡群进行探测．在水下光探测领域设计并采用了收发同轴光学系统,获得了180°后向散射信号．通过对比分析发现：雪崩光电二极（APD）比光电倍增管（PMT）在水下应用背景下更具优势,因此采用APD作为探测系统核心光接收器件．设计了双模式APD自适应温控...     

激光激发瞬态Lamb波的实验检测与数值模拟

为研究板材中Lamb波的产生和传播特性，该文提出了采用光纤耦合反射式光束偏转技术进行探测的方法，讨论了这一测试方法对应的原理。进而用有限元方法对激光融蚀机制下激发的Lamb波的演变过程进行了数值模拟。所获得的实验结果与数值计算波形图基本一致，证明该文所提出的测试方法在激光超声检测领域具有应用价值。     

光阑对暗中空涡旋光束轨道角动量的影响

基于推广的复高斯函数展开法,分析了具有轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过含光阑光学系统传输的解析公式,理论推导了空心LG光束在柱坐标系下光子轨道角动量密度函数及其态矢.对1阶LG涡旋光束通过光阑后的光场分布情况进行了数值分析,在两种典型含光阑系统物理模型下分析了遮拦比对不同波长LG光束传输特性的影响,研究了LG光束通过光学系统后的相位分布及轨道角动量密度变化.结果表明,光阑系统遮拦比对LG涡旋光束通过光阑后的传输特性的影响因光束波长不同而异,遮拦比对光束轨道角动量密度影响较大,对光束束径及光轨道角动量影响不明显.研究结果可为在空间光通信中利用涡旋光束光子轨道角动量编码信息提供理论依据.     

高斯涡旋光束在ABCD光学系统中的传输

 为了研究高斯涡旋光束在ABCD 光学系统的传输演化规律,基于广义惠更斯菲涅耳积分公式,推导了拓扑荷为+1 的高斯涡旋光束经ABCD 傍轴光学系统传输的解析表达式,并数值模拟和分析高斯涡旋光束在自由空间传输中4 个观察平面上的光强分布和相位分布的特点.结果表明:随着传输距离的增加,高斯涡旋光束的光斑尺度明显增大,但光强也随之减小;同时从相位奇异点发出的等相位线由射线变成弧线,最终形成螺旋线结构.     

一种新型非平行光消光法在碳烟测试中的应用

为解决高压火焰测试时平行光消光法在碳烟测试过程中会发生波束偏移,严重影响测试精度的问题,设计并搭建了一套非平行光二维测试系统. 在常压下获取了乙烯层流扩散火焰的碳烟浓度透射率图片,通过与相同条件下基于平行光消光法测试得到的结果进行对比,发现非平行光消光法具有更好的削弱波束偏移影响的能力. 结合使用Abel层析反演算法对视场累计数据进行解析,非平行光消光法能够更精确获取乙烯扩散火焰中的径向碳烟浓度分布,同时在低碳烟浓度区域噪声更低,证明了该方法是一种高灵敏度测量方法.      

光学窗口后向回波能量模型及特性研究

基于光学窗口后向回波的能量特性进行猫眼效应回波探测系统设计,利用Collins公式建立了光学窗口后向回波的能量模型,通过数值计算研究了后向回波能量的空间传输、空间分布、探测系统接收回波能量等特性,利用搭建的实验装置对模型进行了验证. 结果表明,后向回波能量特性与光学系统的焦距、离焦量、孔径以及入射角密切相关,解决了几何光学方法无法分析能量空间分布的问题;随着入射角的增大,回波光束形心相对激光发射中心会存在一定的偏差量;通过实验验证了在光学窗口视场范围内,入射角对于回波能量空间分布几乎没有影响.      

贝塞尔光镊颗粒物观测系统的设计研究

搭建贝塞尔光镊颗粒物观测系统。通过圆锥透镜产生贝塞尔光, 利用贝塞尔光施加的光压力和反向气流施加的阻力, 稳定地悬浮气溶胶颗粒物。结合弹性光散射信号, 实现对气溶胶单颗粒粒径和折射率的测量。该系统还可用于研究不同环境条件下气溶胶的吸湿性、挥发性以及折射率等物理化学性质。     

AM ultrasound-modulated optical tomography with realtime FFT

We report on a novel ultrasound-modulated optical tomographic technique applied in dense tissue-simulating turbid media. A 1 MHz ultrasound beam is focused into the media to modulate and tag the scattering laser light passing through the ultrasonic focused zone. A 10 kHz sinusoidal wave, as a detection wave, is carried by the ultrasound beam through amplitude-modulation (AM). The scattering photons that come from the focused zone carry the modulated information, received by detector and demodulated by real-time fast Fourier transform (FFT). The optical tomographic images of the tissue simulating media and buried object are reconstructed with AM spectral intensity. This method can be applied to imaging three-dimensional tissue structures with different optical parameters. For the first time, we obtained the tomography of buried objects in biological tissue phantoms with a detecting depth of 30 mm.     

光照度对光纤环绕制图像清晰度影响分析

在视觉测量技术中光照度是照明系统中的一个重要参数,选取合适的光强对视觉测量系统至关重要。为了进一步确定光纤检测系统的最佳光强,将针对不同光强对图像质量及系统的检测精度产生影响展开研究。首先通过调制光源电源模块产生十种不同的光照度,然后利用五种清晰度函数分别评价各个光强下采集光纤环图像的清晰程度,并计算每幅图像中对应点的光纤直径测量误差以确定检测精度。实验结果显示:当光通量为200 lm时,图像的清晰度最佳,系统的检测精度最高。研究通过优化光照度有效地提高了系统的精度,同时为搭建视觉测量系统时选择合适的光照度提供了一定的参考价值。     

Gene Disease Diagnostic System

IntroductionBinary optics[1,2 ] is a new technology which uses amicro- ion- etching film layer on a thin glass plateinstead of a common cubic glass lens.With binaryoptics,optical elements (such as lens andgratings) can be fabricated as integrated circuit(IC) devices.The binary optics can be integratedinto a laboratory on- a- chip[37] ,which includes thethree classic steps,sample preparation,biochemical reaction,and detection analysis.These small biochips have been used forpolymerase chain rea…     

智能微生物浓度光纤传感测量系统

通过对光在微生物悬浊液中传播机理的分析和研究,研制了一套智能微生物浓度测量系统。该系统采用特制的光纤传感器,并用单片机进行数据处理。实现了自动温度补偿、自动颜色校正、自动光强补偿、测量介质选择、自动故障诊断等功能。提高了测量精度,为工业上在线自动检测微生物浓度提供了切实可行的实施方案。