基于激光自混合干涉法的微振动测量

激光自混合干涉法由于其测量精度高、光路简单、准直性好等优点,十分适合于微小振动的测量.然而在测量微振动时,由于被测目标振幅微小且大多情况下其表面反射系数很低,造成测量信号的幅值较小以及光反馈导致的信号波形倾斜不明显,给测量信号解调带来了很大难度.在自混合干涉光路中添加一个预反馈镜,构成带预反馈的干涉光路系统,可将测量信号增强2~4倍.同时,推导"基频-极值点判定算法"的频率幅值解调公式,建立了模型算法,实现自混合干涉信号的解调.理论分析和实验表明,频率测量的误差小于2.5%,振幅测量的误差小于5%.      

基于法布里-珀罗干涉的全光纤振动检测仪

在传统的振动测量中,激光监测装置只能测量电机的单个参数.为实现对轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动测量,建立了双通道独立测量系统.该系统可用于同时测量电机转轴的速度以及转轴产生的振动.该实验基于法布里-珀罗干涉、散斑干涉原理得到含有振动信号和速度信号的混合信号,将合成信号分解后,运用希尔伯特变换解调振动信号以及自...     

基于DDS的激光自混合干涉信号模拟发生器

激光自混合干涉技术是一种新型光干涉传感测量技术,可用于微位移、微振动、距离、形貌以及激光器线宽展宽因数等物理量的测量.在这些测量传感器研制开发过程中,若有一台激光自混合干涉信号模拟发生器,将会使处理电路的调试工作更加方便.以直接数字频率合成(DDS)技术为核心、ATmega32单片机为工具设计了一种激光自混合干涉信号模拟发生器,能够合成48种激光自混合干涉信号,合成频率能在50~1400 Hz之间调节,幅值在0.4~10 V区间内连续可调.此信号发生器为基于激光自混合干涉的传感器设计制作提供了基础.     

基于FPGA的激光自混合干涉信号高速数据处理系统设计

设计一种基于FPGA的激光自混合干涉信号高速实时数据处理系统。通过FPGA对激光自混合干涉信号进行采集、处理和显示,最后得到外部物体的位移。提出数据处理系统的硬件设计方案并结合信号处理方法进行软件实现,搭建激光自混合干涉实验平台进行验证。实验结果表明,该系统处理速度快、实验数据准确度高、系统稳定、具有较好的同步性和实时性,满足对激光自混合干涉信号高速实时处理的要求。     

基于数字散斑自相关技术的微位移测量

通过散斑照相实验,得到粗糙表面在激光照射下的散斑场,移动粗糙表面,记录位移前后的散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,即可确定粗糙表面的位移。理论分析和实验结果表明,数字散斑相关技术可以很好地实现测量带有粗糙表面物体的微小位移,精度可达微米级。     

用激光显微散斑干涉术研究缺口微区位移场和应变场

本文用激光显微散斑干涉法研究了缺口微小区域内(约1mm~2)面内位移和应变的精细分布。对LY12—CZ铝合金拉板双边缺口试件在小范围屈服的情况下进行了测试,测得裂尖张开位移CTOD及其与载荷的关系和应力强度因子K_1。试验数据与理论值符合良好。激光显微散斑干涉法具有方法简单,测量精度高,灵敏度可在较广范围内选择等优点,可用于高应力集中区内微小区域的应变精确测量,并可为微观或亚微观的断裂测试提供有用手段。     

激光散斑二次曝光干涉法测量微小位移和形变

分析和讨论了激光散斑二次曝光干涉法测量微小位移和形变的原理及方法,提出了位移散斑图是该测量方法中的关键因素。     

测量表面变形的新方法——激光散斑干涉计量法

简述了激光散斑的形成以及散斑干涉法。叙述了散斑干涉的二种记录方式和二种分析处理方法的原理。介绍了散斑干涉与全息干涉相结合测量三维位移时用一张底片直接获得分离的三个位移分量全场分布的二种方法;并把散斑干涉推广到非相干光照明,预料应用于测量大部件大变形会有广阔的前景。本文给出几个实验实例,并对应用和实验技术上的若干问题作了一些讨论。散斑干涉法与全息干涉法互相补充,是一种有力的工具。     

光纤激光器自混合干涉微位移测量研究

研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位移测量结果,与高精度微位移平台位移参数对比,验证传感测量方法的可行性.位移测量精度远优于半个波长.此方法对全光纤高精度位移传感应用有重要意义.     

弱光反馈条件下的多外腔自混合干涉

针对弱光反馈的情形，运用薄膜干涉的理论，对弱光条件下的多外腔自混合干涉进行了分析，并基于含复合腔激光器结构，建立了理论模型，进行了理论分析及数据仿真．研究的成果有助于研究光纤耦合的自混合干涉测量设备．     

煤矿井下R-OTDR光纤EEMDMAF去噪算法研究

针对煤矿井下管道存在的潜在瓦斯泄露、粉尘爆炸等问题,提出了基于Ｒ-OTDＲ( Ｒaman Optical Time Domain Ｒeflectometry) 分布式光纤温度传感器的管道安全监测方法,分析了Ｒ-OTDＲ 光纤的技术原理。对于采集过程中温度信号噪声干扰问题,分别采用滑动平均滤波和EEMD( Ensemble Empirical Mode Decomposition) 两种方法进行去噪。仿真结果表明,单独使用两种方法都不能得到最优的去噪结果。将融合滑动平均滤波及EEMD去噪算法,并采用3 个指标用于效果判定。实验结果表明: 先滑动平均再EEMD 能有效去除信号中的干扰噪声,极大地提高了信噪比和系统测量精度,相比传统算法而言,系统传感效率更高。     

基于VMD改进算法的气体管道泄漏检测

为提取气体管道声波信号中的泄漏成分并进行重构,提出一种结合VMD( VMD: Variational Mode Decomposition) 和误差能量算法的特征提取方法。该方法首先利用油气管道泄漏检测系统模拟气体管道的微小泄漏,并采集泄漏声波信号; 然后利用VMD 算法将采集到的泄漏声波信号分解为一系列带宽受限的固有模态;随后,使用误差能量算法选择有效模态; 最后,利用有效模态进行信号重构。通过仿真分析发现,该改进算法可以提取有效模态,利用该方法处理气体管道微小泄漏声波信号,能有效滤除噪声并重构原始信号。     

Digital Speckle Technique Applied to Flow Visualization

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｆｏｒｏｐｔｉｃａｌｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓｉｎｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｆｌｏｗｆｏｒｍａｎｙｙｅａｒｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｕｓｅｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｈｏｌｏｇｒａｐｈｙｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[1].Ｔｈｅｍｏｓｔｏｂｖｉｏｕｓｐｒｏｂｌｅ…     

基于压频转换的相敏检波器

为了实现对微弱信号的检测,提出了一种基于压频转换的相敏检波器。利用压频转换电路,将被测信号 中的模拟电压值转换成频率,使用单片机根据参考信号对转换后的频率信号进行计数和数字滤波,从而实现小 信号检测。分析了相关检测原理,完成了系统的软硬件设计与实现,并进行了验证实验及误差分析,结果验证 了本方案的正确性和可行性。该系统原理简单、成本低廉、可靠性强、方便实用,在微弱信号检测上具有广阔 的应用前景。     

基于FFT的互感式电流信号检测装置的设计

为解决对电路中电流信号的实时监测及谐波分析问题,利用传感器技术设计出一套高精度基于FFT( Fast Fourier Transform) 的互感式电流信号检测装置。该装置可对环路电流信号进行非接触式测量,硬件电路包括互感式电流传感器和检波电路,软件部分以STM32 为主控制器,对信号进行傅立叶变换得到频率和幅度信息。这种以微处理器为核心的测量装置可以实现测量自动化和功能多样化,在工业领域具有一定的应用价值。经实验检测,该系统的频率分辨率可达到1 Hz,幅度分辨率可达到0． 5 mA,测量电流信号频率误差小于2% ,幅度误差小于5%。     

基于小波变换图像增强算法的手机散斑衬比血流成像技术

为实现激光散斑血流成像设备的便携化,研究了手机散斑衬比血流成像技术。通过分析和重组彩色滤波阵列的光强信号,解决了彩色图像传感器无法获取散斑信号的问题。提出了基于手机相机的散斑衬比分析方法,使用二维离散小波变换对图像低频区域进行增强,并使用k-means聚类和Ostu算法将背景区域和前景血流区域进行分割和去噪。最后,为验证这两种算法在不同情况下的分割结果,分别进行了血流模拟实验和微循环血流灌注实验。研究结果证明,Ostu算法在不同的血流模型下有更好的分割去噪表现,解决手机自带算法导致血流图像失真问题的同时,提高了图像的可视化效果。     

数据稀缺条件下水文频率分布模拟及应用

传统水文频率分析往往需要大量样本以保证分布的拟合效果,而我国仍有部分站点水文数据记录较少,因此本文提出小样本算法：将Jackknife方法、Bootstrap方法与水文频率分析中传统参数估计方法相结合,得到新的参数估计值,以增强传统水文频率分布的拟合效果.为验证小样本算法的优越性,以泾河流域为例,将8个站点的年最大日降水量作为原样本,利用小样本算法对不同样本量的样本进行多次再抽样,将多组再抽样样本分别进行分布的拟合,得到小样本算法的参数估计值,并通过Kolmogorov-Smirnov检验和RMSE检验结果,验证小样本算法对传统参数估计方法的改进效果.结果表明：1）在小样本情况下,该算法明显优于传统方法的拟合效果,尤其部分站点的Bootstrap方法,使用较少样本量时达到了使用较多样本量的拟合效果;2）随着样本量的减少,某些站点的传统方法所求分布不能通过检验,而小样本算法可以得到较好的结果.     

光反馈自混合干涉系统模型中的参数研究

在外腔简谐振动条件下,研究半导体激光器的光反馈自混合干涉系统模型中的测量参数.经计算仿真分析,得到了外腔运动参数及激光器本身参数的变化对光反馈自混合信号波形的影响规律.结论表明,利用光反馈自混合干涉效应可以进行多参数传感测量.