多通道脉冲分光颜色测量系统

开采一种采用脉部缶灯光源照明，多元阵列光纤作为多通道接收器的光纤型脉冲多通道快速分光颜色测量系统。该仪器的色分辨率高，动态范围大，色品坐标精度为０．００２，测量光谱范围为３８０ｎｍ－７８０ｎｍ，光谱分辨率为１０ｎｍ，测量时间为几个ｍｓ，测量时间间隔小于５ｓ，能测量较暗物体的颜色，也能进行荧光物体的颜色测量和脉冲光源的相对光谱功率分布的测量，并能给出各种标准照明体和各种色度系统下的色度参数。     

基于摄像头技术的棉纤维色度测量

提出的棉纤维色度测量系统主要通过使用CCD摄像头、计算机、高亮度光源,从而实现了拂纤维色度的教字图像测量.实验结果表明测得棉样的三刺激值、色品坐标和黄度与标定数据相符,而且仪器结构紧凑,使用操作简单、快速.     

紫外空芯光纤光谱式气体传感系统特性

利用内表面镀铝空芯光纤在紫外-可见光波段的低损耗特性,结合宽光谱光源和光谱仪,搭建了紫外-可见光波段的吸收谱式气体传感系统.理论研究了系统参数对吸光度的影响,对影响系统信噪比的因素进行了优化.实验测量得到了系统光源的发散角色散曲线,研究结果表明在宽谱光源下,为获得准确的损耗或吸收特性,需要根据系统光源发散角的色散特性对测试结果作相应的补偿.在255nm波长带对不同浓度甲苯气体进行了测量,得到了线性的甲苯浓度-吸光度曲线,精确度可达ppm量级.该传感系统搭建方便,测量迅速,对于在线传感监测及多波长测量具有很好的应用前景.     

小型光纤光谱仪的研制

通过ZEMAX光路优化设计,采用CPLD和USB接口技术以实现CCD高速驱动和数据传输。该系统使用光纤束进行导光、平面衍射光栅对采集到的光分光后,由线阵CCD进行光电转换;并利用相关双采样技术,获得相应光强分布数据,再利用最小二乘法对光谱仪进行标定。研究结果表明该光谱仪波长准确度优于1nm,波长重复误差小于0.2nm。     

用于光纤传感网的窄线宽多波长光纤光源研究

窄线宽多波长光纤光源是光纤传感系统中的重要光源,可同时为多路复用技术中的传感器阵列提供所需的多个工作波长．为此对多波长光纤光源的稳态输出进行了数值模拟,理论分析了未泵浦掺铒光纤长度对输出线宽的窄化作用．同时实验构建了一种带有单程反馈和线宽窄化机制的多波长光纤光源,测量分析了这2种机制以及激光腔输出耦合比对多波长输出结果的影响．实验实现功率谱不平坦度〈土3dB时,多波长个数可达27个,3dB线宽约0．06nm,波长在50GHz范围内整体连续可调．     

双FBG双波长掺铒光纤激光器设计与实验研究

波长可调谐的双波长光纤激光器由于带宽较宽、线宽窄,与光纤元件天然兼容等特点,可作为DWDM光纤通信及光纤传感系统的理想光源。设计并实验研究了一种双波长环形腔掺铒光纤激光器,该激光器采用两根FBG和一个3dB耦合器构成可调谐Y型光滤波器,并通过对FBG施加轴向应力改变布拉格中心波长,从而获得波长可调谐的双波长激光输出。实验结果表明:当轴向负载在0～100 N范围内变化时,双波长光纤激光器的波长差在0.638～1.616 nm范围内线性调谐,调谐灵敏度为0.009 6 nm/N。利用增益均衡方法独立调节激光腔内的增益和损耗,光纤激光器可在单波长和双波长两种运转状态之间切换。     

基于伸缩杆结构的光纤光栅多级应变传感器

为了扩大光纤光栅称重传感器的测量范围,提高传感器的测量精度,在理论上设计了一套新型的可以扩大测量范围、提高测量精度的系统,并通过Matlab平台仿真.结果表明,单级传感器在波长变化小于0.2nm时具有良好的线性度.该系统将双光纤光栅串联,分别粘贴于等强度梁的上下两侧,采用光强解调的方法实现对光纤光栅输出信号的解调;在解调基础上,利用伸缩杆结构传递载荷重力.实验测试结果验证了多级应变测量的可行性,在保证分辨力的同时扩大了传感器的测量范围.     

白色LED在物体色度测量中的应用研究

搭建了透（反）射物体色度测量系统,并用白色LED作为照明光源,测量了红、绿、蓝三色透射样品和标准反射板的色度坐标,给出了测量结果．该结果表明了白色LED应用于物体色度测量的可能性．     

光纤激光干涉测速

为了测量运动物体的速度,基于多普勒效应构建了光纤速度干涉仪.系统由光源发射器与接收器、非对称马赫-曾德尔光纤干涉仪、光电接收系统、数据处理4个部分组成.光电接收探测器采集不同时刻运动物体的反射光波形成的干涉条纹,通过对数据进行分析和计算,获得运动物体的运动速度和加速度剖面.在霍普金森杆测量实验中,为获得具有良好对比度的干涉条纹,激光光源谱带宽应优于50kHz,功率稳定度为0.07dB,测速范围和测量精度由光纤干涉仪的延迟光纤长度决定.干涉仪的标定可通过测量延迟光纤长度为100m时的条纹常数来实现.测量结果表明,由干涉信号求得的膛口速度和由光触发脉冲求得的膛口速度之间的误差在1‰以内.     

基于FBG的新型微位移测头系统的研究

为了提高微位移测量系统的测量精度,文章设计了以光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)为传感器的触发式测头系统。该测头采用双FBG悬接式探头传感结构,实时修正温度气流振动等环境干扰的影响;球形的探针结构扩大了测量范围;同时为了降低成本和简化结构,系统采用可调谐匹配光栅法对信号进行解调。利用PI线性微动平台和Renishaw XL-80激光干涉仪做出的实验结果表明,该系统量程为30μm,最优分辨力达到10nm,非线性误差为150nm,满量程重复性小于350nm。     

测量晶体相位延迟量的λ/4波片法研究

在对晶体材料的光学性质的研究和对晶体器件延迟量的测量中,常因光源起伏影响测量精度,出现较大的测量误差．如果避开光源强度的起伏,将会使测量系统大大简化,同时使测量精度得以提高,减少测量误差．文章利用偏振光偏振态的变化,搭建一套测量系统．利用角度测量替代光强的直接测量,可比较精确地测量晶体的延迟量．由于该测量系统不需直接测量光强,避免了光强不稳定对测量结果的影响．与传统测量方法相比,该测量系统具有构造简单,不受光源起伏影响,以及测量精度高等特点．     

光电跟踪定位系统统计跟踪率误差测试研究

利用自行研制的动态目标源生成动态目标,计算机采集光电跟踪定位系统输出的动态目标空间坐标位置,并计算与运动目标真空间坐标位置之间的误差,分析光电跟踪定位系统统计跟踪率误差的检测理论和方法,研制了检测光电跟踪定位系统跟踪率误差的装置,得到了微光电视跟踪定位系统的统计跟踪率误差曲线,研制的检测装置与采用的检测方法可以实现光电跟踪系统统计跟踪率误差的检测,对微光电视跟踪定位系统的检测结果与理论值符合。     

一种基于压缩感知理论的LCTF光谱超分辨方法

液晶可调谐滤光片（LCTF）因其在宽谱段上具有简单、高效的调谐滤光功能常作为微型光谱仪应用在多种测量领域.然而,滤光式光谱仪的光谱分辨能力受限于其系统的带宽,进行高分辨测量时的硬件成本和测量数据量都较大.将压缩感知理论引入LCTF的光谱测量中,通过将LCTF获取的测量数据与其对应的调谐波长处的透过率函数进行关联计算,得到光谱分辨率优于系统带宽的目标光谱曲线.分析表明,本文模型下的压缩感知测量矩阵具有良好的非相关性,同时对地物光谱进行的压缩感知重构结果表明,在仅进行32次测量的条件下,本文方法得到了珍珠石目标的128波段的光谱曲线,能分辨出传统方法不能分辨的光谱细节,且反射率的平均误差仅有0.75%,同时对噪声具有一定的抵抗性.      

海上大气信道可见光通信波长选择

针对海上可见光通信波长选择的问题，分析了影响海上可见光通信的背景光模型和大气湍流信道模型，分别得出了两者对可见光通信质量产生影响的关键因子。根据背景光模型公式与Gamma-Gamma大气湍流模型公式，计算推导出在强光背景和大气湍流同时影响下的可见光通信误码率。对3种条件下可见光通信系统进行了仿真，得出了在不同通信距离、折射率结构参数、视场角条件下，光源波长与误码率的相关关系。该关系的明确，为海上可见光通信光源波长选择提供了理论依据。     

集输站库原油精密盘库计量系统设计

为实时精确测量原油储罐液位及油水界面高度、计算集输站库原油库存量、达到原油收发计量误差小于0.35%的国家标准,设计了基于磁致伸缩液位计的集输站库原油精密盘库计量系统.系统采用三浮子法测量油水过渡带厚度,根据油水过渡带含水率随厚度的变化计算储油罐原油净油量,克服了常规测量方法由于油水过渡带厚度变化带来的测量误差;同时,为提高油罐盘库的测量精度,对罐内原油密度变化进行了补偿.系统综合误差小于0.2%,满足油田盘库计量精度的要求.     

差分吸收式甲烷气体传感系统研究

该系统在系统设计、光源处理、气室的选择等方面对传统的实验系统进行了改进.消除了光源波动和光路干扰,解决了其他气体对甲烷气体测量的交叉干扰,测量精度也随之提高.经多次试验,系统重复性、稳定性良好.通过更换光源或不同中心波长的滤波片,该系统还可用于其他气体的测量,有很好通用性.     

基于双差分的高精度甲烷浓度探测系统

现有的甲烷浓度检测系统大多采用窄带激光器、可调谐激光器等实现对甲烷特征波长位置的对准,虽然可以有效提高检测精度,但高性能激光器价格昂贵、结构复杂,难以满足实际应用中需要小型化、便携化以及低成本的要求.据此设计了一种基于双差分的高精度甲烷浓度检测系统,设计了浓度差分转换窗口,可获取2组等效于窄带光对准的差分数据,从而实现了仅用宽带红外二极管作为光源的高精度甲烷浓度探测系统.分析了该系统的工作原理,推导了基于双差分的甲烷浓度函数,给出了双差分的算法流程.实验采用LSIPD型PIN光电二极管与C30659型红外探测器采集响应光强,利用GPro 500系列甲烷浓度检测仪作为标准检测设备对系统进行甲烷浓度检测误差分析.结果显示:当甲烷体积分数小于4.0%时,系统平均相对误差小于1.0%; 当甲烷体积分数高于4.0%时,系统平均相对误差小于1.5%,验证了系统的可行性.     

透射光补偿浊度测量方法的研究

设计了一种新型透射光补偿法浊度测量系统,介绍了测量系统的工作原理和探头结构。测量系统采用ISO7027国际标准规定的880nm红外LED作为光源,以单片机ATmega128为核心,利用GPIB卡记录电压、温度数据。该测量体系通过同时测量水样散射光和透射光的方法,在低浊度时（<25NTU）测量散射光,高浊度时通过量程切换并利用散射-透射光之比进行浊度测量,还设计了温度补偿系统测量浊度与温度之间的关系。配置福尔马肼标准溶液进行多点测试,结果表明本套测量系统测量浊度线性度高,数据稳定可靠。     

光谱型传感系统的光源与检测方法研究

文中介绍了用可控闪光灯和光电传感器,电脑检测方法解决光谱型传感器系统需从强光源取得单色光,而强光源不稳定的问题,电脑检测使闪光脉冲测量成为可能,并能快速的处理数据和自动检测。     

大型直齿圆柱齿轮误差测量系统研究

针对大型齿轮在机测量存在必须停止加工过程,影响加工效率和经济效益的问题,研制了一种大型直齿圆柱齿轮离线自动测量系统.测量系统以 PC 为控制中心,可根据用户选择自动生成测量路径;其选用高精度测头和光栅尺,利用数控系统驱动 x、 y、 z 轴及旋转载物台,可以实现测量位置的精确定位;可以实现齿形误差、齿距误差和齿向误差的自动测量.