纳米级分辨率的光纤位移传感器的设计和建模

本文介绍了一种光纤纳米级分辨率的非接触式测量系统。对实验的设置、噪声和时频响应进行了具体介绍和分析。实验设置包括一项减小激光源波动的技术。并用一个分辨率为1.25nm的激光干涉仪(AXIOM2/20)来监控的线性低电压压电陶瓷驱动台进行标定。光纤传感器具有从50到150μm稳定的准线性测量范围。     

潜艇磁偶极子近似距离条件分析

在潜艇磁化电流采用圆电流近似的条件下,对于远场该圆电流可以等效为磁偶极子.通过比较等磁矩圆电流和磁偶极子的磁场,定量给出了潜艇磁偶极子近似的距离条件.计算分析表明,满足磁偶极子近似的最近距离与极角有关,且不同磁场分量的极角分布规律不同.反潜飞机进行小视场磁异常探潜时,潜艇纵向磁场占主导,磁偶极子近似的最近距离约为圆电流半经的40～50倍,在200～250 m之间.     

高双折射光子晶体光纤用于温度传感的研究

文中分析了高双折射光子晶体光纤用于温度传感的应用。在高双折射光子晶体光纤的特定空气孔中填充折射率温度系数高的液体材料,温度的变化会导致光纤传输特性的变化,通过检测其双折射的变化从而实现温度传感。文中运用平面波扩展法计算分析了该新型光子晶体光纤的双折射特性随温度变化的关系。     

基于直流混合型超导限流器的超导带材失超和耐受性能研究

为进一步了解3 kV/3 kA直流混合型超导限流器中超导带材在不同电流脉冲下的超导特性及其失超后耐受电压能力,对上海超导公司生产的超导带材进行了实验,测量了在不同电流上升率情况下超导带材的电压和在5 ms短路时间下超导带材的极限耐压值。结果表明:电流上升率越大,相同时间下带材的两端电压越高,给真空灭弧室的介质恢复时间越短; 5 ms短路时间下每米超导带材的极限耐压值为239. 78 V; 3 kV/3kA直流混合型超导限流器中超导带材单根长度最小为12. 52 m,并联根数最小为25根。     

高速旋转弹位置与姿态测量数据分析方法

精确的弹箭位置与姿态测量数据是提高制导弹箭射击精度的基础。通过分析高速旋转弹位置与姿态传感器的量测噪声,采用卡尔曼滤波方法进行误差估计,以提高测量精度。基于高速旋转弹质心运动和角运动方程,建立了系统状态方程;根据全球定位系统和地磁传感器的测量原理,建立了量测方程;以某弹飞行数据为例,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和无味卡尔曼滤波(UKF)分别对弹箭的位置和姿态进行最优估计。仿真结果表明,采用上述方法可有效减少系统误差,并使综合误差进一步降低,射程与高度误差均控制在±1 m,攻角和侧滑角误差分别为±0.02 rad和±0.01 rad,可满足工程应用的要求。     

光子晶体光纤在陀螺上的应用

从光子晶体光纤的原理出发,对其在光纤陀螺领域的研究现状与应用现状进行介绍。光子晶体光纤是一种新型微结构光纤,可以使用单一材料制造,通过设计微结构对光纤的折射率进行调节和匹配,以获得不同的光学传播特性,通过形状双折射来获得保偏性能的光子晶体光纤可以提供比传统光纤优异的偏振特性,改善光纤陀螺的偏振误差。此外,光子晶体光纤还具有弯曲损耗小、磁敏感度低、抗辐射等特点,能有效降低环境因素引起的陀螺误差,提高光纤陀螺的环境适应性,被认为是下一代光纤陀螺的理想选择。     

偏振态演化对量子密钥分发影响分析

为了解决量子密钥分发(QKD)系统中的偏振态演化问题,文中分析了偏振态演化所引起的量子误码率问题,提出了通过电动偏振控制器的搜索跟踪算法来训练光纤链路的方法,达到抵消系统中存在的各种双折射的效果,将因双折射所引起的误码率从7%降至0.8%,大大提高了密钥分发的有效性。实验结果证明该方法能够有效解决QKD中的偏振态演化问题。     

几种带补偿功能的三光纤传感器的分析

在单光纤对光耦合模型的基础上 ,研究了三种带补偿功能的三光纤反射式位移传感器 ,建立了通用的光耦合的数学模型。仿真研究了它们的位移特性 ,并比较了它们的优缺点。研究结果表明 ,采用三光纤的光纤位移传感器不但线性范围、位移灵敏度和线性度等特性得到较好改善 ,而且可以有效地消除光源功率波动和反射面的反射率变化等因素对位移测量的影响     

高精度液压系统压力波传递速度在线测量试验

管内流体压力波传递速度是分析研究液压系统稳定性和动态品质的基础物理参数。从传输管路波动方程出发,推导三传感器测量原理,引入Foster等价剪切系数模型,对液压管路中各种影响因子进行高精度估计,采用Newton-Raphson迭代法减小数据处理误差,精确计算压力波传递速度。基于理论推导,搭建液压管路压力波传递速度在线测量试验平台,用MATLAB软件编程,实现了液压系统多种工况下压力波传递速度的精准测量与计算。试验结果表明：系统在典型的工作压力20 bar、50 bar、75 bar和100 bar下,压力波传递速度大约分别为1 320 m/s、1 338 m/s、1 363 m/s、1 380 m/s,所测结果在置信水平为95%的波速区间内误差在±1%范围内;管路压力波传递速度大小随工作压力的升高而增大,并依据试验结果给出了二者之间的函数关系;精确计算压力波传递速度需考虑管路材料对系统柔性的影响。试验和分析结果对液压系统管路压力波传递速度在线测量和预估具有重要指导意义和参考价值。     

电力设备局部放电在线监测用传感器传输特性分析

电流传感器是电力设备局部放电在线监测系统中的一个重要组成部分 ,其局部放电信号传输特性直接影响测量结果。本文对电流传感器传输特性进行了理论分析 ,有关分析结果与实测结果一致     

FPGA、ARM DSP嵌入式技术的在线航空摄影测量方法*

为满足空间数据实时处理的需求,提高航空摄影测量系统在线处理能力,本文研究一种在线摄影测量的理论与方法,基于嵌入式架构设计一种在线摄影测量系统,使用FPGA、ARM DSP等嵌入式计算技术建立专门的硬件运行环境,移植并优化现有算法到嵌入式系统中,实现摄影测量数据的在线处理。机载航摄实验结果表明,本文方法能够实现对摄影测量数据进行快速稳定的在线处理,验证了基于嵌入式架构的在线摄影测量的可行性,把摄影测量的处理效率提高到了一个更高的水平,同时也进一步拓宽了摄影测量技术的应用领域。     

一种工件孔径在线测量装置

本文介绍了可用于在线检测工件孔径的测量装置。该测量装置的探测头由三个电感传感器按一定角度配置构成。分析结果和实验结果都表明:传感器安装角度偏差是测量误差的主要起因;在一定条件下,测量精度优于±2μm.本装置可用作加工中心监控系统中的测量设备,除测量孔径外,还可测量刀具与工件孔之间的偏心量,特别适用于批量生产的在线质量检测。     

嵌入式在线航空摄影测量方法

为满足空间数据实时处理的需求,提高航空摄影测量系统在线处理能力,研究一种在线摄影测量的理论与方法,运用嵌入式架构设计一种在线摄影测量系统,使用可编程门阵列(FPGA)方法、高级精简指令集机器组合数字信号处理器(ARM+DSP)方法等嵌入式计算技术建立专门的硬件运行环境,移植并优化现有算法到嵌入式系统中,实现摄影测量数据的在线处理。机载航摄实验结果表明,该方法能够实现对摄影测量数据进行快速稳定的在线处理,验证了运用嵌入式架构的在线摄影测量的可行性,把摄影测量的处理效率提高到了一个更高的水平,同时也进一步拓宽了摄影测量技术的应用领域。     

某型旋翼无人机极限风速下运动失稳及失能特性研究

抗风能力是决定无人机应用范围和生存能力的关键。以某型旋翼无人机为研究对象,利用风洞试验设备和双目视觉非接触式测量系统,对无人机极限风速下的失稳特性（姿态或速度）以及动力组件的失能特性开展了精细化测量和研究,获得了某型旋翼无人机的临界失稳条件和特性以及易损部组件的失能特性。结果表明：17 m/s为无人机的临界失稳风速,无人机以40°攻角后退;风速为28 m/s时,无人机动力系统停机;风速达到34 m/s时,旋翼几乎无变形。从利用风场破坏无人机角度,失稳坠落最容易,动力系统失能次之,旋翼破坏最为困难。     

一种易于实现的电磁兼容方法

针对车辆电磁兼容性问题,研究了不同方位接地与不接地时电磁波照射车辆时表面电流分布,得出接地后最大表面电流均有一定程度降低,对于高斯脉冲入射方向与车轴成30°角时,垂直面内接地后电流强度由111.57 A/m降为17.322 A/m,水平面内接地后电流强度由22.566 A/m降为11.458 A/m。测试结果表明:接地是降低车辆表面电流行之有效的方法,对于提高车辆在高威胁复杂电磁环境中的生存能力具有重大的意义。     

熔锥型保偏光纤耦合器耦合系数分析

耦合系数会直接影响到偏振光经过耦合器熔锥区后的光能量分布,从而影响保偏光纤耦合器的耦合性能。基于光波导模式耦合理论,建立了熔锥型保偏光纤耦合器的耦合模型,推导出了适应于纤芯为圆型、偏振主轴非平行时保偏光纤耦合器的耦合系数计算公式,形式简单、应用方便。为耦合模方程的求解以及耦合器的性能分析提供了前提条件,从而为熔锥型保偏光纤耦合器的高性能制造提供了理论指导。     

区域参考光栅法用于潜水器结构监测的温度补偿研究

针对潜水器结构健康检测系统中光纤光栅应变传感器的应变与温度的交叉敏感问题,提出了一种区域参考光栅温度补偿法。首先,理论分析了光纤光栅的应变与温度交叉敏感机理,并给出了区域参考光栅法模型;然后,针对潜水器结构特点给出选用传感器结构,并用标准计量设备标定其灵敏度系数,同时用统计法实测出结构中各测点的热膨胀灵敏度系数;最后,设计了一套63单元的监测系统,并布设于潜水器结构上,结合潜水器的一次水下作业进行温度补偿试验。结果表明:经过温度补偿后,各应变传感器的测量值与深度具有严格的线性关系,线性度大于0.98;水深为0时,测量值在0点附近很小范围内波动,说明温度补偿效果较好,能有效解决潜水器结构健康监测系统中的应变与温度交叉敏感问题。     

基于长环光电振荡器的频率传递相位噪声分析

文章通过建立长环光电振荡器频率传递模型,从光纤色散理论出发,综合考虑色散、光纤长度和光源对时延波动的影响,推导出光源中特定参数对振荡频率相位噪声影响的表达式,通过MATLAB数值仿真进行分析。仿真结果表明:随着光纤长度的增加,光源的频率噪声在光纤色散的作用下,转化为振荡频率的相位噪声,进而影响了频率的稳定度;光源的中心波长对相位噪声的影响是0.7dB/300nm,可以忽略不计;光纤色散系数变化了5ps/(nm.km),相位噪声恶化3dB,得到的仿真结果对下一步的硬件实验工作具有很好的理论指导意义。     

浅析光时域反射计原理

光时域反射计是利用光在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。它被广泛的应用于光缆线路的维护、施工以及光纤传感,不仅可以进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等测量,还可以传感影响光传输的外场空间参数分布。本文从实用角度介绍了光时域反射计的原理,并说明了其在光纤系统搭建、安装和维护方面的应用,对通讯设备的维护和检修有一定参考价值。     

基于相关算法超声流量计的研究

为解决开采原油的精确在线计量问题,在对超声波相关流量计原理分析的基础上,重点研究了超声波相关流量算法。采用循环相关算法,有效克服了有限长离散数据线性相关算法所出现的计算失效问题,并以DSP芯片为核心,实现了超声波相关流量测量系统的设计,完成了信息不丢失测量以及对困难流体流量的非接触在线计量。实验方案经油田现场测试,计量误差可以控制在2%以内。