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激光多普勒测振技术应用的新进展

激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 75-81页

作者：张驰王顺关向雨金锐博武汉工程大学光电信息与能源工程学院光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205 福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

近年来,伴随着现代工业的高速发展,非接触式测量技术受到越来越多的关注。激光多普勒振动测量作为一种干涉测量技术,能够适用于难以通过加速度计或其他表面接触传感器获得振动测量的应用场景。激光多普勒测振仪(LDV)自1983年诞生以来,... 详细信息

近年来,伴随着现代工业的高速发展,非接触式测量技术受到越来越多的关注。激光多普勒振动测量作为一种干涉测量技术,能够适用于难以通过加速度计或其他表面接触传感器获得振动测量的应用场景。激光多普勒测振仪(LDV)自1983年诞生以来,凭借其高精度、高效率、便于携带等特点,逐渐成为目前应用最广泛的非接触式振动测量设备,被广泛应用于各行各业。本文在分析激光多普勒测振技术基本原理的基础上,介绍了近年来LDV在农业、生命医学、航空航天,以及建筑工程领域的应用。

关键词：仪器,测量与计量激光多普勒测振仪激光多普勒频移多普勒效应非接触式测量

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摆镜在1.2 m望远镜激光测距接收系统中的应用分析

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激光与光电子学进展 2023年第17期60卷 185-190页

作者：李鹏飞翟东升李祝莲李语强中国科学院云南天文台云南昆明650216 中国科学院大学北京100049 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室江苏南京210023

在月球激光测距与空间目标白天激光测距中,强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率,在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑,通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场,可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素... 详细信息

在月球激光测距与空间目标白天激光测距中,强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率,在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑,通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场,可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素的影响,在接收视场减小到几个角秒时,回波会被光阑挡住无法通过,探测器接收不到回波信号。为解决这一问题,提出在视场光阑前加入二维偏转摆镜的方法,控制摆镜偏转使偏离的回波通过光阑中心被探测器正常接收。以高轨卫星和同步轨道卫星为目标,测量了回波信号偏离视场中心的角度值,并仿真分析了使用摆镜校正偏离角度值的效果。结果表明,该方法可以在小视场激光测距时快速高精度校正回波信号,可为满月时月球激光测距与空间目标白天激光测距提供支持。

关键词：仪器,测量与计量激光测距接收系统摆镜仿真分析

具有相位补偿的级联调制型相位延迟量精确检测方法

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激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 162-167页

作者：张敏娟李春阳李晋华杨坤中北大学信息与通信工程学院山西太原030051 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051

相位延迟量是偏振光学元件的一个重要指标,为了精准快速地测量偏振元件的相位延迟量,提出一种具有相位补偿的级联调制的偏振元件相位延迟量检测方法。该方法采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)作为相位延迟量检测系统的级联调制元件... 详细信息

相位延迟量是偏振光学元件的一个重要指标,为了精准快速地测量偏振元件的相位延迟量,提出一种具有相位补偿的级联调制的偏振元件相位延迟量检测方法。该方法采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)作为相位延迟量检测系统的级联调制元件,利用Soleil-Barbinet相位补偿器对样品进行光学补偿。基于数字锁相技术与现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的片上可编程系统,检测光强极值点对应的Soleil-Barbinet相位补偿器的相位参数并进行数据处理,实现样品的相位延迟量检测。实验表明,利用该方法测量样品的相位延迟量的最大相对误差为0.857%,测量精度为99.143%,验证了将偏振调制法和补偿法相结合测量相位延迟量具有较高的精度,且降低了补偿器本身对测量误差的影响。

关键词：仪器,测量与计量相位延迟量弹光调制电光调制数字锁相技术 Soleil-Barbinet相位补偿器

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基于优化控制点监测的Laplace变形曲面复现

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激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 177-186页

作者：程晓波朱运东林雪竹刘馥宁殷礼鑫长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院光电工程国家级实验教学示范中心吉林长春130022

针对装配过程中曲面变形检测工程强度大、处理过程繁琐等问题,提出一种基于优化控制点监测的Laplace曲面复现技术。首先,按照约束方式不同对构件进行模型简化,通过对简化模型挠曲线定性分析进行控制点点位布设和间距优化;其次,通过以质... 详细信息

针对装配过程中曲面变形检测工程强度大、处理过程繁琐等问题,提出一种基于优化控制点监测的Laplace曲面复现技术。首先,按照约束方式不同对构件进行模型简化,通过对简化模型挠曲线定性分析进行控制点点位布设和间距优化;其次,通过以质心为基准按长度等比例映射在源模型和现实变形构件之间建立关系,以确定源模型上对应的控制点坐标;在此基础上对曲面进行Laplace变形,以达到复现曲面能够切实反映真实变形构件的目的。通过实验从一般尺寸规则曲面推广到以机翼为代表的大尺寸复杂曲面,其重建精度93%可控制在0.1 mm以内,能切实反映构件实际变形,在实际应用中具有重要的工程指导意义。

关键词：仪器,测量与计量曲面复现 Laplace变形三角网格控制点优化选取偏差验证

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高精度自由空间光学时频基准传输技术研究进展

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激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 125-133页

作者：于连栋朱家圣陆洋中国石油大学(华东)控制科学与工程学院山东青岛266555

自由空间时频基准传输是全球授时与同步、高速宽带通信、卫星编队飞行和空间物理参数监测等应用的关键技术,光钟技术的发展对光学时频基准传输精度提出了更高的要求。本文介绍了国内外自由空间光学时频基准传输技术的研究进展,重点介绍... 详细信息

自由空间时频基准传输是全球授时与同步、高速宽带通信、卫星编队飞行和空间物理参数监测等应用的关键技术,光钟技术的发展对光学时频基准传输精度提出了更高的要求。本文介绍了国内外自由空间光学时频基准传输技术的研究进展,重点介绍了不同研究机构基于光学频率梳开展的大气湍流相位噪声和空间噪声补偿方法,以满足高精度时间和频率基准的传输要求,最后对自由空间光学时频基准传输技术的应用进行了总结和展望。

关键词：仪器,测量与计量时频基准传输自由空间光学频率梳光学链路

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高精度光谱共焦位移测量技术研究进展

激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 211-226页

作者：白蛟李婧雯王晓浩李星辉中国工程物理研究院材料研究所四川江油621908 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 清华大学清华-伯克利深圳学院广东深圳518055

随着我国先进制造业的快速发展,光谱共焦位移测量技术以其精度高、适应性强、效率高等优势而得到广泛关注,被应用于诸多行业。本文首先介绍了光谱共焦技术的应用进展,对其在表面形貌及工件厚度测量方面的研究成果进行分析,从多个方面说... 详细信息

随着我国先进制造业的快速发展,光谱共焦位移测量技术以其精度高、适应性强、效率高等优势而得到广泛关注,被应用于诸多行业。本文首先介绍了光谱共焦技术的应用进展,对其在表面形貌及工件厚度测量方面的研究成果进行分析,从多个方面说明了光谱共焦技术在位移测量过程中的性能特点。其次,针对光谱共焦技术的关键组成阐述了其研究进展情况,包括宽谱光源、色散物镜、共轭小孔以及光谱检测与处理等方面的主要成果,展示了各种创新思想在光谱共焦技术中的具体实现,并对各种技术方案进行对比分析,梳理了光谱共焦仪器的技术特点及优缺点。最后,对光谱共焦位移测量技术存在的技术问题进行了总结和展望,以期为光谱共焦技术的性能提升和应用拓展提供有益参考。

关键词：仪器,测量与计量位移测量光谱共焦技术宽谱光源色散物镜共轭小孔

空间调制技术测量单纳米颗粒消光截面的进展和应用

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激光与光电子学进展 2022年第17期59卷 1-16页

作者：应倩雯张宏亮阮智超浙江大学物理学院量子信息交叉中心浙江杭州310027 现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027 浙江省量子技术与器件重点实验室浙江杭州310027 浙江大学光电工程学院浙江杭州310027

纳米材料的表征是纳米技术应用和发展的基础,特别是测量单个纳米颗粒的光谱近年来引起了广泛关注,它可以排除平均效应从而对其本身及周围环境进行精确的定量分析。为此多种近场或远场探测纳米颗粒的方法被提出,其中空间调制测量(SMS)技... 详细信息

纳米材料的表征是纳米技术应用和发展的基础,特别是测量单个纳米颗粒的光谱近年来引起了广泛关注,它可以排除平均效应从而对其本身及周围环境进行精确的定量分析。为此多种近场或远场探测纳米颗粒的方法被提出,其中空间调制测量(SMS)技术可以对消光截面谱的绝对大小进行高信噪比的测量。本文着重介绍SMS技术的调制方式、发展历程、应用以及最新研究进展,并对该技术在未来的应用前景进行展望。

关键词：仪器,测量与计量单个纳米颗粒消光截面信噪比空间调制测量技术

基于分布式光纤声波传感器的带式输送机托辊故障监测方法

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激光与光电子学进展 2023年第9期60卷 266-274页

作者：梁堃王驰上海大学精密机械工程系上海200444 上海拜安传感技术有限公司上海201210

研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况... 详细信息

研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况进行实验测试数据采集。通过对采集的声音信号进行时域和频域分析,提取不同故障下的特征量,实现托辊的故障识别。实验结果表明,利用DAS技术可以检测带式输送机托辊故障振动特性监测,在工业带式输送机托辊故障监测方面具有应用前景。

关键词：仪器,测量与计量分布式光纤声波传感器带式输送机托辊故障监测

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高动态范围表面三维形貌重建新方法

激光与光电子学进展 2023年第7期60卷 141-150页

作者：毛翠丽卢荣胜合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 南阳理工学院智能制造学院河南南阳473004

利用光栅条纹投影法进行非接触式三维形貌测量已经成为各个领域中对复杂被测对象进行尺寸测量的主要方法。然而,对表面同时具有高反射率和低反射率区域的被测对象进行快速准确的三维测量,一直是众多学者的研究对象和工业中急需解决的问... 详细信息

利用光栅条纹投影法进行非接触式三维形貌测量已经成为各个领域中对复杂被测对象进行尺寸测量的主要方法。然而,对表面同时具有高反射率和低反射率区域的被测对象进行快速准确的三维测量,一直是众多学者的研究对象和工业中急需解决的问题。本文首先根据理论分析和仿真分析,得出投影不同条纹强度幅值在不同信噪比时的相位误差大小,据此进一步提出无需提前标定被测表面反射率及最佳投影条纹强度幅值时的高动态范围三维形貌测量新方法:首先利用两组不同强度幅值的相移光栅条纹图进行三维测量;然后对两次测量进行融合得出比较完整的三维形貌测量结果,通过实验验证了该方法的可行性和有效性;最后对反射率相差较大的被测物体表面进行三维形貌测量实验。根据实验结果可知,该方法不仅可以有效测量高动态范围表面,而且提高了测量效率,并为最近提出的高速测量方法(单个投影周期内两次采集条纹图)的有效性提供了理论与实验依据。

关键词：仪器,测量与计量条纹投影轮廓术三维重建高动态范围条纹强度幅值