探测器光谱灵敏度的自动检测系统

一、引言随着科学技术的纵深发展,光辐射测量已经从过去狭小的应用范围扩展到科研、军事以及社会生产和生活的各个方面。欲研制高精度的光辐射测量仪器,首先牵涉到光电探测器的相对光谱灵敏度测量和匹配技术。在光度、色度以及另外的一些辐射测量中,光电探测器件是一个极为重要的传感器;而光电器件光谱特性的匹配,则是提高光度色度辐射度仪器测度精度的重要手段之一。我们实验室研制的一套由计算机控制并处理数据的探测器光谱灵敏度的测量装置,采用替代法原理消除光源的波动等误差,并充分发挥微型计算机的潜力,采用先进的电     

基于光辐射压力的激光功率测量技术

随着激光应用领域的快速拓展,超高峰值功率、超窄脉宽逐渐成为未来激光行业的重点研究方向之一,这种激光的超高电场能量给高精度的激光功率测量提出了挑战。传统的激光功率测量方法,如光电法、热释电法、量热法等逐渐显露出不适用于上述激光功率测量的缺点,此外上述方法都难以实现实时、在线测量。为了克服以上困难,需要一种新型激光功率测量原理与方法。以美国国家标准与技术研究院为代表的机构提出了一种光辐射压力测量法,该方法使激光作用在高反射率的反射镜上,激光动量形成了光辐射压力,这个力可以采用多种力学传感方式进行计量。该方法不但能实现激光功率快速、准确测量,而且不影响激光能量传输,可以实现实时、在线的激光功率测量。系统回顾了国内外通过光辐射压力测量激光功率的基本原理和系统组成,光辐射压力测量激光功率的研究现状,并对该方法的发展方向进行了展望。     

基于LED光谱分布可调光源的设计

发光二极管（LED）是一种半导体固体发光器件。在可见-近红外波段的光辐射测量和光电探测器的定标中,发光二极管显示出高辐射亮度、高电光转换效率、可组合调配光谱分布、发光性能稳定等独特优点,可作为辐射度学,光度学和色度学研究的新型参考光源。本文介绍了一种光谱分布可调光源的设计,它由积分球和大量不同颜色的LED组成。在可见波段,这种光源能产生不同光谱分布,可以模拟很多不同光源的光谱分布。光源设计通过仿真使光源的光谱分布模拟目标光源的光谱分布,并设计了电源控制箱精确地控制每个LED模块。这种新型光源在光辐射测量中可以作为一种传递标准。     

熔滴过渡光谱传感与控制的研究

焊接电弧光谱是一个丰富的信息源,电弧的各种物理过程都能在电弧光谱中体现,利用电弧光谱信息能很好地检测和控制脉冲焊熔滴过渡。对电弧光谱辐射情况和对光辐射和接收系统进行了深入的研究和分析,抛弃了一般特征光谱检测设备所必需采用的光谱仪和复杂的光路系统,选用干涉滤光片,选择光谱窗口,设计并制作小型光谱传感器。对喷射过渡过程进行了熔滴过渡检测,利用光谱信息实现了脉冲焊熔滴过渡精确控制为焊接过程精确控制提供了一种新的方法和手段。     

基于光电传感器的风机转速测量系统的设计

介绍了一种基于光电传感器的风机转速测量系统的软硬件设计。该测量系统采用光电传感器实施转速测量,它有红外发射和红外接受装置组成,通过把光强度的变化转换成脉冲信号的变化来实现转速计数测量。硬件系统包括脉冲信号产生、单片机信号处理系统和显示模块,软件程序采用C语言编程。测试结果表明该仪器具有实时测量、精度高、稳定性好的优点。     

集成多功能RGV设备的技术研究与应用

为满足某筒段工件在防爆环境下的自动对接和质心测量要求,设计了多功能有轨制导车（Rail Guided Vehicle, RGV）设备。该设备采用视觉测量数据引导设备的调姿对接。文中对设备的质心测量功能、机械机构和测量原理进行了描述。设备具有的防爆功能满足其在特殊环境下的使用要求,可保证人身安全,便于实现自动化。经实践应用,该设备性能稳定、自动化程度高、功能多,满足使用要求。     

基于光电式日照计的太阳直接辐射测量研究

为弥补中国地面辐射观测中直接辐射站稀少、空间分辨力低和数据无法满足应用等问题,文章利用中国地面气象观测业务光电式日照计开展直接辐射测量的技术可行性研究。文章选取DFC1,DFC2和DFC3 3种型号光电式日照计,与直接辐射表开展同步比对观测,利用统计方法,分析多云、少云和晴天天气条件下,光电式日照计与直接辐射表所测直接辐射之间的平均偏差、均方根误差、相关系数和线性度等。结果显示,DFC1型光电式日照计测得的直接辐射仅略高于直接辐射表测得的直接辐射,而DFC2和DFC3型光电式日照计仅在日出日落前后测得的直接辐射与直接辐射表测得结果接近,其余时间则明显低于直接辐射表测得的直接辐射值。研究结果表明开展基于光电式日照计的直接辐射测量将使直接辐射观测站点数量明显增加,对大幅提高中国直接辐射数据测量代表性和应用效益具有重要价值。     

快速光谱光度计的研制

基于多通道技术和脉冲照明光源,采用自扫描光电二极管阵列(SPD)作为光电探测器,研制成快速的光谱光度计。经过精密的波长定标和光谱反射比定标,在专用PC计算机控制下结合软件功能,实现对物体表面色的快速高精度测量。     

粉体物位测量方法的研究与设计

文中采用简单的长度测量原理,将单片机控制电路、光电编码器和以步进电机动力系统结合起来,通过单片机程序对步进机进行调控,光电编码器对重锤的钢丝绳长度计数测量.采用步进机脉冲与光电编码器脉冲的对应关系为物位判据,解决了物位高可靠判据的技术方法,测量结果具有现场显示和变送输出功能.同时,系统具备了自诊断和灵活的设定功能,能够对突发故障进行分析处理并给出报警.     

成像光谱仪辐射定标影响量的测量链与不确定度

分析了成像光谱仪遥感观测数据中包含的地物光谱特征、仪器参数和大气传输特性等的信息结构。研究了成像光谱仪辐射定标的物理过程和测量链,应用1993年国际标准化组织(ISO)颁布的《测量不确定度表示指南》,分析了辐射定标11项影响量的测量不确定度和合成标准不确定度。遥感辐射定标的绝对精度就是不确定度。辐射定标需要辐射标准、积分球光源、光谱辐射计以及遥感器上设置星上定标装置等专用设备和技术,并经过多级测量链的测试过程才能完成。光谱辐照度标准的不确定度在3%~5%,辐射定标中其它影响量的测量不确定度限制在1%~2%,成像光谱仪辐射定标的绝对精度才能达到5%~8%,这需要相当好的仪器设备和光辐射测试技术。     

基于光强实时反馈控制和同步校准的波长调谐移相干涉系统

波长调谐移相干涉技术是通过改变光波长来计算相位的。为了减少可调谐激光器在变波长进行移相时光功率的随机变化对相位计算产生的误差,本文提出了一套光强实时反馈控制系统和同步校准方案。首先分析了光强在某一范围内的随机变化产生测量误差,并选用合适的光电检测设备搭建了一套光强控制系统。该系统能够将光信号转化为电信号,并通过PID来实现对光强的控制。实验结果表明,本系统能够将光强的变化范围控制在±0.002 mW以内,其响应速度达到600 kHz,已远远超过干涉仪CCD的取图速度。最后,对口径为50 mm的光学元件进行表面形貌检测,加入本控制系统后,面形精度的测量指标PV值和RMS值分别提高了1.53×10^-2λ和2.43×10^-3λ,表明本系统在高精度的光学元件检测领域具有重要的实用价值。     

二维光电水平倾角测量系统

针对高端装备制造中对大尺度机床误差测量与补偿的要求,本文基于光学自准直原理和液体表面反射原理,研制了一种二维光电水平倾角测量系统以实现对机床滚转角和俯仰角的测量。该系统使用半导体激光器发射激光,经光学自准直系统于待测硅油表面将被测倾角放大二倍。然后,由位置敏感探测器感测光斑位置变化,输出包含角度信息的光电流信号,并由低噪声四路同步微弱信号处理电路进行相同倍数的放大以减小误差。最终,由高速采集卡进行数据采集,经均值滤波、曲线拟合、解算处理后将其转化为倾角信息,从而实现二维角度测量。在光学平台进行了对比实验,结果表明:测量系统在-10~10mm/m(约为-2 000″~2 000″)量程内,角度测量误差小于±0.050mm/m(约为±10″),线性度优于0.25%,满足大尺度机床二维水平倾角检测对大量程、高精度、高稳定性的要求。     

转轴扭矩红外遥测系统

用微处理器结合数字电位器、运放、A／D等组成信号调理电路，解决传感器信号的采集及零点校准的自动实现等问题；微处理器再结合与门将所采集的扭矩信号转换、调制成已调波，已调波经功率放大后驱动一组相互并联的红外LED，发出同步的脉冲光信号；红外LED沿转轴圆周均布，使均布角小于红外LED的散射角，从而使地面上的接收器可接收到连续的脉冲光信号，实现转轴扭矩信号的红外遥测。接收器中使用多只红外一体化接收头，使遥测系统的可靠性得到讲一步提高。     

基于红外光电传感器的转速测量系统设计

该文设计了以AT89C51单片机为核心的一种基于红外光电传感器的智能转速测量系统。系统采用红外光电传感器采集信号,利用整形电路获取转数计数器的计数脉冲,通过单片机进行数据处理,最后用LED数码管对测量结果进行显示。研究结果表明,该系统硬件电路简单、精度高、抗干扰能力强、测量速度快。     

一种基于Sagnac干涉式的光纤振动传感技术

以普通单模光纤作为振动传感媒介,利用振动在单模光纤中引起的弹光效应对光纤周围环境中的振动信号进行监控。通过Sagnac干涉的方式,将由弹光效应引起的光信号相位变化解调成为光强变化,再进行光电转换。对光电转换解调出来的信号通过归一化处理、预加重处理等一系列的算法方式作进一步分析处理,提取出不同振动事件的振动特征数据,以实现对单次冲击信号和连续振动信号的区分。以此实现对铁路沿线落石防护网上巨石滚落状况的监控。     

光电测量设备光学系统像面照度均匀性检测方法

提出了光电测量设备光学系统像面照度均匀性的检测方法,该方法首先对被检设备的CCD标定,然后用给出的均匀性检测系统对整机光学系统检测。该检测系统利用积分球产生均匀背景光信号,将光测设备置于积分球通光口处,利用计算机采集CCD图像。根据CCD的标定结果,用两点多段校正算法对采集到的图像进行校正,通过对校正后的图像进行分析,得到像面照度的不均匀度。并且将图像分为多个区域,计算各个区域的灰度与像面中心区域灰度的比值,得出图像的灰度分布,实现了光电测量设备光学系统像面照度均匀性的室内检测。     

微弱光电信号检测电路设计

光电信号检测与采集电路的性能优劣,直接关系到粉尘浓度测量系统的准确度和精确度。在分析研究了光电检测基本原理和微弱信号检测影响因素的基础上,针对粉尘浓度测量系统中光信号的特点,通过采用差分式测量结构,提高光电探测器供电电源的稳定度,选用低噪声、响应快的运算放大器等措施,设计了一种噪声低、反应快、简单实用的微弱光信号检测电路,成功应用到了某粉尘浓度测量系统上。     

航天级光电编码器的信号处理系统设计

为了实现航天级光电编码器的小型化,减小航天设备的体积、重量并满足其冷备份要求,设计了具有双读数系统的航天级光电编码器信号处理系统。首先,介绍了双读数系统航天级光电编码器的精码和粗码信号处理方法以及信号处理系统的小型化和可靠性设计;然后,从光电编码器误差产生的原因及空间分布特征出发,对双读数系统航天级光电编码器进行了精度分析;最后,采用比较法,以23位高精度光电编码器作为角度基准,对该光电编码器进行了精度检测。实验结果表明:应用该信号处理系统的双读数系统光电编码器的分辨力为20″,精度σ≤30″。该系统已在工程项目中得到应用,实践表明系统的设计满足航天设备的技术要求。     

基于六边形截面成形的细长棒料自动包装设备

针对目前国内卫生香、吸管、细长塑胶管等细长棒料很多采用手工包装的现状,研制出一种按六边形截面成捆的棒料自动成形包装设备。根据包装机械的功能需求和主要性能指标,运用模块化设计,创新设计机械结构,选配相应的动力传动系统,以可编程逻辑控制器（PLC）为核心设计电气控制系统,INTERBUS为数据传输现场总线,采用光电计数开关与光纤传感器检验棒料通过并实时记录,从而完成细长棒料的自动计数与包装成形功能,降低了废品率和劳动强度,保证了产品质量的稳定性。