LAMOST光纤单元定位参数研究

大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST是世界上光谱获取量最大的望远镜,4000个双回转光纤单元的精确定位是关键因素之一。根据对星像观测的要求以及单元的定位方式,确立了所需的7个定位参数,研究了在复杂现场环境下获取定位参数的具体流程和可行性算法,包括光重心法、摄像机快速标定算法、基于最小二乘拟合圆算法、空间坐标旋转算法等。通过模拟星像观测仿真测试和现场星像试观测证明,定位参数精度能很好地满足观测需求。目前LAMOST望远镜观测光谱获取率已达到90%以上。     

LAMOST光纤单元位置匹配问题研究

为了使LAMOST(大天区多目标光纤光谱天文望远镜)能够准确运转,需要对焦面板上光纤的位置进行检测和标定。在这一过程中,还需要对由前照法拍摄后所提取的光斑位置与单元实际位置进行匹配。在研究位置匹配的过程中,提出了一种经改进的以背照法[1]中的匹配方法为基础的新型匹配方法——最小值匹配法,有效地解决了原匹配方法在前照法检测过程中光斑数量众多、位置随机、计算量大等问题。实验证明,最小值匹配法的匹配正确率可满足LAMOST的使用需要。     

基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法研究

针对瞬态光谱检测中对CCD线扫描速度要求高的特点,提出一种基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法。该方法通过改变面阵CCD的电荷转移方式,以实现基于面阵CCD的高速线扫描。为了探究此方法的可行性,初步通过改变线阵CCD的电荷转移方式,建立了基于线阵CCD的单点超快探测系统。在发光二极管(light emitting diode,LED)光脉冲探测实验中,系统分别工作在单点超快探测模式和正常模式下。测试结果表明,基于线阵CCD的单点超快探测方法是可行的,单点探测速率可达20MHz。从而在理论上证明,通过改变CCD电荷转移方式以实现基于面阵CCD的瞬态光谱检测也是切实可行的。     

LAMOST现场光纤位置检测方法研究

LAMOST(大天区多目标光纤光谱天文望远镜)要求通过非接触测量快速准确地获得光纤端部的中心位置。在研究光斑中心提取技术的过程中,提出了一种改进的光重心方法,包括图像卷积预处理、用标准差迭代的方法取背景值和减背景后非线性加权获得光斑特征点。有效地抑制了边缘点对中心位置的影响,提高了在大视场多目标光纤条件下提取光斑特征点的精度,并通过数据模拟、实验室和现场实验进行了验证。     

基于图像处理的钢坯侧面形状检测系统

基于机器视觉的钢坯侧面形状检测系统是由面阵CCD、激光发射器、激光接收器以及工控计算机等组成。通过面阵CCD拍摄到钢坯侧面图像,经过工业控制计算机进行数字图像处理分析和计算,提取钢坯侧面边缘高度和厚度,进而通过专用软件分析出钢坯头部和尾部的形状信息,从而有效地对入口钢坯翘头扣尾的异常状态发出报警信号。将异常信号传送给外围控制系统,以实现对钢坯的控制。     

新型分布式光纤管道泄漏检测技术及定位方法研究

介绍了一种基于萨尼亚克(Sagnac)干涉仪的直线型分布式光纤管道泄漏监测系统,实时进行管道泄漏监测和定位。此系统有两条传感光纤,可有效提高管道监测距离。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在分别距两传感光纤末端的法拉第旋转镜为3.990km和4.024 km处进行了泄漏检测实验。管道泄漏实验结果表明,该系统较准确地确定了泄漏源位置且定位误差小于1.05%.     

用面阵CCD模拟测定星光漂移的方案研究

在LAMOST焦面光纤定位系统预研中 ,在焦面板上采用面阵CCD跟踪测量亮星的位置及其漂移 ,以对焦面板进行定位。在实验室条件下 ,用光纤出射光斑代替星光 ,即在光纤一端耦合进光 ,并在另一端用面阵CCD接收光斑 ,以模拟实际中接收星光情况。并利用重心法和图像迭加技术对采集的光斑信号进行处理。结果表明 :用面阵CCD测量星光位置及其漂移具有重复精度高 ,稳定性好的特点 ,且通过图像迭加处理 ,可提高星光信号的信噪比。     

光纤干涉仪信号检测技术

叙述了光纤干涉仪抗衰落信号检测技术,介绍了各种检测方案的基本原理和系统框图,指出了各个检测技术的优点和局限性。     

基于光纤声光调制的轮廓检测技术研究

为实现对工件表面微观形貌测量系统要求远距离传输、实时在线及非接触测量,同时达到高精度、高分辨力、高信噪比测量,提出基于声光调制的光纤外差法轮廓检测技术,采用外差法可有效抑制随机噪声,提高信噪比,通过原理分析建立数学模型;系统设计画出工件表面粗糙度测量框图;实验测量得出被测工件表面粗糙度,分辨力达到1 nm;讨论了不确定度来源及控制方法,测量精度为1。实验结果表明:外差法、声光调制及光纤测试技术可有效降低噪声、提高分辨力和测量精度。     

A new positioning approach of fiber probe for near-field scanning optical microscope

A fiber probe-based positioning scan approach was established, whose precision can reach as high as 0.8 μm. And a set of modified microscope system was designed utilizing this approach, in which the scanning probe microscope (SPM) combined with an optical microscope was manipulated. The optical microscope and scanning probe can conveniently be switched through a switch panel. The observation period of samples can significantly be shortened. And more reliable images can be provided using this approach. Our design can effectively solve the inherent disadvantages of SPM technology, which makes SPM scan and image more reliably, conveniently, safely and rapidly.     

塑料光纤直径测量系统

提出了以可编程逻辑器件为核心的塑料光纤直径在线测量系统,阐述了其工作原理。系统使用发光二极管作为光源、高精度线阵CCD作为图像传感器,简化了光学部分;应用EPLD和双口RAM,提高了信号处理效率;设计了提高测量精度的单片机数据处理算法。实验表明系统的测量范围为0 26～3mm,测量精度在10μm以内,满足塑料光纤直径测量要求。     

单线阵CCD相机定位精度评估模型及几何误差研究

为满足单线阵CCD相机立体测绘定位的需求,研究了相机几何误差对定位精度的影响,并建立了它们之间的数值模型,为相机的几何指标分析和量化提供理论支持.首先针对单线阵立体成像特点,分析了几何标定和像点量测误差对定位结果的影响;然后以前方空间交会公式为基础,推导出定位精度评估模型.该模型给出了定位精度随几何标定和像点量测误差的...     

光学测量装置在轴孔内的同轴定位机构

为了克服现有技术存在的不足,实现光学测量装置在轴孔内的高精度测量,提出了一种新的轴孔内的同轴定位机构装置。根据机械技术领域的三点定心原理及六点定轴原理,利用机构中2个涨套的6个弹性爪与轴孔机械轴进行点接触,由于与轴孔内壁接触都是刚性接触,能够承受较大负荷从而实现光学测量装置光轴与轴孔机械轴的精密重合,达到高精度的定位及保持高精度的同轴状态。定位机构在实际中得到了很好的应用,理论和实践证明此定位机构能够很好地实现光学测量装置在轴孔内的高精度定位,精度能够达到10″以内,从而起到光学测量装置测量机构轴线的作用。     

制导光缆中光纤寿命预期

介绍了光纤寿命预期的疲劳实验方法和筛选实验方法。采用这两种方法，利用电子万能材料试验机和光纤筛选复绕机对室温下光纤进行了疲劳性能实验。实验得出，在张力小于850g的情况下，制导光纤的寿命可以达到10年以上；光纤的韦伯参数md和疲劳参数nd的大小影响光纤寿命。实验表明，当光纤的使用状态受力较大时，或使用贮存状态相差较大时，宜选用动态方法进行寿命预期；当贮存和使用状态受力变化不大时，宜选用筛选复绕方法预期光纤寿命。制导光纤寿命模型宜选用动态疲劳模型，通信光纤可选用筛选实验模型。实验还表明，提高光纤的抗疲劳因子nd和减小光缆中光纤的应变，可以更好地保持光缆中光纤的使用寿命和可靠性。     

酸溶法光纤传像束酸溶工艺的研究

在实验的基础上给出了酸溶玻璃的基本组成、制备工艺及性能参数,论述了酸溶法光纤传像束酸溶机理,酸溶工艺及影响像束酸溶的一些因素。实验结果表明,选用合适的酸溶液,控制好酸的浓度、温度和时间的量化关系,对于降低传像束的断丝率,提高传像束的性能及其良品率,具有非常明显的效果。     

光纤面板透过率分布检测方法

通过建立光纤面板图像中的透过率与灰度的对应关系,运用数字图像采集、处理技术和面阵CCD成像技术,设计了用于测量光纤面板透过率分布的实验系统。通过实验给出了该系统的测量结果,并验证了该检测方法的可行性。     

干涉式光纤陀螺中的Rayleigh散射研究

从光的干涉原理出发分析了Rayleigh背向散射对干涉式光纤陀螺性能的影响,得出了散射光强与光纤位置之间的关系式,绘制了散射光强与光纤中位置之间的关系曲线,得到了距离光纤的两个端点越远Rayleigh背向散射对光纤陀螺的性能影响越小的结论。研究结果对分析光纤陀螺的光路误差有一定的参考价值。     

光纤折射率剖面的折射近场法测量的研究

本文叙述了折射近场法(简称RNF)测量光纤折射率剖面的基本原理及实验方法.提供了对单模光纤和多模光纤的测量结果,并与反射法、近场法进行了比较.实验中获得空间分辨率优于0.8μm,折射率灵敏度优于2×10~(-4).