四象限光电探测器用于转速测量的研究

提出了一种利用四象限光电探测器对转子速度大小和方向进行非接触测量的方法,推导了相关的理论计算公式,并给出了模拟计算结果和实验结果。利用该方法研制了测量装置,该装置采用自准直式的光学系统,利用四象限硅光电探测器作为检测元件。通过对转子端表面进行简单巧妙的处理,测量传感器输出用于测量转子旋转速度大小及判别旋转方向的两路正交的方波信号,将这两路信号进行四倍频及辨向处理后,再送入单片机进行处理计算,可以得到转子的旋转速度大小及其旋转方向。测量装置采用象限相减的差动信号处理方式,可以有效克服噪声的影响及外部干扰信号的影响;采用过零检测处理电路,能够有效避免光源强度的变化对测量结果的影响：系统具有测量精度高,测量范围大的特点。     

四象限探测器测试方法

目前国内缺乏专门针对四象限探测器的测试标准,导致在实际测试中存在参数不统一、测试体系不完善等问题。该文从四象限探测器的工作原理出发,分析四象限探测器关键参数及其定义,研究形成四象限探测器关键参数的测试方法,并选取一款四象限APD探测器组件开展测试验证,对比分析不同工作温度对产品噪声、上升时间、下降时间等关键参数的影响。样品各象限响应度不小于1.40×10~5 V/W,象限间响应一致性超过96%;各象限噪声均为1.09 mV,表现出良好的性能。同时样品的噪声与其工作温度成正比;当工作温度为25℃时,组件上升时间与下降时间均最短,响应速度最快。实验结果表明形成的测试方法合理可行,能够为四象限探测器的测试及评价提供借鉴和参考。     

象限探测器的输出特性及优化

为减小象限探测器输出信号非线性误差对系统测控精度的影响,文中提出了探测器最大线性工作区间的匹配条件,以及分段线性化的探测器输出特性优化方法.通过光能积分建立象限探测器输出信号数学模型,分析了输出信号线性特性与光斑和光敏面半径比、信号采样精度、象限间光电特性均匀性等之间的关系,给出对应探测器输出最优线性特性的光斑和光敏面半径比值,采用分段线性化方法拟合探测器输出特性参数.仿真说明,与多点标定、全区间最小二乘拟合相比,该方法将探测器输出线性区间内最大、平均非线性误差降低至1/10,相应地在探测器光敏面积一定、测量精度不降低的条件下,将探测器线性区间扩展了20%～30%.     

像光斑和四象限探测器象限面积大小关系的理论研究

本文通过对像光斑与四象限探测器象限面积大小关系的分析，发现在四象限探测器象限面积确定的情况下，像光斑的大小对有效可测范围有很大的影响，合理选择像斑大小十分重要。根据四象限探测器光电二极管面积选择了像光斑面积之后，根据设计的物距就可以确定出合理的接收透镜直径和焦距。     

采用四象限探测器的双轴跟踪控制技术

采用四象限探测器作为位置传感器，设计出以DSP作为控制器的双轴跟踪控制试验演示系统。通过误差数据采样、计算和比较，在反馈作用下对误差修正，以快速扫描系统和大范围扫描系统构成的双轴联合机构实现运动目标的捕获跟踪。试验结果表明，该系统能够快速捕获并平稳跟踪合作目标，且调试方便，可靠性好，为下一步工程化奠定了基础。     

光子计数式四象限跟踪探测器的噪声分析

为满足对弱光目标的跟踪探测需要,提出采用光地数式四象限探测器作为跟踪探测器。分析了四象限波探测器的探测灵敏度和噪声,推导了开环和闭环的噪声公式,同时还给出了系统在室内实测的开环和闭环噪声。     

四象限探测器的信号光捕获与跟踪技术研究

针对空间激光通信系统小型化设计的需求,提出了使用四象限探测器实现捕获与跟踪的方案。通过分析四象限探测器上光斑的位置分布,推导了三种光斑分布的4QD捕获牵引模型,通过对4QD光斑位置的解算以及与跟踪机构的精准标定,实现了4QD的高精度跟踪。在实验室基于一台激光终端与系统测试平台,对四象限探测器的捕获与跟踪方案及性能进行了实验验证,测试结果表明,在实验室动态条件下,用4QD作为捕获及跟踪探测器,捕获概率高达100%,跟踪精度优于3μrad,验证了该方案的可行性,为激光终端小型化设计奠定了基础。     

转子速度大小及方向的四象限光电测量技术及应用

介绍了利用四象限光电探测器作为检测元件,对转子的旋转速度大小及方向进行在线测量的技术及其应用。对转速大小的测量采用测量频率和测量周期相结合的方法,测量精度,测量范围可以从每分钟几转到几十万转。测量中采用象限相减的差动信号处理方式,可以有效克服噪声及外部干扰信号的影响;采用过零检测处理方法,有助于克服光斑强度的变化对测量结果的影响。     

纳米材料光电探测器

纳米材料光电探测器的开发是纳米材料应用研究的一个重要分支。以几个纳米颗粒制作光电探测器为例,讨论了随着纳米颗粒材料研究的深入,对光电探测器的研发带来的巨大影响。     

网络化分布式虚拟仪器测试分析

面对日益增长的测试系统的远程、分布式及实时性测试需求,提出了一种C/S模式和B/S模式混合网络化分布式虚拟仪器测试结构。对于实时性需求结ActiveX技术和DataSocket,开发ActiveX客户端控件和服务端仪器测试应用服务器。用户可以通过B/S浏览器向Web服务器提交命令和参数,远程控制实际的仪器设备,获得实时测试数据和测试结果。     

采用虚拟仪器技术的表面等离子体共振传感器

针对表面等离子体共振(SPR)传感器对精度和数据处理能力的要求,利用虚拟仪器技术,自行设计了一套基于角度扫描的Kretschmann结构SPR测试系统。为了提高折射率的测量分辨力,系统采用了高精度步进电机控制的旋转平台。软件中使用巴特沃思低通滤波器消除出射光干涉噪声引起的高频干扰。同时,提出了一种双棱镜自适应结构对出射光路进行实时调整,实现角度扫描过程中光探测器固定不动。实验测得空气和蒸馏水样品的折射率分别为1.00293和1.33432,结果与理论值基本吻合,且具有良好的重复性和达到10-5RIU(RefractiveIndexUnit)的分辨力。     

虚拟仪器技术在谐波检测系统中的应用研究

指出了电力系统中谐波问题的严重性,并就常见的电力系统谐波的分析方法及优缺点进行了概括。重点阐述了采用傅里叶变换的方法对谐波进行检测和分析的原理,对虚拟仪器技术的特点和优点并与传统仪器分析技术进行了初步对比。最后,给出了基于虚拟仪器技术的电力系统谐波检测和分析系统的软、硬件组成,并简要分析了该系统的运行结果。     

虚拟制动试验台信号采集与监控系统

以信号分析理论为基础,采用虚拟仪器技术,辅以多参量数据采集模块化硬件,设计开发了基于VC 6.0虚拟仪器技术的制动试验台信号采集与监控系统,对制动试验台面临技术老化的状况进行了改进。本文较详细地介绍了该系统的硬软件结构、功能和设计思想及理论依据。经实验验证,其性能符合要求,完成了对试验台常用信号的采集以及对试验台的开关控制。     

组件化虚拟式应变测量技术

传统应变测量仪器普遍存在功能单一,无法对数据作进一步处理,以及价格昂贵等缺点。虚拟仪器则代表着从传统硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量系统的根本性转变。将组件技术应用于虚拟仪器领域,可以缩短仪器开发的周期,提高软件的重复使用性,为实现基于网络环境的虚拟仪器提供了思路。本文阐述虚拟仪器技术在改造传统应变测试仪器中所具有的无可比拟的优点,并结合组件技术,组建精度更高、功能更强的应变测试系统。该系统可对与应变测量有关的多类型参量进行实时测量,将信息的采集和处理一体化,数据和结果实现可视化,并大大提高工作效率。     

LabVIEW的虚拟仪器数据接口设计与实现

LabVIEW是一种基于G语言的虚拟仪器开发环境 ,其数据接口设计是进行系统功能扩展的重要方法。本文在分析虚拟仪器软件LabVIEW特点的基础上 ,给出了虚拟仪器的数据接口途径 ,设计并实现了两种LabVIEW的数据接口 ,重点解决了虚拟仪器中的大数据量数据处理与模块共享问题。最后给出了设计实例。实践表明 ,此机制高效、易行 ,是增强LabVIEW数据共享及功能扩展的很好途径     

基于虚拟仪器技术的数字相位计

介绍了虚拟仪器的概念及虚拟仪器的形成,提出一种新型的数字相位计———基于虚拟仪器技术的数字相位计。介绍了该数字相位计的硬件部分和软件部分的设计,并详述了软件部分各个模块的功能,这些模块包括主控模块、数据采集模块、界面表现模块、功能实现模块、辅助功能模块。同时阐述了相位差的测量原理,并给出了该相位计的实验结果,最后对实验结果的误差进行了分析。     

双刀口组合测量微光斑中心位置

提出了一种测量光斑位置的新方法，介绍了按这种方法的原理设计的机电式四象限探测器。用这种探测器测量１００μｍ光斑的位置，分辨率可达到０．１μｍ，测量精度达到±０．５μｍ。     

Labview的虚拟仪器技术在自动化检测中的应用

介绍了虚拟仪器的概念，讲述了基于Labview的虚拟仪器在自动化检测中的应用实例，及其发展前景。     

基于虚拟仪器技术的滚动轴承故障诊断的包络分析

分析了滚动轴承典型故障产生机理及其故障特征频率，利用Hilbert变换的包络分析法分析滚动轴承故障特征的思想，并且结合现代虚拟仪器技术设计并开发出实用的齿轮箱滚动轴承故障诊断系统。该诊断系统是我们自主开发的VMIDS系统基础上开发出的智能控件化虚拟式滚动轴承故障诊断系统，在成功完成故障信息提取的同时，能降低系统的成本。