激光位移传感器的光学系统设计

针对目前国内自主研制的激光位移传感器精度低,测量范围小等问题,提出了一种采用光学设计软件预先仿真整个激光位移传感器光学系统的方法。在分析系统各部分的光学特性的基础上,结合具体要求设计了一个激光位移传感器的光学系统,其工作范围为（50±10）mm。采用系统分割的方法,将整个光学系统分为两部分进行设计,第一部分是激光束的整形透镜,要求在有效的工作范围内得到小而均匀的出射光斑,设计结果表明,在测量范围内,光斑大小能够控制在10-1mm量级;另一部分是被测面散射光接收的成像物镜,该系统的特点是物面和像面相对于光轴都有一定的角度,实验结果表明其成像满足Scbeimpflug条件。     

高精度激光三角位移传感器的技术现状

三角测量法是一种传统的位移测量方法.随着激光器、光电探测器和计算机的发展,三角测量法有了很多新的进展和应用.对激光三角位移测量系统进行概述和讨论.根据光线的不同入射方式激光三角位移传感器主要分为两种:直入射式和斜入射式.分别介绍了这两种方法的测量原理,并对它们各自的特点进行了比较.最后阐述了高精度激光三角位移传感器的应用方向及发展趋势.     

基于自准直原理的紧凑型激光位移传感器光学系统设计

分析传统直射式和斜射式激光位移传感器的特性,结合两者的优势,设计了一种基于自准直原理的紧凑型激光位移传感器。在结构上,利用直线结构取代了大三角的光路布局,形成自准直式光路结构。引入分光比50%的分束镜,与光轴成45°角放置,将会聚透镜和成像透镜合为一枚,并使聚光镜、分束镜和光电探测器共轴,简化了系统结构,减小了仪器体积,同时,推导了符合自准直原理的Scheimpflug条件。利用光学设计软件Zemax对光学系统进行仿真,系统采用单透镜的结构形式,前表面为Forbes非球面,入瞳直径$ D=4;text{mm} $,视场角$ text{2}omega =4^{circ}$,总长$L = 20;{text{mm}}$,成像质量和系统尺寸均达到最佳。该系统具有测量范围大、分辨力高、结构尺寸小、光能损失小等特点,通过实验与Keyence激光位移传感器比较,该系统能够保证测头分辨力$1;{text{μm}}$、综合检测精度$ pm {text{2}};{text{μm}}$的技术指标。     

一种大量程光纤弯曲损耗型线性位移传感器研究

针对很多大型工程结构存在大变形但仍可以发挥功能性作用的特点,基于光纤弯曲损耗传感原理,设计了一种可用于位移测量的大量程、结构简单的线性传感器.从理论上证明了测量位移与光纤弯曲损耗之间的线性关系,并推导出表达式,开展了一系列标定试验和性能试验.试验结果表明,该传感器的测量范围为0～200 mm,灵敏度为0.1668 dB...     

基于巨磁阻抗效应的双模态型低噪声大量程磁传感器

磁传感器在导航、交通运输、机器人、自动化、医疗设备等领域有着广泛的应用,对传感器的性能要求越来越高.本文提出了一种具有两种工作模式的磁传感器,兼具大量程和低噪声两种优点.该传感器由一个640μH磁芯绕线电感与一个100 pF电容串联构成.传感器工作于阻抗模式时,具有噪声低的优点,当传感器驱动信号频率为1 MHz,偏置磁场为7.66 Oe(1 Oe=10～3/（4π） A/m)时,传感器等效磁噪声水平最小,约为200 pT/（Hz）^1/2@1 Hz,线性范围为2 Oe;工作于频率模式时,具有量程大的优点,量程可以达到25 Oe,当偏置磁场为7.66 Oe时,传感器灵敏度最大,约为47 kHz/Oe.该传感器与多种型号的商用磁传感器相比,其低噪声、大量程、低成本的优点依然具有显著的市场竞争力.     

基于CMOS图像传感器的车载高清全景成像系统设计

为了满足未来车载全景辅助泊车系统对高清视频图像的需求,以美国OmniVision公司的OV10635低功耗、高分辨率、高动态范围CMOS图像传感器为例,提出了应用210°超广角鱼眼镜头的高清720P车载全景成像系统的电路设计方法以及高速图像传输和调试应注意的问题,并通过选取超低EMI信号传输的双向FPD-LinkⅢ串行/解串器实现了传输距离远、信号质量稳定、传输速率1Gbit/s以上高清数字图像数据的高速传输。通过实际测试表明,对CMOS图像传感器电路的设计达到了车载全景成像系统的高清成像稳定性、小型化等要求。     

基于C Sharp的激光位移传感器校准装置测控软件设计

针对高精度激光位移传感器校准的需求,基于C Sharp设计了激光位移传感器自动校准装置测控软件,实现了对位移的测量、数据采集、数据处理、数据保存并显示结果等功能;测控软件对硬件设备的通信与控制采用了面向对象的编程思路,例如针对激光干涉仪、直线位移平台、数字多用表等设备,设计了相应的类,提高了软件的可拓展性,同时也便于系统硬件的升级;数据处理采用多种线性拟合算法计算激光位移传感器的线性度,满足不同情况下的参考需求;实验结果表明,测控软件系统运行稳定,数据的自动采集处理方便快捷,减小人工处理数据引入的误差,提高了激光位移传感器校准的准确性和效率。     

激光非接触曲面面形传感器

提出一种用于空间自由曲面测量的激光非接触曲面面形传感器。该传感器结构简单，在光学原理上传感器的输出量与被测量成线性关系，接收物镜绕系统光轴３６０°接收目标面的漫射光，目标面的倾斜产生的影响很小，解决了困扰空间自由曲面测量中阴影效应、倾斜等问题。该传感器的测量范围为４ｍｍ，分辨率为２μｍ，当目标面（漫反射面和金属等镜面反射面）倾斜角为±８５°时，仍能保证２０μｍ的测量精度。     

合成孔径激光成像雷达的光学成像处理

提出了一种合成孔径激光成像雷达(SAIL)光学成像处理器的原理方案,基于侧视/直视SAIL单点目标回波收集方程,对此光学处理器的数据加载时空坐标转换、成像分辨率、成像处理能力等方面进行了理论分析,并进行了实验验证,给出了SAIL大口径验证样机获得的目标回波数据的成像结果。此SAIL光学处理器结构简单、紧凑、功耗低,且具有实时、实地处理SAIL回波信号的能力,在未来机载、星载SAIL系统中有广泛的应用前景。     

激光调频光纤位移传感器多路复用技术的研究

叙述了运用半导体激光器连续波调频外差干涉和频域多路复用原理，研究了光纤位移传感器多路复用技术。已研制成的分频与分幅相结合四路复用光纤位移传感器，可同时进行对多点、多维位移和多种物理量的测量，各路位移测量范围大于１ｍｍ，测量精度优于０．１μｍ及位移分辨率为０．０１μｍ。