激光辐照下红外测温的误差补偿方法研究

为了提高激光辐照下加热点处红外测温精度,建立了多变量测温补偿模型,研究了测量距离、测量角度与测量精度的关系。采用单一变量与正交变量结合的方法,建立关于测量距离与测量角度的二元变量补偿模型,并进行误差补偿模型验证实验。结果表明:补偿模型与实际测量结果可以较好地匹配,补偿后测量误差为±1.25%,与补偿之前相比测量精度提高64.25%,验证了补偿模型的正确性,为激光辐照下加热点温度红外测量提供理论指导。     

凹面光栅衍射效率测量值的影响因素及补偿方法研究

通过仪器获得的凹面光栅的衍射效率是相对值,其测量值的精度受测量过程和补偿方法的影响。为使效率测量值的测量精度得到进一步提高,有必要对测量值产生影响的主要因素进行深入研究。该文进一步考察了影响衍射效率测量精度的主要因素,针对待测凹面光栅根据待测波长的测试要求进行旋转造成光束截面变化而产生的问题,适当补充原理性方案,并在此基础上推导出了适用于凹面光栅的光束截面变化因子k(θ)的解析表达式。基于影响测量精度因素与理论值之间的非线性关系,提出采用二次非线性回归分析的方法对测量结果进行补偿,给出了提高衍射效率测量精度的补偿公式。实验结果表明,对光栅衍射效率的测量值进行进一步补偿后,使得补偿值与理论值之间的整体误差范围由±2.5%缩小为±0.3%以内,与线性回归分析方法相比,显著缩小了补偿值与理论值之间的差距,进一步保证了衍射效率的准确测量。将补偿过程嵌入测量程序,该方法能够实时补偿测量结果,满足仪器准确测量的要求。     

真空腔测量空气折射率的方法及精度分析

空气折射率的测量及补偿效果在高精度激光干涉测量中起着“瓶颈”作用。分析了空气折射率的补偿原理 ,研究了用预抽气真空腔测量和补偿空气折射率的测量原理、方法及装置 ,分析了该方法对测量误差产生的原因。最后对测量精度作出了估计。     

基于强度补偿式光纤传感器测金属线胀系数

分析了强度补偿式光纤位移传感器的补偿机理.通过测量定标,应用最小二乘法确定了该传感器的特性曲线和拟合方程.使用强度补偿式光纤传感器测量了黄铜和铝杆的线胀系数.实验结果表明:强度补偿式光纤位移传感器采用比值运算法给出测量结果,其灵敏度高,稳定性好,用其测量微小位移,可消除一些传统测量方法中待测参量较多而引入过多测量误差的问题,实现非接触测量,且克服反射式非补偿位移传感器因光源光强波动、光纤传输介质损耗及环境光干扰所带来的测量误差.     

二次电子发射对质子束流测量精度的影响

二次电子发射直接影响法拉第探测器测量质子束流的精度,减小或消除二次电子发射的影响是提高束流测量精度的关键。根据二次电子补偿原理设计了二次电子补偿型同轴法拉第探测器,实验发现探测器测量质子束流强度时不能完全实现二次电子补偿。为改进和完善探测器的设计,从理论上分析了补偿片未能完全消除二次电子对束流测量影响的原因,是由于补偿片前向发射二次电子数目大于收集极后向发射二次电子数目所致。为此设计了质子束穿过金属箔发射二次电子测量装置,测量得到能量为5~10MeV质子穿过10μm厚铜箔时前向与后向发射二次电子产额,验证了理论分析的正确性。     

绝对重力测量中振动传感器振动补偿性能的分析

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响,并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能.实验结果显示,采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制,在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差,但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低,在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作.采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制,在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差.本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据,有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑.     

频率扫描干涉仪漂移误差正反向扫描补偿法

频率扫描干涉仪对测量过程中光程差的漂移非常敏感,目标镜的微小位移会被放大几千倍,使得测量结果严重失真,因此必须消除或减弱漂移误差。针对现场测量中目标镜的低频振动或缓慢漂移,根据光频连续正反向扫描测量值漂移误差放大项大小近似相等、符号相反的特性,提出了一种光频连续正反向快速扫描的漂移误差补偿方法,并进行了频率扫描干涉仪漂移误差补偿实验,分析对比补偿前后的实验结果,验证了该方法的可行性。实验结果表明,在测量距离约1543.3mm处,目标镜振动频率为4.7Hz,振幅为1μm,采用补偿后,连续40次采样测量的标准差由补偿前的51.9μm下降到8μm。     

电子罗盘水平状态下航向角误差补偿算法的研究

针对电子罗盘测量时存在传感器的零位、灵敏度误差和干扰磁场引起的航向角误差问题,应用一种航向角误差补偿算法进行校正;在分析了电子罗盘航向角测量的工作原理、航向角误差形成原因的基础上,详细阐述了该补偿算法的实现原理,并通过LbVIEW软件仿真验证;同时设计了两种测量方案和测试系统,利用HMC1043芯片的电子罗盘进行多次实测验证并得出结论;实验结果表明:补偿后电子罗盘测量的航向角误差在4.5°以内;该补偿算法补偿效果良好,实现简单。     

长度测量中违背阿贝原则产生误差的平行尺补偿

提出了一种平行尺补偿方法 ,可以对一维和二维情况由于违背阿贝原则的长度测量所引起的误差进行补偿。计算表明 ,对于直线度为 1′的直线运动导轨 ,在一维情况下违背阿贝原则 ,用双平行尺补偿与符合阿贝原则的测量仅增加 0 0 3μm的误差 ;而在相同情况下 ,无平行尺补偿的不符合阿贝原则的测量将产生 30 μm的误差。对于二维情况下的三平行尺补偿的计算也有相同的结论。计算分析表明 ,平行尺补偿有较高的补偿精度。并且简单易行 ,这种补偿原理可以看作为对阿贝原则的推广 ,对于长度测量仪器的设计提出了一种新的思路     

40 Gb/s光时分复用系统中两级偏振模色散自适应补偿实验研究

偏振模色散效应严重制约着长距离高速光纤通信的发展,偏振模色散的自适应补偿成为光通信领域研究的焦点。利用两阶段偏振模色散补偿器,采用6个自由度的粒子群优化算法(PSO),通过在线监测搜索光纤链路信号的偏振度极值作为反馈控制信息,在40Gb／s归零码高速光纤传输链路中成功实现了ms量级的偏振模色散自适应补偿。补偿前后采用庞加莱球法测量光纤链路中偏振模色散量,测量结果表明在信号中心波长1560．5nm处,差分群时延补偿前后测量值分别为21ps和1．3ps,而二阶偏振模色散补偿前后测量值分别为266ps^2和43．5ps^2。补偿后实验链路中的一阶和二阶的偏振模色散同时得到不同程度的补偿,并且系统的总的功率代价在误码率为10^-9时小于1dB。     

一种带温度补偿的数字倾斜角测量系统

提出了一种带温度补偿的数字倾斜角测量系统,阐述了系统组成、温度补偿原理和软件设计,采用电子倾角器、A/D转换器、单片机、温度传感器实现了在宽工作温度范围内的倾斜角测量,消除了环境温度变化引起的偏差.系统通过实验验证,达到了较高的测量准确度,并在某项目的水平倾斜角测量系统中得到应用.     

Polarization Mode Dispersion in High-Speed Optical Communication Systems

We review the research progress concerning some fundamental issues related to polarization-mode dispersion (PMD) in high-speed fiber-optic transmission systems. We pay particular attention to issues such as the PMD-induced pulse broadening, PMD measurement and emulation, as well as PMD compensation. An electrical equalization technique based on a transversal filter and an optical technique based on a nonlinear chirped fiber Bragg gratings for PMD compensation will be discussed.     

Polarization Mode Dispersion in High-Speed Optical Communication Systems

Abstract

We review the research progress concerning some fundamental issues related to polarization-mode dispersion (PMD) in high-speed fiber-optic transmission systems. We pay particular attention to issues such as the PMD-induced pulse broadening, PMD measurement and emulation, as well as PMD compensation. An electrical equalization technique based on a transversal filter and an optical technique based on a nonlinear chirped fiber Bragg gratings for PMD compensation will be discussed.     

Fiber optic sensing applications using the entangled states walk-off compensations

This paper presents a new concept of the measurement of the entangled photon states timing walk-off in fiber optic systems. The relationship between the applied physical parameter on fiber optic and timing walk-off compensation can be performed. When polarized light pulse propagates into a fiber optic length, a pair of the entangled photons introduces the change in phase difference, i.e. birefringence, which can be recovered and detected. The potential of use in applications such as quantum interferometer and fiber optic remote sensing is proposed and described. The increase in measurement resolution in terms of the entangled photon walk-off length is analyzed and discussed.     

单点金刚石机床及其在光学工程领域的应用

介绍了单点金刚石车床概念,总结回顾了单点金刚石车床在国防和商业领域内的发展状况,给出了目前商用单点金刚石车床的典型产品。对单点金刚石车床的关键零部件和核心技术,如空气静压主轴、液压导轨、直流电机、对刀装置、误差补偿和自适应控制等进行了分析。最后,介绍了适宜单点金刚石车削加工的材料,分析了快刀伺服和慢刀伺服在光学元件中的应用以及所加工的光学元件在国防和商用光电产品中的应用,并以主次镜望远镜系统和精密光学系统无调整装配为例,说明了单点金刚石车削在光电产品中的重要作用。     

船舶运动状态下风速风向测量补偿与数字仿真

为了研究船舶运动状态下的风速风向精确测量,设计了一种船舶风速风向动态测量及误差补偿的数字仿真系统。通过对船舶航行状态下的风速风向测量原理进行分析,建立了船舶平面运动的相对风速风向和真风风速风向的解算模型,并根据船舶空间运动的风速风向测量及其误差补偿算法,对船舶横摇、纵摇状态下的风速风向的动态测量和误差补偿进行了数字仿真。数字仿真结果表明,该方法能够消除船舶航行时的运动姿态对风速风向测量带来的影响,为船舶的操纵控制和航行安全提供了精确和可靠的风速风向数据信息。     

反射温度补偿法对红外测温的补偿计算与误差分析

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,介绍了反射温度补偿法的原理与实施方法,得到了该补偿方法的理论计算公式及误差的计算公式,分析了补偿效果及补偿后各影响因素对红外测温的影响,同时用实验验证了该补偿方法的有效性与适用性。研究发现,该补偿方法简单易行,精度高,适用于大部分的红外热像仪,具有一定的推广价值;补偿效果与采用的红外反射镜的材料有关;短波热像仪的补偿效果比长波热像仪好。     

Examination of the upper measurement limit in displacement measurement using fringe compensation in digital holography

Digital holography is a widely used method for displacement measurement in coherent optical metrology. An obvious limit of the method is that too large displacements result in dense fringes, so the fringes are practically invisible. The maximum number of contour fringes in displacement measurement is limited, because the cameras are discrete devices and sampling theory plays an important role. Because of the limited measurement range, compensation methods are promising tools for practical measurements. It can be shown that the practical measurement range can be extended above the Nyquist sampling limit. Compensation methods can be digital, because digital holographic interferometry operates with images recorded with a digital camera. In our research work the upper measurement range of fringe compensation method was examined. Our goal was to perform automatic compensation even if the displacement is higher than the measurement range of the basic method. The operation of the automatic fringe compensation method was based on the combination of two types of out-of-plane displacement measurements with different sensitivities.     

带温度补偿的分布式光纤温度传感系统设计

针对分布式光纤温度传感系统(Distributed Optical Fiber Temperature Sensing System,DTS)在线测温精度不高的问题,提出了使用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)解调仪对DTS进行温度补偿。对不带温度补偿的DTS进行了温度测量和数据分析,证明了进行温度补偿的必要性。设计了带温度补偿的DTS并进行了温度测试。实验结果表明,在使用FBG解调仪对DTS进行温度补偿后,DTS的温度精确度可以达到0.3℃。