可调谐Fabry-Perot滤波器的研究与发展趋势

可调谐Fabry-Perot滤波器在光纤光栅传感及光纤通信中有重要的应用，文章对几种新型的Fabry-Perot滤波器的结构，性能和用途进行了介绍，给出了其发展趋势。     

激光参数及激光超声探测方法对超声信号影响

文中通过激光超声激发过程理论模型,获得激光超声信号的波形特点,并分析相关参数对激发超声信号的影响。应用两种不同的激光超声探测方法对激光超声信号进行探测,即分别采用超声探头和基于双波混合干涉的光学探测方式搭建两种实验装置。实验针对入射激光参数对激发超声信号的影响及两种探测方法获得激光超声信号的特点进行分析。通过实验验证了理论分析结果,得出入射激光参数会影响激发超声的幅度,而基于双波混合干涉的光学探测方式可以获得更为完整的超声波形信息。     

光栅尺解调的分布式光纤光栅传感系统

提出了一种新的利用光栅尺解调一组光纤光栅布喇格波长移动的系统。当光纤光栅所受的应力或温度发生变化时,光纤光栅的布喇格波长会变化(移动)。本系统利用一组光纤光栅作为敏感元件置于被测场中;利用另一组光纤光栅作为跟踪元件,跟踪从作为敏感元件的光纤光栅反射回来的布喇格波长的移动。当作为跟踪元件的光纤光栅的布喇格波长与作为测量元件的光纤光栅的布喇格波长对准时,探测器探测到最大的光强,此时,记下光栅尺的输出作为系统的测量结果。采用数字化的方法确定反射回来的布喇格波长的峰值点,从而提高系统的测量精度,使系统的测量线性大于0.999。并利用一个测量分辨率为0.01μm的光栅尺读出系统的测量结果,使本系统对光纤光栅布喇格波长移动的测量分辨率小于1μ应变量。     

嵌入式系统在线路多参数自动测量系统中的应用

介绍了在线路多参数自动测量系统中应用嵌入式系统的一种设计方法。本方法由嵌入式系统控制多个传感器同时测量轨道线路,通过特定算法计算出线路不平顺程度,指导线路养护维修工作,确保列车运行安全。该系统具有小型化、低功耗、结构紧凑、操作简便、数据处理功能强和用户界面友好的特点,可以代替传统的单片机方案或笔记本电脑方案。     

便携式车轮直径激光测量仪的研制

为实现列车车轮直径快速、精准、非接触测量,设计了一种便携式车轮直径激光测量仪,给出了测量仪的测量原理、总体设计以及软硬件设计。该测量仪通过一维激光位移传感器和磁栅位移传感器扫描获得被测车轮滚动圆的一段圆弧的离散坐标值,由蓝牙将测量数据传送到工业手机的专用软件中,通过数据处理和误差补偿,最后采用最小二乘法拟合圆计算得到被测车轮的直径。通过实验验证,该装置的测量误差小于0.1 mm,重复性误差小于0.08 mm。     

基于共路光线漂移补偿的直线度测量

针对影响激光测量直线度误差的主要因素之一激光光线漂移,提出了一种基于共路光线漂移补偿的直线度误差测量方法,给出了具体的测量原理和系统构成。从产生激光光线漂移的几个因素出发,理论分析了所产生的光线漂移对直线度误差测量的影响,建立了相对应的光线漂移补偿模型。结果表明,进行补偿后激光器出射光线引起的光线漂移在X方向的最大漂移量由28.4μm减少为5.6μm,Y方向的最大漂移量由21.6μm减少到5μm;由温度梯度引起的光线漂移经补偿后最大漂移量由65.7μm减少为8.9μm。实验结果与理论分析均表明,该方法能有效减少各种因素引起的光线漂移对直线度测量结果的影响,提高测量直线度误差的准确性。     

同时测量直线导轨三维转角的系统模型

提出了一种同时测量直线导轨三维转角的新方法。利用光线组合和激光准直技术,基于两个五角棱镜、两个平面反射镜、两个光电探测器,建立了直线导轨运动副三维转角测量的系统模型。通过对三维测量参数详细的理论分析,论证了所提系统模型的可行性。结果表明,在设定参数下系统的三维角度分辨率达到0．07”。整个系统结构简单,测量精度高。其结论对于系统设计提供了理论参考依据。     

一种共路补偿激光漂移的直线度测量方法

在激光基准长距离、高精度直线度测量中,空气扰动是影响其测量精度的一个主要因素。提出了一种简单的共路补偿空气扰动造成激光漂移的方法。角锥棱镜作为位置敏感器,四象限探测器探测角锥棱镜逆向反射光所携带的直线度误差,二维PSD和透镜用来监测空气扰动所带来的角度漂移。实验结果表明,通过补偿后,空气扰动所带来附加位置误差可以减少大约75%。     

路基表面沉降光学测量方法的研究

简单介绍了国内外对高速铁路路基工后沉降的要求,并针对我国现有路基沉降测量方法的不足,提出一种基于CCD的路基沉降光学测量新方法。该方法以CCD作为探测器,通过CCD上像点的位移来测量路基表面沉降。重点介绍了测量系统成像透镜的优化和关键器件的选择,并通过ZEMAX模拟实验和实验室测量实验验证了系统的可行性。     

一种多自由度误差同时测量方法

提出一种基于激光准直技术的多自由度误差同时测量方法。采用半导体激光单模光纤组件为光源,分别以角锥棱镜和分光直角棱镜作为二维直线度误差和三维角度误差的敏感器件,实现了直线导轨五自由度误差的同时测量,且测量移动部分无电缆连接。通过理论分析及实验,验证了方法的可行性和可靠性。在设定参数下,直线度、俯仰偏摆角和滚转角误差的测量分辨率可分别达到0.1μm,0.1″和0.3″。