使用仿真软件对模组以及各零件的温度分布情况进行仿真，对热仿真流程以及仿真结果的正确性进行研究。首先，使用仿真软件对模组的散热情况进行分析，得到模组整体以及各零件的温度分布情况；然后，将模组置于25 ℃恒温箱中，使用多路温度探测仪对模组表面以及液晶显示屏下表面的随机点位的温度进行测量；最后，将仿真模拟的点位温度与实际测量的点位温度值进行对比，计算出温升误差值，通过温升误差值大小，对比实测结果与仿真分析结果，验证模拟仿真的正确性。通过对比分析实验结果与仿真结果，得出结论：模组在室温下达到稳定工作状态时，通过热仿真计算出的结果和实际测量的温度数值差异不大，二者的温升误差最大为3.5%，相对较小。因此，仿真结果具有理论参考性，模组散热设计满足工程设计要求。
模组 有限元分析 热仿真 module finite element analysis thermal simulation
Author Affiliations
Abstract
1 Key Lab of Optoelectronic Technology & Systems of Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400044, China
2 5011 District Measurement Station of Weapon Industry, Chongqing 400050, China
Reflective fiber optic sensors have advantages for surface roughness measurements of some special workpieces, but their measuring precision and efficiency need to be improved further. A least-squares support vector machine (LS-SVM)-based surface roughness prediction model is proposed to estimate the surface roughness, Ra, and the coupled simulated annealing (CSA) and standard simplex (SS) methods are combined for the parameter optimization of the mode. Experiments are conducted to test the performance of the proposed model, and the results show that the range of average relative errors is 4.232%–2.5709%. In comparison with the existing models, the LS-SVM-based model has the best performance in prediction precision, stability, and timesaving.
120.6660 Surface measurements, roughness 060.2370 Fiber optics sensors Chinese Optics Letters
2017, 15(9): 091201
1 中国科学院上海天文台, 上海200030
2 中国科学院行星科学重点实验室, 江苏 南京 210008
3 中国科学院射电天文重点实验室, 江苏 南京 210008
4 中,国科学院上海天文台, 上海200030
5 哈尔滨工业大学 威海分校, 山东 威海 264209
天马望远镜(简称TM65 m)所建地区属于软土层, 为保证望远镜高指向精度, 需要坚实的基础支撑高精度的方位轨道平面。2012年7月~2015年7月, 基于精密水准测量系统, 采用闭合法对基础沉降及轨道面精度共进行了11次测量。测量数据表明基础沉降逐渐趋于均匀沉降, 轨道面均方根误差为0.47 mm。测量结果显示天线的基础沉降和轨道面高程随方位角的变化具有相关性, 说明基础沉降直接影响了轨道面的精度。采用实验、仿真和理论相结合的方法分析轨道面不平度引起的天线方位轴在东西和南北方向的误差。首先, 线性插值测量的轨道不平度数据, 提取某方位角对应的天线方位滚轮6支点的高程, 然后将高程差作为约束边界条件施加到有限元模型上, 最终仿真分析获得不同方位角下方位轴的倾斜量。同时, 利用安装在天线座架上的电子倾斜仪对轨道面不平度进行测量, 建立了倾斜仪x和y向输出数据与方位轴倾斜及对应方位角的关系模型, 经拟合计算得到方位轴的倾斜量随方位角的变化关系曲线。仿真和理论分析结果具有很好的一致性, 轨道面不平度对指向精度的影响在±4″内, 分析结果为天线指向模型修正提供了依据。
天线结构 基础沉降 轨道面精度 指向精度 antenna structure foundation settlement track surface accuracy pointing accuracy 红外与激光工程
2016, 45(11): 1117006
1 吉林大学, 集成光电子学国家重点联合实验室, 电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 吉林农业大学信息技术学院, 吉林 长春 130118
3 吉林大学, 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心, 仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130061
根据中红外光谱吸收原理, 利用甲烷（CH4）气体分子在7.5 μm处的基频吸收特性, 设计了一种基于量子级联激光器（QCL）和新型多反射长光程气体吸收气室（MPC）的甲烷气体传感器。 该仪器使用了可进行热电冷却、 工作在脉冲方式下、 中心波长为7.5 μm的QCL, 通过在室温条件下调节其注入电流（500 mA～1.6 A调节范围）, 其出射光波长可以扫过CH4（1 332.8 cm-1）气体吸收线。 同时使用了一种紧凑型MPC（40 cm长, 800 mL采样容积）, 使得系统有效总光程达到16 m。 此外, 系统中使用了参考气室, 并加入了空间滤波光学结构以满足MPC对入射光束的要求, 配合差分吸收光谱检测原理, 有效地改善了光束质量, 降低了由光源波动引起的噪声, 提高了仪器的检测灵敏度。 通过对不同浓度的甲烷气体进行多次检测, 该仪器的稳定性能良好, 按信噪比为1计算, 可实现对甲烷气体的检测下限为1 μmol·mol-1。
甲烷 量子级联激光器 多反射气体吸收气室 空间滤波 差分吸收 Methane Quantum cascaded laser Multi-pass gas cell Spatial filtering Differential optical absorption 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1291
1 吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 长春 130012
2 吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 长春 130026
为了满足中红外波长调制光谱技术中室温连续中红外量子级联激光器的驱动要求, 设计并研制了一种量子级联激光器驱动电源系统.首先, 设计了直接数字合成模块来产生直流、锯齿波和正弦波的叠加驱动信号以调谐激光器的电流, 进而调制其输出波长；其次, 设计了高速(约40 ns)过流保护电路, 配合电压深度负反馈原理, 保证激光器工作的可靠性, 提高激光器电流的稳定度；再次, 将比例-积分-微分软件算法与温度模拟控制电路相结合, 在简化电路结构的同时, 有效地控制和稳定激光器的温度, 防止因温度变化造成激光器输出波长的漂移和发光功率的波动.利用该驱动电源系统对中科院半导体所研制的中心波长为4.76 μm的量子级联激光器做驱动测试,结果表明:驱动电源系统电流调节的线性度为0.0068%, 驱动电源的长期(240 h)电流稳定度为4.99×10-5, 量子级联激光器的光强稳定度为5.07×10-4, 控温稳定性为0.01℃, 温度稳定时间为17 s;当量子级联激光器的驱动电流为330 mA, 温度为21℃时, 在240h内峰值波长的漂移为±0.02nm.
光电子学 中红外 量子级联激光器 电源 驱动电路 Optoelectronics Mid-infrared Quantum cascade lasers Power Drive circuits 光子学报
2015, 44(12): 1213001
1 吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 长春 130012
2 吉林大学 仪器科学与电气工程学院,长春 130026
为了满足中红外一氧化碳检测中分布反馈量子级联激光器的驱动要求, 设计并实现了一种专用型脉冲驱动电源.首先, 研制了高稳定的供电系统和完善的保护系统, 显著提高了驱动脉冲的质量并保证了电源工作的可靠性;其次, 依据“多级隔离”的思想设计了电源各功能电路, 很大程度上提高了驱动电源的抗干扰能力;同时, 将深度电压负反馈与比例-积分-微分控制算法相结合, 有效提高了输出电流的稳定度.利用该驱动电源对中科院半导体所研制的波长为4.76 μm的分布反馈量子级联激光器做了驱动测试.实验结果表明, 在长时间 (200 h) 运行中, 系统驱动电流的稳定度为2.5×10-5, 线性度为0.004%, 满足分布反馈量子级联激光器的驱动要求, 为中红外一氧化碳的可靠检测提供了保障.
光电子学 红外 量子级联激光器 电源 驱动电路 Optoelectronics Infrared Quantum cascade lasers Power Drive circuits
1 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 清华大学自动化系, 北京 100084
3 吉林大学仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130026
为了给从事红外混合气体检测领域的研究人员提供一定的借鉴与参考, 针对红外混合气体检测系统中的光学复用结构以及检测方法进行了详细评述。 目前, 以量子级联激光器(QCL)、 带间级联激光器(ICL)为代表的相干光源已逐渐取代热辐射红外光源、 红外发光二极管(LED)等传统非相干光源, 成为红外混合气体检测中的主流光源。 相应地, 具有超高探测度和极短响应时间的红外光探测器也逐渐超越以往的红外热探测器, 占据红外探测器领域的主导地位。 基于“复用思想”的光学复用结构则是红外混合气体检测系统的核心, 主要包括单光源复用检测结构和多光源复用检测结构。 其中, 单光源复用检测结构以其体积小、 集成度高等优点成为构建便携式混合气体检测系统的重要选择; 而多光源复用检测结构是时分复用、 频分复用、 波分复用等思想的具体化, 并凭借其较宽的光谱覆盖范围、 较高的光谱分辨率等优势成为当前混合气体检测系统中的主导结构。 应用于红外混合气体检测的检测方法主要有非分光红外(NDIR)光谱技术、 波长/频率调制光谱技术、 腔增强光谱技术以及光声光谱技术等。 研究人员可通过对红外混合气体检测系统各组成部分充分了解后, 设计出实用的红外混合气体检测系统, 对工农业生产、 环境监测、 生命科学等诸多领域都具有重要意义。
红外混合气体检测 红外光源 光学复用结构 红外光谱技术 IR mixed gas detection IR light source optical multiplexing structure IR spectroscopic techniques 光谱学与光谱分析
2014, 34(10): 2851
重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400030
为了准确快速评定平面度误差，提出将改进人工蜂群(MABC)算法用于平面度误差最小区域的评定。介绍了评定平面度误差的最小包容区域法及判别准则，并给出符合最小区域条件的平面度误差评定数学模型。叙述了MABC算法，该算法在基本人工蜂群算法(ABC)模型的基础上引入两个牵引蜂和禁忌搜索策略。阐述了算法的实现步骤，通过分析选用两个经典测试函数验证了MABC算法的有效性。最后，应用MABC算法对平面度误差进行评定，其计算结果符合最小条件。对一组测量数据的评定显示，MABC算法经过0.436 s可找到最优平面，比ABC算法节省0.411 s，其计算结果比最小二乘法和遗传算法的评定结果分别小18.03 μm和6.13 μm。对由三坐标机测得的5组实例同样显示，MABC算法的计算精度比遗传算法和粒子群算法更有优势，最大相差0.9 μm。实验结果表明， MABC算法在优化效率、求解质量和稳定性上优于ABC算法，计算精度优于最小二乘法、遗传算法和粒子群算法，适用于形位误差测量仪器及三坐标测量机。
平面度误差 人工蜂群算法 最小区域评定 误差评定 flatness error Artificial Bee Colony(ABC) algorithm minimum zone evaluation error evaluation
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optoelectronic Technology and System, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400030, China
A multi-parameter fusion algorithm (MPFA) for auto-focus (AF) is discussed. The image sharpness evaluation algorithm (ISEA) and zoom tracking method (ZTM) are combined for AF. The zoom motor position (z) and background complexity (c) are regarded as the main parameters of this algorithm. A priority table depending on z and c is proposed. Modified ISEA or ZTM is adopted according to the priority table value. The hardware implementation of the MPFA on Texas Instruments' Davinci digital signal processor is also provided. Results show that the proposed scheme provides faster focusing compared with the conventional approaches.
图像清晰度评价 变焦跟踪算法 优先级表 000.3110 Instruments, apparatus, and components common to the sciences 040.1490 Cameras 110.2960 Image analysis 110.5200 Photography Chinese Optics Letters
2010, 8(6): 580
