1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 重庆大学光电工程学院,重庆 400044
以光纤光栅为传感元件的测量系统在航空航天、石油化工、****等领域得到了越来越多的应用,在需要对振动冲击、动态应变等进行测量的场景中,对光纤光栅特征信号进行高速高精度解调是保障光纤光栅传感技术有效应用的关键。本文对光纤光栅高速动态信号解调方法的国内外研究现状进行了综述,按照光谱、光强、相位、微波频谱等对光纤光栅解调方法进行分类,介绍了各解调方法的原理与典型应用,对现阶段各解调方法所能实现的主要技术指标进行了分类整理。最后,对各方法的优缺点进行了对比分析,对一些涉及高速动态测量的场景以及对应可能采用的高速解调方法进行了梳理,并对高速光纤光栅解调方法的未来发展方向进行了展望。
光栅 信号解调 光纤传感 高速动态测量 中国激光
2023, 50(10): 1000001
1 湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
3 武汉滨湖电子有限责任公司, 湖北 武汉 430068
使用波长为1 030 nm飞秒脉冲激光在M35高速钢表面加工微凹坑阵列, 运用光学显微镜、白光干涉仪和接触角测量仪分别测量样品表面的三维形貌和接触角, 探究不同参数对样品表面形貌和接触角的影响规律。结果表明, 随能量密度和扫描次数增加, 微凹坑的半径和深度均增大, M35高速钢表面接触角减小, 样品表面亲水性增大, 微凹坑间距减小可提高M35高速钢表面的亲液性。试验结果可为高速钢表面润湿性的研究提供参考。
激光加工 表面微织构 M35高速钢 润湿性 laser processing surface texture M35 high-speed steel wettability
1 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆 400714
车载抬头显示系统(HUD)通过挡风玻璃反射形成虚像,由于存在光学系统像差,实际虚像并非呈理想平面分布。在现有HUD虚像测量方法中,虚像被视为垂直光轴的平面图像处理,这与实际情况明显不符。为了解HUD虚像的特点,提出利用光线追迹求解最小弥散圆位置来确定眼动范围内HUD虚像像点三维坐标的方法,由此得出不同位置处观察的HUD虚像形貌;进一步建立了基于双目视觉的HUD虚像测量模型,分析了双目基线和相机参数对测量误差的影响,最后对实际HUD虚像进行了三维坐标测量实验。实测虚像形貌与仿真结果基本一致,整体平均相对误差为2.5%。本文方法可以进一步应用于增强现实HUD系统等虚像的三维形貌测量。
测量 抬头显示 虚像测量 双目视觉 像差 光学学报
2022, 42(19): 1912001
1 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 中国航发四川燃气涡轮研究院, 四川 绵阳 621000
为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系。通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下对AOC中的超声波声场进行仿真分析。根据超声波的声场分布特性,可以发现几何装配错位会导致AOC内部形成不发生声光相互作用的区域,并揭示此区域长度与错位量的关系。通过分析声光相互作用区与不发生声光相互作用区之间的光学界面,发现位置失配会在输出光中发生双光束干涉效应,其对实际光学系统的输出会产生影响。基于双光束干涉原理搭建一种测量不发生声光相互作用区域长度的实验系统,所得结果证明理论分析的合理性。
光学器件 声光移频器 失配特性 干涉效应 超声波声场 光学学报
2021, 41(22): 2223001
1 湖北工业大学中英联合超快激光加工研究中心, 湖北 武汉 430068
2 现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
3 上海市激光技术研究所, 上海 200233
激光熔覆能改善基体材料表面的耐磨、耐热和耐腐蚀等力学及化学性能, 可以延长工件的使用寿命, 节约经济成本。现阶段对于燃气轮机叶轮、叶片的修复工艺有很多, 各有优缺点。从工程应用的角度考虑, 研究了激光熔覆功率对熔覆层表面形貌及稀释率的影响, 并分析了其金相组织。实验结果表明, 在只考虑激光功率, 而其它工艺参数不变的情况下, 熔覆层宽度和高度随激光功率的增大而增大, 稀释率随激光功率的增大亦增大, 并且当能量密度在8.49 kJ/cm2~10.62 kJ/cm2时, 金相组织致密, 无裂纹、气孔等缺陷, 可应用于实际工件修复中。
激光熔覆 能量密度 激光功率 熔覆层 laser cladding energy density laser power cladding layer
重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
结合应用广泛的粒子群算法,通过数值仿真,深入探究了其关键参数对解调误差的影响规律,发现光纤布拉格光栅(FBG)谱形复用数量越大,谱形重叠程度越大,关键参数选择的范围越小。以最大解调误差为评价指标,定量分析得出了关键参数的合理设置范围,在优化条件下,FBG谱形复用解调性能得以提升,并通过实验验证了这一结论。
光纤光学 谱形复用 粒子群算法 解调 参数优化