国防科技大学气象海洋学院,湖南 长沙 410073
提出一种瑞利散射信号诱导串扰抑制技术。理论分析表明,采用相位调制器对高相干连续光施加余弦相位调制,可通过设置相位调制频率抑制瑞利散射信号和由其诱导产生的通道串扰,余弦相位调制的幅度越大,串扰抑制效果越好。以基于弱反射率光纤光栅的准分布式声波传感系统为例,开展了瑞利散射诱导通道串扰抑制技术实验研究,实验中串扰抑制了23.85 dB,实验结果验证了所提方法的有效性。
光纤光学 光纤传感 分布式光纤传感 分布式声波传感 光纤布拉格光栅
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230131
1 国家山区公路工程技术研究中心,重庆 400067
2 招商局公路信息技术(重庆)有限公司,重庆 400067
3 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院,广东 深圳 518055
采用某品牌道路综合检测车的车载式激光路面平整度检测系统,通过试验研究发现连续纵坡和小半径圆曲线路段下的纵断面相对高程及相应的国际平整度指数IRI测试结果存在异常波动。主要原因是检测车在连续上坡阶段车身姿态表现为后仰,连续下坡阶段车身姿态表现为俯冲,左转弯时车身姿态表现为右倾,右转弯时车身姿态表现为左倾,车身的俯仰和侧倾姿态会协同激光测距传感器产生偏移,导致输出的断面高程数据异常,国际平整度指数IRI测试结果失真。试验研究结果表明,基于激光测距及单轴加速度惯性修正技术的车载式激光路面平整度检测系统对于低等级公路复杂线形路段存在不适用性,其相应的激光测距修正技术尚待进一步研究。
连续纵坡 小半径圆曲线 俯仰 侧倾 车载式激光平整度 continuous longitudinal slope small radius circular curve vehicle pitch vehicle roll vehicle mounted laser flatness
国防科技大学 气象海洋学院深海科学与技术实验室, 长沙 410073
随着远程光纤水听器系统传输距离的不断扩展, 各类光学非线性效应的影响日益凸显, 并已成为制约远程光纤水听器系统性能的瓶颈。回顾了远程光纤水听器系统中光学非线性效应研究进展, 对系统中存在的光学非线性效应进行分析, 并重点介绍了系统中受激布里渊散射与调制不稳定性的产生机理及其对系统相位噪声的影响, 并介绍相应的抑制方法。
光纤水听器 受激布里渊散射 调制不稳定性 optical fiber hydrophone stimulated Brillouin scattering modulation instability
国防科技大学气象海洋学院,湖南 长沙 410073
光纤水听器(FOH)作为一种新型水声传感器,可应用于水下目标探测、石油天然气勘探、地震检测等**和民用领域。随着海洋背景噪声的增大和水下目标降噪水平的提高,人们对FOH的性能要求也越来越高。因此,从FOH的主要发展方向、关键技术、新型FOH三个层面介绍了FOH技术,包括大规模FOH阵列、甚低频探测、深海远程传输、拖曳细线阵、窄线宽激光器、信号处理、光纤矢量水听器和分布式FOH等方面,对于FOH系统的理论研究和实际应用具有一定的指导意义。
光纤光学 光纤矢量水听器 细线拖曳阵 分布式光纤水听器 深海远程传输 激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306009
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
为了在光电跟踪控制系统中实现复合控制以提高跟踪精度, 构建了基于模型自适应卡尔曼滤波算法的复合控制结构。首先, 利用跟踪脱靶量数据和仪器位置数据合成目标角位置数据; 然后, 利用模型自适应卡尔曼滤波算法对目标角位置数据进行滤波估计以获得目标角速度信息; 最后, 将目标角速度信息前馈到速度回路, 从而构成复合控制系统。实验结果表明: 采用复合控制结构后, 目标跟踪精度提高了50%。基于模型自适应卡尔曼滤波算法的复合控制技术能够在保持原反馈控制系统稳定性的条件下提高跟踪精度。
复合控制 卡尔曼滤波算法 模型自适应 光电跟踪 combined control Kalman filter model adaptive electro-optical tracking
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 清华大学 精密计量与仪器科学国家重点实验室, 北京 100084
高能激光功率高、能量大, 造成激光能量计容易损坏和测量不确定度增加。围绕上述问题对国内外现有的几种高能激光能量直接测量方法进行了比较和归纳, 对各种技术的优点和缺点作了深入的分析, 在此基础上阐述了高能激光能量直接测量技术的发展趋势。研究表明, 提高热交换效率是提升高能激光能量计测量能力最高效的措施, 尤其是在采用体吸收模式和强制热交换模式的情况下这种效果更加明显; 消除吸收体上温度梯度对吸收体材料比热和温度传感器响应时间的影响是提高被动吸收型高能激光能量计测量准确度的关键, 在水流冷却型高能激光能量计和水流直接吸收型高能激光能量计中消除水流相变的影响和控制水流温度场不均匀造成的影响则是保证温度准确测量的关键。目前各种高热交换效率和新体制的测量方法得到快速发展和应用, 系统的测量能力和测量准确度大幅提高, 为了适应未来长时间测量需求, 能量累积型高能激光能量计逐渐被功率平衡型高能激光能量计所替代。
高能激光 能量计 发展趋势 热交换效率 温度梯度 测量不确定度 high energy laser energy meter development trend heat exchange efficiency temperature gradent measurement uncertainty 红外与激光工程
2017, 46(7): 0706004
1 中国工程物理研究院 激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
高能激光会造成吸收体材料表面的温度急剧升高甚至损坏,同时造成吸收体上长期存在较大的温度梯度,这给温度的准确测量造成了很大的难度,为解决上述问题,提出了一种阶梯状镀金反射锥和V型槽结构的吸收体,通过对镀金锥的设计将能量分配到吸收体各部分上,研究了V型槽的几种设计方法对温度场和表面温度的影响,研究表明通过对吸收体各部分的质量和V型槽的参数控制可以大幅降低吸收体各部分的温度梯度、吸收体表面温度和吸收体的平衡时间,从而提高高能激光能量计的激光损伤阈值,并降低温度准确测量难度和减少热损失,最终达到提高准确度的目的。
激光能量计 吸收体 温度场 温度梯度 V型槽 laser energy meter absorber temperature field temperature gradient V-groove 强激光与粒子束
2015, 27(12): 121001
1 清华大学精密计量与仪器科学国家重点实验室, 北京 100084
2 中国工程物理研究院激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
在高能激光能量计吸收体上很长时间内均存在较大的温度梯度,这导致吸收体真实温度的测量非常困难,材料的比热、传感器的响应度和吸收体的热损失对测量准确度的影响较显著,模拟了吸收体上温度场特性,提出了一种利用多个分立的热电偶传感器测量吸收体的温升的方法,通过对热电偶的间距以及在吸收体中的深度加以控制,可以准确地反映吸收体上每一小部分的平均温度,从而达到对比热和传感器响应度修正的目的;采取措施大幅降低热损失比例,并结合实际温度场分布和系统热平衡时间对热损失可以获得热损失占比;利用光线追迹方法可以大幅简化吸收体吸收率研究,以实际光束和吸收腔参数为模拟对象计算了吸收腔的吸收率,并对测量结果进行修正。在分析了系统各个环节的测量不确定度的基础上估算出设计的激光能量计的测量不确定度约为5.8%(k=2),采用现场比对方法验证该测量不确定度的合理性。
测量 激光能量计 石墨锥 吸收体 热损失 测量不确定度 光线追迹
1 中国工程物理研究院 激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 清华大学 精密计量与仪器科学国家重点实验室, 北京 100084
3 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
提出了一种利用电加热丝作为校准源的高能激光能量计校准方法,将水流从吸收腔前端导入至加热容器,在加热后流入吸收腔。通过精确计量水流吸收的热能并与能量计测量结果进行比较,达到对高能激光能量计校准的目的。研究表明校准系统的热交换模型与吸收腔内的热交换模型一致,均经历了储能和功率平衡两个阶段。水流及相变气体的散射效应对测量结果的影响较小,经过修正后可以忽略其影响。通过深入分析各个环节的测量不确定度表明,残留能量和流量变化对测量不确定度的影响最显著,增加水箱的容积可以有效降低残留能量对测量不确定度的影响。在对各个环节的影响修正后估算出系统的测量不确定度约为4.8%(k=2),被校高能激光能量计校准后的测量结果与其他类型的参考高能激光能量计进行比对,两者具有很好的一致性,修正因子仅为1.006,标准偏差为1.4%。
高能激光 能量计 校准 水流吸收型 吸收腔 测量不确定度 high energy laser energy meter calibration water-absorption-type absorption cavity measurement uncertainty 强激光与粒子束
2014, 26(12): 120201