1 郑州轻工业学院物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
2 郑州轻工业学院机电工程学院, 河南 郑州 450002
3 北京交通大学理学院, 北京 100044
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0.1 μm ，0.1″和0.3″。
测量 多自由度 误差 激光准直 激光与光电子学进展
2014, 51(8): 081203
1 郑州轻工业学院物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
2 郑州轻工业学院机电工程学院, 河南 郑州 450002
精密直线运动系统在高端加工制造等领域具有重要地位，六自由度误差的高精度测量方法与技术是提高其精度的必要手段，而滚转角误差是其中最难测量的一个参数。总结并介绍了目前国内外的多种滚转角测量方法，给出了每种测量方法的原理和发展现状，比较了各种方法的优缺点，讨论了其发展趋势。
测量 滚转角 激光技术 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 040002
1 郑州轻工业学院技术与物理系, 河南 郑州 450002
2 北京交通大学理学院, 北京 100044
提出了一种以单个直角棱镜为敏感元件的三维小角度同时测量方法。准直光束垂直入射到镀有分束膜的直角棱镜的斜边面，其反射光束产生2倍于俯仰和偏摆角的偏向，由四象限探测器QD1接收，可实现俯仰和偏摆角测量；透射光束经直角棱镜反向折回，其方向也发生2倍于俯仰角的偏向，同时产生包含滚转角信息的平移，此光束由另一四象限探测器QD2接收，利用两个四象限探测器差分测量可实现滚转角测量，并避免了误差串扰，同时增强了抗干扰能力。通过理论分析及实验验证了方法的可行性，在设定参数下，偏摆、俯仰角和滚转角测角分辨率可分别达到约0.1″和0.3″，测角精度约为1″和2″。
测量 三维角度 激光准直 直角棱镜 中国激光
2013, 40(s1): s108002
1 燕山大学信息科学与工程学院，河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 江苏天明机械集团有限公司，江苏 连云港 222062
本文提出了一种新型测量应变的空芯光子晶体光纤 (HCPCF)法布里-珀罗(F-P)干涉传感器，HCPCF的一端与单模光纤熔接形成反射面 1，另一端在熔接机内通过电极放电使端面完全塌陷形成反射面 2，构成以 HCPCF为腔体的新型 F-P干涉传感器。实验结果表明，腔长 2 mm的传感器在室温下的应变灵敏度为 3.1 nm/με，线性度为0.999 2，极限腔长改变量为 3 827.3 nm。温度在 0~150 ℃的温度变化范围内，腔长的改变量约为 0.17 μm。理论和实验结果表明该新型传感器具有制作工艺简单、应变灵敏度高、温度灵敏度低和没有迟滞现象等优点。
光纤传感器 光子晶体光纤 法布里 -珀罗干涉仪 应变 fiber-optic sensor photonic crystal fiber Fabry-Perot interferometer strain
1 燕山大学 信息科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004
2 海湾安全技术有限公司，河北 秦皇岛 066004
本文提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起，用于监测电缆中的实时温度。采用有限元分析方法，建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光为光源，在一根光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅，即采用全同光栅作为系统的温度传感器，当光电缆线路中温度发生异常时，反射回来的光栅中心波长发生偏移，通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同，通过检测和计算光返回的不同时间，可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明，光栅的温度敏感性可以达到11.4 pm/℃，光栅的测量温度与实际温度的误差在3%范围内。
布拉格光纤光栅 光电缆 可调谐脉冲激光器 有限元 温度场 fiber Bragg grating optical cable tunable pulsed lasers finite element temperature field
1 燕山大学 信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 海湾安全技术有限公司, 河北 秦皇岛 066004
提出了一种新型分布式布喇格光纤光栅(FBG)传感系统。为了满足一个大型工程同时监测上百个不同位置的要求,将这一百个点分成若干组,每组构成一个小区域,每个小区域由四个波长相同的光栅组成,这样就满足了在一条光纤上刻一百个光栅的要求。当某点温度发生变化时,该区域的最高温度可测得;若此最高温度超过警戒温度,则系统发出报警信号,进而对这个小区域进行整体降温处理。在理论分析的基础上,对多组不同波长的光纤光栅进行了温控对比实验,在10~110℃的温度范围内,FBG 的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.6%以上。实验表明该系统具有精度高、适用于分布式多点测量的特点。
布拉格光纤光栅 波长解调 动态漂移 反射光强 中心波长 Fiber Bragg Grating (FBG) wavelength interrogation dynamic drifting light intensity of reflection central wavelength
