1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
分布式光纤传感技术已广泛应用于基础设施的健康监测、****安全等领域，长距离高空间分辨率的混沌布里渊光相关域分析（chaotic BOCDA）技术具有广阔的发展和应用前景。Chaotic BOCDA以类噪声、宽频带、宽光谱的混沌激光为探测信号，分别利用其类δ函数特性拓展传感距离、利用自相关特性提高空间分辨率以及利用高斯型光谱特性获得本征展宽的布里渊增益谱。基于上述特性，分别综述了10.2 km长传感距离、3.5 mm高空间分辨率和1200 με大范围动态应变监测的chaotic BOCDA系统。此外，还分析讨论了chaotic BOCDA技术的优缺点，并对其发展前景进行了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306011
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
布里渊光相干域分析(BOCDA)技术可以实现长传感距离、高空间分辨率和高速的分布式温度或应变传感,在大型结构健康监测、现代工业等领域具有广阔的应用前景。分别综述了正弦频率调制型BOCDA、相位调制型BOCDA和宽带光源型BOCDA近年来的研究进展,其中宽带光源型BOCDA包括基于放大自发辐射的BOCDA和本课题组提出的混沌激光BOCDA。对比了这些技术的优缺点,分析了BOCDA系统的性能,并对BOCDA技术的发展前景进行了展望。
光纤光学 光纤传感器 布里渊散射 布里渊光相干域分析 分布式光纤传感
北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 高功率及超快激光先进制造实验室, 北京 100124
采用高功率光纤激光对铜铪合金和低碳钢进行焊接,基于熔池快速凝固保留小孔法对比研究了小孔的形貌特征。结果表明:两种材料中均可保留小孔,孔口直径明显比光斑直径大;在铜铪合金中,孔口形貌呈现为大小圆环相交的“葫芦”状,位于焊接前方的小圆环直径与光斑直径相当,大圆环的直径在毫米量级;在低碳钢中可保留小孔的激光出光时间极短,其熔池凝固时间较长,且仅保留了小孔的大圆环区域。进一步的分析表明,焊接过程中的孔口形貌可分为激光直接作用区(直径与光斑直径相当)和蒸气压力维持区(直径在毫米量级);在数值模拟中构建激光焊接热源模型时应参考小孔的形貌特征。
激光技术 光纤激光 深熔焊接 快速凝固 铜铪合金 小孔 中国激光
2020, 47(11): 1102005
北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室, 北京 100124
采用高速摄像仪观察了光纤激光深熔焊接羽辉的动态行为,分析了羽辉的形成原因。结果表明:羽辉可分为底部周期性摆动部分和类似于激光束聚焦形态的狭长形部分;当小孔前壁上激光致蒸发蒸气靠近小孔口时,底部周期性摆动羽辉的摆动角度最大,反之,底部周期性摆动羽辉的摆动角度最小;狭长形羽辉的强度随着离焦量的增加(或深熔小孔口直径的增大)而增大。进一步分析表明:底部周期性摆动羽辉的形成与小孔前壁表面激光致蒸发蒸气的喷发有关;底部摆动羽辉的喷发过程中存在大量微粒;狭长形羽辉的形成与底部摆动羽辉沿光束方向喷发时携带的微粒进入光束内、受激光束加热发光有关。
激光光学 光纤激光焊接 羽辉 多重成像法 周期性摆动 小孔
1 北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室, 北京 100124
2 中国中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 山东 青岛 266111
为研究小孔的形成过程,在光纤激光平板扫描焊接低碳钢中,采用调制激光出光时间的方式进行实验。结果表明:小孔的形成过程极为迅速,完整的形成时间在ms量级。低速焊接时,小孔的形成过程包括急速增加、缓慢增加和基本稳定不变三个阶段。高速焊接时,小孔的形成过程仅有急速增加过程。进一步实验结果表明:小孔的形成时间不超过激光焊接特征时间,且激光焊接特征时间随焊接速度的增加而减小,这是高速焊接时小孔仅有快速形成过程的原因。
光纤激光 深熔焊接 调制出光 小孔 熔深 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 071402
针对制导炮弹周期性滚转产生的俯仰和偏航通道之间的交叉耦合效应，采用前馈补偿法解耦结合PID控制器设计了解耦控制算法。建立自旋制导炮弹数学模型，求解得到俯仰和偏航方向的传递函数，利用相对增益判定耦合度并采用前馈补偿法进行解耦，运用PID控制结合前馈补偿器设计制导炮弹的解耦控制系统,该方法简化了控制器，实现了对制导炮弹强耦合系统的解耦。经数值仿真分析可知，所设计的控制方法在强耦合和参数摄动下，具有快速响应能力、较高指令跟踪精度和强鲁棒特性，实现了系统解耦，满足系统性能要求。
制导炮弹 前馈补偿器 PID控制 解耦控制 guided projectile feed-forward compensation PID control decoupling control
