1 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266061
2 东北大学信息科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110819
3 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省海洋仪器仪表科技中心, 山东 青岛 266061
针对海洋剖面观测的需求和传统投弃式海洋温度剖面测量仪(XBT)存在的问题,提出一种基于光纤布拉格光栅-长周期光纤光栅(FBG-LPG)级联结构的光纤海水温深剖面传感器(光纤XBT),设计了传感器光路,利用光纤端面反射镜简化了光路结构,通过调整反射率优化了系统性能。实验表明,当光纤端面反射率在48.8%~72.5%时,FBG和LPG的谐振峰相对强度较为合理,整体光谱波形较好,利于解调。
光纤光学 投弃式深温计 光纤光栅 光纤传感 海洋探测 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 060601
山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266061
光纤光栅是光纤传感和光纤通信领域的重要器件之一, 光纤光栅的级联因其特性新颖一直是研究的热点。着重介绍了光纤布拉格光栅-长周期光纤光栅(FBG-LPG)级联结构在包层模式再耦合、边缘滤波和独立级联3方面的研究进展, 讨论了各自的技术难点, 并提出了改进意见。针对透射型FBG-LPG光路复杂的问题, 提出一种反射型FBG-LPG独立级联结构, 简化了光路, 优化了系统性能, 并进行了实验验证。在此基础上展望了FBG-LPG级联结构的发展趋势。
光纤光学 光纤布拉格光栅 长周期光纤光栅 级联结构 光纤传感器 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 080002
1 山东省海洋环境监测技术重点实验室, 山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 青岛, 山东 266001
2 青岛卡诺光谱科技有限公司, 青岛, 山东 266042
3 国家海洋局北海预报中心, 青岛, 山东 266061
提出一种利用波长调制与谐波检测技术测量环境湿度的新方法。利用可调谐二极管激光光谱吸收技术, 选择948 nm波段的H2O分子吸收谱线作为特征谱, 并采用反射式开放气室, 研制了光路系统结构简单、易于调节的新型湿度传感器样机。实验结果表明, 该激光湿度传感器响应频率为40 Hz, 湿度测量误差在±1.2%以内, 能够满足对湿度高动态、高精度测量的需要。
传感器 湿度 可调谐二极管激光吸收光谱 波长调制 sensor humidity tunable diode laser absorption spectroscopy wavelength modulation
山东省科学院海洋仪器仪表研究所 海洋环境监测技术重点实验室, 山东 青岛 266001
为了提高光学折射法海水盐度检测精度，综合分析现有检测方法，认为其海水盐度检测精度低的主要原因是其检测光路为平行平板模型。由此，提出了棱镜模型多次折射法检测方案。利用棱镜模型而不是平行平板模型，提高了光线的偏折角；通过设置多个棱镜模块，进一步扩大偏折角，从而大大提高系统的分辨力。设计了光路并进行仿真分析，研制了样机并进行了海上实验。结果表明，盐度检测的分辨力达0.0012‰，重复性不大于±0.016‰。由海上与ALEC温盐传感器比测实验表明，与ALEC传感器一致性好，稳定性好，比测误差在±0.1‰以内。
海洋光学 盐度 棱镜模型 折射
1 山东省科学院 海洋仪器仪表研究所, 青岛 266001
2 山东省科学院 激光研究所, 济南 250014
3 山东青岛变压器集团有限公司, 青岛 266000
海水的温度、深度是其重要的物理参量，为了更安全、准确地监测海水的温度和深度，针对目前海洋温度和深度检测大都采用电信号检测，探头在水中安全性欠佳的不足，利用光纤光栅传感探头为全光学器件、水中安全可靠、易于组成传感器网络进行剖面检测的优点，提出一种基于光纤光栅的海水温度、深度检测系统，阐述了其检测原理，进行了系统及传感探头的设计和研制。结果表明，传感器温度和深度检测的线性度很好，达到0.9999,为海水温度深度检测提供了一种新途径。
测量与计量 温度 深度 光纤布喇格光栅 measurement and metrology temperature depth fiber Bragg grating
1 山东省光纤传感技术重点实验室, 山东 济南 250014
2 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250014
3 山东省科学院海洋仪器仪表研究所, 山东 青岛 266001
4 山东省泰安第一中学, 山东 泰安 271000
在一定温度条件下,海水的盐度与其折射率之间存在线性对应的关系,因此通过测量海水折射率可以推算出其 盐度。详细介绍了几种利用光学方法测量液体折射率,从而间接检测海水盐度的技术,主要包括光纤光栅传 感检测法、表面等离子波检测技术和利用几何光路折变计算折射率的检测技术,重点分析了各种方案的传感器 结构、工作原理、影响测量精确度的因素,以及在实际应用中存在的问题,最后对光学技术在海水盐度实 时检测中的可行性进行了展望。
海洋光学 光学技术 盐度检测 折射率 ocean optics optical technology salinity measurement refractive index
1 东北大学 信息科学与工程学院,沈阳 110004
2 清华大学 自动化系,北京 100084
3 山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东 青岛 266001
本文首先介绍了海水盐度检测的传统方法电导率法,给出了电导率法盐度测量的优缺点和测量特性;详细论述了该领域的最新技术进展,包括微波遥感技术、裸露光纤法、表面等离子共振法、基于PSD的光学法、基于盐度敏感材料的测量法。具体分析了各种技术的原理、发展现状、存在的问题,并对比了它们的优缺点。最后,对海水盐度测量技术的发展进行了展望,并提出了今后有待进一步解决的关键问题。
盐度检测 光纤传感 折射率 水凝胶 salinity measurement fiber sensing refractive index hydrogel
哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系，哈尔滨 150001
对分辨率较高的图像来说，调焦评价函数的计算耗时较多，会影响调焦的实时性。选用整幅图像中细节最丰富的子图像作为调焦对象，在保证调焦精度的同时，可改善调焦效率。为快速找到此区域，提出了基于自适应遗传算法(AGA)的寻优算法。在此算法中，用离焦子图像的加权熵作为适应度函数，自适应的改变遗传算法的交叉概率和变异概率，以避免结果陷入局部极值。实验结果表明，此算法具有运算复杂度低，稳定性好等优点，所选定的子图像具有良好的调焦特性曲线。
自动调焦 遗传算法 熵 auto-focus genetic algorithm entropy
哈尔滨工业大学,自动化测试与控制系,黑龙江,哈尔滨,150001
为了提高IC芯片视觉检测中图像拼接的速度和精度,提出一种基于精密光栅运动系统的快速精确图像拼接技术.提出自标定技术解决了传统标定受标准件加工尺寸精度和光强影响的问题,提高了标定的准确度并降低了成本.在准确标定基础上,建立了基于光栅精确定位的拼接模型.实验表明,该方法拼接精度高,拼接平均误差在0.4μm以内,2 σ为0.872 μm,达到亚像素级精度,而且拼接速度快,两幅图像拼接时间约为10 ms.
图像拼接 光栅 自标定
哈尔滨工业大学,自动化测试与控制系,黑龙江,哈尔滨,150001
为了提高自准直仪的测量精度和降低人眼瞄准的劳动强度和主观误差,提出一种基于机器视觉的二维自跟踪视觉准直测量系统.该系统由光学准直仪、CCD和图像采集卡等组成.以面阵CCD代替人眼对自准直仪的十字分划板图像进行瞄准;采用图像不变矩自动搜索算法和hough变换、亚像素细分等方法实现对小角度的自动精确测量.实验结果表明,该系统测量范围达到±15',最小分辨力优于0.1″,与MJS双频激光测角系统比对误差在0.6″以内,测量精度高于MJS,而且操作方便,易于推广.
自准?币?自动跟踪 图像不变矩 机器视觉 模式识别
