针对大变倍比红外连续变焦镜头齐焦性问题, 通过采用特定的数据结构, 以在线标定方式, 拟合出变倍镜头的双向补偿曲线。并通过改变环境温度、双线插值法, 将拟合曲线扩展成二维网表并存入 FLASH中。依据标定网表, 齐焦性补偿基于预处理算法、双环控制算法及脉动控制算法能快速、准确实现补偿电机驱动控制, 解决大变倍比连续变焦红外镜头齐焦性问题。同时通过增加灰度梯度校验, 还能有效弥补目标距离小于最小成像距离时的补偿不足问题。

原位分析和在线检测是激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的一大优势, 但是, 在野外环境中, 人们无法对样品进行统一预处理, 面对各种形态的待测样品如何保证LIBS的检测精度是函待解决的一大难题。 提出一种多谱线内定标的方法来解决上述问题, 即通过求解多条分析谱线的强度和与内标元素谱线的强度比值来建立定标曲线, 进而降低光谱信号波动带来的误差, 提高线性相关性和检测精度。 实验中以铅黄铜合金样品为例, 采用LIBS对厚度不一(最大变化值为±2 mm)的铅黄铜样品中的Pb元素进行了定量检测研究, 并分别采用传统定标法和多谱线内定标法对这种不规则样品进行校正和建立定标曲线。 实验发现, 对于不规则样品, 传统定标法的检测精度大大降低, 定标曲线没有明显的线性关系。 当采用单条谱线的内定标方法时, 定标曲线线性相关度大大提高, 校正决定系数达到0.724 89。 而采用多条谱线内标方法(考虑多条分析谱线的相对强度总和)计算发现, 当选取5条Pb谱线(Pb 261.42 nm, Pb 280.20 nm, Pb 368.35 nm, Pb 405.78 nm和Pb 520.14 nm)进行计算时, 定标曲线线性拟合度达到0.984 6, 由此可见该方法消除了样品不规则所带来的光谱强度波动误差, 显著提高了测量精度。 虽然继续增加分析谱线数目可以进一步提升线性相关度, 但是也会增加计算的复杂度, 所以选择合适的分析谱线是十分重要的。 此外, 通过多谱线内标法也能一定程度上消除基体效应和光谱干扰等影响, 是一种简单有效且具备普适性的数据处理方法。 当然, 该方法也存在一定的局限性(如样品成分分布极不均匀、 样品表面极不规则致使激光能量低于击穿阈值等), 不过通过调整和优化检测装置方案(例如增大激光能量、 增大聚焦光斑、 采用长焦距聚焦透镜等)可以更好的发挥该方法的优势。 该研究内容可以为LIBS原位检测和在线检测的应用提供一种新思路。

激光位移计常用于桥梁结构形变的在线监测, 对使用中的激光位移计进行在线校准, 是确保桥梁监测系统量值准确的关键。由于传感器间采样频率和时滞特征的差异, 被校准传感器的测值序列与参考值序列常常存在较大的位置偏差, 对传感器的在线校准结果产生较大的影响。为此, 提出了一种基于特征点分段的数据序列匹配方法。以简支梁模型桥实验数据为基础, 进行了激光位移计的数据匹配实验验证, 通过对两组数据序列进行特征点定位、分段及量值匹配, 解决了传统匹配方法中出现的数据错位问题。实验结果表明, 该算法对传感器采样频率偏移有较好的适应性, 针对不同场景的匹配准确率能保持在98%以上。

捷联惯导误差标定中考虑的误差主要包括零偏误差、刻度系数误差、安装误差。标定的误差参数越多，难度越大，并且火箭炮在发射标定阶段无线运动，只能进行两自由度角运动，导致误差参数基本不可观测。如果能抓住影响导航精度的主要误差，将可简化标定算法，简化标定过程，提高标定效率。基于这样的思路，将旋转的弹丸类比为旋转惯导，从误差方程入手，采用提取误差直流分量的方法对飞行中的弹载惯导进行误差分析，得出影响导航精度的主要误差参数，然后提出了利用机动前后速度误差的变化的方法进行机动方式设计，该方法不需要求解微分方程，大大降低了计算量。仿真结果表明，所提出的简易标定方案解决了发射准备阶段激励不足，不能进行有效标定的问题。

Fs光声光谱系统的谐振频率和池常数通常在实验室由标准气体标定得到, 但在实际应用中, 由于标准气体本身的不确定度以及与被测气体成分的不同、 环境温湿度的变化, 使得现场测量中谐振频率和池常数与实验室标定结果有偏差, 从而导致测量结果不准确。 为了解决以上问题, 提出了基于大气中氧气的在线校准技术, 并将该技术用于检测大气中二氧化碳浓度的光声光谱系统。 大气中氧气浓度恒定为20.964%, 通过探测氧气在763.73 nm附近的扫频信号及峰值信号, 实现共振频率和池常数的在线校准。 该系统中光声池为直径6 mm, 长度100 mm的一阶纵向共振模式结构。 理论上分析了环境温湿度、 气体成分对光声池性能的影响, 同时给出了用标准气体、 室内空气和室外空气标定的谐振频率和池常数, 在标定结果的基础上, 测量得到室内和室外的二氧化碳浓度值。 实验结果显示, 与校准过的气体分析仪的测量值相比, 用被测大气中的氧气标定的谐振频率和池常数计算的二氧化碳浓度更准确, 相对误差小于1%, 远小于实验室标准气体标定计算的浓度相对误差。 创新处在于, 直接利用大气中的氧气对光声池的池常数和共振频率进行在线校准, 有效的减小了标准气体标定带来的误差, 以及环境变化带来系统漂移, 提高光声系统在线监测的准确性和可靠性。

为提高激光传感三维测量系统的测量效率和系统适应性，提出一种基于结构化参数的激光三维测量系统的在线标定方法。该方法通过对已知参数的结构化标定板进行扫描和测量，分别建立其在激光扫描器坐标系和惯性测量传感器坐标系内的模型，提取被扫描面上的直线特征，利用结构参数约束条件解算出相对位姿关系。在不同工况下进行在线标定测量实验，标定出系统初值并进行实物测量和实验分析，在线测量的平均相对误差小于0.9%，实验结果表明提出的标定测量方法具有较高的准确性和适应性。

阐述了激光传感器在位移传感器现场校准装置中的应用, 对激光传感器的测量原理及校准方法进行了分析。结合现场校准的特殊性, 分析现场校准过程中的误差来源, 提高现场校准的精度。应用2m比长仪对激光传感器进行溯源, 研究激光传感器在大长度测量应用中提高精度的方法, 采用曲线拟合的方法对测量结果进行补偿。最后应用空气弹簧隔振平台的高度监控系统对溯源后的激光传感器进行验证。实验结果表明, 应用激光传感器的位移传感器现场校准装置, 其精度可以达到0.1%。

基于脉冲形成原理提出了一种快脉冲高电压大电流测量探头的在线标定方法。利用闪光二号加速器输出线和二极管作为脉冲形成线, 结合研制的低电感开关和负载, 产生一个前沿小于3 ns、脉宽20 ns的准方波, 对二极管电压测量探头微分型电容分压器和电流测量探头微分环进行了在线标定, 得到测量探头在实际使用环境中的时间响应小于4 ns。该方法消除了非在线标定环境和实际环境无法统一对标定结果的影响, 可推广应用于传输线型脉冲功率装置的探头标定。

为实时获取战场中来袭激光、大气污染物、毒气等待测物光谱分布信息,根据傅里叶光谱变换理论,研究设计了实时数据处理系统。分析了光谱探测系统结构和工作原理,采用Xilinx公司Virtex2-Pro开发板在ISE10.1开发平台上设计了1024点基2-FFT算法数据处理模块硬件电路,并通过了第三方仿真软件Modelsim6.3f的仿真。结果表明,FPGA实际计算1024点基2-FFT频谱分布信息与Matlab理论计算结果相同。当芯片工作在100MHz时,完成1024点16位基2-FFT数据处理约需32μs,满足光谱探测实时数据处理要求。

介绍了嫦娥一号卫星有效载荷—干涉成像光谱仪现场性能检测实验，包括焦距检测实验、MTF检测实验、谱线位置和光谱分辨率定标检测实验、光谱辐射度定标检测实验.分析了检测的必要性，确定了检测判据，制订了检测方案，规定了实验条件，给出了检测结果.通过实验，保证了干涉成像光谱仪以确定的和良好的技术状态发射.