李坤钰 1,2,3李克武 2,3刘坤 1,2,3王志斌 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 中北大学仪器与电子学院,山西 太原 030051
2 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,山西 太原 030051
3 中北大学前沿交叉科学研究院,山西 太原 030051
Overview: Overview: Photoelastic modulator, a high-quality thermo-mechanical coupling device composed of isotropic elastic optical crystal and piezoelectric crystal, is widely used in polarization measurement, spectral measurement, and many other fields. A high-voltage resonant circuit is adopted to generate the periodically changing high voltage amplitude, which is applied to both ends of the piezoelectric crystal to drive the photoelastic modulator to perform forced telescopic vibration, thus generating periodic birefringence. Although the quality factor of the photoelastic modulator is as high as 103, the photoelastic crystal in the photoelastic modulator will vibrate in length under the action of the piezoelectric crystal when driven by the high voltage. In addition, there will be thermal dissipation caused by dielectric loss and mechanical loss, some of which exchange heat with the environment, and the rest will raise the temperature of the photoelastic modulator itself. When the heat exchange between the photoelastic modulator and the external environment is happened before the heat balance, the resonant frequency will be changed, which will lead to the reduction of the modulator driving efficiency and the instability of the modulation amplitude. Standing from the perspective of mechanical point, the system can be equivalent to the vibration model of a damped spring-mass system. The system is an underdamped second-order system, and the modulator can also be equivalent to a RLC series resonant circuit from the electrical perspective. Therefore, when the temperature of the modulator changes, its electrical parameters and resonat will also vary. Therefore, this paper first analyzes the resonant frequency characteristics of the photoelastic modulator from the perspective of electricity, and establishes the equivalent circuit model of the photoelastic modulator and the composite resonant network model with the high-voltage resonant drive circuit. Meanwhile, the resonant network is analyzed, and the results show that when the phoyoelastic is in the resonant state, the modulator impedance and the inductance voltage amplitude of the high-voltage resonant circuit are both the smallest. Therefore, this paper designs a control and test system based on field programmable gate array (FPGA) by combining the above mentioned characteristic and applying the amplitude and frequency characteristics of the resonant network. FPGA completes the measurement of the inductance voltage amplitude and the demodulation of the photoelastic modulation signal through the digital phase-locked amplifier. After obtaining the inductance voltage amplitude, the real-time tracking of the minimum value of the inductance voltage amplitude can be obtained by FPGA, so that the tracking of the resonant frequency of the photoelastic modulator can be realized. By demodulating the modulated signal, the calibration optical path system of the photoelastic modulator is also capable of measuring the modulation amplitude of the modulator. Finally, this paper successfully builds the test system, and conducts the frequency sweep test to verify the feasibility of the resonance tracking system. The resonance tracking tests on the modulator are implemented at room temperature - 20℃ & 80℃ respectively. The results show that the test meets the requirements, and the maximum standard deviation of modulation amplitude is lower than 0.83% rad.
弹光调制器 频率跟踪 相位调制幅度 幅频特性 photoelastic modulator frequency tracking phase modulation amplitude amplitude-frequency characteristics 
光电工程
2023, 50(4): 220249
作者单位
摘要
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
针对半球谐振陀螺谐振子刚性轴辨识问题, 提出了基于幅频特性辨识谐振子刚性轴的方法。首先, 从半球谐振子等效二维质点振动模型出发, 推导出了半球谐振子幅频特性响应数学表达式; 其次, 对谐振子不同激励方向的响应进行了仿真, 并确定了刚性轴辨识特征的选取方法; 再次, 对不同频率裂解及不同品质因子Q值下的激励响应进行了仿真分析, 提出了该刚性轴辨识方法所适用的条件; 最后, 对提出的刚性轴辨识原理及方法进行了实验验证, 将频率裂解值为0.3、0.18、0.01 Hz的谐振子进行了刚性轴辨识, 验证了该辨识原理及方法的正确性。该方法原理清楚、辨识装置易于实现、操作效率高, 为后续工艺的谐振子质量调平工程化提供了有效途径。
半球谐振陀螺 幅频特性 频率裂解 刚性轴辨识 品质因子 hemispherical resonator gyroscope amplitude frequency characteritics frequency splitting identification of rigid axis quality factor 
光学与光电技术
2022, 20(5): 17
李妍 1,2,*高闽光 1,2童晶晶 1,2李胜 1,2[ ... ]刘建国 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 国家环境保护环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
针对傅里叶变换红外光谱仪因信号噪声干扰较大而导致仪器性能下降的问题, 提出了一种基于巴特沃斯带通滤波器的傅里叶变换红外光谱处理方法。首先对带通滤波电路的传递函数进行了理论推导, 随后结合光谱仪参数并经电路软件 Multisim 仿真确定电路元件的具体值, 并通过实验进一步优化直至满足设计要求指标, 最后将设计的带通滤波器用于光谱仪中, 对比分析了增加滤波板前后测量得到的仪器信噪比。实验结果表明: 基于巴特沃斯滤波器的红外光谱处理方法在 2100 ~ 2200 cm-1和 2500 ~ 2600 cm-1 波段得到的仪器信噪比分别为未加滤波器由传统处理方法得到的仪器信噪比的 1.83 倍和 1.96 倍。表明新处理方法有效提高了仪器信噪比, 改善了仪器的性能指标。
光谱学 傅里叶变换红外光谱 巴特沃斯带通滤波器 幅频特性 信噪比 spectroscopy Fourier transform infrared spectroscopy Butterworth bandpass filter amplitude-frequency characteristic signal to noise ratio 
量子电子学报
2021, 38(6): 780
作者单位
摘要
1 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院 合肥物质科学研究院, 传感技术联合国家重点实验室, 安徽省仿生感知与先进机器人技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 武汉纺织大学 纺织科学与工程学院, 纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室培育基地, 湖北 武汉 430200
设计一种由聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜和树脂基座构成的多频声源装置, PVDF压电薄膜由幅值0~2 000 V、频率100~2 000 Hz内可调四路激励电路驱动。通过调节激励PVDF薄膜的信号的频率和幅值, 达到对声源频谱的控制。频谱分析仪的测量结果表明, 根据输入信号可动态调节声源频谱, 产生具有多频峰值的混合模拟噪声。随着激励电压的升高, 噪声源声压级明显增加。该多频声源装置可以应用于吸声材料性能检测等研究中。
压电薄膜 模拟声源 驱动电路 交变激励 幅频特性 piezoelectric film simulated acoustic source drive circuit alternating excitation amplitude frequency characteristic 
压电与声光
2020, 42(5): 598
作者单位
摘要
北京遥测技术研究所, 北京 100076
对压电式冲击波超压传感器压电集成电路(IEPE)的优点、原理及结构进行了分析与探讨, 设计了基于分立式器件的IEPE电路。对电路进行了仿真和验证试验, 得到了电路的放大倍数、幅频特性、线性度及温度特性。试验结果表明电路频响带宽大于600 kHz, 线性度约为0.4%, 全温下频响的波动程度小于4.3%, 能够满足冲击波超压传感器对IEPE电路的要求。避免了电磁干扰等因素对冲击波压力测试系统的影响, 实现了电路小型化, 简化了测试系统。对实现IEPE压电式超压传感器有实际意义。
冲击波超压 压电式压力传感器 压电集成电路(IEPE) 幅频特性 线性度 温度特性 shock wave overpressure piezoelectric pressure sensor IEPE circuit amplitude-frequency characteristic linearity temperature characteristic 
压电与声光
2020, 42(4): 519
作者单位
摘要
哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
为解决非本征光纤法布里-珀罗(Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometor, EFPI)在电力变压器内体绝缘安装困难且易损坏的问题, 设计了高灵敏度的EFPI传感器, 提出采用油腔结构的变压器油箱壁外置式安装方法。在阐述EFPI传感和液气介质下膜片振动原理的基础上, 分析了传感器检测灵敏度与其法-珀腔膜片尺寸的关系, 设计EFPI传感器法-珀腔膜片尺寸并制备传感器。然后, 设计外置油腔耦合结构, 采用压电陶瓷(Piezoelectric, PZT)声发射传感器构建EFPI传感器性能测试系统, 测得EFPI传感器的幅频特性和检测灵敏度。最后, 使用板-板电极和变压器实体模型搭建局放检测系统, 外置EFPI传感器与PZT传感器同时探测电极局放信号。实验结果表明: EFPI传感器的一阶固有谐振频率为113 kHz, 静压灵敏度为7.5 nm/kPa, 外置油腔耦合结构EFPI传感器局放超声信号的检测灵敏度高于传统的PZT传感器。外置结构可有效保护传感器膜片, 降低安装难度, 且避免了EFPI传感器置于变压器绝缘高场强度区域带来的安全隐患。
光纤传感器 法布里-珀罗传感器 局放超声检测 外置耦合 幅频特性 optical fiber sensor Fabry-Perot sensor partial discharge ultrasonic detection external coupling amplitude-frequency characteristics 
光学 精密工程
2020, 28(7): 1471
作者单位
摘要
哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用技术教育部重点实验室 黑龙江省电介质工程重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
非本征光纤法布里-珀罗(F-P)传感器已被用于液-固复合绝缘局部放电检测,但存在液体黏滞阻尼和附加质量影响传感器固有频率和灵敏度的问题。采用有限元方法计算传感膜片在油和空气介质中受迫振动幅频响应,并分析不同温度下传感器幅频特性和灵敏度。提出F-P传感器的液体隔离结构,消除介质对其参数的影响。制备F-P传感器并构建实验系统,测试不同温度下两种结构传感器的幅频特性。实验结果表明:液体绝缘油中,F-P传感器因黏滞阻尼和附加质量导致固有频率下降约0.58,幅频曲线带宽变大,响应幅值降低;液体介质温度升高,传感器固有频率增加,幅频曲线带宽变小,响应幅值增加,灵敏度变大;液体隔离结构的F-P传感器不受介质黏滞阻尼和附加质量影响。
光纤光学 非本征法布里-珀罗传感器 湿模态分析 幅频特性 温度影响 
光学学报
2018, 38(4): 0406005
作者单位
摘要
1 兴义民族师范学院 物理系, 贵州 兴义 562400
2 河南师范大学 物理与信息工程学院, 河南 新乡 453007
在深入研究掺铒光纤和光纤光栅的基础上, 提出了一种基于掺铒光纤光栅环的微波光子滤波器结构模型。根据信号流程图得到了该微波光子滤波器的传输函数, 讨论了光纤耦合器的耦合系数、掺铒光纤增益、光纤光栅反射率和光纤环长对系统传输性能的影响。通过理论计算和仿真分析可知, 在光纤耦合器的耦合系数为0.5、掺铒光纤增益为2、光纤光栅反射率为1时, 得到的微波光子滤波器的滤波效果最好。
微波光子滤波器 掺铒光纤 光纤光栅 幅频特性 microwave optical filter erbium-doped fiber fiber Bragg grating amplitude-frequency characteristics 
半导体光电
2014, 35(1): 43
作者单位
摘要
电子科技大学 通信与信息工程学院, 宽带光纤传输与通信网技术教育部重点实验室, 成都 611731
介绍了时域有限差分(FDTD)法的理论与基本原理。利用该方法,得到了可对集成光波导偶极子电场传感器幅频特性进行理论分析的数学表达式。为优化器件性能,利用仿真,对在低频与高频电磁波入射时,不同电极长度/宽度下的器件幅频特性进行了比较。结果表明,低频电磁波入射时,采用较长或较窄的电极,均可提高器件的响应幅度;改变电极长度与宽度,对器件响应频率几乎没有影响。高频电磁波入射时,采用较长或较窄的电极,器件同样可获得较大的响应幅度;改变电极宽度,对器件响应频率的影响很小,但较长的电极会显著降低器件的响应频率。
偶极子天线 电场传感器 幅频特性 FDTD FDTD dipole electrodes antenna electric field sensor amplitudefrequency characteristics 
半导体光电
2011, 32(2): 179
作者单位
摘要
华中科技大学 电气与电子工程学院,武汉 430074
由Rogowski线圈的集中参数模型得到测量系统的传递函数,在正弦稳态输入下得到微分型Rogowski线圈的最佳采样电阻阻值,同时对普通RC积分和有源积分进行了幅频特性分析,根据测量精度的要求得出测量系统的实际带宽。有源积分较普通RC积分拓宽了频带,提高了暂态性能。合理设计了有源积分器的结构和参数,有效抑制了积分漂移,保证了测试精度和可靠性。在神光Ⅲ能源模块中对宽脉冲电流测量装置进行了实验验证,结果表明该脉冲电流测量装置的电路结构和参数配置是合理的。
脉冲电流 Rogowski线圈 幅频特性 有源积分 频带 pulse current Rogowski coil amplitude-frequency characteristic active integrator bandwidth of frequency 
强激光与粒子束
2010, 22(4): 875

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