1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 中国科学院重大科技任务局,北京 100864
3 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094
4 中国科学院大学,北京 100049
利用激光可以在非接触、远距离的情况下实现语音信号的探测。激光远距离语音探测技术在侦听、多模监控、入侵检测、搜救、激光麦克风等领域具有广泛的应用前景。从激光远距离测振系统和探测信号的分析处理方法两个方面综述了激光远距离语音探测技术的研究进展,并展望了该技术的未来。
激光语音探测 微振动探测 激光多普勒测量 语音增强 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0500007
1 湖北工业大学 机械工程学院,湖北 武汉 430068
2 湖北理工学院 电气与电子信息工程学院 智能感知与目标识别光电实验室,湖北 黄石 435003
物体微振动信号测量在磁场、建筑、生物成像及航空航天等方面具有重要的应用价值。但是,物体微振动产生的弱反射光不仅极其微弱,易受到探测距离、雨雾气等环境因素的干扰,而且低频振动的振动形式多变,易受到经典噪声影响,难以实现极端微弱反射光条件下的振动信号测量。针对以上问题,文中采用光学偏振控制方法,对信号光与本振光的偏振性进行控制,以减少光学噪声的干扰;采用平衡外差探测,将低频直流信号转变为高频交流信号,避免信号被噪声湮没的同时,克服了光电流共模噪声的影响。在赫兹(~10 Hz)频段,探测器的噪声水平达到了散粒噪声极限,并实现了阿瓦量级反射光条件下的微振动信号测量,测得的物体微振动振幅为11.44 nm,A类标准不确定度为0.25 nm,合成不确定度为0.34 nm,测量精度为±0.75 nm。该方案不仅为微弱多普勒频率测量、振动检测等测量领域的研究提供了实验支持,在弱反光、长距离、雨雾天气等复杂测量环境也具有广阔的应用前景。
微振动 弱反射光 偏振控制 散粒噪声极限 平衡外差探测 micro-vibration weak reflected light polarization control shot noise limit balanced heterodyne detection 红外与激光工程
2023, 52(7): 20220872
1 北京空间机电研究所, 北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094
空间光学遥感器朝着更高分辨率、更高侦测功能密度的方向发展, 兼具可见光和红外谱段侦查功能的高分辨率、轻小型相机逐渐成为研究的热点。制冷机的微振动是影响光学遥感器成像品质的关键因素之一。为了量化评估红外制冷机微振动特点及对成像性能的影响, 解决微振动对高分率相机成像系统干扰的问题, 对脉冲管式斯特林制冷机的微振动产生机理进行了分析, 采用固支测力法对微振动性能进行了不同功率和使用状态下的测试和分析。基于制冷机的微振动测试数据, 提出了在应用环节隔离微振动传递路径的微振动抑制策略, 整机的有限元仿真分析表明制冷机微振动对成像系统的传函影响降为0.02%, 证明了其有效性。
高分辨率 可见-红外 一体化相机 制冷机 微振动 high resolution visible-infrared integrated camera refrigerator micro-vibration
1 厦门大学电子科学与技术学院,福建 厦门 361005
2 西京学院信息工程学院,陕西 西安 710123
3 厦门大学信息学院,福建 厦门 361005
基于激光散斑的微振动探测技术具有非接触、系统简单、隐蔽性好、灵敏度高、探测距离远等优点,在医疗、航空、市政、安防、**等各个领域都有广泛应用需求。按照探测体制的发展顺序,从高速面阵相机、光电二极管、线阵相机、卷帘快门相机四个方面综述了激光散斑微振动探测技术的研究进展,讨论了不同体制的优缺点,总结了所采用的振动信号提取方法,并对该技术的未来发展进行了展望。
机器视觉 激光散斑 微振动探测 高速面阵相机 光电二极管 线阵相机 卷帘快门相机 激光与光电子学进展
2022, 59(14): 1415005
1 华北光电技术研究所,北京 100015
2 中国电子科技集团公司第十六研究所,安徽 合肥 230088
随着空间遥感技术的快速发展,高分辨率的超大规模拼接类红外探测器的空间应用需求加大。但此类探测器组件的制冷机在工作时扰动明显,这会影响探测器的成像质量,因此需对该扰动进行抑制,以保证探测器组件的在轨工作状态。介绍了一种首次为超大规模红外探测器组件引入自身减振设计结构并验证有效的研究成果。项目根据获得的制冷机扰动测试结果,设计了不同扰动传递路径的隔振结构。通过仿真分析和校核修正,最终完成地面试验验证。该设计可满足探测器组件自身实现超高分辨率扰动抑制的需求。
红外探测器 微振动 扰动抑制 infrared detector micro vibration disturbance suppression
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 空间机器人工程中心 空间机器人系统创新研究室,吉林长春30033
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京100049
为了测量大质量设备的多维扰振力,设计了一种基于传感器阵列式分布的多维扰振测量平台。该平台基于压电传感器采用了冗余式阵列的振动测量策略,解决了大负载及高刚度的测量要求,避免了结构耦合引入的测量精度损失。同时,为了克服阵列式测量引入的冗余测量误差,本文基于广义逆求解法进行测量精度优化,针对不同的被测振源选取不同位置的传感器作为测量单元,并在此基础上采用全回归法的线性解耦算法得到更精确的三维力求解表达式,避免了冗余测量引入系统误差,也降低了不同力学特性的振源对平台测量结果的影响。最后,搭建了该阵列式多维扰振力测量平台的原理样机,通过实验验证了测量平台的可行性。实验结果表明,该系统保证了高承载能力和刚度(样机基频为1 174 Hz,承载能力达416 kN),对8~800 Hz频率范围内的三维广义力的动态相对误差小于5%,满足了精度高、载荷大、刚度强等测量要求。
微振动 重载测量 阵列式传感器 线性解耦算法 测量策略 micro vibration heavy load measurement array sensor linear decoupling algorithm measuring strategy
浙江理工大学机械与自动控制学院,浙江 杭州 310018
为了提取固体表面的微振动信息,本文提出了一种基于正弦相位调制干涉仪和实时归一化PGC-DCM算法的探测方法。采用归一化PGC-DCM算法实现载波相位调制深度和载波相位延迟的计算,然后对正交干涉信号分量进行预归一化,再经过运算消去干涉信号条纹的对比度系数,实现正交干涉信号分量的完全归一化,最后利用微分交叉相乘原理实现干涉信号相位的解调。利用数值仿真证明了解调算法的有效性,并在光学暗室环境中搭建了一套正弦相位调制干涉系统,对多种不同频谱特征的固体表面微振动进行探测实验和信息解调;实验结果表明,所提方法能够准确探测固体表面的微振动信息,在3 kHz的被测微振动频率范围内,干涉信号相位解调的平均信噪失真比为33.0956 dB,动态范围优于22.75 dB。
测量 正弦相位调制 表面微振动 调制深度 载波相位延迟 归一化