1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
电动化、智能化的光学显微成像系统需要能够实时测量系统的焦面漂移并进行校正，从而实现对活细胞的长时间观测和全片的病理切片扫描。设计一种探测非对称光束界面反射后的光斑位置从而进行焦面漂移测量的方法。利用ZEMAX软件光学仿真了反射光斑在不同离焦情况下的光斑形状，搭建了集成化的漂移测量模块并在商用正置显微镜上对其进行了验证。结果表明，针对60×浸油物镜，所提系统的漂移测量精度达250 nm，漂移校正的响应时间小于500 ms，满足了高分辨率长时间成像的要求。
光学系统 自动聚焦 轴向漂移 非对称光束 闭环反馈 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411014
中国空间技术研究院 北京空间机电研究所，北京 100194
三通道355 nm光学鉴频器广泛应用在星载测风激光雷达回波信号鉴频过程中，是实现双边缘风速多普勒鉴频的核心元件，其指标与可靠性决定了系统的探测精度。研制了基于压电换能器(piezo-electric transducer, PZT)调谐的355 nm三通道标准具鉴频模块，模块有效口径35 mm，峰值透过率75%，自由光谱范围12.5 GHz，半高宽1.7 GHz。通过三通道测试系统对自由光谱范围、半高宽、峰值透过率、调谐系数等指标进行了测试。结果表明：当外部驱动电压为75 V时，峰值透过率分别为0.859、0.878和0.735，半高全宽分别为1.843 GHz、1.882 GHz和1.611 GHz，调谐系数为1.96 GHz/V、1.93 GHz/V和1.88 GHz/V。针对光学鉴频模块3个通道PZT调谐系数不一致的情况，分析出对风速误差的影响范围为±0.1 m/s。通过对闭环控制系统进行测试，该系统可实现对355 nm激光发射频率的实时锁定，解决了光学鉴频模块每次工作状态初始位置不一致带来的问题，提高了风速鉴频精度，可实现锁定时间长达30 min以上，满足了星载测风激光雷达的应用需求。另外，仿真研究表明：当三通道光学鉴频模块间隔变化0.08 nm时，引起的风速误差为1 m/s。
测风激光雷达 光学鉴频器 自由光谱范围 峰值透过率 闭环反馈控制 wind lidar optical frequency discriminator free spectral range peak transmittance closed-loop feedback control
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
加速度计在地球物理、惯性导航、油气勘探和地震检波等多个领域有广泛的应用, 基于微光栅MEMS加速度计具有抗电磁干扰、高精度、易集成、体积小、重量轻等优势。针对微光栅加速度计受到交叉轴串扰导致的测量精度不高的问题, 提出了一种基于双器件层SOI基片制备敏感结构设计及其闭环控制方法, 通过采用Comsol有限元仿真分析可知, 该设计理论上, 当上下层悬臂梁厚度差为0.5 μm时, 交叉轴串扰仅为0.01%, 同时结构的敏感轴与非敏感轴的模态分离比传统结构提升了5.3倍, 有效提高了敏感结构抗高阶机械模态扰动的能力。在此基础上, 分析了静电力和磁电反馈的特点, 并根据器件自身结构和电气特性, 采用磁电反馈方式以增大线性范围。
加速度测量 悬臂梁 交叉轴串扰 有限元仿真 闭环反馈控制 磁电反馈 acceleration measurement cantilever cross-axis interference finite element simulation closed-loop feedback control magnetoelectric feedback
中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林541004
为了提高光纤前端系统输出能量的稳定性, 设计了一种闭环反馈功率自动控制的光纤放大器, 将放大器分束输出的一路光脉冲信号作为反馈信号, 经光/电转换及高速峰值保持电路采样后, 采用比例-积分-微分(PID)算法实现了对放大器泵浦电流的自动精确控制。实验结果表明: 在注入光脉冲能量波动较大的情况下, 该光纤放大器输出能量2 h稳定性P-V值小于8%, 均方根(RMS)值小于1%, 输出能量稳定性得到了有效提升。
光纤放大器 闭环反馈 峰值保持 比例-积分-微分算法 稳定性 fiber amplifer closed-loop feedback peak hold proportional integral differential algorithm stability
1 中国科学院 等离子体物理研究所, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院科学岛分院, 合肥 230029
霍尔传感器作为一种半导体器件，其灵敏度随着温度变化而产生漂移的特性，限制了其在高精度磁场测量场合的应用。传统的温度补偿方法虽然对温度变化的一次项进行了完全补偿，但是却引入了温度变化二次项的误差。因此，对于温度变化显著的高精度测量场合，传统温度补偿法将不再适用。设计了一种闭环反馈电路，通过温度传感器采集温度信号，与信号处理电路的最终输出信号进行运算后送回信号处理电路的输入端进行补偿，而并不是简单地将温度信号与霍尔信号的输入信号进行相加后送入信号处理电路。仿真分析结果表明，通过调节补偿电路的反馈比例系数与霍尔芯片温度漂移系数，可以完全补偿霍尔芯片的灵敏度漂移。因此，这种闭环补偿方法可以不引入与温度变化二次项有关的误差，消除因温度变化产生的漂移，不仅适用于霍尔传感器，也适用于其他会随着温度漂移的传感器。
霍尔传感器 温度漂移 磁场测量 闭环反馈 Hall sensor temperature drift magnetic field measurement closed-loop feedback 强激光与粒子束
2017, 29(4): 046003
大连海事大学 信息科学技术学院,辽宁 大连 116026
为了解决当前隧道照明中存在的耗电量大,照度测量繁杂,难以实时保证实际照明亮度等问题,设计了一种隧道照明闭环反馈智慧控制系统。该系统能够根据车辆有无、车辆行为信息和环境信息实时调整照明状态实现按需照明;采用摄像机图像亮度测量方法,通过图像灰度与亮度转换来实时获取隧道路面的亮度。为保证照明需求,系统采用PID闭环反馈调节方法,以照明所需亮度和实际测量亮度为基础,实时调节照明系统输出。实验证明,设计的系统安全可靠,自适应性强,具备实时亮度测量和闭环反馈调节功能;实现了按需照明,能保证实际照明亮度实时达到标准要求,同时最大限度地节能降耗;并能在保证行车安全的同时使人眼获得最佳的视觉感受。
隧道照明 PID闭环反馈 节能 亮度 智慧控制系统 tunnel lighting PID closed-loop feedback energy-saving luminance intelligent control system
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
为了消除环境因素(尤其是振动和温度波动)在物体表面三维形貌测量中的影响,基于正弦相位调制(SPM)发展了一种光纤干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。利用两光纤干涉臂端面的菲涅尔反射生成迈克尔逊干涉信号,由光电探测器(PD)检测后送入相位控制系统。采用相位生成载波的方法提取干涉信号的相位,并将生成的补偿信号闭环反馈给压电陶瓷驱动器,与正弦相位调制信号相加后共同驱动压电陶瓷,补偿环境因素带来的相位漂移,实现干涉条纹相位的稳定。环境因素对条纹相位的影响低于57 mrad,实验结果验证了该方法可行性。
正弦相位调制 光纤干涉 相位稳定 闭环反馈 SPM fiber-optic interference phase stabilization closed-loop feedback
为了实现对双电极马赫-曾德尔电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制，采用在闭环控制基础上，引入一个可调移相器使不同直流偏置点处误差信号相同的方法，理论分析了可调移相器相移量与直流偏置相位的关系，仿真得到对于不同偏置点，当调制器直流偏置相位漂移达-0.15rad ~0.08rad，移相器引入附加相位漂移-0.55rad~0.55rad时，经偏置控制后相位漂移被限制在-3.0×10-4rad~1.7×10-4rad范围内。结果表明，该方法有效实现了对电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制。
光通信 直流偏置点自动控制 闭环反馈控制 双电极马赫-曾德尔电光调制器 optical communication direct-current bias point automatic control closed-loop feedback control dual-electrode Mach-Zehnder electro-optic modulato
1 华中科技大学激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
2 河南羚锐制药股份有限公司, 河南 新县 465550
在水松纸激光打孔应用中,着重研究了在线激光打孔系统的硬件结构设计及软件实现方法,其中硬件结构包括基于多棱镜的光路系统和基于微控制器的闭环反馈控制系统设计.经试验打孔后对水松纸透气度进行检测分析,验证了系统的可靠性、实用性.
微控制系统 闭环反馈 激光打孔 多棱镜
