北京交通大学 发光与光信息教育部重点实验实，北京 100044
转轴径向运动误差是转轴的重要误差项之一，严重影响数控机床等转轴相关设备的精度和性能。利用激光干涉配合伺服转轴可以实现转轴径向运动误差的测量，但由于待测转轴和伺服转轴的自身转速不匀、伺服响应延迟、跟踪不稳等原因，干涉测量信号存在持续微幅相位抖动，进而造成非线性误差难以有效修正，相位解算精度不高，测量误差大。针对这一问题，提出一种零值截取-阈值判定的干涉信号处理方法，成功消除了相位抖动的影响。设计并搭建了一套转轴径向运动误差的激光干涉测量装置，针对实测信号的处理结果表明，相比于传统修正方法，文中提出的修正方法使得转轴径向运动误差干涉测量信号解算的重复性由4.8 μm减小到0.2 μm，与标准仪器的对比误差由3.5 μm降为2 μm。
转轴 径向运动误差 相位抖动 非线性修正 rotary axis radial motion error phase jitters on-linear correction 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220205
1 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
2 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
机动车运行工况复杂多变, 排放的尾气成分浓度范围跨度大。利用常规光学方法检测尾气中污染成分的浓度时, 由于受限于光学气池的结构固定和系统对光电微弱信号的检测极限, 因此待测气体的量程和精度范围都受到很大限制。基于朗博比尔定律, 在待测气体浓度变量上增加指数因子修正, 可以在不降低测量精度的同时, 实现尾气 CO、CO2 大量程检测。用标准气体对便携式机动车尾气检测装置进行标定实验, 结果表明, 传统的线性修正方法得到的 CO 拟合度为 0.988, CO2 拟合度为 0.998; 而增加了非线性修正因子后得到的 CO 拟合度为 0.999, CO2 拟合度为 0.999。进一步外场对比实验表明, 修正后的仪器测量结果与同类先进仪器的一致性较好, 柴油车实验拟合度为 0.93, 汽油车拟合度为 0.95, 验证了非线性修正方法的必要性和实用性。
光学检测 非线性修正 机动车尾气 碳氧化物 optical detection nonlinear correction vehicle exhaust carbon oxide 大气与环境光学学报
2022, 17(2): 241
1 南京电子技术研究所，江苏 南京 210039
2 中国电子科技集团公司 智能感知技术重点实验室，江苏 南京 210039
光波束形成网络是光控相控阵雷达中的重要组成部分，有助于提升系统的宽带宽角扫描能力。利用光开关的切换，改变各收发通道间的相对延时量，从而实现波束指向的变化。在常用的技术中，色散延时是一种简洁的光波束形成实现方法，而色散线性项仅适用于色散量小且通道数少的情况。随着延时量的增加，非线性色散延时积累，会引起波束畸变。因此引入相对色散斜率（RDS）作为其非线性因子，并通过调整商用激光器波长来抵消色散介质的非线性效应。当RDS为0.003 nm−1时，激光器阵列的最大波长间隔从0.796 nm “拉伸”到0.862 nm，波长也整体“平移”−0.31 nm，修正波长与商用激光器波长的最大调整量为0.2 nm，可满足商用波分复用器的通带带宽，大扫描角时主瓣与副瓣之比从5 dB提升至12.9 dB。通过分析，RDS数值越小，激光器波长的修正量越小。因此，RDS是选择色散介质和调整激光器波长的重要参数，从而能够恢复波束畸变，以提升相控阵系统的成像、识别能力。
光波束形成 色散延时 相对色散斜率 非线性修正 optical beam forming dispersion delay relative dispersion slope nonlinear modification 红外与激光工程
2021, 50(7): 20210235
1 中国科学技术大学地球和空间科学学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院近地空间环境重点实验室, 安徽 合肥 230026
在光子计数模式的激光雷达应用中,回波信号的动态范围大。激光雷达的远场回波信号处于探测器的线性输出区间,无需进行校准;近场信号基本处于探测器的非线性响应区,需要进行校准。为了提高远场信号的信噪比,提出了一种校准方法。依据脉冲激光雷达方程,使用远场信号反演得到修正的近场信号,并与接收的回波信号作比较,得到校准因子。进一步使用校准因子修正前后的数据分别反演了能见度,并与能见度仪的探测结果作比较。结果显示:对于未修正的数据,远场信号反演与能见度仪得到的能见度平均偏差和标准差分别为0.57 km和1.89 km,而近场信号的平均偏差大于10 km。由修正后的数据得到的能见度与能见度仪的结果符合得很好,平均偏差和标准差分别为0.43 km和0.76 km。
激光雷达 校准因子 非线性修正 能见度 单光子探测器 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 110402
湖北省交通运输厅 武黄高速公路管理处, 武汉 430205
为了提高光纤光栅解调仪表的速度与精度, 提出了一种双边沿解调及非线性修正方法对PZT(压电陶瓷)的迟滞效应进行补偿。通过对PZT两端电压的上升、下降沿同时采集数据并进行交叉解调的方式, 在提高解调速度的同时有效地消除了迟滞效应。利用1个10探测点的C波段光栅对该修正方法进行检验, 修正效果较为理想, 各波长的解调误差小于±5 pm。
压电陶瓷 迟滞效应 双边沿 非线性修正 PZT hysteresis effect double-edge nonlinear correction
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
提出一种基于硬件的等光频间隔采样消除调频连续波(FMCW)激光测距系统调频非线性的改进措施。改进后的等光频间隔采样通过硬件数据采集即可一步实现, 无需再进行后续繁杂的软件处理过程, 极大地节省了内存空间和数据处理时间, 并且较之基于软件的等光频间隔重采样方法采样位置更准确。研究了调频非线性对调频连续波激光测距系统测距精度的影响以及等光频间隔采样消除调频非线性的原理。在此基础上, 针对等光频间隔采样方法在时域上为非均匀采样, 传统频谱分析方法不再适用的问题, 对其进行新的频谱分析, 并推导出了重采样之后频谱峰值频率计算公式以及测距系统的距离求取公式, 通过仿真验证了新的频谱分析公式的正确性。实验结果表明, 基于硬件的等光频间隔采样方法比基于软件的等光频间隔重采样方法更简单并且具有更好的非线性消除效果、更高的测距分辨力和稳定性。
测量 激光测距 非线性修正 等光频间隔采样 调频连续波 光学学报
2016, 36(12): 1212003
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 空军工程大学 理学院, 西安 710051
由于场景中目标与背景的温差相对较小, 红外图像会存在对比度低、视觉效果差的问题, 针对这一问题, 提出一种基于奇异值非线性修正的红外图像对比度实时增强方法。该方法首先对红外图像进行奇异值分解得到其原始奇异值, 然后采用一个对数型非线性变换对图像奇异值进行优化, 最后根据修正的奇异值重构出对比度增强的红外图像。利用对数型非线性变换修正图像奇异值不仅能够有效拉伸奇异值的动态范围, 同时可优化奇异值的变化梯度, 使图像的能量信息得到更充分地表达, 改善红外图像不良的视觉效果。实验结果表明, 该方法较几种对比方法在视觉效果和客观评价方面均具有更优的增强性能；同时体现出良好的实时性, 为实现红外图像的实时增强提供了新途径。
红外成像 图像增强 奇异值分解 非线性修正 infrared imaging image enhancement singular value decomposition nonlinear correction 强激光与粒子束
2015, 27(1): 011007
河南科技大学 电子信息工程学院， 洛阳 471003
为了减少位置敏感传感器(PSD)的非线性的影响，分析了PSD的工作原理及其非线性成因，提出一种基于Levenberg-Morquardt算法改进的反向传播(BP)神经网络方法进行非线性修正，并进行了理论分析和MATLAB仿真比较。结果表明，改进的BP神经网络方法能有效地减少非线性影响，且相对传统的BP神经网络而言，收敛速度更快，使修正后的PSD器件在非线性区里获得与线性区近似的线性度。这一结果对PSD更好的应用是有帮助的。
光学器件 位置敏感传感器 非线性修正 改进型反向传播算法 Levenberg-Morquardt算法 optical devices position sensitive detector nonlinearity correction improvement of back propagation algorithm Levenberg-Morquardt algorithm
针对PSD非线性对激光测平仪测量范围和测量精度的影响，采用一种新方法——径向基函数神经网络算法。该方法通过选择径向基函数中心、确定神经网络隐层神经元的数目和调整每一层的权值和阈值，对由于PSD非线性产生的误差进行修正。将其应用于某型号导弹平台调平测试，试验结果表明，该方法能有效消除非线性的影响，激光测平仪线性测量范围由±0.1°扩大到±0.2°，测量精度达到了某型号导弹平台调平精度±3″以内的要求。
激光测平仪 RBF神经网络 非线性修正 laser leveling tester PSD PSD RBF neural network nonlinear correction
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院研究生院，北京 100049
为了使条纹相机输出图像达到更高的测量准确度，提出一种基于图像处理的扫描非线性修正算法. 该算法根据给出的标称扫描速度拟合出扫描速度曲线，求出每道的扫描速度，取其算术平均值作为一个标准，根据每道的扫描速度与该标准的大小关系来修正像素的位置和亮度. 实验结果表明，可以将测量非线性由原来的8%减小到2%以下.
条纹相机 扫描电路 扫描非线性 非线性修正算法 Streak camera Sweep circuit Nonlinearity of sweep Algorithm of nonlinearity correction
