西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
光腔衰荡法对腔内介质吸收有着极高的测量灵敏度，可实现腔损耗的精确测量。本文基于自由载流子吸收理论和谐振腔理论，建立了半导体材料特性测量的光腔衰荡理论模型，推导了腔衰荡信号与半导体材料特性参数和光学谐振腔结构参数间的函数关系，并进行了仿真分析和实验验证。仿真结果表明：光腔衰荡法可以实现半导体材料特性的精确测量，如掺杂浓度和电阻率。同时，基于该技术对半导体单晶硅片掺杂浓度和电阻率进行了实验测量，结果分别为和，说明该方法在半导体材料特性测量中具有很好的应用潜力。
仪器，测量与计量 光学谐振器 半导体材料 激光器 掺杂浓度 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0112005
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710000
2 西安中科华芯测控有限公司，陕西 西安 710000
光纤陀螺(FOG)输出易受环境温度的影响，发生漂移导致光纤陀螺测量精度降低。采用传统的BP 神经网络容易陷入局部极小值，导致网络训练失败。为了优化BP 神经网络，本文提出了一种粒子群(PSO)优化BP 神经网络与小波降噪相结合的光纤陀螺温度漂移补偿方法。首先分析了光纤陀螺温度漂移产生的原因；然后在不同温度下对光纤陀螺进行测试，最后采用该方法建立了光纤陀螺温度漂移模型并根据模型对光纤陀螺进行补偿，结果表明采用该方法补偿后光纤陀螺在不同温度下的输出标准差降低了60.19%，与传统的BP 神经网络相比补偿效果显著提高。
光纤陀螺 温度漂移补偿 Shupe 效应 小波降噪 启发式阈值法 fiber optic gyroscope temperature drift compensation Shupe effect wavelet denoising heuristic threshold
西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安710021
提出了一种基于激光差分探测技术的悬浮物质量浓度测量方法,用于测量烟雾、粉尘等空气悬浮颗粒的含量。利用悬浮颗粒对光的散射,可以在不影响悬浮物颗粒特性的前提下,对其实现实时在线监测。另外，借助于参考光与测试光的直接差分放大,可以消除激光能量起伏以及其他扰动对测量的干扰。通过对激光在悬浮物颗粒中传播时衰减原理的研究,获取悬浮物颗粒质量浓度与光强衰减的关系,搭建了一套激光差分探测悬浮物质量浓度的实验系统,进行烟雾质量浓度的实际测量,验证了该测量方法的可行性。
悬浮物 差分探测 光散射 suspended matter difference detection light scattering
西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
针对管道结垢引起的设备腐蚀问题,在分析现有防垢除垢方法的基础上提出了一种由可变频方波信号控制的电磁防垢除垢电路解决方案。系统由AVR单片机产生方波信号,利用光耦合器实现单片机同驱动电路的隔离,微弱电信号经后续电路放大,驱动管道外围线圈产生变化的电磁场。在电磁场作用下,污垢离子脱离管道内壁。实验结果表明,该装置可产生占空比为50%,频率从0 Hz~6 MHz连续变频输出的方波信号,驱动功率为72 W,具有防垢除垢效率高、使用范围广、易安装、功耗低等优点。
方波 变频 电磁场 AVR单片机 square wave frequency conversion electromagnetic field AVR micro controller unit
西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安710021
为了获得高速运动目标的位置与姿态信息, 分析目标瞬态事件发生的机理和运动规律, 提出了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的高帧频图像采集及实时显示的设计方案。研究了高速互补金属氧化物半导体(CMOS)数字图像传感器LUPA1300-2, 并以此为基础研究了500 fps图像采集及实时显示系统的关键技术, 以FPGA为核心设计了基于高速低压差分信号(LVDS)接口的图像采集模块、色彩复原模块及图像缓存模块。通过图像采集实验, 验证了系统设计稳定可靠, 满足现场实时性的要求。
图像采集 图像缓存 LVDS接口 image acquisition image cache LVDS interface LUPA-1300-2 LUPA1300-2
西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
针对人工接触式硅棒参数检测中存在的耗时、低效、误检等问题, 提出一种采用四CCD机器视觉系统作为硅棒参数实时检测的非接触式测量方案。系统基于多目视觉检测原理, 以四CCD多目视觉检系统作为机器视觉检测前端数据采集模块, 拍摄待测硅棒表面轮廓图像信息。相邻两CCD构成正交双目交汇数据采集子模块, 子模块基于正交双目交汇测量原理实时采集两路含有目标空间信息的数字图像数据并保存到上位机。上位机图像处理系统读取采集图像, 完成多目相机标定, 特征点提取、同名点匹配以及视差计算后提取出目标特征点三维坐标。该检测技术有效避免了人工主观因素造成的漏检、错检, 满足实时在线检测要求, 实现了硅棒特征点空间三维坐标高精度检测的目的。
三维坐标 多目视觉 双目交汇 硅棒 特征点 3D coordinate multi-camera vision binocular intersection silicon rod characteristic points
西安工业大学光电工程学院， 陕西 西安 710021
高帧频相机需要较长时间记录目标状态的图像信息，由于记录介质的存储容量所限，需要对图像进行实时压缩、记录与传输。EZW和SPIHT两种编码方法速度慢，不易在FPGA上实现，且对缓存要求较高。根据小波变换后小波系数的冗余及分布特性，提出一种新的编码算法，通过直接对系数大小做比较，然后结合数值特性和分布特性对小波系统进行动态分组，用较少的存储空间记录图像系数信息。该算法适合在FPGA上实现，实验结果验证了方法的可行性。
图像压缩 图像编码 小波变换 image compression image encoding wavelet transformation field-programmable gate array (FPGA) FPGA
西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安710032
在靶场**试验中,为了解决空中飞行器远距离高精度跟踪问题,常常需要在飞行器上安装激光角反射器,来提高系统的作用距离和跟踪精度。角反射器特征参数直接影响着系统的跟踪性能。文中对角反射器的光学材料、发散角、有效面积进行研究,提出了一种三层三面多通道半球形激光角反射器阵列,实现了低空目标的高精度远距离跟踪。并对其进行了综合的性能测试,试验结果验证了此设计的合理性。
角反射器 激光跟踪 有效面积 corner reflector laser tracking effective area
西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安710032
在**试验的安全监控中,为了解决数字视频监控系统的远距离视频采集和实时设置视频设备各种参数的问题,提出了一种基于光纤局域网(LAN)的远距离多路视频监控系统,并利用第三方SDK软件包的二次开发实现视频采集和相机参数控制,最后进行了实验测试。结果表明:该系统具有网络负担小、界面友好、参数设置灵活、使用维护方便等优点,从而验证了系统的合理性与可靠性。
光纤局域网 视频采集 参数设置 视频监控 optical fiber LAN video capture parameter setting video monitoring
西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安710032
针对机载一体化高帧频相机设计中存在的高速图像数据的传输问题,提出一种在FPGA芯片上开发千兆MAC的实时解决方案。采用千兆MAC和外部PHY相结合的方式设计千兆网卡,实现高速实时传输高帧频视频图像数据的目的。设计中采用FPGA内嵌的块存储,在千兆MAC核内设计同步FIFO,利用Verilog硬件描述语言,在XILINX FPGA的编辑环境ISE中进行了综合,在Modelsim中做了仿真,结果表明:读写时钟为250MHz时,能够对FIFO正确读写,产生正确的标志信号,实现数据缓存的功能。仿真和实际测试结果验证了方案的可行性。
千兆MAC 乒乓操作 FIFO FIFO gigabit MAC ping-pong operation Verilog Verilog
