作者单位
摘要
桂林航天工业学院电子信息与自动化学院,广西 桂林 541004
为了进一步抑制装配误差扰动对快速反射镜控制系统输出性能的影响,提升系统的跟踪精度,基于干扰观测原理,提出了一种具有内、外双干扰观测环节的扰动抑制方法。分析了快速反射镜组件装配误差对控制系统精度的影响,建立了不平衡力矩扰动的等效数学模型;利用内环干扰观测环节实现对中高频扰动的抑制,应用外环干扰观测环节补偿内环干扰观测环节的中低频扰动放大作用并提供中低频扰动抑制;分析了提出方法的输入和误差信号传递过程,设计了扰动抑制系统各控制器的控制参数;搭建了虚拟样机仿真测试平台,对控制系统的性能进行了测试。结果显示,加入双干扰观测环节前后,虚拟样机系统的调节时间误差为0.54%,对于15 Hz等效扰动,扰动抑制能力提升了25.23%。理论和实验结果表明,双干扰观测环节的引入可以有效抑制装配误差的扰动。
仪器,测量与计量 快速反射镜 扰动抑制 干扰观测器 装配误差 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512008
作者单位
摘要
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100192
为了解决传统多光谱辐射测温仪便携性差和无法测量瞬变温度的问题,采用分光光纤和带通滤光片的分光方法,设计了高速光电响应电路,研制了一台便携式高速多光谱辐射测温仪。结果表明,使用光纤和带通滤光片代替传统的棱镜分光,并与其它硬件封装在一起,可降低系统的复杂度,提高仪器的便携性,组装后仪器总体质量不大于4 kg,体积不大于30 cm×25 cm×25 cm;设计高带宽的光电转换电路并使用高速模数转换芯片、现场可编程门阵列芯片及CYUSB3014芯片进行数字信号的采集和传输,与计算机的通信速率高达100 MHz,使得测温仪能够测量微秒级变化的温度;在参考温度稳定的情况下,测温相对误差低于±2.5%,测温精度较高。这些结果对于提高测温仪的便携性和实现瞬变温度场高精度测温是有帮助的。
测量与计量 便携式高速测温仪 高带宽电路 现场可编程门阵列 高速数字信号处理 measurement and metrology portable high-speed thermometer high-bandwidth circuit field-programmable gate array high-speed digital signal processing 
激光技术
2023, 47(4): 534
作者单位
摘要
1 深圳技术大学 大数据与互联网学院,深圳 518118
2 深圳技术大学 中德智能制造学院,深圳 518118
3 深圳技术大学 新材料与新能源学院,深圳 518118
为了在被测物体部分被遮挡的情况下,仍能完整地测量出物体的表面形貌,提出了一种基于霍夫变换的多线结构光标记的光场3维成像系统。通过提取亚像素的条纹中心坐标进行投票,分析霍夫参数空间中的投票分布,设计了自适应范围投票和自适应窗口策略,无需对条纹级次编码也能够准确地确定对极平面图像中多根直线的参数。结果表明,该系统拟合平面的平均偏差为0.0096 mm,标准偏差为0.0074 mm,并利用光场成像中不同视角下物体的遮挡关系不一致,准确地恢复了被遮挡物体的完整表面形貌。这一结果对于解决3维测量过程中遮挡问题是有帮助的,该研究为获取完整和高效3维数据的测量方法提供了参考。
测量与计量 结构光场 霍夫变换 结构光 光场成像 measurement and metrology structured light field Hough transform structured light light field imaging 
激光技术
2023, 47(4): 492
陈斌 1傅骁 1,*段发阶 1闫钰 1[ ... ]钟国舜 2
作者单位
摘要
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 中国电子科技集团公司第十一研究所,北京 100016
由于转盘电极原子发射光谱(RDE-AES)技术具有操作简单、无须制备样品、结果可靠性强等优良特性,被广泛应用于油液检测。但该技术采用的光源主要是电弧,由于电极磨损导致放电间隙改变造成的电弧不稳定等原因导致最后采集的光谱数据所分析的结果与实际存在误差。本文提出了一种基于“双转盘”电极结构的原子发射光谱油液检测装置的检测方法,即将传统“棒-转盘”电极结构中的棒电极更换为可以旋转的转盘电极,其显著优势是减小了电极磨损所带来的检测误差。对其结构进行物理建模,通过COMSOL多物理场仿真软件对电弧激发的过程进行了仿真,采用控制变量法研究了电极间隙、油膜厚度、外加激励三个主要变量对电弧激发效果的变化规律的影响,得到了影响因素与电弧激发时刻和激发瞬时温度的关系曲线图,并根据仿真结果进行了参数优化。仿真结果显示,“双转盘”电极结构较传统结构的激发效果有了明显改善,激发时间和激发温度都有一定的改善,尤其在大批量检测时电弧激发效果稳定,验证了该方法的先进性和实用性,为转盘电极原子发射光谱油液检测方法的进一步深入研究提供了分析支持。
仪器,测量与计量 双转盘 电弧激发 油液分析 原子发射光谱 COMSOL仿真 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312003
刘文通 1,2,3李丽娟 1,2,3,*任姣姣 1,2,3顾健 1,2,3[ ... ]陈奇 3
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院,广东 中山 528400
电力绝缘子具有机械强度高、表面不易发生裂缝、老化速度慢等功能,在电力领域具有广泛应用。为了研究电力绝缘子层间气隙,构建了具有三层电力绝缘子的太赫兹(THz)波反射传播模型。模拟电力绝缘子层间气隙,制作了橡胶-环氧树脂板层间气隙缺陷样件。对含有层间气隙缺陷的样件的波形进行分析,能够检测厚度为100 μm的层间气隙缺陷,并对层间气隙厚度进行了计算。经数显千分测厚仪验证,THz检测层间气隙厚度的准确率达到95.61%。对缺陷样件进行能量积分成像并采用最大类间方差(Ostu)二值化方法提取气隙缺陷,为了验证THz检测的识别准确度,采用光学三坐标扫描仪对粘接缺陷重构提取缺陷面积,检测准确率达到95.29%。本文研究为电力绝缘子中含有层间气隙缺陷的检测提供了新方法。
仪器,测量与计量 电力绝缘子 层间气隙 反射传播模型 缺陷厚度检测 缺陷面积检测 
激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2112002
作者单位
摘要
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
提出了一种用于深孔轴线重建的新型六探针测量系统。该系统基于三维两点法,探头在每次步进测量中可以获得被测横截面的圆心位置以及半径大小。该系统有以下优点:1)可以消除传感器运动装置的移动直线度误差对轴线测量与拟合结果造成的影响;2)有显著普遍性,调整位移传感器之间的相对位置可以测量不同的孔径;3)实现探头移动、数据获取的自动化,降低人工劳动量,提高测量效率;4)测量过程简单,只通过一次扫描测量就可拟合孔轴,并评估它的相关参数。通过理论推导和仿真证明了这些优点。实验结果表明,该方法具有高横向分辨率。
仪器,测量与计量 六探针测量系统 直线度误差 重建 深孔测量 轴线 
激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2112001
崔新旭 1方超 1,*王智 1,2,**
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 国科大杭州高等研究院基础物理与数学科学学院,浙江 杭州 310024
本文研究了引力波望远镜的装调误差对望远镜的TTL(tilt-to-length,角度抖动与光程读出之间的)耦合噪声的影响。保持其他参量不变,仅对引力波望远镜中的某项装调公差进行赋值,仿真分析引力波望远镜中的某项装调公差对出瞳位置变化的影响,进而计算出激光干涉信号经过全玻璃激光干涉仪最终在四象限光电探测器上进行干涉时,由于引力波望远镜的装调公差的存在导致的TTL耦合噪声的变化情况。通过对比发现,引力波望远镜的主镜与次镜的距离公差,对引力波望远镜的TTL耦合噪声的影响大于其他光学元件之间的距离公差对TTL耦合噪声的影响。主镜和次镜之间的距离公差导致的TTL耦合噪声的变化与次镜和三镜之间的距离公差、三镜和四镜之间的距离公差导致的TTL耦合噪声的变化符号相反;光阑和主镜之间的距离装调公差对TTL耦合噪声的变化影响很小,可以忽略不计。各个光学元件的距离装调公差导致的TTL耦合噪声的变化量与抖动角度之间呈抛物线规律分布。在装调空间引力波望远镜时,应着重控制主镜与次镜之间的距离误差。并且可以使用次镜和三镜之间的距离装调误差、三镜和四镜之间的距离装调误差导致的TTL耦合噪声来抵消由装调主镜和次镜之间的距离误差导致的TTL耦合噪声。
仪器,测量与计量 引力波 干涉测量 望远镜 装调公差 
光学学报
2023, 43(19): 1912001
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台,云南 昆明 650216
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室,江苏 南京 210023
在月球激光测距与空间目标白天激光测距中,强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率,在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑,通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场,可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素的影响,在接收视场减小到几个角秒时,回波会被光阑挡住无法通过,探测器接收不到回波信号。为解决这一问题,提出在视场光阑前加入二维偏转摆镜的方法,控制摆镜偏转使偏离的回波通过光阑中心被探测器正常接收。以高轨卫星和同步轨道卫星为目标,测量了回波信号偏离视场中心的角度值,并仿真分析了使用摆镜校正偏离角度值的效果。结果表明,该方法可以在小视场激光测距时快速高精度校正回波信号,可为满月时月球激光测距与空间目标白天激光测距提供支持。
仪器,测量与计量 激光测距 接收系统 摆镜 仿真分析 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712003
雷威 1,2李思坤 1,2,3,*潘东超 1,2江一鹏 1,2[ ... ]步扬 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
3 上海大学微电子学院,上海 200444
4 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
基于空间像主成分分析的波像差检测技术是一种原位光刻机投影物镜波像差检测技术。本文对该技术的检测模型和工程技术进行了系统研究。分析了照明条件、检测标记、空间像扫描范围等影响因素对检测精度的影响。研究了空间像传感器模型,并通过仿真和实验验证了传感器模型的有效性。研究了空间像定心误差对检测精度的影响,对比了不同定心方法下波像差检测模型的性能表现。分析了不同降噪方法的空间像降噪效果,并基于空间像噪声模型,提出了一种新的空间像降噪方法。仿真与实验结果表明,在各种影响因素中,照明部分相干因子和F方向采样范围对像差检测精度影响较大。定心方面,在X方向上六项模型定心精度更高,F方向上三项模型与六项模型各有优劣。平均值降噪法可以有效滤除空间像噪声,提高像差求解精度。像差漂移量仿真测试结果表明,该技术可用于校正光刻机的短期像差漂移。本文对该技术还给出了工程应用建议。
仪器,测量与计量 光刻 波像差检测 空间像 传感器模型 定心 降噪 
光学学报
2023, 43(13): 1312001
作者单位
摘要
1 上海交通大学中英国际低碳学院,上海 201306
2 莱斯特大学工程学院,英国 莱斯特LE1 7RH
生物柴油的原料多元化,制备出的生物柴油理化特性也大不相同,因此其污染物排放特性需进一步研究。本文利用基于消光法标定的激光诱导炽光技术来测量一系列生物柴油的碳烟体积分数,以探究含氧生物燃料与传统柴油掺混后的基础碳烟排放特性。结果表明,纯含氧生物燃料的碳烟体积分数峰值较低,仅为传统柴油的7.1%~30.5%。碳烟的形成随着生物柴油掺混比例增加而呈下降趋势,与含氧燃料掺混传统柴油的碳烟排放特性一致,而不饱和度较高的生物燃料更倾向于更多的碳烟排放。生物柴油产生的粒径颗粒相对较小,比传统柴油小了大约9.5%~41.3%。碳烟颗粒物形貌方面,生物柴油与传统柴油均呈现出团簇结构,而高饱和度的生物柴油产生的碳烟颗粒粒径相对较大,但数量密度较低。
仪器,测量与计量 生物柴油 碳烟体积分数 激光诱导炽光 池火焰 不饱和度 
光学学报
2023, 43(10): 1012003

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