旋变幅值误差和正交误差在角速度频谱上表现为旋变转频的二次谐波，是旋变测角误差的主要来源，影响伺服系统角速度控制精度和稳定度。本文提出了一种基于特征频率参考的二次谐波误差自校正方法。首先，分析旋变测角误差产生的机理，获知其幅值误差和正交误差的互不相关性，并证明对旋变输出信号进行幅值调整和相位差调整可实现二次谐波误差校正。然后，在旋变和旋变数字信号转换器（Resolver-to-Digital Converter，RDC）之间设计基于比例放大的幅值校正器和基于交叉调节的相角校正器。最后，根据误差信号在线性控制系统中特征频率不变的特性，对伺服系统进行匀速控制，以角速度频谱中二次谐波频率的幅值为参考基准，分别调整幅值校正器和相角校正器，校正二次谐波误差。实验结果表明：本方法可将旋变二次谐波测角误差幅值降低78.5%，伺服系统速率波动量降低40.5%。本方法实现了旋变二次谐波测角误差的自校正，大幅提升了旋变的测角精度和伺服系统的转速控制稳定度。
测角传感器 旋变 测角误差 自校正 angel position sensor resolver angle measurement error self-correction
针对高功率双管级联薄管激光放大器的环域像差补偿需求,提出了一种环域像差自补偿方法。该方法通过一个直角锥镜使非理想薄管激光光路折转,利用往返光路共轭的特性实现畸变波前的自补偿。通过数值模拟仿真,验证了双管结构中单个薄管引入加工误差及光源对准误差时该自补偿方法的校正能力,并详细分析了该方法对双管配合误差的自补偿效果。在此基础上,进一步考虑了直角锥镜误差对双管级联结构波前环域像差补偿效果的影响。结果表明,该自补偿方法能有效抑制双管级联薄管激光放大器中由加工误差和装调误差所引入的环域离轴像差,且对直角锥镜装调误差容限较大,有利于提升薄管激光器的抗失调稳定性。
激光器 双管级联薄管激光放大器 直角锥镜 自补偿 环域像差 中国激光
2021, 48(13): 1301006
为了减小自由落体式光学干涉型绝对重力仪中光束垂直度对重力测量准确度的影响, 提出了一种基于双层液体光楔对光束的可变偏折实现光束垂直性自校正的快速调节方法。当光束偏离铅锤方向时, 利用液面天然水平的特性, 使液体在重力的作用下形成可变液体光楔, 自上而下的光束经双层液体光楔时光束传播方向发生偏转, 合理地匹配双层液体的折射率, 使它偏离铅锤方向的夹角得到实时修正。搭建光束垂直性自校正装置并进行实验验证, 结果表明, 装置的角度抑制比优于18.0, 当装置倾斜角度不大于2.7′时, 出射光束偏离铅锤方向不超过9.0″, 对应于重力加速度的测量误差小于1 μGal (1 μGal=10-8 m/s2)。将本方案用于自由落体式的重力加速度测量, 仅通过条式水平仪调平便可实现光束垂直性的快速准确调节, 同时还能抑制测量过程中光束垂直性缓变带来的影响。
绝对重力仪 光楔 光束垂直性 激光干涉仪 自校正 absolute gravimeter optical wedge beam verticality laser interferometer self-correction
1 山东航天电子技术研究所, 山东 烟台 264670
2 国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
3 海军航空工程学院控制工程系, 山东 烟台 264001
4 烟台工贸技师学院, 山东 烟台 264001
为了解决板条激光器输出激光光束质量不高的问题，建立了激光在板条激光模块中沿“之”字形光路传输时的热致波前畸变模型。对热致波前畸变的分布特点进行了研究，并提出了一种减小热致波前畸变的方法。数值仿真结果表明，通过合理的光路设计，优化激光以同一角度两次进入板条介质时的位置偏移量，可以达到减小板条厚度方向上热致波前畸变的目的。
激光光学 热效应 激光放大器 波前畸变 自校正 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111407
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 成都 610041
3 中国工程物理研究院太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
在波前校正过程中，变形镜(DM)在强激光连续辐照(CW)下会产生热形变，进而对入射光引入附加波前畸变，从而制约了变形镜的波前校正效果，致使光束质量改善效果变差。从变形镜热形变面形的Zernike 多项式分解出发，建立了强激光连续辐照下变形镜的热形变预估模型，根据预估所得的热形变面形，模拟计算得到了变形镜的驱动器控制信号参数，进而驱动变形镜对其自身的热形变面形进行了实时补偿。仿真结果表明，该自校正方法能有效补偿变形镜自身的热形变面形，减小变形镜热形变对其校正能力的影响；采用局部换热方式只能在一定程度上减小变形镜形变面形引起的平移相差和离焦相差，对光束质量的改善效果也比较有限，而该自校正方法能有效减小热形变引起的光程差，从而对光束质量起到明显的改善作用。
激光器 预估模型 自校正 变形镜 热形变 中国激光
2015, 42(12): 1202001
1 成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
2 成都太科光电技术有限责任公司,四川 成都 610041
3 中国工程物理研究院 工学院, 四川 绵阳 621900
分析了相移干涉测量过程中相移误差产生的原因, 研究了基于迭代最小二乘算法的相移误差修正法, 实现了任意两幅干涉图间相对移相量的计算和自适应校正。基于光、机、电、算四系统, 实现任意步长的3幅以上干涉图像的采集, 用迭代最小二乘法计算任意两幅干涉图间的相对移相量, 然后将其闭环反馈至硬件相移系统, 自动修正相移步长为给定量的特征相移值, 从而完成干涉仪相移误差的自修正。 构建了相移误差自校正系统, 通过实际干涉测量验证了算法的正确性和相移误差自修正系统的可行性。结果表明, 自适应修正后相移量相对误差<5％, 面形RMS测量重复性<λ/1 000, 实现了高精度、高效率的相移误差自适应修正。
相移干涉测量 相移量计算 相移误差 误差自修正 phase shifting interferometry phase step calculation phase shift error error self-correction
1 中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 中国计量学院-北洋电气集团联合光纤传感研究中心, 浙江 杭州 310018
介绍了分布式光纤拉曼温度传感器(DTS)的基本原理、 发展趋势和工程应用研究状况, 研究了分布式光纤拉曼温度传感器的关键技术, 全面提升了DTS的性能。 将拉曼放大技术应用于DTS系统, 用拉曼增益部分抵偿光纤的传输损耗, 使系统的传感长度达到50 km; 对脉冲激光器进行211位循环编码, 在接收时采用相关运算解调, 显著提高系统的信噪比, 使测温不确定度达到1 ℃; 采用双波长自校正技术提高了系统的空间分辨率, 达到2 m; 在DTS系统中嵌入光开关, 使测温通道成倍扩展, 有效延伸了传感光纤的总长度, 组成光纤传感网络。
拉曼散射 分布式光纤拉曼温度传感器 拉曼放大 脉冲编码 双波长自校正 Raman scattering Distributed optical fiber Raman temperature sensor Raman amplification Pulse Code Dual wavelength self-correction
南京航空航天大学 精密驱动研究所,江苏 南京 210016
提出了一种单相激励的旋转步进超声电机并阐述了其结构与工作原理。该电机采用同一种工作方式实现驱动和定位,避免了现有自校正步进超声电机失步或多步的问题,并解决了现有自校正步进超声电机的定、转子摩擦界面难以设计的问题,具有开环控制下无累积误差的特点。利用有限元仿真方法对定子结构进行了设计,制作的原理样机实验中未发现错步现象,其堵转力矩、步距角和单步运行最大误差分别为0.003 2 N·m,7.5°和0.6°。
超声电机 步进电机 自校正 ultrasonic motor stepping motor self-correction
