分布式光纤传感双通道调制光源设计与测试

为了满足布里渊光时域分析(BOTDA)光纤传感系统需要频差为布里渊频移的两种激光输出光源的需求,采用布里渊环形腔频移和电光调制的方法设计了双通道光源系统。根据光源的脉冲宽度、重复频率、扫频量等参量,对双通道调制光谱输出进行了仿真,并采用现场可编程门阵列配合直接数字式频率合成器技术的方案建立了系统实验装置,实现了脉冲探测光和扫频抽运光两种激光输出。脉冲探测光输出最小脉宽达10ns,扫频抽运光输出扫频范围达0MHz^90MHz,扫描频率步进值为30Hz,时间步进为1.6μs。结果表明,该光源技术参量满足BOTDA系统的要求,不需引入高频微波信号源等高速器件,信号采集模块可采用100MHz以下光电探测器件实现,降低了系统成本。

空间载荷中利用调制光源去除PSD背景光影响的方法

针对用于精密位移测量的位置敏感探测器(PSD)敏感度高、易受背景光影响的问题,设计了利用开关光源去除背景光的PSD位置测量系统。该系统将光源调制为脉冲光,使用数字信号处理器(DSP)在PSD响应信号的高电平和低电平处分别进行采样,高电平处为光源和背景光叠加产生的信号,低电平处为背景光产生的信号,两信号相减即可去除背景光的干扰。在实际系统中利用专用调理电路转换放大PSD电流信号,通过高精度A/D采集后发送给DSP进行数据处理和坐标运算;在采集完一定样本数量的数据后,通过最小二乘法对试验数据进行线性标定,以减少线性误差。利用上述方法在背景光条件下分别进行了精度和线性度测试,试验结果表明,在背景光存在的条件下,该系统的测量精度可以由100μm提升到15μm,平均线性误差可以控制到13μm,采样周期最小为2 ms;在保证精度、速率和线性误差的同时有效消除了背景光的影响。

光源调制全光纤电流互感器的研究

介绍了全光纤电流互感器的结构,分析了系统输出信号的特点,指出工频干扰及线性双折射效应是影响系统稳定性的主要问题.提出并实现了基于光源调制的抑制工频干扰方法.该方法利用2000 Hz的方波光源作为互感器的光驱动,系统的输出信息由原来的一路变成了两路,通过两路信息的融合有效地抑制了电路工频干扰.理论分析及实验结果表明,在不增加系统复杂性和硬件投入的条件下,该方法不仅抑制了电路中的低频干扰,还有效地抑制了工频干扰,提高了系统的信噪比,为提高全光纤电流互感器系统的稳定性和可靠性提供了新的方法.

基于调制光源的八通道光电脉搏波检测系统

为了获取多波长的指端光电脉搏波信号来进行脉搏波特征分析,利用STM32F103ZE嵌入式平台设计了基于八波长激光调制光源的脉搏波检测系统。系统光源是由STM32控制的八波长激光组成的调制光源,再由光电二极管构成光电转换电路将光信号转换为易处理的电信号。系统结合巴特沃斯高通滤波电路与切比雪夫低通滤波电路的滤波特性设计了由这两种电路级联构成的带通滤波电路来减小噪声对脉搏波检测的影响,且在电路设计时采用OrCAD PSpice软件来对电路进行优化分析,滤波电路带宽选择0.2~60 Hz,以较大的限度保留光电脉搏波中的有用的生理信息。通过STM32利用分时检测的方法采集八通道脉搏波数据,检测结果显示系统成功检测到八通道光电脉搏波且脉搏波特征清晰,体现出0.2~60 Hz带通滤波电路对光电脉搏波的较好的处理效果。

保偏光纤拍长测量的光源调制压力方法

提出一种用光源调制和施加压力相结合进行保偏光纤拍长测量的方法,利用锁相放大提高测量信号的信噪比,故使测量装置既结构简单、易于操作,又能达到较高的测量分辨率和重复测量精度。测量结果表明,利用该测量方法进行测量的装置其拍长测量范围为0.1～70mm,测量分辨率可达0.005mm,测量的重复精度达0.05mm。

同一外延层结构高速DFB激光器/EA调制器集成光源的研究

对利用同一外延层结构实现ＤＦＢ激光器与ＥＡ调制器的集成机理进行了理论分析,指出该集成方法有可能获得激光器激射波长与调制器工作波长之间的良好匹配．在理论分析的基础上,研制出了基于同一外延层结构的高速集成光源,该器件具有良好的静态特性,并达到了约８ＧＨｚ的小信号调制带宽．

无扫描光源调制层析成象显微镜(1)-理论

分析普通显微镜的成象过程可以看到 ,它不能进行层析成象的原因在于并非所有的空间频率都随着离焦量的增加而衰减 .通过改装普通显微镜的照明光路 ,采用调制光源照明物体 ,从而获得物体的层析象与普通显微镜成象的叠加象 ,该叠加象经过快速算法运算后 ,可实时获得类似于共焦显微镜的层析象 ,最终实现层析成象 .本文通过对本显微镜成象光学系统物理模型的简化 ,解释了该系统的层析能力和解码方法 .根据分析可以发现 ,这种照明调制显微镜实际上是一种选择性照明显微镜 ,即选择有限宽度的层进行照明 .

光纤水听器调制激光光源的一种实现方法

在干涉型光纤水听器的信号检测技术中,采用相位载波零差检测方式,直接调制激光光源,具有明显的优越性。提出了一种实现方法,通过产生高频正弦波,对激光光源(多量子阱分布反馈激光器),进行直接驱动调制。光源调制输出波形精确多样(正弦波、三角波(包括锯齿波)和方波),输出频率大范围(0～20MHz),连续可调。实验表明达到了水听器对光源的要求。此调制技术也可在光纤通信等其它领域得以应用。

多功能光源调制驱动系统

为满足医学光疗、医学检测上对LED光源高稳定性和高精度且需具有多种发光模式的需求,利用DDS技术,研制了一种多功能光源调制驱动器。以ARM stm32和FPGA作为控制器,控制恒流源提供恒流信号的方法,实现提供可分时切换的双频正弦、正弦、方波等多种模式驱动信号的功能。实验结果表明:不同功率的LED均能在各种驱动模式下正常发光,稳定性好,精度高,满足多功能光源驱动装置的要求。

采用双调制方式测量消光比参数

提出了一种采用磁光调制与光源调制技术高精度测量偏振棱镜消光比参数的方法并建立了相应的消光比测量系统。首先,根据偏振光的琼斯矩阵描述方式推导了系统的测量模型;采用磁光调制方式,实现了待测偏振棱镜晶体光轴与起偏器晶体光轴夹角的高精度定位。然后,采用光学斩波器对光源进行方波调制,消除了各种噪声对系统测量精度的影响,使得系统在待测偏振棱镜实现光轴精确定位后能够准确测量光强值。最后,对待测偏振棱镜进行了多次测量并求取平均值。实验结果显示,对偏振棱镜消光比参数的测量精度为10-6,验证了提出方法的有效性和稳定性。该系统精度高、稳定性好、容易实现工程化,对偏振器件的性能检验和实际应用具有指导意义。

未调制可见光室内定位

现有可见光定位大多采用调制光源进行定位,需要为每个光源配置额外的调制硬件,大大增加了定位系统的成本。提出一种未调制光源的定位方法,考虑单个光源和多个光源下的定位情况。用机器人上的光电二极管直接采集光信号强度,利用三边测量确定机器人的大致运动轨迹,通过卡尔曼滤波对运动轨迹进行优化。实验仿真结果表明,定位精度提高,同时定位系统的成本大大降低。

基于波导调制器的全保偏光纤微振动传感器

为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性,以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应,设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构,引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制,采用低噪声单频保偏光纤激光器作为光源,通过相位载波零差解调方法,实现了微振动信号的保真拾取．通过波导调制器的引入,增加了系统的灵活性和频响范围,并使灵敏度达到了10-5rad／Hz1/2量级。

基于数字微反射镜与光源复合编码的高帧频显示方法

作为常用显示器件,数字微镜器件(DMD)使用传统的脉冲宽度调制(PWM)显示方法受最小脉冲宽度限制,无法满足高帧频显示的需求。文章提出基于光源与DMD复合编码的高帧频显示技术,利用光源调制解决脉冲宽度调制导致的位平面显示时间随位平面等级指数增长的问题。通过构建包含驱动模块、光源和DMD的显示系统,采用低4位光源脉冲宽度调制与高4位DMD显示时间宽度调制相结合的方法,将8位灰度图像的显示帧频提高至2461 Hz。

双通道红外CO_(2)气体传感器设计与实现

为了实现对生活工作环境中CO_(2)的检测,论文基于非分光红外(NDIR)差分检测技术,设计了一种双通道红外CO_(2)气体传感器检测系统。在气室结构方面,利用单光路双波长差分检测技术,提出了一种直射型气室结构。在硬件部分,以模块化的方式进行设计,包括单片机控制模块、红外光源驱动模块、电源模块和信号调理模块,提高了整个系统的信噪比。最终,搭建气体测试平台,采用标定法测量不同温度下热释电探测器两通道电压比值,经测试,该传感器可以实现在不同温度下对0~5%浓度内的CO_(2)气体进行检测,且测量误差小于0.2%,可满足消防、矿井监测等场合的需求。

具有抗杂散光干扰功能的光电光泽度计

本文介绍了一种具有抗杂散光干扰功能的光电光泽度计电路设计和工作原理。本设计采用了 1kHz激光调制光源、二阶高通滤波电路等抗干扰措施。实测显示 ,在测试光泽度为 1 0 0的样品时 ,用 40W白炽灯、手电筒模拟干扰光对测光传感器近距离直接照射 ,输出示值变化小于 1 5 %。

新型非分光红外CO_2气体浓度分析仪的开发与研究

本文在分析红外检测技术与Lamber-Beer定律的基础上,将电调制光源和新型传感器应用于CO_2气体浓度检测仪器中,设计了一种双通道一体化的新型非分光红外CO_2气体浓度分析仪。重点介绍了该分析仪的调制光源、气室、传感器及其信号采集、处理电路的设计,并通过后期实验的测试,验证了设计方案的可行性。该分析仪具有精度高、稳定性好、体积小、响应迅速等特点。

微波与光波大功率超宽带高效转换器件研究

该研究围绕"面向宽带泛在接入的微波光子器件与集成系统基础研究"项目总目标和课题部署,重点研究其中的微波与光波大功率超宽带高效转换机理,揭示有源半导体材料和器件结构与微波光波能量转递的内在关联规律及高速线性响应的机制,重点研制可全面覆盖L^U波段(1~60 GHz)的徽波光子调制光源及大功率光电探测器芯片和组件,取得原创性理论成果和关键技术突破,为实现新一代智能光载无线(I-RoF)原型系统提供关键器件方面的理论与技术支撑,为提升我国在该领域的核心竞争力和影响力做出贡献,同时带动高水平研究基地与研究队伍的建设并进行人才储备。

基于模糊神经网络的二维PSD非线性修正算法

为了减小二维位置敏感探测器(2D-PSD)的非线性误差,研究了一种基于模糊神经网络的2D-PSD非线性修正算法。基于调制光源法采集到2D-PSD光敏面上可靠的光点位置信号后,采用T-S型模糊神经网络近似表示光点位置信号与光点位置坐标之间的映射,将该映射嵌入到ARM处理器中实现2D-PSD的在线修正计算。采用该模糊神经网络非线性修正算法后,2D-PSD的非线性误差从±0.4mm减小到±0.15mm,实验结果表明基于模糊神经网络非线性修正算法对有效性。

基于W77E058单片机的红外气体检测系统设计

本文采用高性能Turbo-51系列单片机W77EO58,实现了一种基于单片机的红外气体检测系统,具有较高的实用价值。该系统由W77EO58单片机,A/D转换芯片MAX197,TPS4339红外探测器,IR55红外调制光源组成,采用单片机C语言进行采集系统的嵌入程序编写。系统实现了对轻烃、重烃、CO2信号的高速高精度采集。

液体冰点/凝点激光测定方法

冰点是水溶液中十分重要的物性,冰点的测定在医药、果汁、乳制品及化工等领域内都有广泛的应用。目前已经应用在各行各业,与我们的日常生活息息相关。本课题依据对溶液的光电原理分析研究,包括对光的反射、过冷现象、调制光源等相关原理的应用,研发了一种新型溶液冰点测定仪。其优势在于体积小,精度高,用时短、操作简单等优点。该测定仪主要由制冷模块、散热与蓄冷模块、激光发射与接收模块、超声波消除过冷模块、温度测量模块和PLC数据处理控制与显示模块组成。在设计的基础上购置设备元件,组装冰点仪,然后进行了初步的测试。