SERF原子自旋惯性测量检测误差分析及抑制

在无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋惯性测量装置中,检测系统的性能是决定输出信号灵敏度和稳定性极限的关键因素。为有效抑制SERF原子自旋惯性测量的低频随机噪声,在横向电子自旋极化率稳态解和旋光角表达式的基础上,建立检测相关的输出信号误差机理模型,明确了检测系统影响最终测量信号噪声的主要因素。研究结果表明:检测光入射气室时的初始光强作为信号背景直接引起刻度系数的波动而非作用于电子自旋,而检测光的非理想线偏振导致电子自旋产生横向抽运效果和横向光频移作用,从而引入测量误差。针对检测系统影响测量信号噪声的主要参数,设计了参数优化路径:先通过优化检测光频率,提高惯性测量刻度系数,后通过检测光功率的优化,减小横向抽运效应、横向光频移作用及检测光背景波动。实验表明:通过对比输出信号的Allan方差,优化后SERF原子自旋惯性测量的零偏不稳定性减小了1.8倍,速率斜坡噪声系数从0.124 (°)/h^(2)减小至0.041 (°)/h^(2),达到了抑制测量信号低频随机噪声的效果。

粒子图像速度粒度同场测量基础与实验验证

从米氏散射理论(Mie scattering)出发,在粒子图像测速法硬件系统结构模型和电荷耦合器件光电转换一般特性基础上,推导出了真实球形粒子在数字相机上所成粒子像各像素点灰度总和的理论计算式。为验证该理论计算式的正确性,采用不同粒径的4种标准粒子进行实验,考察粒子像点灰度和随粒子曝光时间、照明用激光脉冲光强及真实粒子粒径的变化情况。结果表明:粒子像点灰度和随曝光时间及激光光强的变化呈线性趋势,基本与理论推导结果相一致。相同实验条件下的不同粒径标准粒子所成像点灰度和比值均在粒子粒径平方比附近,符合理论结果。

激光位移传感器检测类圆弧工件表面研究

基于直射式点激光三角法原理,分析测点表面法向与投射激光间夹角变动引起的误差情况,提出采用另设的倾斜传感器,专门对因单一传感器测量时的不准确区段进行检测,根据曲率半径确定可信区段、并通过两传感器可信区段的拼接,实现不同半价圆弧衔接构成的截面型线上各点的检测。经实验验证表明,对表面曲率半径>20 mm的圆弧,测量误差<100μm。

基于多传感器监测的便携式带电开关柜智能语音报警系统

针对维修人员在电力开关柜工作时误入带电间隔会引发触电伤亡事件这一隐患,设计一种基于多传感器监测的便携式带电开关柜智能语音报警系统。在带电开关柜里通过热释电红外传感器和超声波测距判断人员与设备位置的距离,利用HW3000模块实现系统的语音播报提示与预警、报警功能;同时通过温湿度传感器实时监测开关柜内电线接头处的温湿度数值,实现火灾预警功能,以提高电力操作安全性和可靠性,防止电力事故发生。试验证明,系统能够实现人员误入带电开关柜的预警报警,具备准确监测开关柜内三相电线接头的温湿度的功能,具有较好的实用性和实时性。

基于有限元方法的双层材料激光超声数值模拟

采用有限元方法数值模拟了单脉冲激光热弹激发双层材料中的超声波,得到了材料的上下表面的应力场分布。通过对铝板中的波形进行快速傅里叶变换得到频率信号,计算出波包群速度,判断出材料中兰姆波的模态。结果表明:受基底影响,在双层材料的上层铝板中得到了三种模态的兰姆波。该研究为复合材料激光超声的应用研究提供了新的途径。

基于激光SLAM技术的渠箱测量

在分析激光SLAM技术特点的基础上,以广州市天河区排水渠箱测量工程为例,提出了一种基于激光SLAM技术的渠箱测量方法。首先对工程概况及其作业流程进行了阐述,继而分别对渠箱测量中激光点云数据采集和处理过程中的关键技术进行了详细介绍,最后对工程的效果和精度进行了分析。研究和分析结果表明,激光SLAM技术在复杂环境下的渠箱测量中具有较好的应用前景。

基于激光测距的室内视觉引导定位系统设计

传统的室内视觉引导定位系统定位准确率低,定位效率差,为了解决上述问题是,基于激光测距设计了一种新的室内视觉引导定位系统,将硬件设计部分划分为测距管理模块、通讯模块、控制模块三个模块进行系统设计,选用iST系列一体开环步进电机集中定位数据的距离测量操作,获取测量效果较为精准的定位数据,并按照相关的数据处理措施对数据进行操控,选择EP013X TCP/IP通讯器对定位数据与主系统进行连接,同时构造良好的关联关系,保证系统与数据间的联系,在促进系统工作的同时实现对系统工作效率提升。利用PIC12F629-I/P DIP8直插单机片处理控制模板与定位系统之间的关系,加强定位控制,并采用不同的数据管理获取更新的数据信息,确保数据的更新度,完成对系统的硬件设计。系统软件部分着重对算法的数据处理与改造,利用相关算法解析数据本质与定位状况,由此实现对系统的软件设计。实验结果表明,该系统设计在较高程度上减少了系统的资源浪费,扩展系统定位性能,提高系统定位效率与有效率,能够更好地为使用者所使用。

脉冲法激光测距关键技术研究

文章主要是对远距离激光测距系统的关键技术进行研究,重点介绍了时刻判别方法与硬件实现,计时方法与实现。利用FPGA内部的PLL的倍频和移相来提高测量精度,具有成本低、系统简单且精度相对较高的特点。并提出了一种延迟滤波检测方法,只有当回波信号达到一定的脉宽才认为回波信号有效,有效减少噪声引起的毛刺所带来的误判。

高性能石墨烯/金字塔硅异质结近红外光探测器

石墨烯具有优异的光学性质和电学性质,在快速宽光谱光电探测方面有极大的潜力。本文设计并制备一种高性能石墨烯/n型金字塔硅异质结近红外光探测器。高质量石墨烯是采用化学气相沉积法制备的,通过湿法转移将其转移到n型金字塔硅表面,从而获得具有垂直结构的石墨烯/金字塔硅异质结器件。测试结果表明,在无光照条件下,器件的整流比达到了6.9×10^(5);在970 nm近红外光的照射下,电流开关比高达5.3×10^(4),电流响应度、外量子效率、光电压响应度和比探测率分别可达577.6 mA·W^(-1)、73.97%、1.26×10^(6)V·W^(-1)和4.92×10^(12)Jones。此外,器件具有快的响应速度,上升和下降时间分别为22μs和14.5μs。最后,还对器件稳定性进行研究,在空气环境中放置3个月后,光电流基本没有衰减,表明了器件具有优异的空气稳定性。

基于海量点云的钢结构形变分析

常规的钢结构健康监测方法效率低,不能满足钢结构形变分析的要求。三维激光扫描技术具有采集速度快、点位精度高等技术优势使其适用于钢结构的形变分析中。本文采用三维激光扫描仪通过分段闭合扫描路线采集特高压南阳变电站海量点云数据,并详细介绍了海量变电站点云数据的去躁、配准、重建过程,实现了变电站整体数字化重建。同时,根据挠度分析法讨论了站内钢架结构的挠度偏移,基于坐标分量中误差评价了钢架结构的健康程度,实现了变电站钢架结构的挠度形变分析。

基于Opto-DMD Processor的光生毫米波装置研究及广电5G毫米波部署场景探讨

本文首先简要介绍了毫米波在频谱、产业链等方面的发展情况,然后提出一种基于Opto-DMD的新型光生毫米波装置,装置可生成17.23GHz~137.36GHz频段的毫米波信号,同时对其核心器件Opto-DMD进行了简单介绍,接着对光生毫米波过程中涉及的关键过程进行理论分析,包括游标效应、四波混频和光学外差法等,最后分析了毫米波的优劣势,并提出广电5G毫米波部署场景建议。

多阶模半导体激光增材制造工艺参数对熔覆层残余应力影响的数值模拟

为了研究多阶模半导体激光增材制造工艺参数对熔覆层残余应力的影响,利用ANSYS软件构建了单道熔覆层模型,运用生死单元法加载多阶模半导体激光为热源。采用正交试验法展开了工艺参数对熔覆层宽度与高度方向应力场分布规律的影响研究。结果表明:熔覆层宽度方向上的应力场左右对称并在中心处有明显的“平台效应”,体现了多阶模激光热源热量分布均匀的特点;熔覆层高度方向上,应力值沿熔覆层高度方向逐渐增大,直到熔覆层顶部达到最大值;工艺参数对残余应力的影响次序为:送粉速率>扫描速度>激光功率;当采用优化工艺参数计算时,熔覆层高度及宽度上的最大应力为196.53MPa和98.22MPa,有效地降低了残余应力值,为多阶模半导体激光增材制造中的残余应力调控提供了参考。

宽带同轴送粉喷嘴的流场数值模拟及结构优化

为了获得一种匹配3 kW宽带矩形激光器的同轴送粉喷嘴,采用了Fluent软件的离散相模型,对同轴送粉喷嘴粉末通道结构参数开展了四因素四水平的正交仿真试验,研究了结构参数对粉末汇聚浓度与粉斑尺寸的影响。结果表明,宽带同轴送粉喷嘴的粉末浓度在轴向与径向上均服从高斯分布,验证了喷嘴结构的合理性。四因素对粉末浓度的影响效果从大到小为:倾角、垂直高度、收缩角度以及出口间隙。当采用最优结构参数时,喷嘴可以在距离粉末出口24.6 mm的平面上形成一个3.08 mm×3.08 mm大小、最高质量浓度为32.29 kg/m3的矩形粉斑。最终通过送粉试验验证其合理性,为后续激光增材制造试验的开展提供依据及参考。

不同工艺参数对激光清洗金属涂层影响研究

针对激光清洗去除金属表面涂层,采用正交实验的方法研究了激光清洗可调工艺参数对涂层清洗效果的影响,调整不同参数,通过改变激光能量密度、激光清洗速度、激光光斑重叠率,研究这三者对于清洗效果的关系。实验选用Q235钢材料作为清洗对象,利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别表征清洗前后的样品表面形貌和元素成分。结果表明:当激光能量密度2.8 J/cm^2、清洗速度12 cm^2/s、光斑重叠率80%,能很好的去除表面涂层;能量密度较高时,会出现清洗损伤;适宜的清洗参数能在不伤害基底的同时且高效去除金属表面涂层。