A Method of Insulator’s NSDD Measurement and Its Device Based on Laser Transmission Principle

Accuracy measurement of the Non-soluble Deposit Density (NSDD) on the insulator surface is very important for the transmission line anti-pollution flashover works. A method to measure the NSDD on double sheds porcelain insulator surface based on laser transmission principle is proposed in this paper. Laser unit and luminous intensity sensor are installed between the up and down surface of the double sheds porcelain insulators, two glass tablets are put between the double sheds. The contamination on the glass tablets will influence the luminous intensity that reaches the intensity sensor. The luminous signal is changed to electrical signal, and the insulator’s NSDD could be obtained based on the difference of luminous intensity. The device can be used in online monitoring of the insulator's NSDD condition on the insulator surface.

激光(laser)及其应用

本文概述了激光器的产生过程,以及它在激光通信、激光测量和激光在PCB生产中的应用前景。

海面溢油激光探测系统接收装置的研究

提出一款适用于海面溢油激光探测系统的接收装置,通过对该装置中的平行光管、光学天线以及积分球等光学部件进行研究,分析了激光在装置中的能量传输变换等系列问题。然后,以不同油膜厚度对应的激光反射信号强度作为仿真参数,在不同海况下验证了接收装置的有效性。结果表明,同一油膜厚度下,经过接收装置的激光强度远小于未经过接收装置的激光强度,此外,在平静海面或风速为0.3、0.5和0.8 m/s的微浪海面下,使用经过接收装置后的激光强度可以有效反演海面油膜厚度。

窄线宽外腔半导体激光器研究进展

窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。其中,前三类激光器采用非量子器件进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度变化具有良好的鲁棒性。随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。最后总结并展望窄线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。

基于无线定位的巷道表面位移测量方法

地下矿山巷道表面位移变化量是需要不同时间段对单个测点的多次测量来确定的。传统的人工测量巷道表面位移测量方法存在操作步骤繁琐和系统性误差较大的显著问题,严重影响巷道围岩稳定控制的可靠性。针对上述问题,该文提出一种基于无线定位的矿井巷道表面位移测量方法。该测量方法在传统无线定位技术的基础上,结合自主设计的激光测距装置对巷道表面位移进行测量。与现有测量技术相比,该研究提出的基于无线定位的矿井巷道表面位移测量方法显著提高测量工作效率,测量数据精确,为地下矿山巷道表面位移检测提供一种新的思路,在地下矿山测量领域具有一定的应用前景。

基于激光干涉仪的液位计检定装置设计研究

根据液位计的工作原理及JJG 971-2019《液位计》检定规程,本文利用连通管中液位保持等高的特性,以激光干涉仪为主标准器,研制了液位计专用检定装置。同时,提出相应的检定方法进行量值溯源,并对其示值误差进行不确定度评定。结果表明:该装置操作便捷、适用性强,能有效提升检定精度。

基于结构光立体视觉的焊缝测量

提出了一种基于结构光立体视觉的焊缝测量方法 ,并给出了一种简单的摄像机与激光器标定方法。它采用安装在机器人末端的两台摄像机和一只激光器构成测量系统 ,激光器发出的光束经平凸柱面镜变成光平面 ,在焊件上形成条纹。两台摄像机同步采集该条纹图像 ,结合机器人末端位姿与摄像机参数 ,对于条纹上的每个特征点可以获得三组空间坐标。对这三组坐标进行信息融合 ,可以更加精确的获得特征点的空间坐标。进行的V形焊缝测量与跟踪试验表明 ,该方法具有实时性好、测量精度较高、标定简单。

一种激光探测与波长测定装置的研究

介绍了一种主要用于夜间的激光探测与波长测定装置,它是基于激光在光学劈尖上产生干涉条纹的特点、通过傅里叶变换测定条纹间距来计算激光波长的。测试结果表明该装置在背景光微弱的情况下,性能令人满意,具有一定的实用性。

基于长度标准装置提高激光跟踪仪测量精度的方法

为了提高激光跟踪仪的测量精度,针对激光跟踪仪测量重复性高的特点,提出基于长度标准装置对激光跟踪仪观测值进行标定的方法。通过建立激光跟踪仪和激光干涉仪标定观测的函数模型和随机模型,依据最小二乘原理得到标定点观测值的改正数和标定点观测值平差值的精度,进而对目标点的观测值进行插值改正,获得激光跟踪仪对目标点观测值的改正数,最终实现对激光跟踪仪的观测值进行误差补偿。采用长度标准装置对Leica AT401激光跟踪仪进行水平方向标定及标定后的精度测试,激光跟踪仪经过水平方向误差补偿后,将其测量点相互之间距离与激光干涉仪测量的距离进行对比,距离差值的RMS从19.5μm降低为10.2μm,验证了该方法的可行性。

船基激光法波浪测量仪器的研究

介绍了船基激光法波浪测量仪器研制的可行性。船载激光测波是利用舰船作测量平台,在水面上方设置激光测距装置,以一定的频率测量探头与水面的垂直距离,分析所测距离信号的变化规律,可以得出波浪高度、周期等信息,描述出波浪的形态和变化规律。文章提出了测量原理,分析了可能遇到的测量误差,给出了相应的解决措施,得出了研究开发船基激光法波浪测量仪器的可行性结论。

单光源双光路激光并行共焦测量系统设计

针对传统激光并行共焦测量过程中存在的泰伯效应,提出将数字微镜器件(DMD)引入激光并行共焦测量系统来正确辨识正焦面的位置。采用了DMD作为光分束器件,从理论上验证了它是一种投影式的阵列光源,对激光分束后不会在光路方向上产生泰伯像;同时,考虑DMD不能对分束后的光线产生会聚作用,并非高效的并行光源分束器件,本文将DMD与微透镜阵列(MLA)结合构建了单光源双光路并行共焦测量系统。该系统利用DMD光路探测正焦面位置,利用微透镜阵列光路进行精确的共焦测量。实验结果表明,两种光路下的正焦面位置仅相差2μm,在一个泰伯间距范围之内,可以较好地克服泰伯效应对激光并行共焦测量的影响,进而保证较高精度的并行共焦测量。

提高激光三角法测量精度的新方法

激光三角法是一种几何测量的重要方法 ,目前已广泛用于测量位移和三维面形 ,但该测量系统的测量精度不高 ,一个主要的问题就是光源光强不稳定 ;本文提出用光学双稳装置来稳定激光光源的光强 ,并用于测量金属板材 ,实验结果表明 :将光学双稳装置用于激光三角法使系统的测量精度大大提高。

激光测量子弹速度研究

系统通过选取半导体激光器作为光源、大面积光敏二极管作为接收器件。采用通过柱面透镜和圆弧柱面反射镜形成的激光幕作为区截面。整个装置由两套相同的激光光幕构成 ,用以获取弹丸通过两个光幕的时间间隔。通过接口电路 ,根据靶距由计算机进行数据处理 ,得到弹丸的飞行速度。该系统具有有效靶区大 ,灵敏度高 ,响应速度快 ,抗干扰能力强 。

激光防护镜自动检定装置与技术研究

目的：以激光辐射防护、医学计量和光电子技术为基础，研制激光防护镜自动检定装置，主要用于激光防护镜检定和各类激光防护器材防护性能测试评价。方法：对检定装置的激光照射源、激光测量仪器、计算机测控软件和辅助设备光机组件进行专门设计研究，建立了激光防护镜自动栓定装置和防护镜防护性能评价测试方法及相关技术，利用该检定装置和特有测试记录方法．可进行测量数据的自动采集、处理、记录、保存和打印输出，实现激光防护镜多项防护性能参数的自动检测。结果：检定装置的输出激光波长为1064nm和532nm，波长响应范围为0．4～1．1μm，测量能量范围为10^-8-0.3J，光密度测量范围为0．1～8．0，稳定度为0．21％，扩展不确定度为5％（％=2）。结论：该检定装置性能稳定可靠．研究结果优于设计指标，并符合国家相关标准要求。

大型飞机部件数字化对接装配技术研究

为克服大型飞机部件对接装配的困难,提出了一种集成多项先进数字化技术的柔性装配技术体系。分析并阐述了该体系概念和结构组成,建立了用于部段对接装配的柔性装配工作站原型。归纳和阐述了四项主要支撑技术。其中,装配过程仿真技术是以数字样机为基础的,并说明了其在飞机部段对接中的应用特点和存在的难点。提出了数字化标准工装新概念,纠正了传统实体标工的缺点。对机械随动定位装置的样式、功能及其两类控制软件进行了说明。最后,说明了激光跟踪测量技术在对接装配中的作用、原理和测量方法。

一种基于激光测距的大断面巷(隧)道收敛变形高效测量装置的研发及应用

为保证大断面巷(隧)道收敛变形精确测量,研发了便捷式激光测距仪新装置,通过结构设计创新,新装置利用万向球云台替代多轴连接杆,提高了发射接收装置的稳定性和校准能力,最终实现了原位测量;测点布置采用改进的十字型布置方式,增加BE测量路线,形成五测点矩阵ABB'CE;利用小变形原理和三角函数原理推导出了巷道收敛变形计算原理,分别得到了巷道两侧帮相对中轴线的位移量和顶底板的位移量。由于客观因素导致测量数据存在误差,因此针对单次测量和多期测量分别进行误差处理,采用测定值子样平均值来估计单次测量真值,多期测量采用半参数回归分析法消除误差。新型装置在贵州开阳磷矿下属马路坪矿区得到了首次应用,对新开挖大断面巷道表面收敛变形进行长期监测,获得了该矿区深部软岩巷道的基本变形规律。

水平式激光发射系统激光指向远场检测研究

为了测量水平式激光发射系统激光指向误差,提出了一种天顶范围激光指向远距离检测方法,设计了一个激光方向检测装置,介绍了激光方向检测装置的组成及工作原理,详细介绍了光线折转系统的结构,对指向误差进行了实际测量,获得激光指向误差为5.7″,对检测装置中影响激光指向误差的误差源进行了分析,得到了作为系统误差的视差ε1、检测装置的结构变形误差ε2被消除、检测装置的测量误差主要取决于电视系统分辨率和激光器光轴漂移误差的结论,该检测装置测量的激光指向不确定度为1.87″。外场试验结果表明,通过该检测装置得到的检测结果进行误差修正后,激光发射精度满足使用要求,检测方法直接、简便,检测精度较高,该检测方法可以在工程实际中得到推广应用。

高功率激光装置中靶的定位调试

为了提高高功率激光装置中靶定位调试的效率和精度,提出了一种仿真初调和实验误差分析相结合的靶定位调试方法。该方法采用3-CCD传感器进行定位监测,利用OpenGL成像技术实现CCD仿真图像的采集,并对目标靶、送靶机构等进行虚拟构建。基于仿真实验分析了实际系统中靶定位的误差来源,包括图像检测误差、3-CCD传感器的装校误差及送靶机构的定位误差等。靶定位算法的调试和初步验证在仿真系统中独立进行,实现了理想条件下的零误差定位调整;调试后的算法在实际系统中的靶定位精度小于±5μm,角度误差为±0.015°。由于仿真初调可脱离实验平台进行,故有效地提高了工程效率。提出的调试方法在实际系统中的定位精度满足高功率激光打靶的要求。

激光熔池温度场检测研究

基于斯蒂藩-玻耳兹曼定律,提出采用电荷耦合器件(CCD)检测熔池温度场的方案,研制了一套CCD检测温度场系统.该系统主要由CCD、光学系统和数据分析软件组成.采用BF1400黑体炉对系统进行了标定,拍摄了不同功率下的CO2激光熔池,经过专用软件分析,得到了激光熔池温度场分布.结果表明该项技术能够实时检测整个熔池表面温度场,属于非接触测量,对熔池温度场无干扰.

四路激光跟踪柔性坐标测量系统的跟踪器设计

激光跟踪器是激光跟踪坐标测量系统的关键部件。采用双电机驱动的单转镜结构,模拟式的P ID与单片机的数字式P ID相结合的闭环控制方案,设计了一种新型的激光跟踪器。该跟踪器具有跟踪快速、平稳,反射基点在跟踪过程中保持不动,跟踪精度高等优点,并成功的应用于四路激光跟踪柔性坐标测量系统。实验表明,激光跟踪测量系统的有效跟踪速度优于0.4m/s,综合测量精度1.2μm。