变栅距光栅的衍射效应与特性分析

变栅距光栅夫琅禾费衍射图样中高频信息和低频信息的混叠现象将会导致无法分析获得对应结构特征参数。为解决这一问题,实验方案从原理上借助条纹分析中具备局域分析特性的伸缩窗口傅里叶变换思想,结合夫琅禾费衍射原理,对变栅距光栅衍射图样进行理论分析推导,建立局部光栅衍射强度分布特征与结构参数的关系。然后在传统夫琅禾费衍射光路系统中,通过引入宽度可调谐的狭缝充当窗函数,对变栅距光栅进行分割以及局部光栅衍射图样分析。最后,基于MATLAB自主开发数值分析软件系统,进行数值仿真以及光学实验分析,根据对应的衍射强度分布特征,实现对变栅距光栅结构特征参数的检测。实验对三种变栅距光栅的衍射效应与特性进行了研究分析,根据实验拍摄的衍射图样成功获得变栅距光栅结构特征参数,并与将其理论数值仿真结果对比,误差分析表明本方案是合理可行的。

柔性光栅间距视觉测量及光驱动柔性光栅栅距标定

光栅是一种常见的光谱元件,在光谱物质检测领域有着重要的应用。由于传统机械光栅的光栅间距固定,物质吸收光栅衍射光的波长单一,因此对吸收光谱带较宽的物质检测效果不明显。柔性光栅在外界激励下光栅间距可调,衍射光波长可实时变化,适应于宽光谱带物质检测。为确定任意时刻柔性光栅在激励作用下的间距数据,文章根据工业废气中硫化氢和一氧化碳在近红外处的光谱特性,设计并制作了柔性光栅,并对光栅进行了仿真分析。采用机器视觉的方案来测量光栅间距,利用激光驱动柔性光栅的方案完成光栅栅距标定。采用非接触式光栅衍射法建立光栅间距标定系统,用CCD相机采样,用LabVIEW软件进行畸变校正,设置标定信息,实现光栅间距测量。通过对标定板的误差分析,光栅间距测量精度可以达到8‰。分析结果表明,该系统抗干扰能力强,测量稳定性好,测量精度高。最后用激光器作为驱动源,实现光栅间距的连续性变化,完成标定。

柔性变栅距光栅角位移传感器的精度分析与工艺实现

研制了用于采集和反馈飞机舵面位置信息的柔性变栅距光栅角位移传感器。分析了影响传感器精度的主要因素,给出了制备过程所采用的精密成型工艺。首先,根据柱面变栅距光栅在柔性变栅距光栅角位移传感器中的核心作用,介绍了传感器的工作原理;分析了工艺误差对传感器精度的影响,提出了柔性变栅距光栅精密成型为柱面变栅距光栅后内表面圆度应不大于0.01 mm。在圆度对传感器精度影响的量值基础上,采用了柱面变栅距光栅精密成型工艺。最后,利用有限元仿真分析了柱面变栅距光栅精密成型工艺的可行性。实验结果表明:柱面变栅距光栅内表面圆度达到0.004 3mm,传感器的线性度达到最大工作角度的0.27%,满足了航空机载传感器的精度要求。

基于相关和最小二乘原理的光栅栅距动态测量

栅距是光栅位移精密测量的基准,测出栅距值是进一步提高位移测量精度的关键。根据光栅莫尔条纹的动态特性,提出在光栅传感器运动过程中将栅距量转换为时间量测量的新方法。首先基于相关原理测量莫尔条纹信号经过两个距离固定的光电转换器的时间延迟来获得传感器的运行速度,时延估计采用了小波自适应算法;其次基于最小二乘原理确定莫尔条纹信号的相邻两个最小值来获得光栅栅距所对应的时间;最后由运行速度与栅距所对应时间的乘积确定栅距值。实验结果表明对于20μm栅距的光栅传感器测量误差小于0.08μm,验证了方法的可行性。

变栅距光栅光谱分辨研究

基于夫琅禾费衍射理论,推导了平行光入射变栅距光栅后衍射光强的角度分布。计算了变栅距光栅参数相同,入射光斑宽度分别为5 mm和10 mm时,衍射光的分布特点和变栅距光栅参数不同,入射光斑宽度为10 mm时,衍射光的分布特点。实验验证了不同入射光斑宽度对光纤式变栅距光栅位移传感器分辨率的影响。结果表明:基于变栅距光栅的衍射特点,入射光斑直径的大小是影响传感器分辨率的一个重要因素。

变栅距衍射光栅的原理及应用

变栅距衍射光栅 (VLS)在像差校正等方面具有突出优点 ,采用不同的栅距变化规律的变栅距光栅具有不同的光谱特性 ,因而在众多的高技术领域获得了广泛应用。本文从VLS的像差校正原理出发 ,较全面地阐述了VLS在真空紫外和软X射线、高分辨率光电探测器、表面干涉计量以及光纤通讯等领域的应用 ,并针对其技术特点指出了它的发展趋势。

极紫外波段变栅距光栅刻槽密度变化及光谱分辨能力分析

针对应用于50~150 nm波段的变栅距光栅,采用球面波曝光系统进行优化设计,分析了不同宽度光栅的刻槽密度变化和光谱分辨能力。理论分析结果表明,光栅宽度为4 mm时,理论分辨能力高于14 000;光栅宽度为10 mm时,理论分辨能力约为9 000;光栅宽度为30 mm时,理论分辨能力急剧下降,约为3 000。光栅的宽度越大,其刻槽弯曲程度就越大,光栅的光谱分辨能力就越低,因此球面波曝光系统只适合制作宽度较小的变栅距光栅。

非均匀栅距对压气机叶片非定常气动力的影响

研究了轴流压气机叶片采用非均匀栅距对叶片非定常力影响的问题,利用高分辨率格式求解准三维雷诺平均N-S方程。非定常流场计算采用了双时间步法与LU-SGS隐式解法耦合的方法。研究了带进口导叶的单级三排叶栅非定常流动,其中动叶栅距不变,而导叶和静叶采用非均匀栅距。对不同结构的计算分析表明,在导叶和静叶采用一定的非均匀栅距组合型式后,在保证压气机级的性能变化不大的同时,动叶表面所受非定常气动力的状况得到改善,这将有助于提高动叶片的疲劳寿命。

栅距非谐对跨声速压气机转子气动阻尼的影响

为了提高跨声速压气机的气动弹性稳定性,针对跨声速颤振实验转子提出了栅距交替非谐布局方案,基于能量法建立了其全周气动阻尼计算模型,数值研究了栅距非谐对气动阻尼的影响。计算了谐调转子的气动性能、颤振边界和叶片模态,其结果和实验数据吻合较好,比较了谐调及非谐转子气动性能,发现栅距非谐会造成转子气动性能有所降低,随着非谐量的增加,性能降低越明显;在研究的非谐条件下,压比最大相对降低0.30%,效率最大降低0.54%。对于该转子的平均气动阻尼,栅距非谐使得转子在大部分甚至整个叶片间相角区域内气动阻尼均有所提高,最大达到37%。通过对叶片表面不同叶高的非定常压力以及积分气动力研究表明,栅距交替非谐对转子相邻两个叶片稳定性的影响存在差异,并且非谐量越大,差异越明显。

一种新型变栅距闪耀光栅位移传感器测试系统

针对变栅距光栅线位移传感器的不足,提出一种新型传感器测试系统。采用的自主研制的宽带LED光源体积小、效率高,是光位移传感器较为理想的宽带光源;传感器本体使用了变栅距闪耀光栅与套筒式运行机构;信号处理由色敏解调器与数字信号处理器(DSP)完成,制作了新型测试系统样机并进行测试,符合飞行控制系统一般测试精度要求,提高了测试系统的动态特性,实现了小型化、工程化。

变栅距闪耀光栅相对衍射效率的计算方法

提出了一种变栅距闪耀光栅相对衍射效率计算方法,它是基于变栅距闪耀光栅衍射强度分布公式得出的。该方法简洁、有效,虽然有一定的近似性,但在工程设计上仍有较强的指导性。此外,还得出变栅距闪耀光栅参数对其衍射效率的影响规律,对优化制作工艺提供了理论依据。

大栅距带叶冠涡轮盘电火花加工电极优化设计

以大栅距带叶冠涡轮盘电火花加工电极设计为例,分析了数控电火花加工的电极设计思路与方法,给出了新的电极设计方法,同时分析了简化的加工轨迹搜索方法,实现了大栅距带叶冠涡轮盘的快速电极设计与加工轨迹搜索,大大缩短了电极工艺设计时间。

大栅距等锥形带叶冠涡轮盘电火花加工电极优化设计

以某型号大栅距等锥形带叶冠涡轮盘电火花加工电极设计为例,分析了原电极设计的不足并进行了改进,给出了简化的加工轨迹搜索方法,实现了电极优化设计与加工轨迹快速搜索,大大缩短了电极设计的时间。

非线性低频全息光栅的制作及其栅距测量

提出了一种满足非线性低频全息光栅设计、制作、测量等需求的新思路,设计了光路调制、元件制作及其条纹观察、栅距测量的新方法。选用迈克尔逊干涉仪调制出符合设计要求的非线性低频全息光栅,在全息光刻法下完成制作,用光学显微镜加计算程序法观察其条纹结构,测量了其栅距。采用EXCEL技术分析非线性低频全息光栅的条纹间距随级次变化的趋势曲线,找出了栅距随光栅级次变化区域的最佳模拟曲线及方程。

变栅距光栅衍射强度分布的一般公式及其应用

本文给出了不等距光栅衍射光强度分布的一般公式,并引出了衍射—干涉复合因子的概念。同时,以一种采用不等距光栅的光位移传感器为例,利用不等光栅衍射光强度分布一般公式对其进行了计算和分析。

旁栅阈值电压与旁栅距的关系研究

旁栅效应是制约 Ga As器件及电路性能的有害寄生效应。文中理论推导并实验研究了旁栅阈值电压 Vth SG与旁栅距 LSG的关系 ,发现 Vth SG与 LSG成正比关系。这一结论对数字电路设计具有重要指导意义 ,在设计电路版图时可根据电路的逻辑电平摆幅 VSW选择器件之间的最小距离

用于波长编码光纤直线位移传感器不等距光栅栅距分布规律研究

本文分析了一种采用光波长编码方式工作的机载光纤位移传感器工作原理,针对其中的变栅距光栅的栅距变化规律进行了理论研究,介绍了栅距变化按等差级数、等比级数和幂级数逼近规律变化等四种情况;证明栅距变化规律为等比级数时,位移与一级衍射光中心波长呈简单的线性关系,是理想的栅距变化规律;最后探讨了各种栅距变化规律下由光波长推算位移的方法。

变栅距光栅的衍射实验仿真

依据多缝夫琅禾费衍射的基本原理,对一种平面变栅距光栅的光强分布作出了理论分析,导出了光强分布公式。用Matlab软件对变栅距光栅的衍射进行了模拟仿真研究,通过改变栅距变化系数和起始栅距的值,得出了在不同条件下的衍射谱线特征。该计算结果和研究方法在实际的变栅距光栅应用中具有参考价值,为变栅距光栅参数的设计和优化提供了理论依据。

变栅距衍射光栅刻划机的控制系统设计

提出了采用相位扫描方法加工变栅距 (VLS)光栅的基本原理 ,给出了VLS光栅刻划机的控制系统 ,并通过刻划实验对这一新方法进行了验证。

铀氢锆堆栅距对堆芯物理性能的影响

使用铀氢锆堆（即脉冲堆）物理计算程序包ＰＲＰＳ，首先计算了栅距对有效增殖因子的影响、栅距与堆芯温度系数的关系，然后计算了由中国核动力研究设计院设计建造的我国第一座铀氢锆反应堆的冷却剂温度系数、燃料温度系数和等温温度系数，并且与实验值进行了比较，结果表明两者符合得相当好。