新式横向剪切干涉系统对天然气管道泄漏野外监测的研究

针对机械扫描式光谱分析设备抗震、抗干扰能力差等问题影响其在野外检测天然气管道泄露的精确度,设计了一种新式的抗震型横向剪切干涉系统。将分束镜作为机械扫描部分产生光程差,通过两个分束镜之间的连杆将引入的外部震动、干扰等相互抵消。计算了产生干涉条纹的干涉强度,分析了旋转分束镜对应角度的光程差函数,并求解了正向旋转和逆向旋转的最大角度,即可调节的最大光程范围。实验采用天然气罐放气模拟天然气管道泄露过程,在有干扰的条件下对本系统和WQF530型光谱仪的测试数据进行对比。实验结果显示,在室内没干扰的条件下,两者相对误差都在1%左右。但在有干扰的实际环境中,WQF530型光谱仪误差明显变大,均超过10%,而本系统的误差在5%以下。所以,本系统具有有效降低由于外部干扰造成的检测误差,比传统机械扫描式干涉设备更适用于野外探测。

新式横向剪切干涉系统的光谱分析算法及其软件实现

针对传统机械结构的光谱分析仪在野外工作时受环境影响大,检测稳定性低的问题,根据数据采集及光谱分析的特点,该系统通过横向剪切的工作模式采用相应的光谱分析软件及其震动误差消除算法,并通过VC编写了可用于气体浓度检测的光谱分析软件.对标准浓度的甲烷气体进行实验,并与WQF530型光谱仪的测试数据对比.实验结果表明,在静态工作环境下,该光谱分析软件由光谱数据反演得到的气体浓度与WQF530型光谱仪的测量误差都在0.50%左右,而在有震动干扰下,该系统的测量精度明显高于WQF530型光谱仪,该系统的光谱分析算法及软件可稳定工作.

压剪炮的激光测速系统的研究

压剪炮试验是获取材料超高应变率下本构关系的最常用手段,其中普遍采用的测试方法是利用激光干涉技术同时测量靶板背面一点的纵向和横向速度。但传统的横向位移干涉仪抵抗靶板撞击过程中的运动而引起的光路偏移能力很有限,因而压剪试验成功率很低。本文讨论了撞击过程中靶板运动对横向位移干涉仪试验信号的影响,为提高横向位移干涉仪特别是非理想撞靶情况下的测量能力,对几种不同干涉光路进行详细分析。通过改进传统横向位移干涉光路,研制了一种新干涉光路,并通过试验证明:相对于传统光路,新光路更简单并更可靠。

扭转保偏光纤的三维折射率测量

基于数字全息显微层析技术,采用横向干涉系统,旋转被测的扭转保偏光纤,获得光纤180°视角下各个角度的全息图并由CCD记录,通过图像处理与再现算法提取物光波的相位分布信息.利用滤波反投影还原出光纤各个断面的二维折射率分布,并由此构建扭转保偏光纤的三维折射率分布,揭示扭转保偏光纤内部的三维信息.测量结果显示,扭转保偏光纤的应力柱随着光纤同时扭转,但包层、应力柱和纤芯的折射率并不改变.采用边缘检测提取了光纤不同断面应力柱的位置,并计算了扭转保偏光纤的扭转角度.