一种基于线型激光的方坯定重剪切方法

提出了一种通过测量方坯截面面积在线计算方坯质量的方法,通过该方法可以实现方坯的定重剪切。将线型激光线垂直投射到连铸方坯表面,利用面阵CCD摄像机采集激光线在方坯表面的图像,从图像中提取激光线条。根据所提出的简化面积算法可以用提取到的激光线条快速求取方坯截面面积,并通过机器视觉方法测量的方坯长度值,可以在线计算方坯的质量,从而实现方坯的定重剪切。

基于线型激光的钢板表面缺陷三维检测技术

提出将线型激光束垂直投射到钢板表面,通过面阵CCD摄像机采集激光线在钢板表面的图像来计算表面缺陷深度的三维检测方法.利用中点法对激光图像进行细化,并根据稳定点判别依据提取激光线形.采用分区标定方法对摄像机进行标定,由空间还原思想恢复激光线形的空间坐标.根据扫描投影的方法选择理想表面方向作为缺陷深度计算的基准,实现对缺陷深度信息的定量计算.通过对缺陷样品验证的结果表明,采用该方法得到的计算值与实际值非常接近.

一字线型激光器式光学生物传感器的设计与试验

设计了一种以一字线型激光器为光源的光学表面等离子共振生物传感器,该光学生物传感器由波长为650 nm的一字线型激光器、P偏振片、光学调整平台、端面镀有50 nm金膜的光学直角棱镜和1 024像素的线阵CCD构成.用不同体积分数的乙醇溶液验证传感器的性能.试验结果表明,在体积分数为0.13～0.19的乙醇溶液内,不同体积分数乙醇溶液与光学表面等离子光学响应最低值存在线性关系,相关系数为-0.970 5,灵敏度可达到1.025×103.

基于线型腔光纤激光器的变压器局部放电长距离检测技术

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且其体积微小,敏感单元与解调系统相互独立,可有效解决传统光纤声波传感器所面临的上述问题。该文提出并研制基于线型腔光纤激光器技术的局部放电声波检测系统。为解决LCFL光源本征特性在局部放电长距离检测应用中引入的外部光反馈噪声问题,利用半导体激光器外部光反馈理论确定光隔离器的安装位置,使LCFL工作于外部光反馈系数A区(0~200.6m)对系统进行优化,将系统长距离条件下的平均噪声幅值降低了87.49%。在80kVA油浸式变压器绕组长距离传导光纤局部放电检测平台开展实验,结果表明:所研究的LCFL局部放电检测系统在最大超声衰减情况下可有效应用于局部放电长距离检测。在相同超声激励源下,LCFL系统平均最大响应幅值比压电陶瓷传感器(piezoelectric transducer,PZT)高1354%,且稳定性优于PZT。

基于线型激光的热轧带钢表面在线检测系统

针对基于面阵CCD摄像机的热轧带钢表面缺陷检测系统所存在的问题,提出采用线阵CCD摄像机作为热轧带钢的表面图像采集装置,将激光线光源作为照明光源,解决了高温环境下的远距离均匀照明问题.采用这种图像采集方式可以使系统的精度达到0.5mm以上.针对热轧带钢表面存在的氧化铁皮、水及光照不均等问题,提出了对于不同缺陷类型建立单独的缺陷检测算法的思想.目前已经建立了纵裂与边裂的检测算法,对这两类缺陷的检出率达95%以上.

基于多条激光线的钢板表面缺陷三维检测方法

将一激光器投射出的多条线型激光垂直向下照射钢板表面,用面阵CCD摄像机采集这些激光线的图像。根据标定的结果可将图像坐标转换为空间坐标,从而可以得到钢板表面的高度坐标。通过这种方式可以检测钢板表面的三维缺陷,并获取缺陷的深度信息。通过对实际钢板缺陷进行验证,采用该方法计算的深度值与实际值非常接近。

激光扫描红外热波成像的双层结构温度场

为能准确描述激光扫描红外热波成像中样品表面的温度场特性,建立了高斯分布线型激光扫描热传导模型,导出了高斯分布线型激光扫描无限厚样品表面温度场表达式,得出当激光扫描速度达到合适的范围时,无限厚样品表面温度场基本符合一维热传导模型的结论;采用镜像热源法得到了激光扫描有限厚样品表面温度场表达式。根据热波反射与透射定律得出激光扫描双层结构的温度场数学模型,通过数值计算分析了不同缺陷深度和不同缺陷类型的样品表面温度场,为激光扫描热波成像技术判断缺陷深度和缺陷类型提供了理论基础。

全频域下窄线宽激光器光谱线宽的分析

窄线宽激光器的线宽表征方式通常采用延时自外差法测量技术。该技术是通过延时光纤差拍产生一个与待测激光线宽相关的洛伦兹频谱,因此该频谱只具有单一的线宽表现形式。为了能够观察到激光器的线宽和频率噪声在其傅里叶频率分布下的完整特性,报道了一种基于β算法计算窄线宽激光器线宽的方法。该方法是结合频率噪声中的白噪声和1/ f 噪声分别诱导不同激光线型的理论,从而确定激光线宽。首先,对β算法的基本原理进行了详细的分析说明。通过基于维纳-辛钦定理,分析了窄线宽激光器不同频率范围内的频率噪声和激光线宽的依赖关系。阐明了在截止频率趋于0和无穷大的两个范围条件时,激光频谱特性从高斯线型向洛伦兹线型演变。同时推导出使两种线型转换的截止频率表达式,并将其转换为频率噪声函数,该函数定义为β分子线。此时频率噪声分量中高斯线型的总和即为激光线宽计算公式;其次,对窄线宽激光器的频率噪声和激光线型进行数值仿真。将通过OEwaves公司的OE4000互相关零差相位/频率噪声自动测试系统测得的频率噪声谱密度,带入β算法理论公式中。结果显示: 1/ f 噪声导致激光呈现高斯线型,线宽随截止频率的增加而增大。而白噪声将导致洛伦兹线型,线宽不再随截止频率而改变。此外,在低频区域,频率噪声电平远大于其傅里叶频率,噪声调制系数较高,该部分噪声可以决定线宽大小。因此,高斯线型区域对应的频率噪声的积分,即为待测激光器的线宽;在高频区域,频率噪声电平与其傅里叶频率相差较小,频率波动较快,噪声对线宽影响可以忽略。并且频率带宽在截止频率范围内,计算的线宽误差较小。最后,实验上运用β算法对RIO公司的1 550 nm低噪声窄线宽激光器的频率噪声功率谱密度进行积分计算,成功获得了其不同傅里叶频率分布下对应的激光线宽值。其中β分子线将频率噪声中的白噪声和1/ f 噪声分隔两部分:当频率噪声谱密度大于β分子线时,激光即为高斯线型,线宽随频率积分带宽的增加而减少;而频率噪声谱密度小于β分子线时,激光呈现洛伦兹线型,线宽为定值不再改变。同时为了对β算法进行实验验证,搭建了延迟光纤为50 km、移频频率为60 MHz的延时自外差法测量系统。对注入电流为110 mA的RIO 1 550 nm低噪声窄线宽激光器的线宽进行实验测量,测量结果表明激光线宽为1.8 kHz,与上述β算法中2.8 kHz的频率带宽积分结果一致。充分证明了此算法的准确性。β算法可以对任意类型的窄线宽激光器进行线宽表征,对窄线宽激光器的研究具有重要意义。

掺铒光纤激光器输出特性的研究

在一定的条件下,确定了掺铒光纤激光器的最佳光纤长度和激光器两个腔镜的最佳反射率,设计出的光纤激光器的输出特性可以得到优化。根据掺铒光纤激光器的速率方程,对线型腔光纤激光器的输出特性进行了理论分析,得到了光纤激光器在稳态条件下的输出功率,阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。对光纤激光器的输出特性进行了数值模拟,得到了泵浦功率为20mw,饵离子掺杂浓度为400 ppm,掺铒光纤长度为1.5m,光纤环形镜反射率为1,光纤光栅反射率为0.5时,光纤激光器的输出功率和斜率效率较大,阈值抽运功率较小。为光纤激光器的优化设计提供了理论依据。

两台独立激光器拍频线型对线宽测量的影响

根据两台独立激光器拍频的理论模型,计算得到了洛伦兹线型和高斯线型的拍频线宽随衰减值的变化关系。为了提高激光线宽测量精度,在未知拍频线型时应选取较小的衰减值计算激光线宽;在已知拍频线型的情况下可选取较大的衰减值计算激光线宽。实验上采用窄线宽半导体激光器拍频测量其激光线宽,根据几个特殊衰减值处的线宽比值关系来判别拍频线型。选用较大衰减值处的拍频线宽计算激光线宽,测量结果与仪器出厂指标相比,误差仅为0.23%。该方法对其他线型仍然适用。

基于线型腔拉曼光纤激光器的长距离光纤布拉格光栅传感

提出了一种基于线型腔拉曼光纤激光器的长距离分布式光纤布拉格光栅(FBG)传感解调系统,并进行了理论分析和实验验证。传感光纤布拉格光栅构成拉曼光纤激光器腔镜的一端,受一维调节器调节控制的匹配光纤布拉格光栅构成腔镜的另一端。一维调节器与步进电机相连,步进电机由计算机(PC)通过可编程逻辑控制器(PLC)进行控制,一维调节器通过调节匹配光纤布拉格光栅的周期来控制激光器的输出。实验结果表明,传感解调系统能很好地实现长距离分布式传感及传感信号的检测。30 km非归零色散位移光纤(NZDSF)用于拉曼增益可以产生信噪比大于40 dB的稳定拉曼激光输出,在4.2 nm范围内系统解调精度为0.05 nm。

基于机器视觉接触网几何参数检测小车的研究及应用

随着我国高速铁路大规模的投入使用,对运营线路的基础设施检测提出更高的要求,其中接触网几何参数的静态值及平顺度关系到高速列车能否安全顺利运行。介绍基于机器视觉技术的手推接触网几何参数检测小车的研究及应用,分别从硬件、软件方面详细阐述系统的工作原理及流程,具有较高的实用性。

片式电感器的现状和发展趋势

电子设备的小型化和多功能化,对片式电感器提出了集成化、高品质因素、高工作频率的要求。本文对片式电感器的国际发展方向和国内现状进行了阐述。