计算全息板干涉检测工业镜头凸自由曲面(特邀)

工业镜头元件口径小、数量多、精度要求高,将自由曲面用在镜头凸面上会导致面形复杂、偏离量大,对表面面形检测提出了很高的挑战。提出了基于计算全息板(Computer-Generated-Hologram,CGH)的干涉检测方法,并利用Zemax对光路进行优化设计,建立了镜头装夹误差对检测结果的影响分析模型,提出了镜头高精度干涉检测方案,并结合实验验证了分析模型和检测方案的可靠性。实验结果表明:利用CGH可实现凸自由曲面工业镜头的全口径干涉检测,检测结果为0.57μm PV (满足镜头检测需求),并结合轮廓仪对比验证了干涉测量的可靠性。

布里渊光时域光纤传感中的快速测量技术

布里渊光时域光纤传感是一种连续分布式光纤传感技术,可广泛用于获取沿传感光纤的温度和应变等物理量分布。如何提高布里渊散射信号的测量和处理速度,以满足工程应用中的快速测量需求,是布里渊光纤传感领域研究者的主要关注点之一。文章通过分析传统布里渊光时域光纤传感系统的耗时来源,综述了近年来基于频率调制、功率谱测量、图像处理去噪和布里渊谱拟合方法改进等布里渊光时域传感中的快速测量技术研究进展。

Geomagnetic Orbit Determination Using Fuzzy Regulating Unscented Kalman Filter

Geomagnetic orbit determination fits for nanosatellites which pursue low cost and high-density ratio,but one of its disadvantages is the poor position accuracy introduced by magnetic bias.Here,a new method,named the fuzzy regulating unscented Kalman filter(FRUKF),is proposed.The magnetic bias is regarded as a random walk model,and a fuzzy regulator is designed to estimate the magnetic bias more accurately.The input of the regulator is the derivative of magnetic bias estimated from unscented Kalman filter(UKF).According to the fuzzy rule,the process noise covariance is adaptively determined.The FRUKF is evaluated using the real-flight data of the SWARMA.The experimental results show that the root-mean-square(RMS)position error is 3.1 km and the convergence time is shorter than the traditional way.

混合型计算全息图检测低反射率非球面(特邀)

计算全息图被广泛应用于高精度离轴非球面面形检测,为提升低反射率材料检测过程中的条纹对比度,提出了一种混合型计算全息图,对准区域使用反射型全息图,基于衍射效率模型给出了最佳对比度对应的膜层反射率,主区域使用位相型全息图实现衍射效率的提升,从而提升检测区域的条纹对比度。通过多步半导体工艺实现混合全息图的加工,并对某微晶材料离轴非球面进行检测,实验结果表明:该混合型计算全息图可以获得清晰的条纹对比度,最终检测精度优于0.02λ(λ=632.8 nm),该混合型计算全息图可广泛应用于低反射率非球面检测。

基于新息趋势的纳卫星地磁定轨

针对地磁定轨系统受地磁偏差影响精度不高的问题,提出了一种基于新息趋势的自适应地磁定轨算法(AKF)。该算法将地磁偏差建模为随机游走模型,使之参与滤波。在滤波器运行过程中,依据新息的变化趋势,实时调整滤波器状态。以Swarm-A卫星的观测数据的实验表明,该算法和传统滤波器相比具有计算量低,收敛速度快,定位精度高等优点。通过改善地磁偏差的估计性能,该算法提升了系统的定位精度,其最大定位误差为6 km。

基于IGRF的地磁基准图技术

地磁导航需要获得目标区域的地磁基准图。研究了基于国际地磁参考场的地磁场要素计算和等值线绘制方法。以给定目标区域的经纬高为输入,计算高阶地磁球谐函数获取地磁矢量并计算地磁场要素,修正了因地球扁率带来的数据差异。采用具有虚节点的移动矩形网格算法来绘制地磁参数等值线,生成目标区域的地磁基准图。采用C#实现了地磁基准图软件,测试表明,获得的地磁等高线数据满足使用要求,等值线精度较高。

干涉成像光谱复原典型窗函数特性对比

从窗函数的基本原理出发,首先以矩形窗的傅里叶变换为例,分析同步采样对光谱定标及采样规则设定的意义;然后,采用谱分析理论和实验仿真对6种典型窗函数的特性及其对复原光谱的影响进行量化比较分析。结果表明,H-G强切趾函数和可调节的切比雪夫切趾函数能有效抑制相邻谱线的干扰,而且其复原光谱具有更强的细节分辨能力。用模拟干涉数据和嫦娥一号IIM数据进行实验,进一步验证了这一结论。在此基础上,基于不同窗函数抗干扰或保细节的能力不同,提出一种多窗函数联合的加权融合复原方法,获得了更好的复原结果。

基于大调制中心频率的布里渊光相关域反射技术

为了提高分布式光纤温度传感的空间分辨率,提出了一种基于大调制中心频率的外调制布里渊光相关域反射(BOCDR)新技术。笔者发现了外调制BOCDR系统中的拍频谱噪声,分析了该噪声的起因以及其对被测信号混叠的影响,并据此发现使用较大的调制中心频率可以抑制拍频谱噪声对布里渊散射信号混叠的影响,从而获得较高的空间分辨率及较大的温度测量范围。利用所提出的基于大调制中心频率的BOCDR新技术,在一个验证实验中,使用一段长为17.2 m的G657光纤实现了连续分布式测量。实验结果表明,外调制BOCDR系统的空间分辨率为11.6 cm,温度的测量不确定度为0.26℃,测量不确定度比同类系统低一个数量级。

聚酰亚胺涂覆的光纤宏弯温度传感器

为了提高光纤宏弯温度传感器的性能,提出了一种基于聚酰亚胺(PI)涂覆的新颖光纤宏弯温度传感器。利用基于纤芯-包层-无限涂覆层结构的光纤弯曲损耗-温度测量方法确定了传感器的光纤弯曲半径,将PI薄膜涂覆在1060-XP光纤包层外获得了新型的光纤宏弯温度传感器。该传感器的温度传感实验结果表明,PI涂覆不仅能提升光纤的机械性能和耐热性,还可实现温度灵敏度和温度测量分辨能力的显著提高。该新颖的光纤宏弯温度传感器可实现-20~100℃的宽温测量范围,温度灵敏度为0.072 dB/℃,分辨能力为0.14℃。与其他光纤宏弯温度传感器相比,所设计的传感器的温度传感性能显著提高。