激光散斑会严重影响图像的质量，降低图像的对比度和分辨率，为了抑制激光投影散斑，基于人眼视觉暂留特性和漫散射体散斑抑制原理，搭建了一套基于运动循环胶质溶液的散斑抑制装置，该装置体积小，并能有效抑制散斑，实现散斑对比度低于人眼观测阈值 5%的抑制效果，光的透过率可达 65%以上，同时该装置比起振动扩散器，在降低噪声及价格上具有明显的优势，具有一定的实用推广价值。

由于光在水下传播时受到吸收、散射、衰减的影响，在水下场景中采集的图像退化明显，存在对比度低、蓝绿色偏严重等现象。基于此，提出一种基于图像分割和色适应变换白平衡的水下图像增强算法。将色适应变换引入水下颜色校正，将基于图像三通道反转去雾的低照度增强方法应用于水下图像增强，并提出基于图像分割的白平衡策略，同时将所提算法与经典算法进行比较。实验结果表明，所提算法处理后图像的underwater color image quality evaluation metric（UCIQE）指标平均值为0.5839，underwater image quality measures（UIQM）指标平均值为1.3689，中性色角度误差平均值为5.0972，均优于两种经典算法。所提算法在颜色校正效果和清晰度提升上具有一定的优越性。

分布式光纤声波传感器是将光纤作为敏感传感元件和信号传输介质来获取动态应变信息的传感系统,它可以实现对动态应变的长距离、分布式、多点的实时定量检测,具有结构简单、传感距离长、检测精度高、环境适应性强等优点。基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤声波传感系统一直也是近年来的研究热点,为此,从传感系统的探测结构与相位解调方式两个关键技术出发,重点介绍了Φ-OTDR型分布式光纤声波传感器的研究进展,并总结分析了几种方法的优缺点,对在实际应用中选择合适的检测系统具有重要的指导意义。

给出了光纤电流传感器的数学模型,推导出了传感器测量准确度的数学表达式,并对系统的主要特征参数进行了分析。提出了一种在线监测方法,将环路增益值解调并实时输出,作为传感器系统的一个故障监测点。然后在此基础上,提出了环路增益稳定控制技术,使环路增益能够实现自动调整,消除了系统在长期运行时因环路增益变化对精度的影响。实验结果表明:改变前置放大器的放大倍数,在线监测的环路增益值、比值误差和相位误差均随之改变,实验结果与仿真结果一致;引入环路增益稳定控制技术后,改变前置放大器的放大倍数,在线监测的环路增益基本保持不变,且传感器的比值误差和相位误差波动也在准确度范围之内,验证了在线监测方法和环路增益稳定控制技术的有效性。

针对相位敏感光时域反射计(ΦOTDR)分布式光纤扰动传感系统中激光器的频率漂移严重影响系统定位准确度的问题, 提出了一种新的基于频谱分析的定位算法。该算法将采集的散射曲线数据进行傅里叶变换, 然后选择特征频率区间进行功率谱累加得出定位结果, 可以有效抑制激光器频漂引起的定位误差。最后搭建了长度为8km的样机进行定位算法的测试, 系统的信噪比得到了改善, 定位准确性提高, 验证了算法的有效性。

针对相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)分布式光纤扰动传感系统严重的误警问题, 在Φ-OTDR多路监测系统方案的基础上, 提出了将改进的D-S证据理论应用于Φ-OTDR三路监测系统中以减少误警率。利用改进的D-S证据理论信息融合算法对每路输出数据进行融合, 然后将融合结果与报警阈值相比较, 判断是否发生报警。实验测试发现: 基于改进的D-S证据理论的Φ-OTDR三路监测系统不仅在三路监测方案中能够正确判断扰动信号, 还使得漏警率由3%降至1%, 72h内误警率由3.3%降至0%, 提高了系统的报警性能。

基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤扰动传感系统一直是扰动监测方面的研究热点。通过对比与传统光时域反射计(OTDR)的区别, 介绍了Φ-OTDR传感系统的结构和工作原理。根据其发展动态, 以提高传感距离和定位精度为目的, 从Φ-OTDR系统结构的改进出发, 分别论述了传统式、拉曼式、布里渊式和级联式四种典型的Φ-OTDR扰动传感系统的工作原理及研究现状, 总结了各自的优缺点, 为在实际应用中选择合适的系统结构提供了方向, 最后展望了基于Φ-OTDR的分布式光纤扰动传感系统的应用前景。

为了实现快速且高精度的光纤陀螺(FOG)本征频率跟踪测量, 提出了一种基于锯齿波调制的本征频率跟踪方法。根据基于偶数倍本征频率锯齿波调制的光纤陀螺本征频率测量理论, 对相位调制器施加接近偶数倍本征频率的锯齿波调制信号,然后对光波进行相位调制,解调得出的误差信号强度反映锯齿波调制频率偏离偶数倍本征频率的程度。根据误差信号的强度调节锯齿波调制信号的频率, 使误差信号为零, 此时锯齿波信号的频率等于本征频率的偶数倍且方波偏置调制准确地处于本征频率上。实验结果表明, 该方法可以实现光纤陀螺本征频率的跟踪。与传统测量方法相比, 该方法具有快速、高精度等优点, 测量的精度优于1 Hz。

为了有效地提高鱼苗尺寸测量的效率及精度, 搭建了平行式双目立体视觉系统。根据双目视觉原理, 首先基于改进后的由多组同心圆构成的标定板对双目视觉测量系统进行定标；然后利用Harris角点提取算法获取鱼苗图像的关键特征点, 并基于归一化互相关(Normalized Cross Correlation ,NCC)立体匹配算法对关键特征点进行匹配, 提取坐标数据；最后根据坐标数据进行计算, 得到鱼苗的空间坐标, 实现对鱼苗尺寸的精确测量。结果表明, 由所搭建的平行式双目立体视觉系统测量的相对误差在8%以内, 为双目视觉应用于鱼类养殖业的可行性提供了依据。

为了解决电解领域大电流测量难度大的问题, 在传统光纤电流互感器(FOCT)的基础上提出一种新型的便携式光纤电流互感器(P-FOCT)。由于在P-FOCT的设计和安装过程中, 柔性传感头光路不闭合和导体偏心会引起法拉第相移误差, 进而影响电流计精度, 因此对传感头闭合误差和导体偏心位置对P-FOCT的影响进行了理论分析和实验测试。结果显示, 法拉第相移相对误差随传感头不闭合角度线性增加,随导体到非闭合长度中心的距离增大而减小。另外, 增加传感头匝数能减小P-FOCT的法拉第相移误差, 提高其测量精度。