华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
针对压电陶瓷快速反射镜, 设计了一种基于频域分析的传递函数辨识方法, 可以实现对任意已知传递函数阶次的系统进行扫频和传函拟合, 再基于拟合的压电快反镜传函进行控制器设计、仿真、实物验证, 对设计出的控制器进行验证。闭环性能为控制带宽为600 Hz, 1V阶跃信号调节时间为12 ms, 结果表明控制器性能满足要求。设备运行过程中会受到温漂影响, 因此利用温度、光学偏转角和控制电压之间的关系进行温度补偿, 实验结果表明温度补偿功能的温漂抑制效果达90%, 极大提高了系统控制精度。
压电陶瓷快反镜 频域分析 控制器 温度补偿 控制精度 piezoelectric ceramic fast steering mirror frequency-domain analysis controller temperature compensation control accuracy
1 昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093
2 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心，云南 昆明 650093
针对高分遥感影像融合存在影像间相关性差、融合亮度差异明显的问题，提出了一种基于非下采样剪切波变换（NSST）的国产高分全色与多光谱遥感影像融合方法。选取高分一号、高分二号和高分七号遥感影像作为实验数据，通过强度-色调-饱和度（IHS）提取多光谱影像的亮度分量；利用NSST算法对亮度分量和全色影像提取高频和低频信息，并充分考虑高频和低频之间的关系，设计有效的影像融合策略；最终采用IHS和NSST得到融合影像。与Brovey、Gram-Schmidt（GS）、Hue-Saturation-Value（HSV）、Co-occurrence filtering（COF）等方法对比验证，通过主观和客观评价相结合的方式对融合影像进行综合评价，结果表明所提方法是一种可行的遥感影像融合方法。
遥感 影像融合 非下采样剪切波变换 高分卫星影像 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1228001
1 清华大学 航天航空学院，北京 100093
2 北京振兴计量测试研究所，北京 100074
在航空航天、冶金铸造等各种工业现场高温热试验过程中，需要在高浓度弥散介质遮蔽物件表面的条件下，快速、准确地获取试验件表面的高温温度。传统的辐射测温方法包括波段辐射法、亮度法、比色测温法、多波长测温法等，是实现高温测量的一种主要测量方法。弥散介质由于介质粒子的作用会产生各种光谱散射、吸收和发射效应，给高温的准确测量带来了很大的干扰，导致测量结果产生偏差，必须要改进经典辐射测温方法。论述了弥散介质条件下几种主要的辐射测温方法，包括试验数据反推法、热辐射计算法、多通道分裂窗法、信息复原计算法、神经网络计算法等，分析了各种方法的优点和不足，总结了弥散介质条件下辐射测温方法面临的挑战和发展趋势。
弥散介质 辐射测温 高温 测量 diffuse medium radiation thermometry high temperature measurement 红外与激光工程
2022, 51(4): 20210985
西安石油大学 陕西省油气井测控技术重点实验室和中国石油集团测井重点实验室, 陕西 西安710065
该文设计并制作了一种基于熔融拉锥技术的温度和折射率传感器。该结构是将一段单模光纤(SMF)两端级联无芯光纤(NCF), 并通过火焰熔融拉锥技术把中间的单模光纤进行拉锥处理, 从而构成了马赫-曾德尔光纤干涉仪(MZI), 两个无芯光纤分别充当分束器和耦合器。实验研究了该传感器对于温度和折射率的光谱响应特性, 研究表明, 当温度升高时, 透射光谱出现红移现象, 其响应灵敏度为43.96 pm/℃, 线性度为0.990 5。当传感结构置于折射率1.341 6~1.382 32的蔗糖溶液中时, 透射光谱强度随着折射率的增加而变大, 其响应灵敏度为366.68 dB/RIU, 线性度为0.989。
光纤传感器 马赫-曾德尔 光纤熔融拉锥技术 无芯光纤(NCF) 温度 折射率 fiber sensor Mach-Zehnder fiber fusion taper technology no-core fiber(NCF) temperature refractive index
西安石油大学 陕西省油气资源光纤探测工程研究中心和陕西省油气井测控技术重点实验室, 陕西 西安710065
设计并制作了一种基于七芯光纤的应变不敏感温度传感器。该传感器将一段七芯光纤与两段单模光纤进行熔接, 通过优化熔接参数在熔接点处形成两个分别充当光路分束器和耦合器的凸锥结构, 构成了马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。实验研究了该传感器对温度和应变的响应特性。结果表明, 传感器的光谱对应变不敏感, 但传感器对温度具有良好的线性响应特性, 在40~200 ℃内, 其谐振光谱波长随温度升高线性红移, 对应温度灵敏度达到93.11 pm/℃, 波长漂移线性度达99.4%。
光纤传感器 七芯光纤 温度 应变不敏感 马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)传感器 fiber optic sensor seven-core fiber temperature strain insensitivity Mach-Zehnder sensor
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
为了对时间间隔进行高精度测量, 设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的时间数字转换器。整个系统分为“粗”测量模块和“细”测量模块两部分。“粗”测量模块的基本原理为直接计数法, “细”测量模块利用了FPGA内部的进位链构造 了延迟链。采用了位置约束和多链联合测量的方法对延迟模块进行了优化。最后经过实物测试得知时间数字转换器的测量分 辨率为6.757 ps, 测量精度为33.802 ps, 微分非线性DNL的范围为(-1, 3.322)LSB, 积分非线性INL的范围为(-11.055, 9.594)LSB。该项技术可用于光电信号传输过程中延时的校准。
时间数字转换器 现场可编程逻辑门阵列 延迟链 位置约束 多链联合测量 time to digital converter programmable gate array delay chain position restriction wave-union
1 兰州大学 引力研究中心, 甘肃 兰州 730000
2 兰州大学 磁学与磁性材料教育部重点实验室, 物理科学与技术学院, 甘肃 兰州 730000
3 兰州大学 信息科学与工程学院, 甘肃 兰州 730000
空间引力波探测对剩余加速度的要求极高, 达到了10-15 ms-2Hz-1/2量级, 然而在空间引力波探测时, 惯性传感器所在位置的环境磁场会带来磁场力和洛伦兹力。为保证引力波的正常探测, 必须将环境磁场及磁场梯度控制在一定范围内。本文主要针对星上剩磁对惯性传感器的影响, 从星际磁场、卫星部件剩磁和时变磁场探测等几个方面探讨了剩磁与加速度之间的关系, 也对卫星磁场源模拟以及磁场探测方法进行了讨论。结果表明, 通过对磁场源位置和方向进行优化可以降低直流剩磁, 通过弱磁探测装置对星际磁场和时变磁场进行实时监控以排除磁场噪声影响, 对于得到高精度的引力波探测数据是必不可少的。本文研究说明实施星上剩磁对惯性传感器的影响分析是有必要的, 并且可以发展一套卫星平台剩磁评估方案和弱磁探测方法。
空间引力波探测 卫星平台磁仿真 弱磁环境监测 space gravitational wave detection magnetic simulation of satellite platform weak magnetic environment monitoring
1 北京化工大学机电工程学院, 北京 100029
2 北京化工大学理学院, 北京 100029
提出了一种能够实现近红外区域(780~1100 nm)高反射的聚合物交替多层聚碳酸酯(PC)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 周期性光学薄膜的设计方案,验证了利用微纳层叠共挤设备制备特殊多层光学膜结构的可行性。利用遗传算法搜索出4个周期的最优布拉格中心波长,得出了最优膜的总厚度。仿真了4个周期叠加多层膜的光谱特性,讨论了入射角及厚度误差对多层膜近红外区域总反射率的影响。研究结果表明,所提方案满足对太阳光的隔热及内部智能采光的需求。
薄膜 近红外区域 高反射 聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯 微层共挤 遗传算法 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 041601
1 华中光电技术研究所－武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
2 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
针对实际环境中对频标驯服的速度、稳定性的要求, 基于自主开发的多钟联合守时平台, 对现有的经典驯服算法进行了研究与改进。介绍了平台的基本组成和驯服架构, 分析了驯服算法参数确定方式, 基于初值选取和自适应滤波的方法, 对卡尔曼滤波算法在实际场景的应用做出改进。通过软件仿真与平台实际测试实验, 结果表明, 当采用先验估计的方法生成初值和Sage-Husa自适应滤波方法来驯服铷原子钟时, 显著提高了卡尔曼滤波在实际平台上的驯服速度, 耗时只需改进前的四分之一。
驯服算法 铷原子钟 卡尔曼滤波 最小二乘法 自适应滤波 clock discipling algorithm rubidium atomic clocks Kalman filter least squares adaptive filtering
