摘要：光声信号强度与光功率成正比,然而,高功率激光光源存在功耗高、驱动控制电路复杂、低成本高质量的光源可选择范围窄等缺点,此类光源多集中在>6μm波段,难以实现对基频吸收带位于2~6μm波段的分子进行有效探测。而且,基于商用驱动控制仪器的光声气体传感器体积较大,不能满足多点连续移动监测工作的需要。利用输出功率为5.2mW的分布反馈、带间级联激光器(ICL)和基于石英音叉的光声光谱探测方法,在3~4μm波段实现了nmol·mol^-1水平气体分子浓度测量。使用的ICL靶向乙烷(C2H6)基频吸收带的强吸收线2996.88cm^-1。通过使用自主研制的数字锁相放大器及数字激光驱动控制方法,结合波长调制光谱技术,实现了高灵敏检测,同时,有效减小了系统体积并简化了数据获取和处理过程。首先,结合系统原理结构,顺次介绍了设计方案以及光、电等模块的设计细节。分析了目标气体及其临近干扰气体吸收谱线的模拟情况,以及不同气压对谱线展宽及重叠干扰的影响,最终确定系统工作气压为200Torr。然后,通过对100~1000nmol·mol^-1共6种浓度C2H6进行单周期光谱扫描测试分析,推断系统最低检测下限(MDL)<100nmol·mol^-1。对上述各浓度样品分别进行~10min二次谐波(2f)信号峰值提取测试,系统线性性能良好,相关度为0.99965,同时,明确了气体浓度与2f信号峰值的对应关系。最后,通过对氮气连续1小时测试得出系统噪声为~0.347V,由此估算信噪比和系统灵敏度分别为~28.56和~40nmol·mol^-1。介绍的新型中红外C2H6传感器不仅实现了nmol·mol^-1级测量,而且,使用自主研制的数字驱动和锁相放大器有效减小了系统体积,弥补了使用商用仪器占用体积大的不足,为将来实现小型化、移动式测量的目标奠定了一定基础。此外,对于功率消耗无限制的其他应用,可通过进一步完善和改进锁相和前置放大等模块的性能以及使用输出功率更高的光源进一步提高传感器灵敏度,并应用于更多场景。

摘要：介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动。传感器测量系统由光学系统7、500像元的高速线阵CCD、转换速率达40 MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器(DSP)构成。系统采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件。采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速A/D采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,满足高速测量的需要。实验结果表明,数据转换速率可达40 M,最小采样间隔时间为0.1 ms,位移分辨率为0.01 mm,重复性为±0.01 mm。

摘要：高压断路器速度特性测试一直被视为行业难题,随着断路器本体的体积缩小,接触式传感器安装空间也越来越小,导致测试困难,且存在磕碰本体的风险。鉴于此,设计了一种非接触式激光测速传感器,安装简易且安全性极高。传感器样机在110 kV高压断路器上进行了验证测试,可快速、稳定、准确地得到刚分速度、刚合速度、平均速度等数据,极大地提升了试验效率。

摘要：针对丘陵山区地块小,零星分散,道路条件差,收割机频繁调头、转场,割台前端零部件易发生碰撞损坏,严重影响整机可靠性的问题,基于小型水稻收割机集成设计碰撞检测装置、行走机构动力切换装置、防撞控制箱。碰撞检测装置运用激光传感器检测反射板中心孔位置变化,达到检测碰撞目的,通过行走机构动力切换装置和防撞控制箱实现对行走动力切断与恢复的自动控制。最后对收割机防撞装置进行验证试验,结果表明:收割机Ⅰ档、Ⅱ档的防撞成功率分别为98.00%和98.67%,响应时间分别为0.020 s和0.015 s。验证理论分析及结构设计的合理性,可实现收割机碰撞保护。

摘要：安全是煤矿作业中最重要的一环,而煤矿中瓦斯浓度是衡量安全的重要指标,所以精确检测瓦斯浓度是保障安全的最关键点;为精确检测煤矿井下瓦斯浓度,提出了一种测量瓦斯浓度的新方法,并且在论述激光传感器的构成和工作原理的基础上对硬件电路和软件进行了设计,实现了激光检测,更进一步增强了安全性,提高了效率;实验表明,该传感器的重复性和线性响应两个测试指标误差都非常小,达到了一定的技术指标;系统的推广具有极其重要的现实意义。

摘要：设计了一种带正交关节和主动轮组合的蛇形机器人。该机器人不仅能够实现基本的蜿蜒运动、纵向行波运动、横向翻滚运动和横向行波运动,且针对台阶式障碍物提出了一种自主爬越台阶的控制策略。机器人通过激光测距传感器与头部关节的仰角得到台阶高度,抬起相应高度的关节将头关节搭在台阶上,控制主动轮的推进速度与关节抬起的角速度相结合的方式达到上台阶的目的,并且在运动过程中将头部俯仰关节舵机的负载反馈作为判别下台阶的条件。基于ROS(robot operating system)构建了蛇形机器人仿真模型,并通过仿真与实验验证了机器人的基本运动控制和自主爬台阶控制策略的有效性。

摘要：同步定位与构图(simultaneous localization and mapping,SLAM)使机器人可快速构建场景地图并确定自身位置,是室内定位与导航的基本模块。依此设计实现一种使用2D激光传感器进行室内数据采集的3D激光SLAM系统,具有成本低、易携带、可拓展等特点。该系统基于室内平面和相邻面交线为特征,利用鲁棒的特征匹配进行特征关联,通过分级位姿优化策略,逐步优化位姿轨迹,解决了低成本采集设备数据量小、频率低、帧内变形大的问题,实现低成本、低漂移的室内激光SLAM技术。最后通过定性定量的对比实验验证该系统模块的有效性和普适性。

摘要：无人车自主导航线路规划需要采集周边环境信息。海量冗余信息强干扰下,如何准确采集复杂路况信息,是后期无人车路径规划的难点。为此,提出复杂激光传感信息在无人车路径采集中的应用研究。将激光传感器采集的路径信息转换为笛卡尔坐标系,并对平面信息进行双曲线展示;设计Otsu双阈值分割方法,在冗余激光信息干扰下,利用多阈值分割出提纯信息;考虑路段时间占有率、交通流量及信号控制因素,通过BPR函数估算路段行驶时间,建立了基于实时交通信息的车辆路径规划模型。实验结果证明:文章设计方法可利用激光传感技术有效采集无人车路况信息,并根据信息实现复杂路况的无人车线路规划,路径识别时间平均为367.5 ms,对车辆的定位误差保持在0.5 m内。

摘要：图书馆资源标签分类问题是众多学者研究方向之一,面对当前已有的图书馆资源标签分类系统中存在标签信息缺失等问题,设计融合RFID和激光信息的图书馆资源标签分类系统。该系统利用控制模块分别控制RFID读写模块和激光传感器模块获取图书馆资源标签的RFID信息和激光信息后,通过WSN网络协调器节点传输到数据中心模块,数据中心模块的卷积神经网络算法,以标签的RFID信息和激光信息作为输入,经全连接层特征提取和权重优化后,实现图书馆资源标签分类,并使用RS232接口传输到PC端。实验结果表明:该系统采集信息完整度为99.59%,信息采集能力较强;分类错误次数少;存在噪声干扰时,数据传输丢失率仅为0.296%,具有较强数据传输能力。

摘要：辅助设备采集到的超精密加工设备姿态数据的准确性会影响后期轨迹跟踪精度。结合大数据分析,设计一种激光辅助超精密加工轨迹跟踪方法。该方法利用大数据分析技术中的采集技术,结合激光传感器,采集机械臂加工末端姿态大数据,并利用大数据分析技术当中的预处理技术实施预处理,包括精简、去噪以及补点。计算实际加工轨迹与预期加工轨迹之间的误差,通过误差大数据实时调整实时加工轨迹,让其向预期加工轨迹靠拢,减少误差累积,以达到提高轨迹跟踪精度的目的。结果表明:所研究方法应用下,激光辅助超精密实际加工轨迹与预期加工轨迹之间的平均误差均小于0.1 mm,达到超精密加工标准,说明所研究方法的加工轨迹跟踪精度提高,在一定程度上改善了超精密加工工艺。