摘要：现代科技中,激光雷达在自动导航、工业测绘等领域扮演关键角色,但传统相位测距系统普遍存在测量精度低和结构复杂等问题。本文提出了一种新型的高精度相位式激光雷达测距系统。该系统采用激光控制同频参比的相位差检测方法,包括对激光发射和接收模块的光学结构优化,以及对接收电路的放大滤波与差分混频处理,最终制作出了一个基于AD8302的高分辨率鉴相系统。实验结果显示,该系统测量精度为毫米级别,简便实用且能满足广泛的实际应用需求。这一研究为激光雷达技术在高精度距离测量方面提供了可行的解决方案。

摘要：铅酸蓄电池的电解液变化对于电池安全运行状态至关重要,研究植入性传感技术有助于精确监控蓄电池内部电解液变化等过程,及时在线获得蓄电池的实时工作性能与状态,在蓄电池安全监测领域具有重要意义。文章提出并设计了一种基于全光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)干涉仪的液体浓度传感器,其探头是由两段单模光纤和一段U形毛细石英玻璃管构成的开放式FP腔,可以使液体轻松进入空腔,不易形成气泡。该结构具有耐强酸强碱、侵入性低、体积小、抗电磁干扰和绝缘体特性等优势,可植入铅酸蓄电池内部,实现对电解液中的硫酸溶液浓度的实时在线监测。结果表明:在硫酸为0~30%的体积分数范围内,FP腔的有效腔长和硫酸溶液的体积分数具有良好的线性度,其拟合系数达0.995,硫酸溶液的体积分数测量值与真实值之间的最大偏移量<±1.05%。

摘要：我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首,分布式光纤传感技术(DOFS)作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术,近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战,在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上,对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。

摘要：针对激光超声和电磁超声两种非接触式检测方式在实验中操作复杂和灵敏度低,以及难以观察不同参数对相关物理场造成的影响等问题,文中将有限元法应用到激光声磁混合式检测当中,采用数值分析方法分析了脉冲激光与电磁超声换能器之间的匹配关系对检测灵敏度的影响,研究了激光声磁检测系统的优化设计依据。利用有限元软件建立了激光声磁检测系统的仿真模型,通过正交数值仿真分析了高斯激光脉冲激励超声的温度场和位移场特性,进而观测了电磁超声换能器参数变化对检测灵敏度的影响。结果表明:螺旋型线圈接收的电压信号能正确反应由入射激光在固体中发生热膨胀效应产生的超声位移场,当磁体的高宽比为1.5倍时,驱肤层处磁场强度分布最优,提离距离对换能效率的影响呈现负指数变化规律,评价了不同接收间距处电磁超声换能器的接收性能。

摘要：研究了一种光纤布拉格光栅顶板离层传感器,其具有结构简单、安装方便、成本较低等优点。光纤传感器自身不带电,适合应用在煤矿生产环境,传感器内部由机械结构组成,通过机械联动实现了传感器测量位移的转换,便于采用钢丝绳与顶板固定,同时也为实际应用中改变量程和灵敏度提供了便利。传感器使用了3个光栅,其多光栅的设计满足了对多点实时监测的需求,也提供了一种温度补偿的方法,在多个温度下的实验结果验证了该传感器具有可靠的线性系数,精度可以在±2 mm之内,量程可达300 mm。

摘要：针对航空航天等高精尖领域亟待解决的金属增材制造过程冶金质量在线实时检测与评价问题,概述了金属增材制造超声在线检测技术的国内外研究现状及进展;重点介绍了自主研制激光超声多冶金特征同步在线检测系统的设计原理及组成;并采用该系统对激光增材制造工件组织晶粒度及表面缺陷特征进行检测试验研究。首先基于激光超声纵波回波信号中心频率偏移实现了激光熔融沉积TC4/B4C复合材料中具有择优晶体取向的粗大α相晶粒团簇尺寸的定量评价;随后对激光熔融沉积AlSi10Mg铝合金表面缺陷进行检测,对扫描检测幅面内各测量点进行多次激励求平均,并结合改进小波阈值和变分模态分解两步降噪处理提高在线实时检测信号信噪比,基于表面波信号能量变化实现了0.5 mm孔洞和0.5 mm宽水平裂纹的可视化成像。

摘要：针对远心镜头无法调节视场大小,难以适应大尺寸矩形电连接器检测的问题,通过图像拼接的方法进行矩形电连接器测量与检测。将检测装置安装在工业机器人末端,通过机器人运动完成三帧待拼接图像的采集。对相机进行像素当量计算,采用中值滤波去噪,基于PatMax算法进行图像重叠区域的识别与匹配,引入Sobel边缘检测,完成图像的无缝拼接。通过设计测量算法,完成电连接器长度的测量、动态识别插针、定位插针、插针间距的计算。通过对2种型号的电连接器进行实验,结果表明:该方法对电连接器的尺寸测量平均相对误差低于0.1 mm,插针识别率达100%,拼接后插针间距与实际间距平均误差为0.02 mm,可满足实际应用中电连接器插针检测与测量要求。

摘要：针对地面成熟三相流相含率测量传感器无法适应井下高温高压腐蚀的复杂环境,现有井下测量设备复杂,需要多种传感器和探头联合才能实现三相流相含率测量的问题,设计了一种光纤探针传感器。以蓝宝石作为光纤探针的前端敏感材料,利用气相和液相对光的折射率不同,通过检测探针反射光的光强来分辨光纤探针处于气相还是液相。通过检测经探针耦合进光纤的荧光光强分辨水相还是油相,从而实现单一探针传感器对油井内油相、水相、气相三相相含率的测量。

摘要：针对高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器的抗冲击可靠性,设计了一种具有限振结构的双悬臂梁型FBG振动传感器,理论分析了结构参数与灵敏度和振动位移的关系,进行了结构优化,确定了限振幅度。制作了限振幅度约为90μm的传感器样品,对传感器的加速度灵敏、频率响应、抗冲击性能进行了测试,结果表明,传感器的加速度灵敏度达到525 pm/g,谐振频率约为66 Hz,传感器经过50 g反复冲击,频响特性具有良好重复性,表明传感器具有较高的可靠性。

摘要：随着国内油气勘探目的层向深层快速延伸,对地震资料的信噪比、分辨率和成像精度要求更高,从而对检波器的灵敏度、带宽要求越来越高。采用窄线宽的分布反馈光纤激光器(DFB-FL)为振动敏感元件,设计了一种井中三分量光纤激光地震检波器,并采用相干探测方式实现微弱地震信号的检测。在实验室开展了频响灵敏度、噪声测试,并与高温动圈检波器2400进行对比试验,同时对井下光纤检波器的耐高温、耐高压性能进行了测试。经试验验证,所设计的井中三分量光纤激光检波器在1~400Hz内具有良好的信号探测能力,灵敏度达到34dB re pm/g,交叉灵敏度小于-25dB,可耐155℃高温及50MPa的高压。该检波器结构紧凑、灵敏度高、频带宽、一致性好,且耐高温高压,在井下勘探等恶劣工作环境具有良好的应用前景。