光纤珐珀传感器高帧频光谱采样技术研究

被引量 : 0次 | 上传用户:t381598972
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
光纤法布里-珀罗(Fabry–Pérot,F-P)传感器在高动态压力测量方面应用潜力大,具有抗电磁干扰性强、耐腐蚀性好、动态响应速度快等优点。但光电探测器帧频速度限制了其在航空航天、军事武器和石油钻井等极端环境中的应用。本文针对航空航天等领域极端环境下的高动态压力测量需求,设计了基于分时曝光的高帧频光纤F-P传感器测量系统。突破典型测量系统中单个光电探测器帧频速度的限制,引入“流水线”的思路对多个光电探测器进行分时曝光的控制,成倍地提升测量系统的帧频速度,实现了光纤F-P传感器的高帧频测量,研制了高帧频光纤F-P传感器测量系统,具体研究内容如下:(1)从光纤F-P传感器测量系统的测量原理出发,分析光纤F-P传感器测量系统的结构,以及光电探测器的工作原理。调研国内外光纤F-P传感器测量系统的发展现状,从而找出制约测量系统帧频速度的关键原因是光电探测器件的帧频速度。(2)选择蓝宝石高温光纤F-P压力传感器,分析其结构和光谱干涉特性。对比光谱法中最为典型的条纹计数法、傅里叶变换法,在1530nm到1570nm宽光谱范围内选择傅里叶变换法对蓝宝石高温光纤F-P压力传感器实现解调和仿真。(3)从系统整体方案以及系统结构出发,对系统获得高帧频光谱的工作原理进行分析。提出基于分时曝光的高帧频光纤F-P传感器测量系统,对4路25k Hz帧频速度的光纤光谱仪进行同步分时曝光控制,实现100k Hz的高帧频采样速度。基于FPGA控制平台设计了系统硬件电路,基于QT开发平台,设计上位机软件组。(4)设计基于分时曝光的高帧频光纤F-P传感器测量系统的实验方案,对系统的整体性能进行测试。设计了静态实验,在常温常压的环境下,验证系统上电之后各路信号的正确性以及系统解调的一致性误差。设计了动态实验,在北京长城计量所(304所)采用标准正弦压力加载的形式,验证系统的帧频速度。设计瞬态实验,在南京航空航天大学的超音速风洞实验室中开展在极端测试环境下系统对蓝宝石高温光纤F-P压力传感器的信号测量。实验结果表明,系统在1530nm到1550nm的宽光谱范围内,对蓝宝石高温光纤F-P压力传感器实现了不低于100k Hz的光谱采样速度以及小于1nm的解调一致性误差,系统可以在极端环境下对光纤F-P传感器进行高动态的压力测量。
其他文献
车载抬头显示器又被称为平视显示系统,是一种基于增强道路交通安全的视觉辅助驾驶系统。由于车体架构的不同以及反射镜等结构件厂商的加工标准存在差异,使得车载抬头显示器的成像效果存在不稳定性,进而导致公差分析复杂度也随之提升。本文针对两种典型的车载抬头显示器进行公差分析研究,总结完整的公差分析流程,分析获得车载抬头显示器二级反射镜、一级反射镜、PGU及整机公差与系统成像之间的相关性,并输出各结构件敏感程度
学位
燃烧场成像是现代军事装备研究以及工业仪器设计的基础。发射层析技术将光学测量方法与计算层析技术相结合,不需要外部光源,仅依靠携带燃烧场信息的多方向投影数据重建出被测场,可以实现非接触、无损、瞬态的全场三维显示,是近年来发展较快的燃烧场成像方法。为了解决成像过程中忽视被测场各部分联系的问题,实现真正意义上的发射层析技术,本文从改进层析模型的角度出发进行了一系列研究,主要工作有:1.真三维发射层析模型的
学位
近年来物联网和卫星通信需求增长,对通讯设备提出更高要求,小型化、高稳定和低损耗成为发展趋势。微波介质陶瓷广泛应用于现代化通信领域,并且低温共烧微波介质陶瓷可实现多频段天线。微波介质陶瓷天线在通讯中发挥重要作用。镁和硼广泛应用于工业及生活,拥有成熟的工业化体系,生产成本相对较低。使用硼镁化合物制备性能优异的微波介质天线,在商业应用中具有广阔前景,对环境保护具有积极意义。本课题以低介电的Mg2B2O5
学位
随着我国水果种植的面积不断扩大,产量不断提升,水果生产过程所需劳动力日益增加。目前水果作业环节主要依靠人工完成,人工作业存在费时、费力、主观因素强、易出错等问题。近年来,基于深度学习的水果识别与分割技术进入了崭新的时代,在一定程度上解决了传统方法的不足,但依然存在识别效率低、鲁棒性差等问题,难以实现工程化应用。针对上述问题,本文对深度学习网络进行深度剖析,对水果识别与分割算法展开研究,改进了不同任
学位
测控软件是精度靶测试系统中一个重要组成部分。当前软件系统因底层技术方面缺少更新,同时存在逻辑复杂度高、交互界面不美观等因素,这就导致开发成本高、功能需求无法满足和网络传输过程中数据丢失等问题。因此,本文提出了采用B/S架构的精度靶测控软件系统设计,解决了基于C/S的软件系统在远程使用、数据传输模块的不稳定和界面交互不直观、开发成本高、扩展性不足等问题。本文的主要研究内容如下:(1)针对精度靶测试系
学位
在转管武器的研制中,身管指向精度是衡量武器战术性能的重要技术指标之一。身管的动态指向精度是指转管武器在正常转动且非实弹击发条件下,击发时刻,合膛身管的实际指向与预定射向的偏离角度。在车间对转管武器进行调校时,由于是在非实弹击发以及在身管转动的条件下进行测试,因此没有较好的测试测量方法来解决这项难题。本课题所研究的中心工作是探索一种测试测量方法来解决在车间调校转管武器时,它的身管在静止或转动状态下各
学位
装备于机载平台上对地观测的多目标跟踪系统具备机动性强、跟踪监控效果好、适应性高等优点,在军用及民用领域中均具有广泛的应用前景。空对地观测时目标距离机载平台较远,目标在图像传感器上所成像素有限,表现出弱小目标的特征。目标局部可能出现被遮挡等情况,进一步加大了目标检测及跟踪的难度。本文依托于航空科学基金项目,针对机载平台空对地观测弱小目标检测与多目标跟踪技术需求,研究了空对地观测弱小目标的检测与跟踪技
学位
随着我国居民收入水平和健康意识的提高,人们对蔬菜、水果等食物营养含量的重视也随之增加。优质苹果可以在市场上展现出了更强的竞争力,目前苹果的需求量也在不断增加,但是传统的人工分拣方法费力、费时、技术劳动强度大、破坏性大。近年来,可见/近红外光谱分析技术以低成本、快速、非破坏性、精确和可持续的特点而闻名,被广泛用于农产品的无损检测。然而,但仍然存在检测指标单一、准确率低、系统鲁棒性差等问题。为了解决以
学位
自动导航技术是实现靶场智能化的重要前提,它能有效的提高靶车在训练过程中的精度与效率。针对无人靶车自动导航问题,本研究以无人靶车的自动导航算法为研究对象,采用北斗-RTK系统、惯性导航传感器融合系统,设计了无人靶车路径跟踪控制算法,开发了无人靶车自动导航系统试验平台,研发了基于C#的上位机软件,最后通过试验验证导航平台的性能。主要研究工作如下:(1)开发基于RTK-BDS的无人靶车自动导航系统硬件平
学位
随着高新武器的发展,装备红外制导的武器已成为现代战争的主流作战手段,在研制过程中需要进行必要的靶标跟踪测试。为了验证红外制导武器的性能,需研制一种适合外场使用,具有可信评估效果且能够模拟不同条件下地面军事目标红外辐射特性的模拟靶。本文针对地面运动目标制导需求,基于地面军事车辆的热辐射理论模型,建立了装甲车在动态条件下的红外辐射模型,依据该模型建立了相应的靶标实物,以实现对装甲车的红外模拟。论文具体
学位