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题名基于光学偏振控制的散粒噪声极限微振动光学测量方法
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作者
伍凯凯
谢博娅
陈琳
游淞清
熊哲文
杨鹏
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机构
湖北工业大学机械工程学院
湖北理工学院电气与电子信息工程学院智能感知与目标识别光电实验室
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第7期233-242,共10页
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基金
国家自然科学基金面上项目(12074110)
国家自然科学基金项目(11947134)
湖北省教育厅科研项目(B2021251)。
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文摘
物体微振动信号测量在磁场、建筑、生物成像及航空航天等方面具有重要的应用价值。但是,物体微振动产生的弱反射光不仅极其微弱,易受到探测距离、雨雾气等环境因素的干扰,而且低频振动的振动形式多变,易受到经典噪声影响,难以实现极端微弱反射光条件下的振动信号测量。针对以上问题,文中采用光学偏振控制方法,对信号光与本振光的偏振性进行控制,以减少光学噪声的干扰;采用平衡外差探测,将低频直流信号转变为高频交流信号,避免信号被噪声湮没的同时,克服了光电流共模噪声的影响。在赫兹(~10 Hz)频段,探测器的噪声水平达到了散粒噪声极限,并实现了阿瓦量级反射光条件下的微振动信号测量,测得的物体微振动振幅为11.44 nm,A类标准不确定度为0.25 nm,合成不确定度为0.34 nm,测量精度为±0.75 nm。该方案不仅为微弱多普勒频率测量、振动检测等测量领域的研究提供了实验支持,在弱反光、长距离、雨雾天气等复杂测量环境也具有广阔的应用前景。
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关键词
微振动
弱反射光
偏振控制
散粒噪声极限
平衡外差探测
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Keywords
micro-vibration
weak reflected light
polarization control
shot noise limit
balanced heterodyne detection
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分类号
O431
[机械工程—光学工程]
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题名溯源北斗时基无光学干涉激光扫频测距实验研究
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作者
游淞清
谢博娅
伍凯凯
何静
杨鹏
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机构
湖北工业大学湖北省现代制造质量工程重点实验室
湖北理工学院电气与电子信息工程学院精密光学测量实验室
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第5期348-356,共9页
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基金
国家自然科学基金(12074110,11947134)
湖北省教育厅科研项目(B2021251)
湖北省智能输送技术与装备重点实验室项目(2021XZ108)。
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文摘
绝对距离测量在基础科学和技术研发领域的重要性日益彰显。由于传统的光学干涉绝对距离测量方法存在测量距离较短、“位相模糊”、易受噪声干扰等问题,计量学领域提出利用频率合成激光开展非光学干涉的绝对距离测量研究。尽管该方法实验装置简单、具有较强的抗噪声干扰能力、适用于大尺寸测量等优点,然而它对实验装置的工作频率带宽、精度具有较高的要求,先前的工作受限于以上条件,绝对距离测量精度为厘米量级。为进一步提高测距精度,提出一种溯源北斗时间基准的非光学干涉激光扫频测距方法。采用光纤电光调制器,代替空间声光调制器,激光频率扫描范围从10 MHz提高到100 MHz;采用北斗/GPS时钟作为信号源的外部基准,频率精度达到0.03 ppm(1 ppm=10^(-6));采用电子学外差探测与自混频相结合的方案,将高频交流光电流信号解调出低频绝对距离信息,降低了环境噪声和电子学噪声。实验得到绝对距离测量结果9.8436 m,测量精度1.25 mm。该方法减小了设备时基频率误差对测量结果的影响,实现大尺度测量同时测距精度比先前的工作提高了一个数量级,具有广泛的应用前景。
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关键词
绝对距离测量
GPS/BDS
无光学干涉
时基校准
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Keywords
absolute distance measurement
GPS/BDS
non-optical interference
time base calibration
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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题名一种平板玻璃表面缺陷检测方法
被引量：4
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作者
郑天雄
冯胜
伍凯凯
游淞清
谢博娅
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机构
湖北工业大学机械工程学院
湖北工业大学精密光电测量技术与仪器研究所
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出处
《包装工程》
CAS
北大核心
2022年第13期257-263,共7页
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基金
国家自然科学基金(12074110)。
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文摘
目的针对平板玻璃缺陷检测中灰尘干扰划痕、亮点检测的问题,提出一种基于全反射−掠入射组合照明的平板玻璃表面缺陷检测方法。方法通过控制全反射光源和掠入射光源的发光时序,在相应发光时序内采集玻璃图像,根据缺陷在不同照明下的灰度纹理差异计算灰度、几何特征等一系列相对偏差特征,开发BP神经网络算法,实现玻璃表面灰尘和表面缺陷的检测。结果BP神经网络在测试集上各类别预测的查准率、查全率均在90%以上,整体准确率达到97.2%。结论全反射-掠入射组合照明成像系统结构简单,降低了玻璃图像中灰尘和内部点缺陷分类难度,有效减少灰尘和内部缺陷的误判。
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关键词
全反射-掠入射组合照明
缺陷检测
自适应阈值分割
神经网络
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Keywords
total reflection-grazing incidence combined lighting
defect detection
adaptive threshold segmentation
neural network
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分类号
TB487
[一般工业技术—包装工程]
TP391.4
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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