基于相位差测频的调频连续波激光测距技术 被引量：13

1

作者 吉宁可 张福民 +4 位作者 曲兴华 张桐 张铁犁 刘晓旭 谢阳 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期145-152,共8页

针对调频非线性和快速傅里叶变换(FFT)精度不高的问题,基于等光频间隔重采样的调频连续波测距系统,采用相位差测频法测量了待测目标点的距离;对调频连续波激光测距原理进行分析和推导,并依靠该系统进行了测距稳定性和测距误差的分析实... 针对调频非线性和快速傅里叶变换(FFT)精度不高的问题,基于等光频间隔重采样的调频连续波测距系统,采用相位差测频法测量了待测目标点的距离;对调频连续波激光测距原理进行分析和推导,并依靠该系统进行了测距稳定性和测距误差的分析实验。结果表明:在8.3～9.3 m测量范围内,相位差测频法的测距单点稳定性范围为50～95μm,测得的距离与理论距离的残余误差不超过100μm;所提算法比快速傅里叶变换具有更好的测距精确性和稳定性。 展开更多

关键词 测量 相位差测频 等光频间隔重采样 调频连续波 测距精度

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双投影结构光三维测量中重叠相移光栅的分离方法 被引量：11

2

作者 白景湘 曲兴华 +1 位作者 冯维 张福民 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期142-148,共7页

在结构光的三维测量中,单投影仪单相机的测量结构在测量复杂物体时容易出现遮挡与阴影现象,从而影响了测量数据的完整性;使用双投影单相机的测量结构可扩展成像范围,减小阴影部分的面积,提高测量效率,但从部分重叠的相移光栅中分离出原... 在结构光的三维测量中,单投影仪单相机的测量结构在测量复杂物体时容易出现遮挡与阴影现象,从而影响了测量数据的完整性;使用双投影单相机的测量结构可扩展成像范围,减小阴影部分的面积,提高测量效率,但从部分重叠的相移光栅中分离出原始投影信号是该方法的难点。在分析传统四步相移法的基础上,提出了一种基于灰度互补关系的重叠相移光栅分离方法,该方法通过调整投影的相移光栅的时间及次序,在不改变原有测量系统结构的基础上有效消除了重叠部分的干扰信号;为了验证该分离方法的有效性,搭建测量系统进行相关实验。结果表明:利用互补关系可以实现重叠相移光栅信号的准确分离,获取完整的点云数据,同时也提高了测量速度。 展开更多

关键词 测量 分离算法 重叠相移光栅 结构光 三维测量 多投影 点云生成

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基于外部时钟信号触发重采样的激光频率调制测距方法 被引量：10

3

作者 张桐 曲兴华 张福民 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期386-392,共7页

对调频连续波激光测距技术进行改进,提出了触发重采样方法。在所提方法中,辅助信号先触发采集卡,然后对测量信号和辅助信号同时采样,再用采集到的辅助信号的极值点对测量信号进行重采样。实验结果表明:所提出的触发重采样方法的测量标... 对调频连续波激光测距技术进行改进,提出了触发重采样方法。在所提方法中,辅助信号先触发采集卡,然后对测量信号和辅助信号同时采样,再用采集到的辅助信号的极值点对测量信号进行重采样。实验结果表明:所提出的触发重采样方法的测量标准差最小可达到12μm。 展开更多

关键词 遥感 激光雷达 线性调频测距 激光干涉 非线性调频

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基于电光调制光频梳绝对测距的理论及实验分析 被引量：6

4

作者 赵宇航 曲兴华 +2 位作者 张福民 赵显宇 汤国庆 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期154-161,共8页

为满足高精度、大尺寸、高动态的测量需求,提出一种基于光学频率梳方法的绝对测量方案。采用级联相位调制器和强度调制器的电光调制方法生成平坦的光学频率梳,可以实现频率的直接溯源,成本低且易于复现。实现了对数学模型的建立及生成... 为满足高精度、大尺寸、高动态的测量需求,提出一种基于光学频率梳方法的绝对测量方案。采用级联相位调制器和强度调制器的电光调制方法生成平坦的光学频率梳,可以实现频率的直接溯源,成本低且易于复现。实现了对数学模型的建立及生成质量的评估,并且将其应用于改进的多波长测距系统中。该系统实现了对传统的多波长测量系统的简化,通过解算出合成波长的相位信息实现了对绝对距离的测量以及对测量过程中噪声和不确定度的分析。 展开更多

关键词 测量 激光测试 光学计量仪器 光电测距

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调频连续波激光多路并行相干精密长度测量方法 被引量：1

5

作者 胡申博 刘俊辰 +3 位作者 余苏 杨承昱 曲兴华 张福民 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期106-114,共9页

面向航空航天等大型复杂机电系统,长度测量的需求从单独的一维位移测量发展到多目标、灵活便于拓展的多路并行测量。调频连续波激光雷达长度测量技术具备抗干扰、精度高、无合作等优势。本文基于调频连续波激光雷达技术开展多路并行相... 面向航空航天等大型复杂机电系统,长度测量的需求从单独的一维位移测量发展到多目标、灵活便于拓展的多路并行测量。调频连续波激光雷达长度测量技术具备抗干扰、精度高、无合作等优势。本文基于调频连续波激光雷达技术开展多路并行相干精密长度测量方法研究,针对传统长度测量系统存在光纤色散、辅助路光纤漂移导致长度测量精度降低问题,提出一种含有氰化氢气体吸收池的三光路马赫-曾德尔干涉测量系统,在此基础上,基于光开关结构实现精密长度多路并行测量。通过精密导轨长度测量实验结果表明,提出的方法在3.6 m长度范围内标准差不超过25μm,实现了四路并行长度测量。与商用激光干涉仪测量结果比较,多路测量结果的绝对误差不超过30μm。 展开更多

关键词 调频连续波 HCN气体吸收池 光开关 长度测量

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激光雷达单目视觉目标点跟踪系统设计（英文） 被引量：5

6

作者 吴博文 张福民 +2 位作者 曲兴华 张桐 裴冰 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2018年第1期93-100,共8页

应用激光雷达对空间中的某点进行定位,需要设计目标点跟踪系统,来捕获目标点的位姿角度信息,并反馈给转台进而控制转台调节激光方位以指向目标点.为完成对目标跟踪系统的设计,编写了相机获取目标点图像坐标程序,得到目标点角度信息程序... 应用激光雷达对空间中的某点进行定位,需要设计目标点跟踪系统,来捕获目标点的位姿角度信息,并反馈给转台进而控制转台调节激光方位以指向目标点.为完成对目标跟踪系统的设计,编写了相机获取目标点图像坐标程序,得到目标点角度信息程序以及对转台的反馈控制程序.最终,搭建了目标跟踪系统,进行激光雷达空间定位相关实验.实验结果表明:对于目标跟踪系统,针对于初始光点与目标点处于同一竖直目标成像面的情况,在测距范围为1~15 m的情况下,其水平定位误差不超过6.6 mm,垂直定位误差不超过7.8 mm,且垂直定位误差总是高于水平定位误差.该系统应用于激光雷达对空间中某点的定位,基本满足定位精度的要求. 展开更多

关键词 单目视觉 激光雷达 目标点跟踪 空间定位

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基于数字微镜成像系统的响应曲线标定方法研究 被引量：4

7

作者 冯维 曲兴华 +1 位作者 王惟婧 张福民 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期168-174,共7页

高动态范围成像技术是当前光学成像领域的研究热点。基于数字微镜器件(DMD)具有调制入射光线空间信息的特性,设计了一种DMD相机,可提高成像系统的动态范围。同时,为了合理有效地编码控制DMD,根据该成像系统的结构及成像特征,利用数学分... 高动态范围成像技术是当前光学成像领域的研究热点。基于数字微镜器件(DMD)具有调制入射光线空间信息的特性,设计了一种DMD相机,可提高成像系统的动态范围。同时,为了合理有效地编码控制DMD,根据该成像系统的结构及成像特征,利用数学分析方法先后标定了DMD调光响应曲线和CMOS图像探测器的响应曲线,并在此基础上提出基于DMD相机的响应曲线标定方法。实验表明,该成像系统突破了普通数字相机动态范围的限制,动态范围可提高至96dB以上。同时,还完成了DMD相机响应函数的快速标定,为实现DMD掩模的自适应调整提供了重要依据。 展开更多

关键词 成像系统 响应曲线 标定 高动态范围 数字微镜器件

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压裂支撑剂作用机理及发展前景 被引量：1

8

作者 李进 屈兴华 +2 位作者 何怡 李红 王举粉 《石化技术》 CAS 2021年第6期61-62,共2页

在石油开发中,要充分考虑到裂缝导流能力对石油开发活动带来的影响,提升支撑裂缝的渗透率。本文就综合压裂支撑剂的应用现状,积极探究压裂支撑剂的作用机理和应用前景,为石油开采活动提供有效支持。

关键词 石油压裂支撑剂 作用机理 发展前景

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基于光镊技术的血红细胞膜剪切模量测量

9

作者 刘佳琪 祝连庆 +2 位作者 曲兴华 张帆 董明利 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期244-252,共9页

为了测量细胞外钙离子浓度对人血红细胞力学特性的影响,提出了一种基于光镊技术的细胞膜剪切模量测量方法。在倒置显微镜上集成光镊系统,可利用双光阱对粘贴微球的人血红细胞进行横向拉伸操控并分析细胞形变与光阱力的关系,从而测量得... 为了测量细胞外钙离子浓度对人血红细胞力学特性的影响,提出了一种基于光镊技术的细胞膜剪切模量测量方法。在倒置显微镜上集成光镊系统,可利用双光阱对粘贴微球的人血红细胞进行横向拉伸操控并分析细胞形变与光阱力的关系,从而测量得到细胞膜的剪切模量。通过测量不同浓度氯化钙溶液中血红细胞膜剪切模量,分析了血红细胞力学特性受细胞外钙离子浓度的影响。测量结果显示对比PBS中的正常血红细胞,经浓度为100、200、300、400和500μM的氯化钙溶液处理过的血红细胞膜的平均剪切模量分别减少了7. 8%,20. 3%,34. 4%,48. 4%及59. 3%。为了验证测量结果,建立了血红细胞力学模型并对其施加单向拉伸力进行仿真,得到的仿真结果与测量结果一致。此测量方法为其他细胞力学特性的测量提供了参考。 展开更多

关键词 剪切模量 细胞形变 光镊 细胞外钙离子

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基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法 被引量：9

10

作者 包为政 张福民 曲兴华 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-6,共6页

为了解决调频连续波(FMCW)激光器调制非线性导致的测量信号频谱展宽降低激光干涉测距精度的问题,采用一种基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法,进行了理论分析和实验验证,获得了双光路测距系统对不同位置目标信号等光频细分重采样... 为了解决调频连续波(FMCW)激光器调制非线性导致的测量信号频谱展宽降低激光干涉测距精度的问题,采用一种基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法,进行了理论分析和实验验证,获得了双光路测距系统对不同位置目标信号等光频细分重采样后的波形数据,并进行了频谱分析。结果表明,通过等光频细分重采样的方法,使用细分后的时钟信号点对距离大于辅助干涉光路光程差的目标测量信号进行重采样,消除了激光器的调制非线性的影响,并且避免了采样点数不足引起信号失真的问题;在4.3m测量范围内,等光频细分重采样测距系统与激光干涉仪相比最大残余误差不超过±18.46μm,最大测量标准差为23.39μm;该方法使用的辅助干涉光路光程差很短,受环境的影响较小,可以获得稳定的时钟信号,并且可以减少双光路FMCW测距系统的体积与成本。该研究为长距离、高精度调频连续波测量提供了实用参考。 展开更多

关键词 测量与计量 非线性消除 重采样 调频连续波 激光测距

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基于球心拟合的多边激光跟踪系统自标定方法 被引量：9

11

作者 何俊 张福民 +1 位作者 张画迪 曲兴华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期125-131,共7页

随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高,对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标,能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提... 随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高,对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标,能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提出了一种通过在跟踪仪测头挂载夹具进行球心拟合来获取跟踪仪测量原点的方式进行系统自标定,并辅以移站的方式,可使用两台激光跟踪仪构建四站多边法激光跟踪三维坐标测量系统。另外,文中还尝试了三站系统的构建。实验证明,四站系统将对标称长度1000.943 mm位于约20 m处的标准尺长度测量误差由最大110μm减小至28μm,三站系统将对标称长度969.045 mm位于约7.5 m处的标准尺长度的测量误差由最大67μm减小至21μm,相较于单台跟踪仪提高了精度,相较于传统多边系统降低了测站数量和成本,能够在工业现场实现高精度三维坐标测量。 展开更多

关键词 多边法 激光跟踪仪 球心拟合自标定 坐标测量

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调频连续波激光测距系统的振动补偿仿真研究 被引量：9

12

作者 李雅婷 张福民 +2 位作者 潘浩 史春钊 曲兴华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期166-173,共8页

在双光路调频连续波激光测距过程中,振动将光程差变化转为拍频信号不需要的相位调制,并在拍频信号中引入多普勒频移,导致拍频信号的频谱发生严重展宽和频移,无法根据拍频频率计算距离值。为解决该问题,提出一种基于四波混频效应的振动... 在双光路调频连续波激光测距过程中,振动将光程差变化转为拍频信号不需要的相位调制,并在拍频信号中引入多普勒频移,导致拍频信号的频谱发生严重展宽和频移,无法根据拍频频率计算距离值。为解决该问题,提出一种基于四波混频效应的振动补偿方法,该方法利用四波混频技术产生与原频率扫描信号扫描方向相反的新频率扫描信号,通过两个频率扫描信号的测量拍频信号计算距离值。结果表明:当扫描带宽为10nm,待测距离为5m,待测目标以2Hz的频率进行行程为100μm的周期性位移时,基于四波混频效应的振动补偿方法能有效消除振动对测距的影响,测量标准差由补偿前的1.062mm减小为29μm;该方法无需测量振动位移便可直接获取消除振动影响的距离值,极大地简化了系统的硬件部分。 展开更多

关键词 测量 四波混频 调频连续波 振动 等光频间隔重采样

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建筑室内给排水消防设计及施工质量探究 被引量：8

13

作者 璩杏花 《河南科技》 2022年第4期74-77,共4页

城镇化进程的不断推进,促使建筑工程逐渐增多,国民的生活质量得到了明显的改善。为了给居民营造更加舒适的居住环境,建筑工程功能的完善尤为重要。室内给排水消防设计直接影响建筑工程的功能完整性。良好的室内给排水消防设计还能提高... 城镇化进程的不断推进,促使建筑工程逐渐增多,国民的生活质量得到了明显的改善。为了给居民营造更加舒适的居住环境,建筑工程功能的完善尤为重要。室内给排水消防设计直接影响建筑工程的功能完整性。良好的室内给排水消防设计还能提高建筑的安全性,一旦出现突发性的火灾,合理的设计可以为消防员消防工作的展开奠定良好基础。室内给排水消防设计及施工质量一直是建设单位的施工重点。为了保证设计的合理性和准确性,建设单位要充分结合建筑工程的实际情况制定完善的施工方案,并且采用科学化的质量控制手段保障施工质量,以此提高建筑工程的整体建设质量。 展开更多

关键词 建筑工程 建筑室内 消防设计 施工质量

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频率调制连续波激光雷达测量技术的非线性校正综述 被引量：8

14

作者 李超林 刘俊辰 +1 位作者 张福民 曲兴华 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1-27,共27页

现代测量技术中,频率调制连续波激光雷达结合了传统雷达和激光干涉测量的优点,凭借其非接触性、测量范围大、分辨率高和抗干扰能力强等特性,在大尺寸空间精密测量、微小测量以及生物计量等领域发挥着至关重要的作用。但实际应用中,激光... 现代测量技术中,频率调制连续波激光雷达结合了传统雷达和激光干涉测量的优点,凭借其非接触性、测量范围大、分辨率高和抗干扰能力强等特性,在大尺寸空间精密测量、微小测量以及生物计量等领域发挥着至关重要的作用。但实际应用中,激光光源的频率调制不能呈现出完全线性,使得频率调制连续波激光雷达技术的测量精度严重下降。所以,如何抑制激光的调频非线性带来的影响成为频率调制连续波激光雷达测量领域的一项研究热点。本文介绍了频率调制连续波激光雷达的工作原理,根据频率调制非线性校正方案的不同,针对性地介绍和分析了四种应用较为广泛和部分特殊的非线性校正方法,并进行了总结和展望。 展开更多

关键词 频率调制连续波 激光雷达 干涉测量 非线性校正

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正弦调频下大带宽激光调频连续波测距技术 被引量：5

15

作者 史春钊 张福民 +2 位作者 潘浩 李雅婷 曲兴华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期6-12,共7页

基于激光调频连续波(FMCW)测距的原理搭建了双光路FMCW测距系统,用正弦调频替代了传统的线性调频,提高了扫频速率。研究了正弦调频下的FMCW测距原理,推导了正弦扫描的重采样公式,提出了信号拼接的方法来增大扫描带宽,并通过正交调制的... 基于激光调频连续波(FMCW)测距的原理搭建了双光路FMCW测距系统,用正弦调频替代了传统的线性调频,提高了扫频速率。研究了正弦调频下的FMCW测距原理,推导了正弦扫描的重采样公式,提出了信号拼接的方法来增大扫描带宽,并通过正交调制的方法消除拼接误差。实验结果表明,使用正交调制的方法拼接等光频重采样校正的信号后,频谱分辨力可达127μm,接近理论分辨力。在3.3～4m的范围内,所提方法的结果与参考干涉仪的误差不超过203μm,标准差小于194μm。 展开更多

关键词 测量 调频连续波(FMCW) 正弦调频 正交调制 信号拼接

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基于光学频率梳的高精度测距技术研究进展

16

作者 贾琳华 郑继辉 +1 位作者 张福民 曲兴华 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期244-260,共17页

精密测量技术是先进制造的重要支撑,其中精密激光测量技术在几何量测量特别是在线和高精度测量中应用最为广泛。针对先进制造更高的要求,新的激光测量技术不断发展,如基于光学频率梳的测距技术,其以宽光谱、窄脉宽、高频率稳定性的光频... 精密测量技术是先进制造的重要支撑,其中精密激光测量技术在几何量测量特别是在线和高精度测量中应用最为广泛。针对先进制造更高的要求,新的激光测量技术不断发展,如基于光学频率梳的测距技术,其以宽光谱、窄脉宽、高频率稳定性的光频梳作为光源,通过相干探测可实现高精度和宽范围的绝对距离测量。同时,微纳制造工艺的提升以及光电子集成技术的发展,为进一步满足现场测量环境下高稳定性、仪器集成化和在线测量的需求提供了可能。围绕先进制造中高精度测距的需求,综述了光频梳测距方案的基本原理、性能指标与应用发展现状。首先,阐述了光学频率梳的基本特性和新型微腔孤子光频梳的相关研究;然后,详细介绍了光频梳频域、时域测距技术的测量原理和研究进展,包括色散干涉法、合成波长法、参考臂扫描法、重复频率扫描法和双光梳异步光学采样法等;最后,分析并比较了现有技术的发展进程及其优化方向,并对相关仪器化研制和现场应用进行了总结与展望。 展开更多

关键词 光学频率梳 孤子光频梳 高精度距离测量 激光干涉测量 先进制造

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