刘兵
- 作品数：11 被引量：104H指数：7
- 供职机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重大科学仪器设备开发专项更多>>
- 相关领域：机械工程理学自动化与计算机技术电子电信更多>>
- 手持式拉曼光谱仪探头系统的杂光抑制新方法被引量：8
- 2014年
- 手持式拉曼光谱仪的探头系统为光照明和光收集共光路系统,由此产生了除瑞利散射杂散光之外的由于照明激光多次反射的杂散光,成为此类探头系统必须解决的问题。根据获得的实际样机的结构数据,运用实际光线追迹的方法,通过建立合理的杂散光分析模型和理论计算,获得了杂散光聚焦大小和位置、出射方向、到达狭缝处能量大小等信息。根据对杂散光的分析,提出了在探头系统中采用黑点板遮挡杂散光的新方法,并确定了黑点板的大小和位置。光学仿真分析结果表明,此方法对激光反射杂散光的抑制水平达到10-13数量级,满足手持式拉曼光谱仪系统对杂散光的抑制要求。采用黑点板技术,还可以将到达滤光片上的入射角大于2°的约50%的激光反射光滤除。
- 刘兵于凡菊孙强刘英安岩姜承志呼新荣
- 关键词：光谱学光学探头杂散光
- 宽谱段共光轴线色散成像光谱仪三棱镜分光系统设计被引量：3
- 2016年
- 针对棱镜型成像光谱仪结构复杂、具有严重的色散不均匀性,进行了共光轴线色散棱镜式宽谱段成像光谱仪研究。利用棱镜的色散公式建立了对称型三棱镜组合分光结构的数学模型,获得了满足直视结构的棱镜组合,并在此基础上分析影响棱镜组色散线性因素：棱镜材料的折射率和色散率对棱镜组线色散影响比较大,入射角度对其影响比较小,并提出改善色散线性的方法,获得了满足线色散要求的棱镜组合的折射率条件,从而为共光轴结构的线色散棱镜式成像光谱仪初始结构的选择提供了重要理论依据。在工作波段为400~1 000nm、中心波长偏向角为0°、最大色散角为0.6°、光谱仪系统数值孔径NA为0.18、光谱分辨率为5nm条件下,实现共光轴三棱镜分光系统的线色散设计,最后利用ZEMAX进行了模拟分析表明,理论计算结果与实际仿真结果基本相符。
- 刘兵刘英张晓龙李灿王健李淳孙强
- 关键词：成像光谱仪
- 便携式拉曼光谱仪的光学系统设计与研制被引量：40
- 2013年
- 针对便携式拉曼光谱仪的小型化、高分辨率需求及弱信号能量探测问题,设计了基于高分辨率光栅光谱仪和物方大数值孔径光学探头的便携式拉曼光谱仪的光学系统,完成了样机性能测试。利用Czerny-Turner(C-T)结构光栅光谱仪的像差特性,在实现消彗差的条件下,建立了像面大小与光栅光谱仪系统参数的关系,保证了系统的像面大小与线阵CCD尺寸之间的完善匹配,完成了新型消彗差C-T结构光栅光谱仪系统。通过采用厚双胶合透镜形式的摄远光学结构,完成了物方数值孔径为0.33,并与光栅光谱仪入射光瞳完善匹配的紧凑型光学探头系统。实现了光谱分辨率优于0.6nm、拉曼光谱范围为781～1014nm的便携式拉曼光谱仪的优化设计和样机研制,样机尺寸为243mm×25mm×71mm。通过样机实验成功获得了CCL4的5个拉曼光谱特征峰,验证了整机拉曼光谱仪系统光学设计的可行性和合理性。
- 安岩刘英孙强李淳刘兵姜承志
- 关键词：光学设计拉曼光谱仪
- 基于视网膜扫描的头戴显示器研究现状被引量：10
- 2014年
- 随着头戴显示器的轻小型化发展,基于视网膜扫描的头戴显示器逐渐成为近年来虚拟现实领域和头戴显示器领域的一个研究热点。此类显示器通过扫描装置控制激光束进行二维扫描,扫描图像经成像后可直接在观察者的视网膜上进行显示,具有大视场、高亮度、结构紧凑等独特优势,也被称为视网膜扫描显示器。鉴于国内该方向的研究较为薄弱,结合国外视网膜扫描显示器的研究基础,阐述了视网膜扫描显示器的工作原理,论述了该领域的技术发展及关键技术研究现状,总结了视网膜扫描显示器的技术发展趋势和应用前景,为国内相关领域的研究和发展指出了方向。
- 呼新荣刘英王健李淳孙强李晶刘兵
- 关键词：头戴显示器激光扫描
- 轻小型可见/近红外实时成像光谱仪的光学系统设计被引量：9
- 2015年
- 为了解决传统成像光谱仪难以实现光谱和图像信息实时获取的问题,设计一款可见/近红外宽谱段视频型成像光谱仪系统。系统利用多狭缝分光成像技术,将目标光谱图像进行区域划分,代替传统的推帚型成像光谱仪,实现光谱维的大视场成像。采用低色散光学玻璃和双胶合透镜实现宽谱段光学系统的像差校正。前置望远物镜系统采用复杂的双高斯结构,实现小畸变设计和不同视场狭缝处能量的均匀分布。为了同时获取高空间分辨率的实时视频监控和高光谱分辨率,利用分光棱镜将前置望远物镜的像分为两路,一路直接由高分辨率全色相机接收,另一路进入分光系统由灰度相机接收。采用三块棱镜作为分光元件,通过优化材料组合和实际光线控制,获得了萤石-熔石英-萤石理想棱镜组合,实现了光路同轴性和良好色散线性度。设计结果为光学系统的光谱范围为400-1000 nm,F数为3.5,前置望远物镜奈奎斯特频率处设计调制传递函数（MTF）大于0.5,畸变小于0.1%,像面照度均匀性高于98%。整个系统奈奎斯特频率处设计MTF大于0.44,平均光谱分辨率为10 nm。
- 刘兵刘英李灿王健李淳孙强
- 关键词：光谱学
- 高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法被引量：8
- 2015年
- 针对莫尔条纹信号质量对高精度编码器细分误差的影响,提出了基于离散傅里叶变换分析莫尔条纹信号质量的方法。该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实地反应了莫尔条纹信号质量,提高了细分误差测量的准确性。编码器转动时,采集相位差为π/2的两路精码正弦光电信号,通过对采样信号的重构得到信号波形,利用离散傅里叶变换算法分析重构波形,求解信号的直流分量、幅值、相位和谐波分量等各项参数。最后,根据信号参数与细分误差的关系得到光电编码器的细分误差值,并进行了实验验证。实验结果表明,对某24位绝对式光电轴角编码器细分误差进行测量,细分误差的峰值为+0.48'和-0.21'。相对于传统的细分误差测量方法,此方法测量速度快,测量精度高,适用于工作现场。
- 左洋龙科慧刘兵周磊刘金国乔克
- 关键词：光电编码器莫尔条纹离散傅里叶变换
- 非均匀采样莫尔条纹信号的分析与处理被引量：15
- 2015年
- 为了动态、实时地测量光电编码器在变速转动情况下的细分误差,提出了一种莫尔条纹信号的非均匀采样分析与处理方法。利用傅里叶级数原理构造了实际情况下的莫尔条纹信号方程,根据编码器在不同转速下的实时采样,揭示了莫尔条纹信号的非均匀采样特征。鉴于信号采样的非均匀性,采用曲线拟合的最小二乘法重构莫尔条纹信号,利用离散傅里叶变换算法分析重构信号并求出波形参数。通过信号参数与细分误差的关系式,测量了编码器动态细分误差。采用该方法对21位绝对式光电编码器莫尔条纹信号进行了分析和处理,两次测试得到其动态细分极值误差为+3.21″、-4.69″和+3.45″、-4.81″。实验结果表明,该方法可以有效地分析和处理编码器在非匀速转动下产生的变频莫尔条纹信号,精确地测量编码器的动态细分误差,为工作现场编码器误差的实时检测与修正奠定了基础。
- 左洋龙科慧刘金国刘兵周磊乔克
- 关键词：光电编码器莫尔条纹非均匀采样离散傅里叶变换
- 光电编码器快速地检系统显示功能设计
- 2014年
- 针对航空航天领域中高精度、高转速光电轴角编码器的性能检测问题,设计了一种基于航天级光电编码器的快速地检系统显示功能。系统可同时对多台光电编码器信号进行采集、处理、通信和显示,以DSP+CPLD为核心处理模块,CPLD控制高速A/D对光电编码器信号的采集与粗码数据锁存,DSP负责处理编码器精粗码信号和数据通讯与显示功能。经处理过的数据信息由自定义的通信接口通过双口RAM进行传输,利用外部按键控制LCD分别显示出从RAM中读取的每台编码器二进制和度分秒形式的角度位置信息。实验结果表明,该系统可同时处理多台编码器信号数据,并实现数据传输通信和显示功能,实时性好,可视性强,并且系统显示功能还可进一步扩展。
- 左洋龙科慧周磊乔克刘金国刘兵
- 关键词：光电编码器双口RAMLCD
- 非均匀采样光电编码器莫尔条纹信号分析方法被引量：2
- 2015年
- 为实现高精度光电编码器非匀速转动时动态细分误差的检测,提出了一种基于非均匀采样的莫尔条纹光电信号分析方法.首先,利用曲线拟合的最小二乘法将采集到的编码器非均匀信号数据重构出真实的信号波形.然后,根据离散傅里叶变换算法分析重构信号,同时推导出信号的频率、幅值和相位的计算表达式,运用软件仿真评估算法可行性.最后,采用该方法对某21位绝对式光电轴角编码器精码信号进行分析,根据信号参数与细分误差的关系获得动态细分误差,其细分极值误差为+2.41"和-3.08".实验结果表明,该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实的反应了莫尔条纹信号质量,在编码器非匀速转动时,可有效地测量动态细分误差,为实际工作现场编码器精度误差的实时检测奠定了基础.
- 左洋龙科慧刘兵刘金国周磊乔克
- 关键词：光电编码器非均匀采样莫尔条纹离散傅里叶变换
- 基于双尺度相关运算的拉曼谱峰识别方法被引量：4
- 2014年
- 拉曼谱峰识别是拉曼定性分析中的关键技术之一,针对现有拉曼谱峰识别方法中存在的缺陷和不足提出了一种双尺度相关拉曼光谱谱峰识别方法,即采用两个尺度下的相关系数与局部信噪比相结合来实现拉曼谱峰识别。利用MATLAB对所提算法与传统的连续小波变换法进行了对比分析,并通过实测拉曼光谱进行验证。分析结果:双尺度相关法识别一幅拉曼谱的平均时间为0.51s,连续小波变换法为0.71s;当谱峰信噪比≥6时(现代拉曼光谱仪器均可达到较高的信噪比),双尺度相关法的谱峰识别准确率高于99%,连续小波变换法的谱峰识别准确率小于84%,且双尺度相关法谱峰位置识别误差的均值与标准差均要小于连续小波变换法。通过仿真对比分析和实验验证表明:双尺度相关法具有无需人工干预,无需做去噪及去背景等预处理操作,识别速度快,识别准确率高等特点,是一种切实可行的拉曼谱峰识别方法。
- 姜承志孙强刘英梁静秋安岩刘兵
- 关键词：拉曼光谱连续小波变换
