高灵敏度的地球自转角速度测量在惯性导航、卫星定位、地球物理和基础物理等许多领域有着重要的作用。本项目意在通过对大型被动激光陀螺仪的研究，将地球自转的测量推进到新的灵敏度范围，发挥它在基础物理前沿和国家重大战略需求中的重要作用。本项目研究基于超稳激光的大型被动激光陀螺仪，其尺度稳定性由超稳激光控制。超稳激光的短稳锁定到一个超稳腔上，长稳锁定到由氢钟参考的飞秒光纤光梳上。通过计算表明，设计的大型被动激光陀螺仪可用于开展广义相对论的验证、万有引力常数G是否随时间变化等基础物理实验。我们计划搭建一个周长4 m，面积1 m^2的大型被动激光陀螺仪H-ring作为验证方案可行性的原理样机，灵敏度目标为5*10^(-10) rad/s/√Hz。

陀螺仪是精密转动测量和惯性导航中最重要的仪器之一，具有高分辨本领、 精密转动测量和惯性导航中最重要的仪器之一，具有高分辨本领、优良的稳定度和超大量程等优点。利用大型激光陀螺仪可以测量与地球自转相关的极移和固体潮，周年极移和钱德勒摆动，日长变化，以及在地球上直接测量由自转而产生时空拖拽的Lense-Thirring效应等。我们搭建并实现1 m*1 m 的大型被动激光陀螺仪，环形腔的精细度达到141000，对应Q值为5.3*10^(11)。将自由运转的半导体激光器的输出光分别沿着逆时针方向和顺时针方向注入环形腔，将两束光分别锁定到环形腔两个方向的相邻纵模的共振峰上。实现地球自转引起的转动信号的采集和分析，在6-50 Hz频段内旋转测量灵敏度达到为2*10^(-9) rad/s/rtHz。利用超稳激光实时测量了陀螺仪腔长变化及其对陀螺仪转动信号的影响，扣除腔长贡献，旋转测量分辨率在4000 s处达到7*10^(-10) rad/s。目前系统受限于探测噪声，剩余幅度调制和腔长的变化。与此同时，利用超稳腔稳频和锁定到氢原子钟的飞秒光梳，实现1秒到千秒时间范围内稳定度均好于10^(-14)的超稳激光。为了实现陀螺仪系统的长期稳定性和连贯性，我们通过利用数字锁定方法设计自锁定程序来实现超稳光源的快速自锁定。进行了深入的误差分析，为实现更大尺度的大型激光陀螺仪给出关键参数设计。我们的结果将被动式激光陀螺仪的转动测量敏感度提高到了新的水平，全频段好于其他被动式激光陀螺仪的现有水平。展现了被动式激光陀螺仪还有很大的潜力可以以更小的代价实现更高精度的地球旋转测量。

采用基于增益光栅的自适应环形激光谐振腔结构，开展种子注入调Q脉冲单频激光器稳频机理研究，提高单频输出激光的频率稳定性、可靠性和抗干扰能力。研究增益光栅的二维动态特性，获得增加增益光栅的横向光场变化范围的途径；研究在腔内插入相关元件变换腔内光束尺寸方法，抑制相位共轭反射率不一致，消除相互作用光束的横向形状和光束位置变化对稳频的影响，揭示种子注入环形激光谐振腔扩展增益光栅作用区域稳频的机理；优化谐振腔光学元件的参数，获得高重复频率、大脉冲能量、高光束质量的调Q脉冲单频稳频激光输出；研究稳频系统的抗干扰特性，获得具有自主知识产权的关键技术，为探索调Q脉冲单频稳频激光器可靠性的提高提供一新途径，为激光雷达、光电对抗等系统的研究提供支撑。

一种基于激光跟踪的焊接系统专利目的

《一种基于激光跟踪的焊接系统》的目的在于提供一种基于激光跟踪的焊接系统，利用激光焊缝跟踪技术应用在焊接设备上，确保更高的焊缝质量和焊接生产率。

一种基于激光跟踪的焊接系统技术方案

《一种基于激光跟踪的焊接系统》包括可进行行走及焊接的焊接小车和焊缝跟踪单元；焊缝跟踪单元，包括激光传感器头和激光控制箱，可检测及识别待焊接工件的焊缝并提供焊缝的检测参数值；激光传感器头包括激光传感器和摄像机，可摄取含有激光标记的图像检测信号，提前地识别焊缝延伸的方向和偏差量以及焊缝的高度；激光控制箱可接收激光传感器头的图像检测信号，根据图像检测信号计算当前待焊接点的检测参数值，检测参数值包括焊缝在焊接小车行走方向上的左右偏差量以及焊缝的高度偏差量；焊接小车内置有焊接调整单元，以根据焊缝跟踪单元的检测参数值调整当前待焊接点处的焊接位置及焊枪高度；焊接调整单元包括小车控制器、焊接电源及焊枪，焊枪可根据小车控制器的指令调整摆动中心以及调整高度；小车控制器接收当前待焊接点处的检测参数值，并读取焊枪当前摆动中心位置量，将焊缝的左右偏差量与焊枪当前摆动中心位置量进行比对计算，得到左右偏移调整值，进而输出执行摆动中心调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊接位置调整；小车控制器将当前待焊接点处的焊缝高度偏差量与焊枪实时高度位置变量比对计算，得到高度偏移调整值，进而输出执行高度调整指令，实现焊枪在当前待焊接点处的焊枪高度调整。

其中，焊接小车上设置有十字滑台，十字滑台上设置有焊枪和激光传感器头，激光传感器头位于焊枪的前方位置。

作为一选项，焊接调整单元的焊接位置调整过程的内容如下：

初始化焊接位置的参数变量，参数变量包括焊缝的左右偏差量、焊枪摆动中心位置量、摆动中心调整量、摆动电机螺距及摆动电机齿轮比； 读取当前焊枪的摆动中心位置，存入摆动中心位置量； 接收焊缝的左右偏差量； 判断左右调整方向：定义在行走方向上当前待焊接点处于左边时左右偏差量为负，在行走方向上当前待焊接点处于右边时左右偏差量为正；分析左右偏差量，若左右偏差量为正则向右边偏移，若左右偏差量为负则向左边偏移； 根据参数变量计算摆动中心调整量； 控制摆动中心作出调整。 作为一选项，焊枪高度调整过程的内容如下： 初始化高度位置各个参数变量，包括高度偏差量、高度调整量、高度电机螺距、高度电机齿轮比及高度位置变量； 实时读取当前焊枪的高度位置，存入高度位置变量； 读取焊枪的高度偏差量； 判断高度调整方向，其中，高度偏差量具有正负数，定义在高度方向上当前待焊接点高度比预设高度低时高度偏差量为正数，反之则为负数； 根据参数变量计算高度调整量； 执行高度位置调整。

一种基于激光跟踪的焊接系统改善效果

《一种基于激光跟踪的焊接系统》根据跟踪单元的实时提前监控，实时计算，得出焊枪的高度和水平两个方向的偏差量，焊接小车做出相应的调整，达到焊枪始终保持在焊缝的中心和适当的上下位置，实现基于激光跟踪的焊接应用。