光源光斑直径对苹果霉心病近红外检测的影响

为实现中早期霉心病苹果的有效剔除以提高苹果的整体品质,该研究利用近红外光谱技术对苹果霉心病进行快速无损检测,从光谱和分类模型两方面探究光源光斑直径对苹果霉心病检测的影响。在30、50及70 mm光源光斑直径条件下采集了苹果样本的透射光谱,分析不同光源光斑直径下健康苹果和霉心病苹果的光谱差异,然后应用支持向量机(support vector machines,SVM)和粒子群算法优化-最小二乘支持向量机(particle swarm optimization-least squares support vector machine,PSO-LSSVM)方法建立苹果霉心病的分类模型,并对不同光源光斑直径下的分类模型性能进行对比。在此基础上,采用竞争自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)方法筛选特征波长变量并建立分类模型。结果表明,30 mm光源光斑直径对苹果霉心病的检测效果最好,建立的SVM和PSO-LSSVM分类模型性能均最优。30 mm光源光斑直径下,最优PSO-LSSVM模型的预测集的灵敏度、特异度和正确率分别为89.5%、95.5%和92.7%。CARS-PSO-LSSVM分类模型性能比全波段的分类模型性能略有下降,预测集的灵敏度、特异度和正确率分别为89.5%、90.9%和90.2%,但建模变量数仅占原波长变量数的4.2%,有效地简化了分类模型。该研究为苹果霉心病的快速无损高精度检测提供技术支撑。

光斑直径对含能材料激光点火性能的影响

用光电探测法研究了激光光斑直径对含能材料激光点火特性的影响。试验结果表明,在相同的激光能量下,光斑直径大,能量密度小;光斑直径小,能量密度高。过小的激光束会引起样品表面产生烧蚀和气化,带走部分激光能量,对点火过程不利,体现在点火延迟期变长了。同样,过大的激光束能量密度太小,不足以点燃含能材料。因此,选择合适的激光束直径对研究含能材料的激光点火特性很重要。

光学医疗器械光斑直径的测试方法及其应用现状

光斑直径是光学医疗器械的主要性能指标,其有效评价对于评估该类医疗器械的安全性和有效性有着重要意义。光斑直径的评价方法多种多样,本研究针对实际检测时的方法选取提出了建议,只有选取合适的试验方法,才能得到有意义的测试数据。

基于激光光斑直径的激光熔覆粉末汇聚特性数值模拟

为了探索激光熔覆过程激光与粉末流的耦合作用机理,通过激光熔覆喷粉数值模拟,研究送粉速度对粉末汇聚特性的影响规律,随着送粉速度的增加,粉末流焦点直径逐渐减小,粉末流获得良好的收敛性。通过分析激光光斑模拟图,研究激光光斑大小与粉末流焦点直径的作用关系,并通过激光熔覆实验进一步验证,当粉末流焦点直径接近激光光斑直径时,熔覆形貌较好,但随着送粉速度的进一步提升,粉末流焦点直径减小,基体热影响区域增大,熔覆表面形貌变差,最终获得最佳送粉速度为17.0 m/s。研究成果为激光熔覆粉末利用率与激光熔覆形貌控制提供理论依据。

基于刀口扫描法的光学医疗器械光斑直径自动测试系统设计

目的 :为解决传统光学医疗器械光斑直径测试方法存在的问题,设计一种高适应性的光斑直径测试系统。方法:该测试系统基于刀口扫描法设计,硬件主要由电动机控制器、刀口移动装置、高灵敏度功率计、光源固定装置及调节架和光阑等组成;光斑直径测试软件基于LabVIEW开发,采用C++语言编程。将中心波长为650 nm左右的半导体激光器作为待测光源,使用该测试系统与CCD相机(采用传统CCD法测试光斑直径)测试待测光源的光斑直径,验证该测试系统的准确性。结果:该测试系统测得的光斑直径为0.9 mm,CCD相机测得的光斑直径为0.924 9 mm,二者的测试结果接近。结论:该测试系统可以准确地测试光学医疗器械的光斑直径,能够满足绝大多数光源的测试需求。

自聚焦透镜光斑直径、分辨率测试研究

通过显微镜放大、ＣＣＤ图像接收采集、计算机数据处理技术来测量自聚焦透镜（ＧＲＩＮ透镜）光斑直径、分辨率。重点对误差进行分析。通过对样品５２０－０２５－０８３的测试，表明该系统光斑直径、分辨率测试不确定度优于±０．１μｍ及１％，与误差分析相吻合。

一种光学医疗器械光斑直径的测试方法

光斑直径属于光学医疗器械中的关键性指标,有效且合理的评价,对该类医疗器械安全性及有效性的评估意义重大.光斑直径的评价方法有很多,在本文的研究中,主要对实际测试阶段方法的选取展开了分析,剖析了光斑直径测试方法的应用现状,力求可以让测试的数据更加真实有效.

激光光斑直径对熔覆层裂纹的影响

通过理论推导分析了激光熔覆过程中熔覆层裂纹形成的物理机制,研究了激光光斑直径对裂纹缺陷的影响。选择40Cr为基底材料,Ni60为熔覆粉末进行了激光熔覆实验,获取了不同光斑直径下的熔覆效果图,并对裂纹分布特性进行了分析。理论与实验结果表明,随着激光光斑直径的增大,熔覆层的裂纹率逐渐增加,裂纹的深度逐渐加深,裂纹的宽度也随之加大。

热丝填充激光焊接光斑直径与对接间隙裕度研究

装配间隙是影响国际热核聚变实验反应堆（ITER）校正场线圈盒激光封焊质量的重要因素之一。采用热丝填充激光焊接,在离焦量分别为＋5、＋10、＋16mm的情况下对5mm厚核聚变用钢316LN在不同对接间隙条件下进行光斑直径与对接间隙裕度的研究。焊后进行了焊缝表面、截面形貌的分析,同时进行了金相组织、接头拉伸强度、显微硬度测试及断面电镜与成分分析。结果表明,在热丝填充激光焊接中,光斑直径大小不仅可以与对接间隙量相当,还可以在小于对接间隙量0.1～0.2mm的情况下,得到表面成形较好且抗拉强度值较高的焊缝,当光斑直径小于对接间隙量达到0.3mm时,焊缝表面成形变差且抗拉强度值下降。

光斑直径对纯钛薄片激光封孔的影响

采用Nd:YAG低功率脉冲激光对0.4 mm纯钛薄片的微孔进行封焊,研究光斑直径对焊缝成形的影响规律,并分析作用于封接区的激光能量变化。研究表明,当光斑直径不大于0.4 mm时小孔能够完全封接,封接区有效厚度随着光斑直径的增大呈先增大后减小的趋势,其最大有效封接厚度约为352μm,封接接头主要由不同形态的α晶粒组成,在封接区边缘存在较大的热影响区。另外,随着光斑直径的增大,封接区上表面熔化面积基本不变,但封接模式由匙孔型向热导型转变,其中热导型模式更适合小孔封接。对作用于封接区的激光能量计算发现,理论能量值与光斑直径成正相关,而实际金属熔化量与光斑直径成反相关,造成此现象的原因是小孔边缘熔化的金属在重力等力的作用下向小孔内流动,从而可以吸收更多的激光能量。

CFRP厚度激光超声脉冲反射测试及工艺优化

为了提高碳纤维复合材料CFRP的厚度测试精度,设计了一种基于激光超声脉冲反射法的CFRP厚度测试方法,并进行工艺参数优化。研究结果表明:以凸透镜进行厚度测试时,可以达到5.2%以内的相对误差。提高光斑外径后,形成了更低幅值的超声波信号。凸透镜聚焦形成的光斑面积比柱面透镜聚集形成的光斑面积更小,提高了能量密度,促进了更大幅值超声信号被激发,显著增强激光热弹效果。不存在外部光源的情况下,形成了具有稳定频率的反射信号。当光源功率提高后,信号中产生了更大噪声频率与幅值;背景噪声对多次反射回波也造成了淹没。功率0.45mW与0.60mW时,信号相对有效信号频率更大,对反射信号也造成明显影响。该研究可以拓宽到其它微观材料的厚度检测领域,具有很好的精度控制标准。

存在旋转圆跳动的轧辊表面的送丝激光熔覆工艺研究

为解决轧辊旋转时产生的圆跳动影响送丝激光熔覆轧辊修复的问题,对轧辊旋转圆跳动对于丝材尖端与轧辊面位置及激光熔覆过程的影响规律进行理论分析,并针对激光功率和光斑直径对存在圆跳动的轧辊激光熔覆修复工艺的影响进行试验研究。研究结果表明:在熔覆过程中,由于圆跳动的影响,前沿送丝成形的熔覆道高度过低,后沿送丝成形的熔覆道易出现大量毛刺,但中间送丝成形的熔覆道表面形貌相对较好;在小光斑、低功率工艺状况下,中间送丝成形的熔覆道也会出现孔隙以及毛刺,增加激光功率和光斑直径可以减少此现象。在圆跳动误差不大于0.6 mm情况下,当激光功率P为2 400 W、指示红光直径为6.5 mm时,几乎不会出现缺陷。采用小搭接率进行多道搭接试验时,圆跳动会影响第1道熔覆道的实际成形位置,搭接率为40%时成形的熔覆道受影响不明显。

激光微束的高斯能量分布与细胞损伤直径之间的关系

本文论述激光微束照射细胞的损伤点直径和聚焦光斑上能量密度的测试方法。用JWS-l型激光微光束仪在100倍和40倍显微物镜下,对人体红血球细胞进行照射,其最小穿孔直径分别等于0.8微米和1.5微米。分析和讨论了细胞的损伤点直径、穿孔直径和激光微束束腰直径之间的高斯几何学关系。认为用中性滤光片衰减激光能量的方法,激光微束直径并不改变,但可得到:细胞穿孔直径~细胞损伤直径~激光微束束腰直径。

基于Python的Abaqus二次开发在高温合金GH3039激光冲击强化中的应用

目的提高高温合金GH3039激光冲击强化仿真建模的效率。方法利用Python脚本语言对Abaqus进行二次开发,利用插件对高温合金GH3039激光冲击强化过程进行仿真分析。采用侧倾固定Ψ法,通过实验测量激光冲击强化后的残余应力,并对仿真结果进行验证,分析不同激光工艺参数作用下高温合金GH3039表面和深度方向残余应力的分布规律。结果仿真插件界面简洁,操作性强,结果准确。在其他参数不变的情况下,残余压应力受到光斑尺寸的影响较大。相较于光斑直径为4、2 mm,在光斑直径为6 mm时,其中心位置残余压应力分别提高了4.3%、53%。随着光斑尺寸的增大,表面残余压应力增大,且变化梯度减小,深度方向的残余压应力增大。随着激光能量的增加,表面残余压应力增大,且变化梯度增大,残余压应力峰值位于中心区域附近,在激光能量为6、7、8 J时,残余压应力层的平均厚度分别为0.55、0.67、0.82 mm,深度方向残余压应力层增厚。随着冲击次数的增加,冲击区域表面残余压应力平均值高于单次冲击,且波动梯度增大,冲击1、2、3次后残余压应力层的平均厚度分别为0.55、0.71、0.85mm,深度方向残余压应力层深度增大。结论利用Python脚本语言对ABAQUS进行二次开发,提高了仿真建模的效率,可为快速预测不同激光工艺参数下高温合金GH3039残余应力的分布规律提供参考。

水雾对激光加工CFRP的影响特性研究

为了研究水雾对激光加工碳纤维复合材料(CFRP)的影响,采用水雾辅助激光加工CFRP的方法,通过正交实验、多元线性回归分析和光学仪器进行了理论分析和实验验证,得到了水雾对激光加工CFRP的影响规律并优化了工艺参数。结果表明,随着喷嘴高度、喷嘴角度增加和气体压力减小,激光光斑直径逐渐减小;随着喷嘴角度增加和气体压力减小,激光损失率逐渐减小,喷嘴高度对激光功率影响小;当喷嘴角度50°、气体压力0.2 MPa和喷嘴高度为30 mm时,可以获得最大5.303的深宽比,此时激光损失率为1.473%;建立的水雾参数与加工质量之间的经验公式可以预测切缝内部特征;与气体辅助激光加工CFRP相比,水雾辅助激光加工CFRP可以获得更小的截面热影响区和更大的槽深。该研究可为激光低损伤加工CFRP提供参考。

激光参数对碳纤维复合材料质量烧蚀率的影响

为了研究激光参数对碳纤维增强有机硅改性环氧树脂复合材料质量烧蚀率的影响规律,选用不同激光参数、采用高强度CO2激光器对该复合材料进行了激光辐照试验。分别分析了入射激光的辐照时间、强度和光斑直径对碳纤维增强有机硅改性环氧树脂复合材料质量烧蚀率的影响规律。研究结果表明:激光辐照时间对该复合材料的质量烧蚀率的影响不大,而该复合材料的质量烧蚀率随入射激光强度和光斑直径的增大而增大。

特高压输变电系统绝缘子紫外放电数据管理及故障诊断系统设计

绝缘子的运行状态直接关系着特高压(UHV)电网的稳定性,绝缘子在运行过程中会出现绝缘性能下降同时伴随着表面放电,可以用紫外(UV)成像仪对其运行状态进行检测。根据直流特高压工程技术国家工程实验室(昆明)的设计要求开发了一套紫外数据管理系统,采用Delphi7作为管理系统开发软件,SQL Server2000作为后台数据库,运用模块化开发思想,建立了基本信息管理、图像处理、紫外视频播放和报表生产等功能模块,运用数学形态学提取紫外光斑中的放电参数。通过喷水分级法在现场选择了正常、良好、微孔、劣化和严重老化5种绝缘状态的同一种绝缘子,提取了"光斑直径"和"光斑面积",通过MATLAB数字仿真,得到了这2种参数随绝缘状态的变化趋势,结果表明:绝缘状态良好时,光斑面积<250(像素点),光斑直径<15(像素点);出现微弱放电时,光斑面积在12 000(像素点)左右,光斑直径在130(像素点)左右;当出现闪络,绝缘几乎丧失时,光斑面积>30 000(像素点),光斑直径>250。该软件为绝缘子运行状态的评估提供了量化依据和一定的指导。

光束发散角对星载激光测高仪森林回波的影响

植被树高是生物量评估和森林生态监测的重要参数,但是大区域的植被树高数据获取困难.由大光斑星载激光测高系统森林回波可反演大区域植被树高,然而大坡度山区的植被和地面回波混叠严重,难以准确提取波形参数反演植被树高.为此建立森林目标回波的解析模型,推导出从混叠回波中分离植被和地面回波的必要条件,指出导致回波混叠的因素除了目标粗糙度和坡度,还有发射脉冲的发散角.分析了地表粗糙度和地形坡度对植被冠层回波的展宽效应及其对波形分解的影响,通过比较实测GLAS波形和仿真回波波形,验证了压缩光束发散角可降低森林回波对大坡度地形的敏感性.对于卫星轨道高度在500~600 km之间时,激光测高仪光束发散角一般在40~60μrad,更有利于森林植被树高的反演.所得结论为提高大坡度山地森林树高反演精度,从星载激光测高仪的系统设计角度提供了有意义的参考.

艾里光束的远场特性及其演化规律

从艾里光束的理论基础出发,详细研究了艾里光束的远场传输特性,包括场强分布、光斑直径和桶中功率(Power in the Bucket,PIB)的演化过程。探讨了场强分布随截断因子a和任意横向刻度x0的变化规律,以及a和x0对艾里光束保持无衍射性质传输的距离(Distance with Keeping Nondiffraction,DKNd)、演化成类高斯分布的距离(Distance in which the Evolution became similar Guassian,DEG)和自弯曲程度(Self-bending Degree,Sb D)的影响。研究发现:场强分布在演化成类高斯分布过程中,DKNd、DEG和Sb D都随着x0的增大而增大,DKNd和DEG随a的增大而减小,a对Sb D无影响。研究了艾里光束的光斑直径和PIB的演化规律,发现在a值不同的情况下,在传输过程中光斑直径先保持不变后增加,PIB先减小后增大,最终等于0.76。