无损测量技术在工业长度计量中的应用

近年来,无损测量技术凭借其精准度高、不影响被测对象物理性质的优点在各工业领域得到了广泛的应用。特别是在工业长度计量方面,该技术通过多种现代化测量手段实现了对各种材料、在各种状态及各种环境下的精确测量,极大地推动了工业生产的精准化和智能化。本文深入剖析了无损测量技术在工业长度计量中的多种应用方法,探讨了基于不同物理原理的无损测量手段的精度和稳定性,并深入分析了其在实际工业应用中的面对的挑战和未来的发展方向。

虚拟切片无损测量精密进给系统误差补偿研究

虚拟切片无损测量装置可改进传统三维无损测量装置的不足,具有测量精度高、成本低、数据测量与处理快、可测量物体内部轮廓等优点。其中,精密进给系统是该装置的关键子系统,精密进给系统是影响片层质量精度的直接因素,同时也间接影响微小单元体质量的计算精度,因此,提高精密进给系统精度是优化基于虚拟切片无损测量装置的关键问题。通过对该装置精密进给系统的误差分析及误差补偿研究,实现精密进给系统误差均值从±0.008mm到±0.0056mm的优化,验证测量点中误差补偿成功率91.5%。验证结果证明误差补偿效果明显且稳定。

基于形态学图像处理的麦穗形态特征无损测量

小麦穗部形态参数是直接反应小麦生长状况的重要参数,是育种和考种专家关心的重要参数。为了实现小麦穗部形态特征的无损测量和基于这些特征的快速品种分类,该文提出了基于形态学的穗部性状:芒个数、平均芒长、穗长和穗型的自动提取方法。首先通过小麦图像的形态学运算将麦芒去除得到只有小麦主部的图像,通过寻找主轴方向角和旋转计算外接矩形长度的方法计算穗长,通过对麦芒图像的细化和角点检测方法计算芒长和芒个数,通过宽度系数比例判断穗型,然后利用提取的其中8个特征参数,设计了一个3层的BP神经网络,对4个小麦品种240张图片进行分类识别,识别准确率达到88%。该方法可为小麦快速品种分类提供参考。若能将小麦的其他外部参数同时作为品种识别的输入数据,将会大大提高品种识别的准确性。

生物组织光学参数的离体和在体无损测量

利用漫反射无损测量装置对实际生物组织的光学性质进行了测量,同时对人体前臂进行了在体测量,利用漫射近似所得到的两个解析表达式,对实验数据进行非线性拟合得到了两组光学特性参数,与其它文献中的结果相比较,一方面证实了我们实验设计的可行性。

透明毛细管管壁折射率的无损测量

介绍了一种无损测量透明毛细管管壁折射率的方法。该方法利用平行光经过装有不同已知折射率标准液体的毛细管后会聚焦点位置不同的原理,通过CCD对会聚焦点位置成像后的图像进行判断,计算出毛细管外轮廓位置和焦距,进而计算出毛细管管壁的折射率,其测量精度可达0.005。分析了毛细管内外径对管壁折射率测量的影响,结果表明,管壁越厚,测量精度越高;同时对毛细管管壁折射率灵敏度和成像系统的景深值进行了计算和比较,结果显示,标准液体折射率越低,标定精度越高。该方法使用设备简单,操作方便,便于对图像观察和识别,实现了对毛细管管壁折射率的无损精确测量。

基于功率谱分析的表面涂层厚度超声无损测量方法

针对厚度小于1 mm的薄膜或涂层材料,研究了一种超声测厚信号处理方法.当超声波在两层或多层介质中传播时,不同界面的回波信号会相互叠加并发生干涉.当超声波在厚度L、声速ν、声阻抗Z2的介质(介于声阻抗分别为Z1和Z3的两介质之间)中传播,由于界面回波的叠加与干涉,回波信号的功率谱在频率为f0=ν /4L的奇数或偶数倍处出现周期性极值点.因此,当声速ν已知,待测试样的厚度L可由关系式L=ν /2△f 来求得.其中,△f是相邻两极值的频率间隔.根据该原理,采用水浸聚焦脉冲回波超声检测方法,对镍基高温合金基体上的ZrO2热喷涂涂层(270～400 μm)进行了厚度测试,试验结果与金相法测试结果相符.

植物生长机器视觉无损测量研究综述

作为植物生长建模关键技术之一的机器视觉无损测量研究,对促进数字农业的快速发展具有重要的意义。本文概述了基于机器视觉的植物无损测量的研究意义、研究方法和国内外的研究进展,提出了急需解决的难点问题,展望了其研究前景。

生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究

生物组织的吸收系数和散射系数决定了组织表面的漫射光分布,但其理论关系式由于推导过程的近似及假设的边界条件不同,有几种不同的表示形式。为确定哪种表达形式更能精确地描述实际问题,本文给出了一种通过 Monte Carlo模拟进行校验的方法,确定了不同表达式的精确度,为进一步进行生物组织光学特性参数的无损测量打好基础。

基于图像的植物叶面积无损测量方法研究

为了研究植物的生长规律,应用计算机视觉技术对大豆叶片实现无损测量。该项研究针对大豆叶面积无损测量中校正图像和去除叶片纹理特征等问题上,提出了基于双线性映射的无损测量法。无损测量有效性不受叶片大小、形状差异和叶片图像中叶片周边白色背景的影响,试验验证该方法能很好地校正叶片图像,提取叶片的有效面积,并去除植物纹理斑点的影响,应用该方法校正叶片图像,精度可达99%以上。采用计算机视觉技术测量叶面积,具有简单、准确、方便快捷的特点,这对数字农业的植物信息快速采集和利用具有重要的意义。

水果组织光学参数的激光图像无损测量技术

为得到水果组织的光学特性参数,设计了用激光散射图像测量水果组织光学特性参数的试验装置.分析了苹果、梨、脐橙等水果组织的空间分辨漫反射光分布与距入射光源点的半径之间的相关性.采用基于漫射光传输理论研究了漫反射光分布,并应用偏最小二乘拟合方法确定了水果组织的光学参数,用此参数进行了水果组织中光子传输的蒙特卡罗模拟;将图像灰度测量结果与蒙特卡罗模拟结果进行了比较.结果表明,两者有很好的吻合性,最大误差为3.21%.光谱图像技术能准确地用于测量水果组织光学特性参数.

两层生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究

生物组织的光学特性参数是与疾病的无损光诊断有关的重要的光学参数 ,一般的测量所应用的模型是假设生物组织为半无限厚的均匀结构。为了更能反映生物组织的真实特性 ,本文应用两层结构模型 ,即假设第一层为有限厚的均匀组织 ,第二层为半无限厚 ,由漫射方程经过傅立叶变换得到传输方程的漫射解。为检验漫射解的准确性 ,将漫射解的表面漫射光分布与MonteCarlo模拟结果进行了比较 ,结果表明两者符合得很好。为了研究由漫射解是否可以获得两层组织的光学特性参数 ,将漫射解与MonteCarlo模拟数据进行了非线性拟合 ,反演获得组织的光学特性参数 ,结果表明 ,由漫射解可以获得两层组织的有效散射系数和吸收系数。

铀标样的无损测量检验

用有源阱型中子符合计数器(AWCC)装置和JSR-12符合计数器对为有源符合中子无损测量而研制的铀标样首次进行试用性检验。测试了32个样品,其中,质量为20 g的样品24个、40 g样品4个及80 g样品4个。20和40 g样品的标准合成不确定度约为2%,80 g样品的标准合成不确定度在2%以内,大多数样品间的相对比值与称重给出的结果一致。

生物组织血液灌注率的无损测量研究

本文提出了无损测量生物组织血液灌注率的体表绝热法。推导出了体表绝热时生物组织内温度响应的一维解析解。采用二维生物传热模型,分析了生物组织有限厚度、体表有限绝热面积和血液灌注率分布不均匀的影响。对人体组织的血液灌注率进行了测量,实测温度响应与理论预测值吻合。由于利用的只是体表的瞬态温度信息,对生物组织不会造成损伤,也不会干扰生物组织正常的生理状态,整个测量系统也比较简单。

基于计算机视觉的玉米穗粒重无损测量方法

目前,国内玉米穗部考种大多采用目测尺量等传统手段,并且进行穗粒重测试时必须要经过脱粒环节,造成了对玉米果穗样本的破坏,无法保留考种原材料,不利于果穗精细化育种。为此,基于计算机视觉技术,利用可见光成像技术和X光成像技术,通过测量与计算果穗的三维几何性状,根据果穗质量分布特征建立了3种穗粒重估算模型:基于单粒重的穗粒重计算模型、基于容重的穗粒重计算模型和基于轴重的穗粒重计算模型。实验结果表明:基于单粒重的穗粒重计算模型和基于容重的穗粒重计算模型对果穗品种依赖较强,计算误差较强;相比较之下,基于单粒重的穗粒重计算模型比基于容重的计算模型拟合效果要更加好一些;相比于单粒重模型和容重模型,通过轴重模型来计算穗粒重有着较高的精确度,平均误差精度能达到1.30%,而且数据波动小,测量结果较稳定。该方法能够满足玉米果穗考种的基本需求,为实现考种流水化、智能化和自动化提供了很有价值的借鉴。

流体辅助共注成型制品层厚的超声无损测量

针对已成型的多层聚合物制品中不同聚合物层厚度,提出基于超声波脉冲反射的测量方法.根据超声波在分界面的反射和透射规律,建立超声波在不同介质分界面的反射波声压幅值与声阻抗的关系.通过测量超声波在各层聚合物分界面的反射回波的声压幅值,计算各层聚合物的声阻抗,再除以该层聚合物的密度计算声速.将声速乘以测量得到的各界面反射回波的时间差,可以计算制品的各层壁厚.研究表明,与扫描电镜的测量方法相比,采用超声波方法测量得到的流体辅助共注成型制品各层壁厚有较好的精度,分层误差不大于4.5%,总厚度误差约为1.6%.

钚部件的中子无损测量方法

采用脉冲时间序列采集分析法,根据中子多重性硬件分析原理和数据解谱算法,研制了相应的数据分析处理软件,实现了裂变链中子多重性和中子衰减常数分析测量、系统参数标定、钚质量求解等功能。利用锎源对探测器、核电子学器件与脉冲序列采集器及分析软件组成的测量系统进行了测试和参数标定。采用3个不同质量的金属钚部件进行实验测量和方法验证,测量结果与样品标称值的偏差小于15%。

开口波导法无损测量微波集成电路基片复介电常数

提出一种测量微波集成电路基片复介电常数的新方法。通过测量贴于开口矩形波导外的介质基片的反射系数，可计算得基片的介电常数和损耗角。经过理论分析，给出求解复介电常数的计算公式和优化算法。对一些基片的复介电常数进行了实际测量，结果表明该测量方法运算量小，精度高，且具有设备简单，不需对样品进行特殊加工或破坏样品等优点。

虚拟切片无损测量装置控制系统的研究

针对一种新型三维无损测量装置通过精确的微步长移动来划分微小虚拟切片的需求,提出了一种基于计算机与PLC控制器结合、人机界面与伺服控制技术结合的控制系统,并对系统进行硬件、软件设计,使计算机、PLC控制器、交流伺服系统及带有光栅尺的精密移动滑台组成精密的闭环定位控制。通过微位移定位的误差分析与补偿,控制系统测试微步长多次重复定位误差精度在±0.005mm内,为无损测量装置实现微小的虚拟切片划分提供了可靠、稳定的运动控制。

薄板型介质材料复介电常数的无损测量

采用带法兰结构的TE01n圆柱谐振腔,用无损检测的方法测量薄板型微波介质材料的复介电常数。利用轴向模式匹配法对谐振腔内的电磁场进行了求解,给出了相对介电常数和损耗角正切的计算公式,并利用矢量网络分析仪对几种常用微波介质材料进行了测量,其结果表明:该测量方法对相对介电常数的测量误差不超过1%,而对损耗角正切的测量误差不超过10%。该方法还具备一腔多模的测试能力,测量频率可调,可用于介质材料频率特性的测量。

植物叶面积无损测量预处理技术研究

针对在计算机视觉技术对大豆叶面积的无损测量研究中,如何校正图像和去除植物叶片纹理特征等问题,提出了投影映射无损测量法。测量有效性不受叶片大小、形状差异和叶片图像中叶片周边白色背景的影响。实验验证结果表明,该方法利用较少的特征点对就能很好地校正叶片图像,解决了非线性校正问题,并且图像信息量损失小。