光纤光栅传感测量中的交叉敏感研究

依据Bragg光栅方程 ,从理论上分析了光纤光栅应变和温度双参量同时测量中引起交叉敏感的物理机理 ,对有交叉敏感和无交叉敏感两种情况下的误差进行了分析讨论 ,并给出了数学表达式 .结合实验数据进行了计算 ,估计了忽略交叉敏感可能带来的误差 。

乙醇喷雾场粒子尺寸和速度的数字全息测量

利用连续波激光器和高速CCD,采用数字同轴全息系统,记录了乙醇喷雾粒子场全息图.对粒子场再现像进行聚焦像合成,自适应滤波、二值化、Roberts边缘提取,Hough变换和亚像素精度计算,得到粒子的直径和位置信息.利用两次曝光记录的两个序列全息图得到粒子位移,进而求得粒子的运动速度,给出了实验结果.研究结果表明,该实验系统可用于内燃机喷雾场测量,且具有光路系统简单、成本低等特点.

数字同轴和数字离轴全息系统分析

利用最高空间频率分析法,通过逐点分析记录在 CCD 上的空间频率信息,研究了物体可允许记录的最大横向尺寸、最小记录距离、全息图的信息量、空间分辨力、再现像的横向分辨力、轴向分辨力及散斑大小,并得到了数学表达式。理论分析和实验结果表明,数字同轴全息系统放宽了对 CCD 分辨力的要求,有较高的分辨力,较低的散斑噪声、灵活、简单的系统结构及较高的 CCD 空间带宽利用率,在增强系统性能方面要优于数字离轴全息系统。这一研究为数字全息系统的设计和操作提供了一定的理论和实验指导。

一种消除数字离轴全息零级像的实验方法

提出一种消除数字离轴全息零级像的实验方法 这种方法是将全息衍射光栅作为分光元件 ,形成数字离轴全息记录系统 ,通过调节记录光路系统中平面镜 ,改变物光波到达CCD的入射方向而引入相移 ,从而得到不同记录参数的全息图 再通过对不同记录参数全息图的数字处理 ,即可达到零级像消除的目的 ,并对这种方法进行了理论分析和实验验证 给出了利用这种方法获得的实验结果 实验结果证明了该方案的可行性 ,并且具有光路系统简单。

用多级衍射全息光栅实现2-D自由空间光学互连网络(英文)

用MachZehnder干涉仪分两步记录制作了具有多级衍射的全息光栅。利用其多级衍射效应，实现了一点到光栅正交密接实现2-D自由空间光学互连网络。结果表明该方法是可行的，且结构简单、操多点的光学互连。再将两个1-D作容易.

数字离轴全息实验系统及其零级像分析

针对数字全息术中记录介质分辨率制约物参光的最大夹角给实验系统搭建带来的问题,提出一种数字离轴全息记录系统.该系统是将低频全息衍射光栅作为分光元件引入数字全息系统,利用光栅衍射的0级和+1/-1级形成离轴全息记录光路,同时对再现像中零级进行了理论分析,并进行实验研究.实验结果证明了该系统的可行性,并且具有光路系统简单、操作容易等特点.

基于几何光学近似模型的大气泡粒子散射光场分布计算

基于几何光学近似模型(GOM)对大气泡粒子散射特性进行了分析.针对散射角的多值问题进行了研究,并对不同三角函数的求解方法进行了分析,提出了一种基于tan(θp2)函数和MATLAB中的fsolve(.)函数的遍历取值的简便准确求解方法,计算了球形的大气泡粒子和水粒子的总散射光强分布、近场和远场散射相位分布,并与Mie理论计算进行了比对,计算结果与Mie理论计算吻合很好,验证了算法的正确性.

数字全息再现中的积分核近似问题研究

对数字全息再现中的菲涅耳近似核hFz和Fresnel-Kirchhoff衍射积核hz进行了理论分析。得出了在满足菲涅耳近似条件下,这两种积分核再现具有等同性,同时hFz核再现具有缩短计算时间的优点,并给出了利用hFz积分核数字再现的实验结果。而在数字全息显微术中,hz核再现可以得到高的分辨率,并进行了数值模拟。

Mn:KLTN晶体相变温度实验测量

基于Kogelnik的耦合波理论,分析了钽铌酸钾锂(potassium lithium tantalite niobate,KLTN)晶体衍射效率与环境温度的关系.环境温度在晶体的居里温度附近时衍射效率最高.设计了基于PID控制算法的KLTN晶体温度控制系统,该系统的测量精度为±0.3℃,控制精度为±0.5℃.利用二波耦合实验装置测量了晶体的衍射效率与环境温度的关系,实验结果与理论仿真吻合.获得晶体的居里温度为22.5℃,与谐振法得到的结果一致.

基于激光三维扫描的人体特征尺寸测量

提出了一种利用三维人体点云数据测量人体关键尺寸的方法。应用线结构光激光三维扫描仪对特定站姿的人体进行扫描,获得完整三维人体点云。根据人体视线和脚尖的同向性及两腿的自然分开特征,对点云进行方位调整,使人体朝向z轴正方向。利用手动删除和最大连通域删除相结合删除噪声点。确定人体的6个特征点和20个特征平面,分别应用对应截面y坐标差值法测量长度尺寸,凸壳法测量截面周长,测量了34个人体关键长度和周长,对影响测量精度的因素进行了分析。结果表明,典型尺寸测量误差小于3%,可满足人类工效学等领域快速测量人体特征尺寸的要求。

激光三维扫描数据的表面重建

对激光三维扫描系统获得的没有任何附加信息的轮廓线点云数据进行处理,首先采用求最大连通域的方法删除噪声点,利用设定相邻点连线夹角正切阈值的方法精简数据,然后采用基于局部切平面簇的方法对数据点云进行切平面的估算、法向量的调整和计算距离函数,用改进的MC方法输出三维网格,并且应用基于顶点的网格删除算法对三维网格进行简化,在估算切平面的时候采用新的估算原则,提高了重建速度,改善了重建效果,所表述的重建流程,成功地解决了激光扫描系统所得轮廓数据点的表面重建问题。

差分激光三角法油膜厚度测量传感器的测量范围与精度分析

针对所研制的海面溢油油膜厚度测量传感器的测量范围和精度进行了研究.在分析基于垂直入射差分激光三角法油膜厚度测量原理的基础上,分别采用厚度0.1,mm的塞尺和10,mm的陶瓷量块对传感器的测量上下限进行了验证,并采用厚度为1~10,mm的0级陶瓷量块对传感器进行了精度测量和分析.结果表明,所研制的油膜厚度测量传感器的范围为0.1~10,mm,测量相对误差小于1%.

基于离散余弦变换最小二乘法实现数字全息再现像的相位解包裹

采用离轴菲涅尔数字全息系统对栅格进行了全息图的数字记录和数字再现,并用离散余弦变换(DCT)最小二乘法对数字全息再现像进行了相位解包裹处理。在此基础上,增加了后处理过程,即对原始包裹相位的相应点加上或减去2π的整数倍,与此最小二乘算法所求得的解包裹相位进行比较,使二者之差的绝对值达到最小,将原始包裹相位做处理后的相位值作为解包裹相位的最后结果。对栅格的解包裹相位三维图和原子力显微镜扫描获得的三维图的对比测量和分析结果证明了经后处理的解包裹相位精度得到了有效提高。

一种基于投影的散乱数据表面增量重建算法

针对3维散乱数据场提出了一种表面重建算法。根据空间曲面的局平特性和平面三角化的基本原则,在参考点的切平面上对邻域点按角度排序,应用可见性准则删除不可见点后,相邻邻域点和参考点形成三角网格。将平面上的网格关系对应到空间,以增量方式重建反映散乱数据场拓扑关系的空间曲面。设定角度阈值优化网格,判断空间曲面的边界和孔洞。对多个数据场进行重建并对结果进行分析。对多个数据场进行重建并对结果进行分析表明,算法具有原理简单,重建速度快,重建效果好的特点。

基于4f系统的数字全息表面三维形貌恢复技术

提出一种用于表面三雏形貌恢复的数字全息显微方法．通过记录经4f系统放大的物体实像的离轴菲涅尔数字全息图,由数字再现技术获得物体的放大像,由此计算出物体相位反差像,从而得到物体的微现形貌.实验结果表明当物体位于4f系统的前焦面时,可以消除相位信息中的附加相位因子,不需相位补偿即可获得准确的表面三维形貌信息．

海上油膜厚度测量数据采集与处理系统的研究

为了实现海上油膜厚度实时动态测量,针对所研制的基于差分激光三角法的油膜厚度测量系统,设计了基于DSP的数据采集处理系统。该系统包括相机接口电路、CPLD控制和预处理电路、DSP主处理电路、以及CPLD和DSP之间的缓存电路,并开发了软件驱动和数据处理算法。利用所设计的数据采集处理系统和光学测量装置,对不同厚度的块规和石油油膜进行了实验测量。研究结果表明了该系统的可行性,可用于海面溢油油膜厚度的动态在线测量。

多级衍射全息光栅

提出用 Mach- Zehnder干涉仪两步记录制作具有多级衍射的全息光栅方法。详细描述这种方法的原理 ,并提供了光栅样品的傅里叶谱及用这种多级衍射光栅实现图像多重的实验结果。

共轴两焦面探测信号的激光粒度测试

为了提高激光粒度仪测量宽分布范围粒径的能力，根据衍射原理，提出扩大测试动态范围的方法。该方法使用共轴的双透镜，在两个焦平面同时探测信号，将这些信号合成后经数据处理得到粒子尺寸分布。模拟计算表明，使用两个100mm焦距的透镜和两个32环的多元探测器可测量粒径为1-2000μm的颗粒，动态范围为2000：1。这种方法在不需更换镜头、不改变探测器轴向位置的情况下可以测量较大量程内的粒径分布。

激光三角法溢油油膜厚度测量技术研究

提出一种激光三角法溢油油膜厚度测量方法与海上应用采样池结构设计,针对石油与柴油搭建光学实验平台进行了油膜厚度测量实验,获得了油膜厚度信息。这种非接触测量方法具有原理简单、测量方便、成本低、精度高等特点,对实现水溶液表面油膜厚度的动态在线测量有重要意义。

激光粒度仪嵌入式数据采集系统的设计与实现

传统的激光粒度仪普遍是采用普通PC机作为人机界面进行控制,通过ISA总线或PCI总线进行数据传输;为了进一步提高激光测试仪的性能,提升粒度测试数据的可靠性,本文采用研华的PCM-9581工控主板,并定制了与之配套的Windows XP Embedded嵌入式操作系统平台及用于数据处理和结果显示的应用程序软件作为交互界面,最终完成一体化激光粒度仪的设计与研制,实现了对数据采集的有效控制和高速传输,在各个方面都体现了本套系统具有更高的实用性和可操作性。