基于光电积分法的纺织物颜色测量系统设计

利用高精度颜色传感器AS73211采集颜色信息并实现光信号到数字信号的转换,测量数据通过STM32核心控制单元传输上位机进行数据处理及显示,同时可以通过上位机发送指令控制系统的工作状态。系统实现了对纺织物颜色测量的自动化控制,有效提高了颜色测量的效率。为检验系统测量的准确性,进行了测试实验,实验结果表明:系统对多种纺织物色卡测量的结果与标准值的之间的色差小于0.4,测量结果准确,可应用于传统纺织、印染领域的纺织物颜色测量。

利用线阵CCD测量透明介质折射率

根据光线通过均匀透明平行平板介质时发生的横向位移特性,提出了一种利用线阵CCD和计算机自动测量此横向位移量,并很快计算出透明介质折射率的简单方法。采用He-Ne激光以入射角分别为30°、45°、60°和75°对K9玻璃的折射率进行了测量,测量中用曲线拟合法确定光斑的中心位置来获得偏移量,最终测量精度能够达到10-3量级。对实验方法误差进行了分析,提出了减小测量误差、提高测量精度的措施。

基于图像处理的轴类零件尺寸测量技术研究

采用图像检测技术对轴类零件尺寸进行非接触检测,实现了动态测量。在获取零件图像后,采用Sobel算子完成对图像边缘的初步定位,在此基础上,通过对图像边缘的离散点作最小二乘曲线拟合,达到边缘的亚像素定位,基于精度分析,得出了误差最小时的尺寸求解方法。通过标定系数k的求解,计算出精确的零件尺寸。实验表明,该方法能有效地提高检测精度,在CCD摄像机分辨率为1392×1040,像元尺寸为4.65μm时,检测误差<±20μm。

热释电红外报警系统设计

基于热释电红外传感器的工作原理,设计了一种被动式热释电红外报警器。主要用于家居安全,探测有无外人闯入。该系统由热释电红外传感器、菲涅尔透镜和监控电路组成。系统把红外线的隐蔽性很好地应用于电路中,选用了新一代红外信号处理器BISS0001,设计了放大滤波电路,红外信号处理电路,并加入语音芯片,模拟警笛声音,达到防盗目的。经多次实验,该系统反应灵敏,抗干扰能力强,安全可靠。

流涎法塑膜制备过程中厚度在线检测方法

采用流涎法制备塑膜时,实时检测流涎口处半透明粘稠状塑膜厚度,从而及时调整生产工艺参数,以更好地提高塑膜的生产质量。本文采用光学在线测量法,利用直射式双反射光路激光三角法,建立振动状态下厚度测量模型,设计了厚度测量传感器,提出了两步标定法,保证半透明粘稠状塑膜厚度测量的准确性。实验表明,测量误差小于10μm,有效地消除了钢带在线振动产生的误差,该方法适用于流涎口处半透明粘稠状塑膜厚度的在线测量。

模拟退火算法在薄膜光学常数反演中的应用

为了消除薄膜实际光学常数与理论光学常数差异对监控的影响,基于实测透射率光谱曲线,采用模拟退火(SA)算法对已镀膜层实际光学常数n、k、d进行数值反演;在应用模拟退火算法时,对于某一退火温度t,新解的查找范围根据新解的接受率来自适应控制,快速地找到更优的新解;当新解确定后,退温采用指数降温方式,其退温速率α的取值根据接受概率P的不同而变化,当连续退温后,满足终止条件,算法结束;算法经此改进后,应用在石英玻璃基底上镀制ZnS薄膜实例中,经验证,在较短的时间内找到n、k、d值,提高了优化速度与算法效率.

光栅投影系统设计

论述了光栅投影系统中冷光源的设计及用于光栅投影的透镜设计。前者运用透红外冷反光镜 ,实现了对可见光的高反射 ,对红外光 80 %以上透射 ,使得输出光热量很少 ,降低了测量误差 ;后者采用基本对称结构 ,并对球差及畸变进行校正 ,达到要求 。

小波阈值改进及在光谱信号去噪处理中的应用

针对宽光谱膜厚监控系统输出的光谱信号,通过改进Donoho阈值函数,对阈值加入微调因子,使与噪声幅度相近或小于噪声幅度的信号小波系数阈值减小,有利于其小波系数的保留。另一方面使噪声的小波系数的阈值增大,有利于其小波系数的滤除,使小波阈值滤波算法具有自适应性。通过实验表明该算法有效地抑制噪声,很好地保留了信号的细节信息,信号的峰值误差为0.7%—1.0%,峰位误差为0.1%—0.3%;提高了系统的监控准确度。

光谱测量在宽带膜厚监控系统中的应用

在宽带膜厚监控系统中,对光谱光强的实时准确测量是系统控制成败的关键.根据系统结构,分析了影响系统光谱分辨率的因素,选取合适的光栅、CCD.实验表明:增加狭缝宽度虽然提高了信号强度,但降低了系统分辨率.根据控制要求,确定狭缝宽度为1.4mm.采用汞灯的特征谱线对CCD像元与光谱波长的对应关系进行标定,实验结果表明满足对膜系光谱特性的要求.

改革教学方法 培养自主学习能力

高等教育院校课堂教学以发展学生个性,培养创新意识和创造能力为目的,将是我国高等教育改革一大发展趋势。本文通过分析影响学生自主学习的因素,阐述了在课堂教学中培养学生"自主学习"的途径及方法。并付诸于实践,提高学生的学习积极性,收到了良好的教学效果。

宽光谱膜厚监控系统中光谱实时测量技术研究

在宽光谱膜厚监控系统中,利用光栅光谱仪分光,线阵CCD接收,完成光谱的一次性快速扫描来控制膜层厚度,达到实时监控的要求。而系统光谱扫描的准确性,直接影响膜厚实时监控的有效性。为了得到准确的光谱信息,首先确定CCD像素和光波波长的对应关系,基于特征谱线的离散关系,采用最小二乘拟合法建立了光谱标定函数,经实验,标定波长均方根误差为0.037nm;对于CCD实时输出的光谱监控信号,利用小波阈值优化算法抑制信号中的随机噪声,保留了光谱信号的细节成分,峰值误差的最大值为1.0%,峰位误差的最大值为0.3%,满足了监控中光谱分辨率的要求。

非电类专业《自动控制原理》理论教学的探讨

为适应新形势下教育发展的需要,提高工科非电类专业"自动控制原理"课程的理论教学水平,从教学内容、教学方法和教学手段方面进行探索与改革。通过教学实践表明:提高了学生学习的积极性、主动性,加深了对基本理论与基本概念的理解,培养了学生的创新思维能力,为后续课程的学习奠定了坚实的基础。

成像光谱技术在苹果内外部品质检测中的应用研究

采用光谱成像技术,对苹果的果径及糖度检测进行研究。通过一次性采集苹果不同波长的光谱图像,采用最小外接矩形法及多元线性回归法建立标定方程,对苹果果径进行检测,检测的正确率为97.76%。通过选取波长为633nm、649nm、669nm、766nm、850nm和905nm的苹果光谱图像,使用洛伦兹函数拟合感兴趣区域的图像灰度分布,将拟合所得参量与苹果的糖度进行逐步多元线性回归,建立633nm、649nm和669nm三波长最优组合的苹果糖度预测模型,校正集相关系数Rc=0.89,校正标准差SEC=0.491,验证集相关系数Rv=0.89,验证标准差为SEV=0.525。实验表明:利用光谱成像技术可同时进行苹果的内外部品质检测,为实现对苹果的综合品质在线检测提供依据。

入射角对光子晶体杂质模的调制

运用光在分层介质中传播的特征矩阵方法,通过数值计算,研究了掺杂一维光子晶体中光子禁带及杂质模的特性随不同偏振光及入射角的变化。研究结果表明,杂质模的中心波长及整个光子禁带随入射角的增加逐渐向短波方向移动,P偏振光和S偏振光的杂质模的移动情况基本一致。但是,禁带宽度、杂质模的带宽及Q值随着入射角的增加有明显变化。P偏振光的禁带宽度随入射角增加逐渐减少,而S偏振光的禁带宽度随入射角增加先不变后增加。P偏振光的杂质模的带宽先随入射角增大逐渐增宽,入射角大于67°之后又逐渐减小,而S偏振光的杂质模的带宽随入射角增加先减小然后略有增加,Q值也发生相应变化。

宽带膜厚实时监控过程中膜层折射率的确定方法

为了准确计算出镀膜过程中每层膜的折射率,介绍了实时监控过程中确定膜层折射率的2种方法：一种是由实测的透射比光谱直接反算出膜层的折射率;另一种是用最小二乘法的优化算法实时拟合折射率。试验结果表明：在线反算适合单点监控,所得折射率误差小于2%。然而在实际镀膜过程中,由于宽带内膜层参数误差较大,一般大于25%。为此,采用最小二乘法拟合,即在整个宽光谱范围内采集每个波长点的信息,所得结果误差很小,一般都在2%～5%之间,有时可达到10%,在很大程度上提高了实际镀膜时膜厚监控的精度。

薄膜厚度宽带监控中评价函数的修正

在镀膜过程中,采用宽光谱实时监控薄膜厚度的方法,评价函数的准确计算关系到薄膜厚度的最终监控结果.而薄膜材料的吸收会引起评价函数的失真.本文采用软件的方法,在镀下一层之前,对其评价函数中的理论透射比作以修正,消除已镀层吸收对其的影响,由此逐层进行直至结束.实验结果表明,薄膜厚度监控误差可以达到10-3以下,效果良好,完全可以满足实际需要.

基于FPGA的面阵CCD驱动时序设计

针对柯达公司的前照明行间转移型面阵CCD KAI-0340,对它的驱动时序进行详细的分析,设计满足CCD工作脉冲的驱动时序。采用Altera公司的可编程逻辑器件(FPGA)作为核心控制器件,完成自顶而下的模块设计,实现了硬件电路设计的软件化,开发效率得到了提高,软件程序可重复编程和修改。实验的仿真结果表明,设计的驱动时序能够满足CCD KAI-0340的正常工作。

薄膜宽带监控中光谱信号随机噪音处理的研究

利用小波变换在时频域具有一定时间和频率多分辨率的特性,设计了小波阈值优化方法.根据信号与随机噪音在小波变换下各尺度不同的性质,同时减小拒真概率和虚报概率,在有效抑制随机噪音基础上,很好地保留了信号的细节成分.峰值误差为0.7%～1.0%,峰位误差为0.1%～0.3%.提高了光谱信号分析的准确性及系统的判停准确度.

基于NRF9E5的水温无线测控系统

本系统旨在实现对加热炉中水的温度进行远程无线测控。采用红外温度传感器检测加热炉表面的热辐射能量并转换为电压信号,电压信号经调理电路处理后由无线单片机NRF9E5I进行A/D转换及发送预处理,再通过发送电路以一定频率进行无线发送,接收端的无线单片机NRF9E5II接收这一频率的信号进行处理,取出水的温度信息由液晶显示器显示水的温度。同时加热的时间信息也一并发送,当温度达到设定值时NRF9E5II再回发关闭信号关闭加热器。该测试系统测量精度高、信号稳定、传输距离长,实现了加热设备的远程无线测控。

光电仪器设计线下一流课程教学设计探索与实践

光电仪器设计是西安工业大学光电信息科学与工程专业的一门专业课程,经过多年课程建设,取得了一定的成果,为了建成国家级一流线下课程,从教学设计、教学内容、教学方法、课程考核、课程资源等方面开展综合性教学改革,形成体现复杂光电仪器系统设计特点的光电仪器设计一流课程,受到学生的广泛欢迎,效果良好。