三维粒子凹面度概念及测算方法研究

本文提出了体凹度和表凹度两个衡量三维粒子凹面程度的新参数；同时从新的角度定义了文献中描述二维粒子凹度的参数，提出了面凹度和边凹度两个新参数，用于衡量二维粒子凹面程度。本文定义粒子凸闭包体积与该粒子的实际体积之差再比上该粒子凸闭包体积为体积凹面度（体凹度，Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，ｖ）；定义粒子的实际表面积与该粒子凸闭包表面积之差再比上该粒子凸闭包表面积为表面积凹面度（表凹度，Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，ｓ）；定义平面上粒子的实际周长与该粒子凸闭包周长之差再比上该粒子凸闭包周长为周边凹面度（边凹度，Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，Ｂ）；定义平面上粒子的凸闭包面积与该粒子的实际面积之差再比上该粒子的凸闭包面积为面积凹面度（面凹度，Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，Ａ）。导出体凹度、表凹度、面凹度和边凹度的计算式，即：Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，ｖ＝（∑Ａｘ∧－Ａｘ）∑Ａｘ∧＝（∑Ｐｘ∧－∑Ｐｘ∑Ｐｘ∧；Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，ｓ＝（Ｂｘ－∑Ｂｘ∧）∑Ｂｘ∧＝（∑Ｉｘ－∑Ｉｘ∧）∑Ｉｘ∧；Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，Ａ＝（Ａｘ∧－Ａｘ）Ａｘ∧）Ａｘ∧＝（Ｐｘ∧－Ｐｘ）Ｐｘ∧；Ｃｏｎｃａｖｉｔｙ，Ｂ＝（Ｂｘ－Ｂｘ∧）Ｂｘ∧＝（Ｉｘ－Ｉｘ∧）Ｉｘ∧。式?

磁流变抛光流场对光学元件凹面的压力形成机制研究

压力场的大小受到光学元件的凹面形状及面积大小的影响。为了研究凹面的压力场形成,首先建立抛光的光学元件模型,对凹面的压力进行计算分析;其次通过改变光学元件凹面的曲率半径大小、改变抛光轮的转速、改变相同曲率半径的光学元件浸入磁流变液中的角度,进行凹面压力计算。分析发现,曲率半径对凹面的压力影响不大,不同曲率半径的凹面在磁流变抛光流场中的压力分布类型相似;凹面的压力变化趋势先平缓减小,然后迅速减小,最后趋于平缓。改变抛光轮的转速对凹面压力的影响仅是凹面最大压力的改变,抛光轮的转速与凹面最大压力成正比,压力变化趋势在前段区域先是平缓,中间区域减速较快,后段区域压力趋于平缓。改变凹面浸入抛光液的角度,压力的变化较为显著,在凹面的前半区域压力急剧减小,然后趋于平缓,凹面的后段区域压力几乎不变。

气相爆轰波凹面反射过程尺度效应的实验研究

了解气相爆轰波的凹面反射是研究爆轰波在环形管道条件下传播机制的基础。文章针对气相爆轰波凹面反射问题中存在的尺度效应进行实验研究,得到三波点轨迹和临界壁角与几何尺度之间的定量关系,发现了类似于爆轰波楔面马赫反射的尺度效应和2个极限(冻结和平衡极限);进一步研究发现尺度效应高度依赖于2个特征长度尺度(胞格尺寸λ和凹面曲率半径R)。以上研究可为高性能航天推进系统燃烧室的设计提供理论参考。

凹面光栅衍射效率测试双单色仪的光学系统设计和分析

为了完善凹面光栅衍射效率测试仪的研制,需要对凹面光栅衍射效率测试仪的光学(成像)系统进行设计和分析。根据仪器光学系统的设计要求,分别对Ⅲ型凹面光栅和Ⅳ型凹面光栅组成的光学系统进行设计和模拟,给出了各自光学系统的像面点列图和实际光线追迹数据。设计结果表明,仪器光学系统的出射光斑最大宽度为0.72 mm,最大高度为7.54 mm;通过适当选择探测器的规格和尺寸,可以确保出射光通量没有损失。进而保证了仪器光学系统的测量准确性。

基于闸板浅端凹面数控加工技术探索与研究

本论文旨在探索和研究基于闸板浅端凹面的数控加工技术。闸板是一种常见的阀门构件,在阀门领域中广泛应用。然而,由于其特殊的形状和凹面结构,传统的加工方法往往无法满足高精度和高效率的要求。本研究着重分析了MVUNR 2525M 16型外圆车刀在数控车床上加工平行式闸板的凹面切削特性,并利用该外圆刀具可在一定程度上加工内圆上的特殊性,实现平行式闸板的凹面稳定、高效加工。研究结果表明,该加工方法能够实现对闸板凹面的精确加工,并具备较高的加工效率和加工质量。本论文的研究成果对于提高闸板制造的精度和效率具有重要的实际意义。未来,可以进一步研究优化数控加工方案,探索更多材料和形状的闸板加工应用,以满足不同领域的需求。

关于试验容器及试验油量对家用便携式凹面电磁灶输入功率影响的探讨

检测人员在依据现行国家标准GB 4706.29-2008《家用和类似用途电器的安全便携式电磁灶的特殊要求》第10章输入功率和电流对家用便携式凹面电磁灶进行输入功率试验时,对同一凹面电磁灶使用不同尺寸的试验容器及不同容量的油量进行输入功率试验,检测结果存在一定差异,从而影响符合性判定。经过对电磁灶的相关标准研究发现,对带有非平面灶面的电磁灶,试验容器采用企业提供的配锅,但试验油量正在考虑中。本文通过研究不同尺寸的试验容器及不同容量的油量对同一家用便携式凹面电磁灶输入功率试验结果的影响,旨在找到输入功率与试验容器及试验油量的关联性,为家用便携式凹面电磁灶输入功率试验中标准试验油量的确定提供参考。

零像散宽波段平场全息凹面光栅的优化设计

平场全息凹面光栅的理想像面应为一平面,此时子午焦线与弧矢焦线均位于像面内且彼此重合,形成接近理想像点的光谱像。但子午焦线总是存在弯曲,只有弧矢焦线在满足一定条件的情况下可以成为直线。鉴于此,提出一种满足平场弧矢焦线条件的平场全息凹面光栅设计方法。利用光学设计软件ZEMAX研究了运用此方法设计的零像散光栅的成像特性,并与原有设计方法得到的结果进行比较。模拟结果显示,满足平场弧矢焦线条件的光栅能够达到与原有方法所设计光栅相当的光谱分辨率,而其全波段零像散特性使其拥有更加出色的弧矢方向聚焦性能,显著提高平场光谱仪的信噪比。

凹面线性相控阵聚焦与扫描成像

研究了凹面线性相控阵聚焦声场的聚焦特性与扫描成像处理,首先对凹面线性相控阵聚焦声场进行了深入的分析,对凹面线阵聚焦中变迹处理、阵元间距及f数等参数对相控阵瞬态声场聚焦特性的影响进行了分析和讨论;然后,分析了相控阵聚焦声场在散射物体上产生的散射声场特性,得到了利用凹面线性相控阵进行线性查扫的B扫图像,在此基础上,利用凹面线性相控阵辐射声场在非均匀体上的散射声场进行了扫描成像研究和处理,针对实际管材质量的相控阵检测问题,得到了管材纵波扫描整个区域的检测图像。

机械刻划长焦距凹面金属光栅的研制

对大曲率半径(即长焦距)金属基底凹面光栅的机械刻划技术做了研究。为了刻制长焦距凹面光栅,设计和研制了弹性顶针式光栅刻划刀刀架,它具有适用于刻划平面光栅和长焦距凹面光栅的双重功能。给出了描述光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径与凹面光栅曲率半径、光栅口径、金刚石刀头横向尺寸之间关系的数学表达式,理论分析了光栅刻划刀圆弧形刀刃曲率半径的取值范围,研制了10.6μm激光系统用曲率半径为30 m的凹面金属光栅。检验结果表明,光栅的槽形质量较好,光栅的衍射效率可达96.8%以上。

凹面光栅衍射效率测试仪精度分析和优化

分析和优化了凹面光栅衍射效率自动测试仪的测量精度,以提高凹面光栅相对衍射效率测量结果的准确性。根据凹面光栅相对衍射效率测量原理,对凹面光栅出射光谱增宽、衍射光束截面变化、光源辐射亮度的控制和测量波长同步精度等影响测量准确性的因素进行分析,给出了必要的运算关系式。采用回归分析等数学方法,基于大量实验数据建立了测量结果的优化公式,并将该公式编入测量程序,实现了在测量结束的同时自动优化测量结果。实验表明,经过优化后的测量值更加准确,与相对衍射效率理论值的偏差均在±2.5%以内,有效提高了仪器的测量精度。该方法操作简单,无需添加或改动仪器的任何部件,可满足仪器实时性强、测量准确的要求。

飞秒激光和酸刻蚀方法制作凹面微透镜阵列

基于飞秒激光光刻技术和氢氟酸对光学玻璃的刻蚀,在K9光学玻璃表面制作了凹面微透镜阵列,并且可以以此为模板实现凸微透镜阵列的大量复制.用相位对比显微镜和扫描电子显微镜分析了微透镜阵列的表面轮廓,测试了微透镜阵列的光学衍射特征.该方法简单、透镜参量可控,制作的微透镜阵列能够用于分光、光束匀化、并行光刻等强激光领域.

微型光谱仪平场全息凹面光栅的优化设计

研究了应用于微型光谱仪的平场全息凹面光栅的设计方法,提出了全局优化和反向优化的设计思想.利用全局优化算法求解了用于设计平场全息凹面光栅的非线性方程组,可以通过调整某些像差项的优化权重,快速有效地完成设计;同时利用反向优化算法对设计的中间结果进行工作位置的微量调节,进一步提高了光栅的光学性能,并阐述了平场全息凹面光栅可以具有多工作位置的原因.以遗传算法为例实现了上述优化思想,并基于TCD1304AP线阵CCD探测器,设计了适用于工作波长为380-780 nm的微型光谱仪系统的平场全息凹面光栅.实际系统经测试得到了良好的成像效果,光谱分辨率可达0.8 nm（50μm狭缝）.

平场全息凹面光栅制作结构与使用结构之间误差补偿作用的数值模拟与实验验证

通过对优化计算出的平场全息凹面光栅制作结构(曝光记录结构)和使用结构(光谱仪分光结构)之间各个参数进行联合数值模拟,得出如下结论:在优化设计参数值附近一个较大范围的误差区域内,平场全息凹面光栅的制作结构参数误差和使用结构参数误差可以相互补偿,最终补偿的结果可以使光谱成像质量达到与原设计结构相当的水平,满足光谱仪器的使用要求。文章给出了数值模拟结果以及与其相符的实验验证结果。此补偿作用有利于降低平场全息凹面光栅制作中各个参数精度的调节难度,并且可以对实际使用过程中光谱仪器的设计和装调进行理论上的指导。

具有凹面外形的大跨屋盖结构风荷载分布及风洞试验研究

采用刚性模型测压风洞试验获得某二次凹面结构风荷载分布,对比不同风速、不同风场类型下平均风压系数与脉动风压系数变化。结果表明,结构迎风向边缘由于流体分离形成强负压区,流体再附后在屋面大部分区域形成稳定的低正压区;来流风速对结构表面风荷载分布规律及风压系数值影响不大,紊流度对结构表面风荷载尤其是迎风端流体分离区的风压系数有较大影响,在类似结构的风荷载测试中,需根据实际状况尽可能合理模拟来流紊流。

平场全息凹面光栅的设计

介绍一种从罗兰圆结构出发,利用ZEMAX光学软件设计平场全息凹面光栅的方法。此设计方法简便,在兼顾平场和提高分辨率方面效果显著。最后给出了一个设计实例,并对设计结果进行了分析和评价。

双曲凹面折反射全景成像系统

反射镜是折反射全景成像系统的重要部件之一。针对不同场合,出现了双曲面镜、椭球面镜、抛物面镜等反射镜构成的折反射全景成像系统,但是它们成像畸变大、边缘分辨率低,为了使之适合路面勘测,提出了基于前投影模型,采用双曲凹面镜作为反射镜的方法搭建系统,分析了该系统对水平场景的成像特点,对新系统进行了仿真,并与普通双曲面镜、水平等比例镜的成像系统做了比较。结果表明,通过优化相机透视中心到反射镜几何焦点的距离,可以使得新系统在水平场景的成像上具有较小的畸变。

平场全息凹面光栅的设计

平场全息凹面光栅是一种光谱面为平面的凹面全息光栅。在像面上，如果用某种平面多通道光电接收器探测光谱信号，可使光谱分析简单、迅速、并可做瞬间光谱分析。因为准直、色散和聚焦都集一体于凹面光栅，因而不仅光能损失大为减小，而且整个光谱仪也变得小巧轻便。本文将全息凹面光栅的理论用于消像差平场全息凹面光栅的设计中。描述了在任意给定的仪器参数下，确定光栅表面的曲率半径和记录参数的方法。并通过光线追迹，用谱线在点列阵图上的扩散度，即相应的相对强度分布轮廓曲线来评价所设计的光栅。

凹面光栅衍射效率测量值的影响因素及补偿方法研究

通过仪器获得的凹面光栅的衍射效率是相对值,其测量值的精度受测量过程和补偿方法的影响。为使效率测量值的测量精度得到进一步提高,有必要对测量值产生影响的主要因素进行深入研究。该文进一步考察了影响衍射效率测量精度的主要因素,针对待测凹面光栅根据待测波长的测试要求进行旋转造成光束截面变化而产生的问题,适当补充原理性方案,并在此基础上推导出了适用于凹面光栅的光束截面变化因子k(θ)的解析表达式。基于影响测量精度因素与理论值之间的非线性关系,提出采用二次非线性回归分析的方法对测量结果进行补偿,给出了提高衍射效率测量精度的补偿公式。实验结果表明,对光栅衍射效率的测量值进行进一步补偿后,使得补偿值与理论值之间的整体误差范围由±2.5%缩小为±0.3%以内,与线性回归分析方法相比,显著缩小了补偿值与理论值之间的差距,进一步保证了衍射效率的准确测量。将补偿过程嵌入测量程序,该方法能够实时补偿测量结果,满足仪器准确测量的要求。

一步法设计单色仪凹面全息光栅

凹面全息光栅是光谱分析仪器的核心器件之一,其成像质量直接决定了光谱分析仪器的分辨本领。利用光程函数理论设计凹面全息光栅是一个繁琐的求解非线性方程组的过程,该过程分两步进行,每步需要求解四个非线性方程。分两步求解不但过程麻烦,还不可避免地引入了取舍误差,降低了最优参数的精度。为了解决该问题,本文提出了一种设计单色仪凹面全息光栅的新方法——一步法,该方法不但可以简化求解过程、降低最优参数的误差,还可以方便地控制整体像差的变化趋势。采用有较强全局搜索能力的遗传算法求解该方法中非线性方程的极值问题,并与传统的方法对比验证了该方法的可行性和正确性,结果表明,一步法不但在方法上比两步法简便,其设计结果还优于两步法。

凹面轮廓凸轮轴成形磨削工艺研究

分析带有凹面轮廓的凸轮轴(简称凹面凸轮轴)数控磨削加工难点,提出采用大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺。给出了小砂轮半径的计算公式,通过计算凹面轮廓的最小曲率半径,对比判断是否需要切换砂轮。详细分析了大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺过程,并在CNC8325B全数控凸轮轴超高速复合磨床上进行了高速磨削加工实验,实验结果表明,该工艺方法可以实现凹面凸轮轴轮廓的磨削成形加工,满足了加工精度要求。