空间电荷效应对条纹像管分辨率的影响

条纹相机是一种重要的超快诊断仪器,在对超快现象进行研究的诸多科研领域里具有重要的应用价值。利用CST软件建立了一种条纹像管模型,通过数值模拟电子在条纹像管中的飞行过程,获得条纹像管的扫描图像,对比不同发射电流下的扫描图像,发现空间电荷效应使得扫描条纹形状发生扭曲,所携带的信息受到了影响。在考虑空间电荷效应的情况下对一种大动态条纹像管模型进行电极参数优化,通过提高发射电压并调整聚焦电极的电压,该条纹像管的边缘放大率与中心放大率的一致性由1.086变为1.064,减小了空间电荷效应对该模型成像质量的影响。实验结果表明优化方向和设计方案是正确的。

常温下三卡因和丁香酚对条纹小鲃的麻醉效果研究

为提高条纹小鲃在常温下养殖生产操作及运输中的存活率,将野外采集的条纹小鲃经循环水暂养驯化14 d,在水温(25.0±0.5)℃下,开展三卡因和丁香酚对体质量(0.28±0.09)g条纹小鲃的有效麻醉试验:分别经质量浓度为140 mg/L的三卡因、质量浓度为25 mg/L的丁香酚深度麻醉后的离水暴露试验,分别经质量浓度为10 mg/L的三卡因、质量浓度为8 mg/L的丁香酚镇静后的模拟运输试验,探讨常温下不同操作目的2种麻醉剂的应用效果。试验结果显示,三卡因和丁香酚麻醉条纹小鲃的有效质量浓度分别为100~140 mg/L、20~30 mg/L。经质量浓度140 mg/L三卡因、质量浓度25 mg/L丁香酚深度麻醉的条纹小鲃,在空气中分别暴露6、8 min内复苏率为100%。选择三卡因质量浓度10 mg/L、丁香酚质量浓度8 mg/L模拟运输,48 h内均以鱼水质量比1∶15效果最佳;如运输72 h,可使用三卡因麻醉,以鱼水质量比1∶20效果最佳,存活率达90.74%。试验结果表明,三卡因和丁香酚均对条纹小鲃有良好的麻醉效果,在实际应用中应根据不同的操作目的并结合其他要素,选用合适的麻醉质量浓度。

青稞HvnWAK基因的克隆及其在条纹病胁迫下的表达

为探索青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f)WAK类基因在青稞抗条纹病中的作用,以抗条纹病青稞品种昆仑14号和感病品种Z1141为材料,从叶片中克隆了HvnWAK基因。昆仑14号HvnWAK基因开放阅读框(ORF)为2964 bp,Z1141的ORF为3048 bp,分别编码988个氨基酸和1016个氨基酸,两者氨基酸序列一致性为97.14%。启动子区域预测表明,该区段包含脱落酸、茉莉酸、赤霉素等与逆境胁迫相关的多个顺式作用元件。蛋白质序列分析表明,HvnWAK为亲水性的不稳定酸性蛋白,具有典型的细胞壁相关激酶结构特征,如细胞壁受体结构(GUB_WAK_bind)、胞内激酶结构域(intracellular kinase structural domain)和跨膜域、表皮生长因子结构域(epidermal growth factor,EGF),属于WAK家族。同源比对与系统进化分析表明,昆仑14号的HvnWAK蛋白与大麦、山羊草、硬直黑麦草的WAK蛋白序列相似性分别为97.24%、92.17%、80.80%;Z1141的HvnWAK蛋白与大麦、山羊草、硬直黑麦草等的WAK蛋白序列相似性分别为100%、92.17%、80.80%。青稞HvnWAK蛋白与大麦HvWAK蛋白的亲缘关系最近,与玉米和水稻的亲缘关系较远。蛋白互作预测结果表明,与WAK蛋白存在互作关系的有抗病蛋白同源物、解旋酶家族蛋白、苏氨酸蛋白激酶等。实时荧光定量(qRT-PCR)分析表明,该基因在感病后迅速表达,且在抗病材料昆仑14号中的表达峰值显著高于Z1141(P<0.01),且高峰时期(8~9周)晚于在Z1141中的表达高峰时期(7~8周)。由此推测,HvnWAK基因在青稞抗条纹病的后期发挥重要的调控作用。

高动态范围条纹结构光在机检测技术及应用进展

条纹结构光技术是近年来发展迅速的非接触式测量方法,为机械加工在机检测提供了新的解决方案。由于加工环境光线复杂且金属零件本身具有高反光的特性,造成结构光在机检测的精度降低。将高动态范围(High Dynamic Range,HDR)技术应用于结构光检测中,可抑制高反光的影响,实现金属零件在复杂场景的测量。本文首先介绍了结构光测量原理,总结出HDR结构光在机检测面临的难点;其次,对HDR结构光技术进行了全面综述,以机械加工在机检测为背景,对基于硬件设备的HDR技术和基于条纹算法的HDR技术分别进行了归纳分析;然后,根据在机检测的条件需求,对各类技术进行总结,并比较不同方法的优缺点和在机检测的适用性;最后,结合近年来先进制造技术和精密测量的研究热点,对潜在应用进行分析,提出技术展望。

基于Hilbert变换的条纹-灰度线性投影三维测量

针对传统的条纹投影测量中绝对相位求解方法存在投影图像数量较多以及算法复杂程度高的问题,提出了一种基于Hilbert变换的条纹-灰度线性投影策略及相位求解方法,该方法仅使用3幅投影图像——1幅高频条纹图和2幅灰度线性变化图,通过Hilbert变换求得包裹相位,采用灰度线性变化图像得到基础相位,联立包裹相位和基础相位可得到条纹级数,进而得到绝对相位。通过构建的主动双目系统得到的三维重构结果发现,该方法可以有效恢复被测物体的三维形状,测量精度可达0.1 mm。

可见光条纹相机二维非线性快速标定技术

为了解决百ns级可见光条纹相机时空非线性标定需求,提出了通过构建一个时空二维分布的等间距标准光场快速标定条纹相机二维非线性的设想。通过序列脉冲光构造技术获得时间维度间距相等的参考点;通过光场空间调制技术获得空间维度间距相等的参考点。分析了序列脉冲光和光学系统的设计准则,基于该准则研制了一套可见光条纹相机二维非线性快速标定系统。该系统的时间分辨可达0.1 ns、空间分辨小于90 μm。基于该系统,通过单次扫描成像高效标定了国产某型条纹相机的扫描非线性、时间弥散、时间畸变和几何像差等非线性信息。此外,利用该系统对不同电路的扫描非线性进行了分析验证。该标定系统快速验证了双边扫描电路有利于优化扫描非线性。分析验证结果表明,该标定技术通过单次扫描即可对条纹相机的非线性参数进行标定。

双波长同步干涉检测中基于莫尔条纹加乘变换的合成波长载频交叠干涉术

双波长同步干涉测量(SDWI)能够以更高的效率扩展传统单波长干涉测量的测量范围。但是难以直接从双波长同步干涉测量中生成的加性莫尔条纹包络线中解耦提取所需波长较长的拍频合成波长(λs)信息。本文提出了一种从加性莫尔条纹图中提取相位分布信息的合成波长载频交叠干涉术。通过莫尔条纹加乘转换,在得到乘性莫尔条纹图中,合成波长的干涉信息以叠加形式独立于其他波长的干涉信息。随后,从4帧乘性莫尔条纹图的频谱滤波提取出相移为π/2的合成波长移相干涉图。最后,对提取的4帧合成波长移相干涉图进行重新排列合成单一时空条纹图(STF)。通过将时域相移转换为空域载频,利用频谱滤波和傅里叶逆变换提取出合成波长的测试相位。与传统的双波长空域傅里叶变换解调理论相比,本论文方法在不消除背景分量的情况下,所需空域线性载频仅为前者的0.127倍左右。仿真和实验结果验证了本文方法的可行性和适用性。

基于条纹管的压缩超快成像系统理论模拟

对基于压缩感知和条纹相机的压缩超快成像系统进行模拟仿真,原始三维图像I(x-y-t)经数字微镜设备(digital micromirror devices,DMD)进行编码调制,然后传输至狭缝全开条纹变像管,经偏转电场作用后,多幅不同时间图像将叠加,并在CCD上输出最后积分图像。采用总变分还原算法将CCD积分图像重构出多幅原始图像I(x-y-t)。对压缩超快成像系统的图像采集过程及还原算法进行了模拟仿真,获得了激光在空气介质中传输过程的8幅动态二维图像,每幅图像的曝光时间为12.5 ps,重构信号与原始信号的相似度为92%。

基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索研究

探月工程四期将发射嫦娥七号“鹊桥二号”中继星,搭载4.2 m口径的抛物面望远镜,与地面射电望远镜构成首个月轨空间VLBI。空间VLBI受中继星轨道扰动和星载设备时延等因素影响,射电源的预报时延模型无法引导相关处理机正常工作,需通过基于实测信号条纹搜索的方法找到符合要求的高精度时延模型。为此,提出一种基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索算法,研究在GPU集群上负载均衡的任务分配方法,并行实现相关处理模块和残余值搜索模块。通过RadioAstron 1 min观测数据验证,相较于目前CPU集群平台,GPU集群处理速度提升了27.0倍。

基于莫尔条纹的全周转角精密测量方法

由于将莫尔条纹图进行快速傅里叶变换时会导致频谱泄露,导致无法实现360°的全周精确测量,因此提出基于莫尔条纹的全周转角测量方法并搭建转角测量系统。以1°为步距,利用CMOS相机采集不同宽度的莫尔条纹图像,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)对条纹进行处理,得到光栅频谱信息。同时采用汉宁窗能量重心校正算法(Hanning-window energy centrobaric method,HnWECM)校正频谱,得到莫尔条纹图像表征转角的真实有效信息,实现全周精确测量。实验结果表明,该系统可快速精准地实现转角的全周测量,测量范围广,最大误差率为0.2433%。

基于汉宁窗变密度条纹的储罐沉降视觉测量方法

针对储罐沉降问题,提出一种基于汉宁窗变密度条纹和二维视觉的储罐沉降测量系统。将设计的汉宁窗变密度条纹附于被测储罐的表面,在一定距离处通过远焦成像相机对表面的条纹进行实时采集,再通过特定的图像处理算法对图像进行处理以提取储罐的沉降位移。通过SOLIDWORKS三维建模、运动仿真和图像成像模块模拟了不同条件下储罐沉降的图像序列,对主要的测量性能影响因素、测量可行性和准确性进行了模拟分析。搭建了储罐沉降模拟实验测量系统,对系统的测量性能进行了实验分析。结果表明,本测量方法可实现储罐沉降位移的实时监测,在7.5 m距离外沉降位移测量精度优于10μm。

基于增强条纹去除的超冷原子成像

吸收成像是超冷原子实验中定量测量的基础.典型的成像过程涉及记录探测光场和原子吸收光场的照片.在拍摄这两张照片的时间间隔内,由于探测光不可避免的抖动,会在成像过程中引入条纹噪声模式.常规的条纹去除算法虽然可以抑制这种噪声,但由于其忽略了原子吸收效应对噪声信号的调制,使得原子团上会出现无法完全消除的剩余条纹,并且这一现象会随着原子密度的增大而愈发明显.本文提出了一种创新的增强条纹去除算法,该方法考虑了原子的吸收效应,并通过主动调制噪声信号的强度,从根本上避免了剩余条纹的产生并显著提高了成像的信噪比.在处理均匀费米气体的吸收成像时,新算法成功将表征原子密度波动的相对标准偏差降低约37%.此外,本文还利用该方法对6Li费米原子超流中的第二声波进行了定量观测.与传统的条纹去除算法相比,我们的新方法将密度波关联函数的对比度提高了近4倍,密度响应谱强度提升约15%.上述结果表明,增强条纹去除算法不仅可以有效地抑制条纹噪声,而且更有利于在高密度原子体系中识别和探测一些重要物理效应.

青稞种质资源对条纹病的抗性鉴定

条纹病是青藏高原青稞生产上的重要种传病害之一,常采用药剂拌种防治,但培育和推广抗病品种是防控该病害最经济有效的措施。为发掘抗条纹病的优良青稞种质资源,本研究以田间鉴定和利用2个菌株室内人工接种鉴定相结合的方法,对231份青稞种质资源进行了抗条纹病评价,获得免疫性遗传资源材料20份,高抗类型材料18份,中抗类型材料44份,分别占鉴定总资源数的8.7%、7.8%、19.1%;其他149份青稞资源材料对条纹病表现为感病,其中36份材料为中度感病类型,113份材料为高度感病类型,感病材料占总鉴定材料的64.5%。

大麦抗条纹病基因定位研究进展

大麦条纹病是由麦类核腔菌引起的一种世界性的流行性病害,是我国大麦产区普遍发生且危害严重的病害之一,其中对长江流域和河西走廊为主的一些地区受害较为严重。研究表明,选育和利用抗病品种是防治条纹病害最有效、经济和安全的措施。本文综述了大麦条纹病病原菌、病状、抗性种质资源筛选及抗病基因定位等方面的研究进展,展望了大麦抗条纹病基因定位的重要性以及在抗病分子育种方面的应用前景。

青稞种质资源抗条纹病鉴定及抗病基因分子检测

【目的】为发掘更多的抗条纹病青稞种质资源,明确抗条纹病基因在青稞种质资源中分布状况。【方法】选用127份青稞种质资源,利用2个菌株室内人工接种方法进行抗病性鉴定和评价,并利用3个已知抗条纹病基因的SSR分子标记引物进行检测。【结果】127份资源中综合抗病表现免疫、高抗、中抗、高感和中感的分别有13、26、19、52和17份,分别占鉴定材料总数10.24%、20.47%、14.96%、40.94%和13.39%。Rdg基因分子标记检测结果表明,可能携带Rdg1a、Rdg2a和Rdg3的青稞种质资源数分别有3、40和11份,分别占供试材料的2.36%、31.50%和8.66%。【结论】‘青0027’可能同时含有Rdg2a和Rdg3这2个抗性基因。

基于条纹投影的复杂结构多维度信息传感技术(内封面文章·特邀)

随着精密加工和智能制造业的高速发展,在航空航天、汽车工业、工业检测等领域中,对复杂结构,例如:发动机组件、蜂窝结构件等在生产制造与使用过程中的形貌、形变及应变等多维度信息的测量需求日益增加。最近兴起的数字图像相关辅助条纹投影技术已被证明在复杂结构的形貌和形变测量方面具有独特优势。但目前由于两类方法各自不同的技术特点,基于两者结合的形貌、形变测量方法在测量精度、效率等方面存在诸多矛盾,难以兼顾高分辨率、多维度的测量需求,阻碍了该类技术进一步拓展应用。综述了课题组近年来发展的基于条纹投影的复杂结构多维度信息传感技术及最新的研究进展,系统回顾了两类方法结合时的条纹与散斑信息干扰、原始纹理被破坏、编码效率低等技术难点,并总结了对应的解决方案,最终实现了对复合材料编织结构、颗粒膨胀减震结构以及层叠结构等复杂结构的多维度信息传感。文中所提方法在不增加额外硬件的前提下,将传统条纹投影测量系统升级为多维度信息传感系统,可以同时测量2D纹理(T)、4D形貌(x,y,z,t)以及分析维度力学参数(形变d和应变s),突破了复杂结构高分辨率、高精度纹理形貌重建与形变应变分析的技术壁垒,有望在复杂结构可靠性分析、复合材料性能评估等领域中得到应用。

干涉式光纤陀螺跨条纹工作误差研究

在干涉式光纤陀螺中,当调制信号超出限制并进行2π复位时,调制信号输入的调制量与输入角速度间出现了2π的相位差,这使实际的干涉相位出现左移或右移2π,即跨条纹工作。在光纤陀螺闭环系统中,跨条纹工作产生的误差体现在随机游走系数和非线性度上。该文通过优化调制方案建立跨条纹误差抵消机制,可使跨条纹产生的误差互相抵消,从而提高光纤陀螺的非线性度和随机游走系数。经过仿真和实验表明该方法有效。

后加速内增强技术条纹相机及其非线性强度修正

为实现X射线条纹相机大动态范围性能和精密化诊断,从光子密度探测阈值出发,研究条纹相机后加速内增强技术理论.降低记录系统灵敏度限制的光子密度探测阈值,有利于提高动态范围性能.研制后加速内增强技术条纹相机,组建超快实验标定系统,实验显示相机动态范围达2578∶1.相比具有饱和效应的微通道板内增强技术,该技术扩展了动态范围性能.方向角各不相同的电子入射栅网时,电子的透过率不同,从而导致电子在荧光屏上信号强度的非线性.给出成像区域强度误差分布及其修正方法,相比较未修正的动态范围,误差在7.7%.后加速内增强技术系统结构紧凑,有利于提高条纹相机动态范围,有助于实现中国激光惯性约束核聚变定量测量和精密化诊断目标.

面向高反物体的区域映射自适应条纹投影方法

对于具有高反射率表面物体的测量,传统条纹投影方法无法测量出完整的三维信息。为了解决这一问题,采用了区域映射条纹投影方法(RMAFP),通过图像灰度值区分饱和区域,再采用改进的相移算法,得到饱和区域的相位与饱和度;相位值实现投影区域映射,再投影根据饱和度修正的标准条纹图,对原饱和区域重新测量,即可消除饱和现象,结合原非饱和区域像素的高精度相位,就能完成对高反物体的准确测量。实验过程仅需两轮投影即可实现,实验结果显示高反点的测量准确率为98%,同时对所有高反点均能得到较为准确的测量结果,表明该方法切实可行,可以完整地对复杂高反射率表面进行测量。

白光和激光扩展光源协同调节白光等厚干涉条纹

白光等厚干涉条纹是迈克尔逊干涉仪等光程的标志,由于其可观察范围小导致调节困难。通过分析常规调节方法中存在动镜调节方向、速度和是否消除回程差不易确定以及实验者易失去耐心等问题,提出使用白光和激光扩展光源协同调节的方法。根据激光干涉条纹的形状和移动方向确定动镜调节的方向和速度以及回程差是否消除,使实验者集中注意力,获得良好效果。通过实时对比激光和白光等厚干涉条纹,加深学生对白光等厚干涉条纹特点的理解。