基于精密运动的激光平面标定方法

在基于手持光刀法的三维测量中,激光平面标定缺少空间参照。针对该问题,提出基于精密运动的激光平面标定方法引入棋盘格标定靶作为激光平面的空间参照,将激光投射于棋盘格标定靶,通过铣床带动棋盘格标定靶精密运动,解算激光平面上两直线在摄像机坐标系下的位置,利用异面直线修正法确定激光平面的位置。实验结果表明,该方法具有精度高、鲁棒性好的特点。

Φ360mm激光平面干涉仪

为了强激光工程的需要 ,研究制造了一台口径 36 0 mm卧式激光平面干涉仪。仪器的测量精度为 λ/2 0 ,仪器配有 CCD相机图像处理系统 ,可目测 ,可拍摄照片 ,也可进行数字化处理。实用结果表明 ,该仪器是一台适合于光学车间生产检验的大口径高精度激光平面干涉仪。

基于正弦调制的激光平面测量系统的研究

针对高精度的大平面测量,构建了一种基于正弦调制的激光平面测量系统。该系统以激光器(LD)为光源,位置敏感探测器(PSD)为光电探测器,通过柱面透镜扩束获得测量基准平面—激光平面。分析了影响系统测量精度的主要因素,提出采用光源正弦调制的方法,以提高测量系统的抗干扰能力。实验结果表明:该系统具有较高的测量精度和输出稳定性。

LGB-1型激光平面铅直仪的结构分析

本文介绍了最新研制的LGB-1型激光平面铅直仪的主要结构特点,对测量精度及光斑大小进行了分析,并提供了最后检测和鉴定的结果.

激光平面仪在倾斜面定位测量中的应用与研究

本文通过一项具体工程实例,对倾斜面上建筑物的定位测量进行了探讨与研究。从而摸索出一种用激光平面仪经过改装进行倾斜面上定位测量的方法。通过实践证明,此方法是科学可靠的,与常规的测量方法相比有操作简单、易于实施、节省人力、安全可靠、精确度高等诸多优点。受到国内外有关工程方的共同认可,并一致认为有一定的推广意义。文中对有关内容作了较为详细的说明,可供有关人员的研究参考和推广使用。

激光平面测量系统的研究

介绍了一种可用于精密平面测量的新方法,以柱面透镜产生的激光平面作为基准平面,凭借激光平面的稳定性进行系统的精密测量。先利用激光平面产生系统将点光源变成线光源,即把线状光束变成光平面,位置敏感元件PSD安装在被测平面的测量靶上。测量靶一边移动,PSD一边拾取激光平面信号,经放大滤波、A/D转换、单片机(MCU)数据处理后,将结果输送到显示屏(LED)。

激光平面系统的设计与实现

具有激光平面系统的农用、建筑智能机器在农业生产、机械加工以及建筑安装工程领域都有广阔的应用前景.本文设计了激光平面系统的光源整形变换装置和光束探测装置,论述了光束接收装置的背景噪声的特点并提出相应的解决方法.本激光平面系统可使误差控制在120m范围内不超过±10mm.

“JPJ-Ⅱ”型激光平面度仪随动系统设计原理

介绍了激光平面度仪的工作原理及设计中注意问题。该设计思路新颖 ,测量精确度高 ,速度快 ,测量结果直观。由传统的直线法测量大平面改为点接触式测量 ,是大平面平面度等参数测量的换代产品。

“JYJ-J型激光平面度仪”光电瞄准精度

“JYJ-J型激光平面度仪”是新型的平面度测量仪,是用一个在空间自动安平的“激光平面”,作为被测平面的“过度基准平面”,通过放置在被测平面的“光电测头”自动跟踪光束的过程,测得其平面度误差的原始数据。该值的数字形式显示,用电信号输入计算机,由专用程序直接算出被测平面的平面度误差,其对2m×2m平板平面度测量方法误差≤±2.5μm,具体分析如下:

激光平面（水准）仪在工程建设中的应用

激光平面（水准）仪是当今工程建设中控制测量的一种先进技术设备，在工程控制测量和工程施工中的有着广泛的用途，文中叙述了激光平面（水准）仪的组成及在工程中的使用。

“JYJ-J型激光平面度仪”光电瞄准精度

“JPJ—J型激光平面度仪”是新型的平面度测量仪,是用一个在空间自动安平的“激光平面”做为被测平面的“过度基准平面”,通过放置在被测平面的“光电测头”自动跟踪光束的过程,测得其平面度误差的原始数据。该值的数字形式显示,用电信号输入计算机,由专用程序直接算出被测平面的平面度误差,其对2M×2M平板平面度测量方法误差≤±2.5um,具体分析如下:

基于紫外激光的羟基-平面激光诱导荧光探测研究进展

羟基(OH)是一种广泛存在于燃烧反应过程中的产物,在燃烧诊断技术中,基于羟基的二维空间分布常用于表征火焰的锋面结构,同时羟基也是表征火焰温度、火焰面密度和热释放速率等特征的重要参数。对燃烧火焰中的羟基进行有效探测是探究燃烧动力学演变过程,揭示火焰随机事件产生机理的重要支撑。平面激光诱导荧光(PLIF)技术作为一种光学测量方法,具有时空分辨率高、无干扰、可进行组份选择等优点,已成功用于对本生灯火焰、湍流火焰、旋流火焰和超声速火焰等多种燃烧火焰进行结构观测,为建立燃烧模型提供了重要参考。本文从PLIF探测的基本原理开始,梳理了PLIF技术在燃烧诊断领域的发展历程和研究现状,介绍了基于染料激光、光参量振荡和钛宝石三倍频方式实现的PLIF紫外光源技术,并对不同技术路线的特点进行了讨论,最后对用于OH-PLIF的紫外激光技术发展进行了展望。

用于大尺度模型发动机高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统

针对大尺度模型发动机试验台工作时间短(~百毫秒到秒量级)和激光能量要求高(>1 mJ)的特点,常规的紫外激光系统不能满足发动机燃烧流场精细化测量需求,要求用于高频平面激光诱导荧光(PLIF)测量的紫外激光系统同时满足脉冲串时间间隔短和激光输出能量高,并且系统具有高可靠性和环境适应性。设计了一套用于真实发动机地面试验台高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统,能够获取有效的火焰动力学数据。脉冲串紫外激光系统采用自主研制的脉冲串模式激光器泵浦染料激光器,具备能量监测、波长监测和片光分布监测等功能,可以校正激光参数对测量结果的影响。其中脉冲串模式激光器采用电光调Q、脉冲串模式和MOPA技术,使输出的泵浦激光具有高脉冲能量(~50 mJ@532 nm)、短脉冲宽度(~10.8 ns)和较高的脉冲串频率(20 Hz)。脉冲串紫外激光系统的串时间间隔为50 ms,是国外激光器脉冲串间隔时间的1/200;系统整体转换效率为6%,紫外单脉冲能量为2.95 mJ@283 nm,是国外连续脉冲激光器典型能量值的7倍。为满足发动机地面试验台测量需求,自主集成了工程可用的高可靠性移动式10 kHz PLIF测量系统,具有抗震、防潮和防尘等功能,提升了高频PLIF系统的环境适应能力。国内首次在中国空气动力研究与发展中心的脉冲燃烧风洞上实现了大尺度模型发动机燃烧流场远距离大视场成像测量(~15 cm),获得了高信噪比的氢燃料及乙烯燃料高动态燃烧过程可视化结果。未来可结合光谱图像特征提取与分析方法对其燃烧状态和动态过程开展研究,为发动机复杂流动燃烧机理研究、CFD仿真和发动机设计水平提升提供支撑。

壁面冷却空气对贫油吹熄特性影响的激光诊断研究

针对燃烧室中冷却壁面的冷却气膜会影响燃烧室内的流场、改变回流区结构,从而影响贫油吹熄特性这一问题,在一带有气膜冷却的旋流燃烧室上开展了不同壁面空气占比下的贫油吹熄极限测量。结果表明:壁面冷却空气占比达到0.2时,不同燃油流量下,以全局空气流量计算,燃烧室吹熄当量比降低的范围在0.09~0.1之间;以主流空气计算,吹熄当量比降低范围在0.01~0.028之间。为了更加深入研究这一规律的原因,开展了平面激光诱导荧光(PLIF)激光诊断测量,可知引入壁面冷却空气后,OH基更集中分布在靠近燃烧室底部的火焰根部。在稳定火焰工况中,与近吹熄火焰相比,在燃烧室底部附近的火焰中央有大量OH基分布,这将有助于火焰的稳定,并拓宽贫油吹熄极限。米氏散射实验结果表明,引入壁面冷却空气后可使燃油液滴更集中分布在燃烧室底部附近,这将导致根部火焰局部当量比提高,易于形成稳定的火焰。结合所得实验结果,在所使用的旋流模型燃烧室内,加入占比为0.2的壁面冷却空气,可以拓宽燃烧室的贫油吹熄极限,有助于火焰的稳定。研究结果有望对带有冷却气膜的燃烧室的燃烧稳定性调控问题提供一定的理论指导。

激光平面扫描3D测量系统快速标定技术

建立了激光平面扫描3D测量数学模型,提出了一种全新的3D测量系统参数的快速标定方法,设计了由2个完全垂直的平面组成的立体标定靶标,使用1个靶标可同时标定测量系统的摄像机参数和光平面方程参数。采用该方法对激光平面扫描测量系统进行了参数标定,用标定后的系统对标准平面进行了测量,空间测量精度优于0.1mm。

纳米示踪平面激光散射技术在激波复杂流场测量中的应用

在激波以及激波边界层相互作用这类含激波的复杂流场中,流场结构具有明显的三维特征.研究这类流场,采用纹影、阴影和干涉等传统流动显示技术空间分辨率较低,难以分辨流场的三维特性.基于纳米示踪的平面激光散射技术(nano-tracer planar laser scattering,NPLS),是作者近年来开发的一种新的研究超声速流场的测试与显示技术,可对超声速复杂三维流场进行高时空分辨率流动显示与测量.NPLS技术的特点使其成为测量激波复杂流场的有力手段.近年来,作者以NPLS技术为主要手段,对航空航天领域典型的激波复杂流场进行了试验研究,包括超声速弹头绕流、超声速混合层、超声速边界层,以及激波边界层相互作用流场,显示出NPLS技术在激波复杂流场精细测试与流动显示中优势.本文简要介绍NPLS技术在激波复杂流场测量中应用的研究进展.

利用平面激光诱导荧光技术测量燃烧场内NO的浓度分布

介绍了平面激光诱导荧光的原理及实验装置,利用可调谐OPO激光器,在甲烷 空气火焰及一些高能燃剂燃烧火焰中测得了NO分子在不同压力、不同燃烧时刻的系列荧光谱线及二维浓度分布,并给出实验结果分析。

平面激光诱导荧光技术用于快速液-液混合过程温度场测量

利用平面激光诱导荧光技术(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)研究了毫米尺度流道内,两股不同温度液膜的错流混合过程.根据激光诱导作用下荧光强度的温度依赖特性,可视化地揭示了液-液错流混合区的二维温度场分布.采用温度离析度(Intensity of Segregation,IOS)的概念定量描述了液-液混合的发展过程,分析了不同射流动量比对混合过程的影响.计算了该过程混合区水的总传热系数,与纯湍流作用的总传热系数比较发现,两液膜撞击射流对传热有强化作用,射流动量比是影响其总传热系数的重要因素.

双色平面激光诱导荧光瞬态燃烧场测温实验

在复杂的燃烧流场等试验研究中,平面激光诱导荧光技术(PLIF)被用于特定气体分子浓度分布、火焰构造和温度分布的测量。基于双色激光诱导荧光测温原理,设计了双激发PLIF系统,选取两条合适的OH自由基激励线,定量测量了甲烷-空气预混火焰的二维瞬态温度场分布。实验中,通过对两个激光脉冲功率和激光轮廓分布监控以及双ICCD成像的空间位置校正,提高了测量的精细程度。给出了测量结果,并与稳态燃烧场火焰的热电偶测量结果进行了对比,不确定度优于5%,这种二维瞬态测温技术能够满足超声速燃烧诊断中的应用。

瞬态流场定量测量中平面激光诱导荧光图像的降噪

研究并评价了单幅荧光图像的降噪方法,以便真实、有效地获得用于瞬态流场测量的荧光图像的流场参数。分析了单幅荧光图像中的噪声来源,根据对双线测温信息提取的影响程度,确定米散射强噪声作为主要的滤波对象。分析了不同数字滤波方法的适用范围,并对丙酮荧光显示的流场图像进行了降噪处理。通过检查荧光图像与滤波处理图像的差值图像中含有荧光图像结构信息的程度评价了降噪效果。比较表明,形态学开运算图像重构滤波方法对荧光图像中米散射强噪声去除效果较好,并可较好地保护图像中原有荧光信息的细节。采用形态学开运算图像重构滤波方法对Q2(11)线与P1(7)线激励甲烷/空气预混火焰获得的荧光图像进行处理,得到了较为平滑的二维温度分布,测量温度在2 000K左右。结果表明,形态学滤波方法在瞬态流场定量测量的PLIF图像降噪处理方面具有一定的应用潜力。