cMUT阵元的声学分析与环形扫描成像

电容式微机械超声换能器(cMUT)具有宽带宽、灵敏度高、机械阻抗低和与电子电路集成制造等优点。由于超声换能器声场设计的好坏决定了成像质量的优劣,为了明确阵元参数与辐射声场的关系,该文对不同的阵元参数进行了计算仿真。与压电陶瓷超声换能器的结构不同,cMUT阵元是由多个电容单元(cell)并联构成。因此分析了cell的半径、cell数量、间距、振动频率等阵元参数与辐射声场分布、远近场分界点、辐射声压、指向性的关系,并进行了声轴声压与指向性实验测试验证。理论与实验测试结果基本一致。通过仿真计算,选用一种已制备的指向性强、发射性能好的cMUT单阵元器件对鸡骨进行了环形扫描和成像,实现了对生物体组织横截面的超声CT成像,验证了所制备的cMUT器件的可用性。此研究对工业与医学成像领域具有重要的参考价值。

基于OSLO软件的环形扫描激光视觉传感器的光学设计

利用OSLO软件,开发了一种环形扫描激光视觉传感器的光学系统,并介绍了其设计原理和特点。针对给出的系统特点和技术要求,采用简单的凹凸双透镜的结构完成光学系统的设计。对视觉传感器系统的外形尺寸、成像质量进行了评价,结果表明,该系统的光学性能和成像质量均满足设计指标要求。

激光诱导击穿光谱的环形扫描探测与元素分布分析

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种元素快速分析手段,具有无需样品预处理、实时在线、非接触、多元素同时探测等诸多优点,已在多个领域获得应用。搭建了一套可实现环形扫描探测的LIBS光谱探测系统,通过探测结果获得元素分布情况,进而实现元素高浓度区域反演,为环境异常情况监测、污染源追踪甚至矿藏勘察提供一种有效的快速实时分析方法。该系统运行过程中不需要整体移动,只通过旋转部分光学器件即可完成360°全方位的快速扫描与探测,进而以所采集到的光谱强度获知不同扫描角度下的元素分布情况,用于反演元素高浓度区域的具体方位,达到源头位置判定的目的。为验证所提出的LIBS环形扫描设想,评估所搭建系统的探测能力,实验中以海水为探测样品制备富含K,Ca,Na和Mg的喷雾模拟污染源喷发情况,通过标志性元素Na的LIBS光谱强度增长作为目标寻源的主要依据,以每10°为间隔对360°范围内的元素情况进行了扫描探测。实验结果显示该系统能够较为准确地反演出目标源头的具体方位,但需要进行必要的探测结果校正。校正过程具体包括"信号浮动校正"和"探测效率校正"两个方面,前者用于降低LIBS探测过程中信号的不稳定性,主要通过选用内标元素进行信号波动的校正;后者则是减小探测过程中安装调试误差,以环境中均匀分布元素的探测结果完成各扫描位置的光谱采集效率修正。经过校正后的环形扫描数据显示,搭建的系统不仅在大扫描半径(250,300 mm)下能够准确获得"喷发源"位置外,还能够在离喷发位置较远、短扫描半径下(100 mm)明确元素高浓度区域的具体方位。因此,提出的这种适用于LIBS技术的环形扫描探测的硬件结构,实验验证了该结构能够实现近似"雷达"的扫描分析,通过元素光谱信号强度反馈用以实现目标具体方位的判断,进而达到目标寻源的分析目的。

环形扫描激光视觉传感器的光学系统设计

在焊接自动化控制中,视觉传感技术由于其非接触、反应速度快、抗干扰能力强而广受关注。本文结合主动光视觉技术和被动光视觉技术的优点,开发了环形扫描激光视觉传感器的光学系统。针对给出的环形扫描激光视觉传感器的光学系统设计特点和技术要求,玻璃材料选取肖特厂牌号为N-BAK4和N-SF10,采用简单的凹凸双透镜的结构完成光学系统的设计。设计评价结果表明,该系统的光学性能和成像质量均满足设计指标要求。

激光沉积成形分区环形扫描路径生成算法

为减小激光沉积成形层温度梯度及制件残余应力,结合激光沉积成形金属薄壁件结构的特点,进行了分区环形扫描验证性实验,实验结果表明:采用分区环形扫描路径,可有效减小成形件的残余应力。提出了一种分区环形扫描路径生成算法。为避免扫描线过长引起的翘曲变形,结合激光沉积成形扫描线极限长度,提出了一种基于扫描线极限长度阈值内极值点搜索的分区算法,对独立轮廓组进行分区;针对薄壁件壁厚多变的结构特点,依据壁厚判断的扫描方式优选准则,采用中线扫描与环形扫描相结合的算法,生成分区自适应环形扫描路径;同时为避免扫描环间过渡区的过熔覆,采用端点偏置算法实现扫描环间的平滑过渡连接;最后为减小层面温度梯度和制件残余应力,提出一种基于四色定理的分区扫描顺序优化算法。

DDL-V测井系列环形声波扫描成像仪资料处理途径的改进

本文分析了DDL-V测井系列环形声波扫描成像测井仪资料处理目前存在的主要问题，以及在DPP测井解释软件进行DDL-V测井系列环形声波扫描成像测井仪资料处理存在的难点。针对存在的问题和难点，开展了在DPP测井解释软件上进行DDL-V测井系列环形声波扫描成像测井仪资料处理方法的研究，并取得了成功。与早期APOLLO工作站上的处理效果相比，新改进DDL-V测井系列环形声波扫描成像测井资料处理成果，无论在资料处理时效，还是处理质量等方面均有明显提高。该项技术改造的成功，为推广DDL-V测井系列环形声波扫描成像测井仪奠定了基础。

激光扫描糙米三维可视化数字建模

糙米建模是深入研究碾白加工的基础。以离散断层截面环形扫描组合搭建原理为基础,高精度激光位移传感器为检测仪器,设计开发糙米数字化检测装置,实现糙米离散截面的非接触数字化测量。针对原始测量数据的特点进行了滑动平均滤波及椭圆拟合处理,并对处理前后的数据进行了误差对比分析。建模过程结合逆向工程领域的基本理论探讨了糙米三维可视化数字建模方法,构建基于椭圆参数和经纬包络描述的糙米数字化模型,可为研究糙米加工提供有效参考。

3-D成像新技术——光学外差扫描全息术(英文)

介绍了一种新的3 D成像技术—光学外差扫描全息术的基本原理,以及基于光学外差扫描全息术基本原理的环形光栅光学扫描全息术,描述了其与传统的光学外差扫描全息术相比具有的优势。最后,以光学外差扫描全息术在三维空间滤波、遥感和三维混浊液体中成像应用为例,阐述了这一新技术的应用前景。

基于SLM快速成型方法的注塑模具随形冷却水路关键技术研究

介绍了注塑模随形水路有关理论及其选择性激光熔化(SLM)成型金属零件的扫描加工原理,提出了用三维CAD软件结合CAE软件设计注塑模具随形水路的简要操作过程,分析了SLM工艺加工含有随形水路的金属模具的优势,研究了SLM工艺激光扫描路径导致金属零件的翘曲变形,提出了抑制翘曲变形及增加金属零件致密度的优化激光扫描路径。

对倾斜物体宽度的图像检测技术研究

为了快速、高效地检测物体的尺度,对光电图像检测与处理技术进行了研究。针对倾斜对称物体的宽度测量,提出了一种新的尺度测量算法——环形扫描法。环形扫描法主要通过圆环形搜索方式来确定点与物体的关系。详细叙述了此算法的由来、原理和具体的使用方法。

大规模DEM数据并行可视域分析算法研究

可视域分析是具有高时间复杂性的地理计算,在进行大规模数字高程模型(DEM)数据的可视域分析时,传统的串行算法往往难以满足实际需求;提出一种基于环形扫描环的并行可视域分析算法,可以快速计算视点在大范围内的可视域范围,与传统的扫描线算法相比,并行环形扫描线算法以阵面方式向外扩张,从而避免了各坐标点角度的重复计算;通过试验对比发现,并行环形扫描线算法的计算效率约为ArcGIS 10.0中可视域分析的20倍,完全可以满足大规模DEM数据的可视域分析需求。

球面光学元件表面疵病的自动检测技术研究

针对球面光学元件的特点,以及自动检测的需要,提出了环形扫描的检测方法。设计了扫描方案并搭建了实验平台,分析了扫描速度对图像拼接的影响,以及所选光源数目对成像质量的影响。通过实验证明:对口径为20mm,曲率半径为50mm的透镜选取40mm/s的扫描速度,以及三个LED光源照明,可以达到检测的要求。通过GUI参数界面的编写,可以很好地解决不同曲率半径及口径的检测问题。

Mg-Gd-Y合金时效初期析出结构的形成和演变

本文利用原子分辨的高角环形暗场扫描透射电镜(HADDF-STEM)成像技术并结合第一性原理计算的方法研究了Mg97Gd2Y1(at.%)合金200℃时效初期结构的形成和演变过程。结果表明,合金时效初期优先形成与富稀土原子柱近邻组合关联的各种纳米级细小富稀土团簇。这些由富稀土原子柱构建的团簇可以通过分解、重组而转变成β′′型局域网格状析出以及"之"字形G.P.区,进而形成β′相晶核。通过对具有典型构型的析出团簇形成能和结合能的计算,进一步验证了合金时效初期结构演变过程的合理性。

氧化铝表面Ti修饰对负载金属Mo分散性能的影响

分别用扫描透射-高角环形暗场像(HAADF-STEM)和高分辨电子显微技术(HREM)表征了氧化态和硫化态Mo/Al_2O_3,Mo/6%TiO_2-Al_2O_3,Mo/12%TiO_2-Al_2O_3催化剂中MoO_3颗粒尺寸和MoS_2片晶的层数与长度,发现氧化态催化剂中MoO_3颗粒的平均尺寸从Ti修饰前的0.7nm增加到修饰后的1.0nm;硫化态催化剂中MoS_2片晶的平均层数从1.1增加到1.2,平均长度从3.0nm增加到3.2nm。并从金属-载体相互作用理论解释了其形成机理。基于以上结果,根据MoO_3颗粒和MoS_2片晶中钼原子数变化,研究了催化剂硫化过程中金属晶粒的生长演变过程。

Mg-Gd-Y合金中与β'相粗化相关的析出结构

为了研究Mg_(97)Gd_(2)Y_(1)合金中β'相的粗化过程以及相关析出结构的形成和演变机制,使用原子分辨的高角度环形暗场-扫描透射电子显微镜(high angle annular dark field scanning transmission electron microscope,HAADF-STEM)成像技术表征了合金不同时效阶段形成的析出结构,并结合第一性原理计算的方法分析了它们的稳定性.结果表明,相关的β_(F)'、β_(M)和β″相主要在β'相粗化过程的早期形成,它们的形成与β'相相界面周围存在较高的错配应变场密切相关;随着β'相粗化过程的进行,β_(M)和β″相的尺寸和数量逐渐减少,而由β'与β_(F)'相交替组成的竹节状析出物增多,成为合金基体中主要的析出结构;当错配应变足够大时,β_(F)'相内部出现位错,β相在位错处可以形核,并逐渐长大成为基体中主要的平衡析出结构.

环形子孔径扫描锥形镜面形检测方法研究

提出一种新的基于环形子孔径扫描的锥形镜面形测量方法,该方法可实现大口径、不同锥角的锥形镜面形的通用化测量。使用微动扫描台移动锥形镜,同时测量待测锥面法线方向若干环带的相位,提取有效像素并通过插值拼接得到被测锥形镜的面形。该方法可实现锥角大于96.4°的锥形镜面形的测量,测量口径可达100 mm以上,理论测量精度达到λ/4 PV(λ为波长;PV为峰谷值)。使用ZYGO公司4英寸(1 inch=2.54 cm)的DynaFiz干涉仪对一个标称角度为140°的凸面锥形镜顶部的面形进行检测,被测样品旋转90°前后的面形检测结果与使用Taylor-Hobson公司LuphoScan轮廓仪检测结果一致,PV值相差0.54μm,验证了该方法的可行性。

扫描环形光斑激光束优化研究

激光束的形状和能量分布限定了激光的应用范围,为满足不同的激光加工需要,必须对激光束进行变换。针对实验室用CO2激光器在热处理方面的应用,提出了激光扫描环形光斑光束优化法。基于温度场叠加原理建立了扫描环形光斑温度场的数学模型,模拟其温度场,可得到其温度分布特性;通过实验研究,分析了聚焦光斑与扫描环形光斑在激光淬火中对材料的热作用效果。结果表明,扫描环形光斑能改善激光热处理硬化层分布。理论和实验研究表明,激光扫描环形光斑技术可以实现激光热处理光束的优化,有一定的应用前景。

铝锂合金纳米析出相结构与性能综述

纳米析出相种类、大小、形状、分布以及析出序列的调控是理解和设计第3、4代铝锂合金的基础。总结了铝锂合金中典型的Cu、Mg、Ag、Si合金元素作用下所产生的纳米析出相。重点介绍了Al-Li-Cu系中的δ′(Al3Li)相以及δ′(Al3Li)/Al3Sc核壳结构非平衡成分的稳定性问题、θ′(Al2Cu)/α-Al共格、半共格界面结构以及界面处的Cu元素偏析行为、δ′/θ′/δ′复合沉淀相中对立δ′相的“同相”和“反相”的位相关系起因,以及T1(Al2CuLi)的多种晶体结构模型;Al-Li-Cu-Mg系中的S(Al2CuMg)相与基体的界面结构、Ω(Al2Cu)相的抗粗化以及空位诱导的形核起源;Al-Li-Cu-Mg-Si系中的σ(Al5Cu6Mg2)-S′、σ-Ω由Si、Ag原子造成的竞争关系以及Q(Al3Cu2Mg9Si7)相中存在的本征点缺陷模型实现与B′(Al3Mg9Si7)的相互转变。结合X射线衍射、高分辨透射电子显微镜像、高角环形暗场扫描透射电子显微镜像以及第一性原理理论计算方法,为理解纳米沉淀相的性能提供启发。

小曲率半径零件光学测量系统研究

针对航空发动机小曲率半径零件检测的高精度要求，探究接触式与非接触式三坐标测量机对小曲率半径零件测量的优缺点，搭建了一套以三坐标测量机为平台搭配光学测头的小曲率半径零件测量系统，提出了一种高效精准的小曲率半径测量方法。该系统测量微小曲率半径使用的环形光三角法激光扫描测头具有数据采集更加方便、受光线遮挡影响小的特点。使用测量细微针规的方法验证该系统对于叶片进排气边测量的可行性，得到了相关数据并分析测量系统对小曲率半径零部件的测量能力。

肌肉血肿的临床及CT诊断

目的探讨肌肉血肿的CT诊断及临床意义。资料与方法回顾性分析经手术或穿刺证实的肌肉血肿患者资料13例,全部病例均行平扫及增强扫描,其中11例行双期、2例行单期增强扫描。结果 13例均为亚急性肌束内血肿。平扫均见肌肉肿胀,相邻肌肉脂肪间隙消失或变窄,4例见高密度块影或结节,7例为混杂密度块影,2例仅肌肉肿胀伴斑点或"羽毛"状稍高密度。增强扫描均呈薄壁环形强化,其中11例内见较高密度片团或结节影被低密度影环绕,即"岛屿征",2例为环形强化中相对一致的低密度影。结论 CT增强扫描对肌肉血肿尤其是亚急性肌束内血肿能做出正确诊断,"岛屿征"在肌肉血肿的诊断中具有重要价值。