超声全聚焦成像的裂纹类缺陷定量误差分析

虽然超声全聚焦成像(total focusing method,TFM)具有直观显示裂纹特征的明显优势,但通过TFM图像进行裂纹定量时不可避免地出现测量误差。该文采用模拟与实验对比的方式,分析TFM技术的裂纹定量误差。从超声波波长对缺陷深度的影响规律入手,分析和研究裂纹长度和取向的全聚焦图像测量误差原因。最后,通过模拟实验对比的方式验证裂纹定量误差。研究结果表明,裂纹上、下尖端的测量深度比实际深度均有所下沉,但两者下沉的深度基本相同,相差在0.6 mm以内,裂纹长度的测量误差范围为0~1 mm,带取向裂纹的取向测量误差基本保持在3°以内。因此,上、下尖端在深度上的测量误差对裂纹长度和取向的影响极小。经实验验证,裂纹深度、长度及取向误差的结论与模拟的结论一致。

Transformation of CSD When Crystal Shape Changes with Crystal Size into CLD from FBRM by Using Monte Carlo Analysis

In manufacturing process, it is necessary to measure change in CSD (Crystal Size Distribution) with time accurately because CSD is one of the most important indices that evaluate quality of products. FBRM (Focused Beam Reflectance Measurement) can measure CLD (Chord Length Distribution) in line, but CLD is different from CSD because of principle of FBRM. However, if CSD is determined beforehand, CLD can be calculated from the CSD with statistical method. First, when crystal shape is defined from the characteristic crystal size, the matrix of each crystal shape which transforms CSD into CLD in a uniform manner is calculated with Monte Carlo analysis. Characteristic crystal size is added to the variables defining chord length in order to avoid complex integrals and apply the change in crystal shape with characteristic crystal size to the transforming matrix. Secondly, CSD and CLD are actually measured in suspension of acetaminophen in ethanol and suspension of L-arginine in water to demonstrate the validity of 2 matrices. Lastly, these matrices are multiplied by some simple CSD models to test the properties of these matrices and demonstrate the utility of this transformation.

X射线管的焦点仿真设计研究

在X射线管中焦点的形状和尺寸对影像质量起着决定性作用。本文使用CST Studio Suite软件进行仿真设计,研究了栅极电压和聚焦结构对焦点的影响,开展了焦点形成机理、电极结构与静电聚焦等理论分析,为X射线管的结构设计提供规律参照。

合成孔径聚焦技术在超声衍射时差法缺陷长度定量中的应用研究

超声衍射时差法（Time of flight diffraction,TOFD）中由于探头具有一定声束宽度使得缺陷D扫描图像中存在甩弧现象,导致检测图像横向分辨率差,缺陷起始位置确定困难,长度定量误差大。为了提高缺陷长度定量精度,引入合成孔径聚焦技术（Synthetic aperture focusing technology,SAFT）,并建立D扫描图像SAFT数学模型。借助CIVA仿真软件,对长度范围为5.0~45.0 mm的9个矩形槽进行TOFD检测D扫描模拟,并利用SAFT对D扫描图像进行处理与重建,结果显示缺陷的有效衍射信号得到增强,甩弧现象减弱甚至消失;对于长度为5.0 mm的矩形槽,经SAFT处理后,缺陷定量误差为-0.4 mm。将该方法应用到长度分别为5.0 mm和40.0 mm的表面开口槽试验D扫描图像处理中,缺陷长度定量误差分别为0.4 mm和0.8 mm。研究结果表明,通过D-SAFT技术能够有效提高缺陷D扫描图像横向分辨率,实现缺陷长度精确定量。

一种ISAR目标转动补偿及图像尺寸标定方法

通过对逆合成孔径雷达(ISAR)匀速平面旋转体散射中心的距离和多普勒走动分析,提出一种ISAR目标转动速度及旋转中心估计算法,并实现目标聚焦成像.该方法通过Keystone变换补偿一阶距离走动,采用匹配处理补偿一阶多普勒走动,从而实现对非合作目标的转动补偿和聚焦成像.进而,通过图像质量评价获得目标转速和等效旋转中心联合估计.结合对目标的转动估计,提出了较完整的高分辨ISAR聚焦成像及图像尺度标定的处理流程,并分析了其应用条件.最后,通过实测飞机目标数据验证了该方法的有效性.

O形密封圈尺寸视觉精密测量技术

针对现有O形密封圈尺寸测量方法的局限性,设计基于主动视觉的精密检测方法,并对快速自动调焦、亚像素边缘检测、边缘点拟合技术进行了研究。将快速自动调焦过程分为3个阶段,使用大步长和方差函数,结合灰度切割对比度增强与中值滤波,完成粗调焦;使用小步长和Tenengrad函数,完成细调焦;采用Brenner函数和微步距完成高灵敏度调焦.用Zernike矩算法对边缘点进行亚像素定位,并采用面积最小误差法拟合边缘点,求取O形密封圈的内径、外径.实验结果表明:本文方法经过16步搜索,在15 s内可自动完成调焦;与传统方法相比,通过亚像素提取,能将内外径测量结果达到微米级,满足O形密封圈测量需求.

适用于无人机小型吊舱的变焦控制系统设计

随着无人机光电吊舱向小型化发展,对其变焦系统提出小型化、快速化的要求。本文设计了一种小型分段变焦系统。利用步进电机和透过型光遮断传感器构成调焦组件,设计了系统硬件电路和调焦算法,实现了光学镜头的快速分段变焦和焦距值的实时输出。系统采用离线方式标定聚焦点位置和焦距值,标定过程中使用Tenengrad函数、Brenner函数、平方梯度函数判断出聚焦点位置,同时利用自准直法测焦仪测量镜头的焦距值。最终实现变焦系统重量小于100g,焦距值误差小于1%,短焦与长焦的切换时间小于1.7s。

小试件材料弹性常数超声测量方法的研究

介绍了针对小试件材料力学性能测试的特殊需求而设计的超声精密测量系统和测试方法,并进行了实验验证.系统基于声学显微镜技术,利用超声波线聚焦PVDF探头,通过同时测定纵波和漏表面波波速来表征材料的弹性常数等.对不同材料的小试件弹性常数进行了测量,测量结果与常规实验结果和理论值相吻合,表明该方法可行,结果可靠.误差分析结果表明本测试系统及测试方法具有较高的测量精度,泊松比和杨氏模量的测量误差均小于3%,能够满足工程及科学研究的要求.此外,该系统不仅适用于各向同性材料,而且适用于各向异性材料,为进一步评价块体纳米材料制备工艺和表征纳米材料的力学性能奠定了基础.

超声C扫描检测铝合金电阻点焊的焊核直径

介绍采用水浸超声聚焦回波检测法检测铝合金电阻点焊焊核直径。对接头焊点的C扫描及对局部点的A扫描信号的采集与分析,经实际焊点横截面的金相观察对比,可以较准确确定点焊的焊核直径。

聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)在页岩纳米级孔隙结构研究中的应用

页岩中大量发育的纳米级孔隙组成了页岩气储集的主要空间。聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)通过对页岩样品的连续切割和成像,能够在纳米尺度上三维重建页岩的空间分布。依据不同岩石组分灰度值的差异,可以将页岩内的孔隙、有机质、黄铁矿等分割提取出来,不仅可以三维展示其空间分布形态,还可以对孔隙的分布特征和孔隙度等参数进行定量计算。聚集离子束扫描电镜在页岩纳米孔隙中的应用,将给页岩微观结构的深入研究提供新的研究手段。

微波离子源聚焦离子束光学系统的研究

设计了一种微波离子源的聚焦离子束光学系统，分析计算了该光学系统的束径，并数值模拟了由空间电荷作用造成的束径增宽效应，找出了影响束斑大小的主要因素和减小束径的方法。测试结果表明，在束能为２５ｋｅＶ时，束流为１４８ｎＡ，束径约为２０μｍ左右。

中小企业对地区可持续发展的影响研究——兼对广东珠三角中小企业发展的调查分析

在地区经济发展过程中,中小企业起了很大作用。中小企业的转移会造成一个地区内各类经济之间的失衡,进而导致该地区经济的衰退。本文回顾了发达国家和地区中小企业由发展到转移的周期是20年左右,这个周期有缩短的迹象;分析了中小企业对一个地区的影响;研究了广东珠三角地区中小企业保持了20多年的高速发展并还在进一步发展的例外;总结了珠三角中小企业发展的经验:集群、聚类、聚焦和抓住两头;进而指出一个地区促进中小企业发展的条件。

束流聚焦影响因素的束矩阵法计算分析

利用束矩阵的数值计算方法,研究了束流在聚焦系统中的传输行为和系统磁场位形的关系,重点探讨了入射束流不同初始参数对打靶聚焦的影响。计算结果表明,对于不同初始参数(尤其是在相空间的不同初始状态)的束流,要分别聚焦在靶上需要选择不同的磁场位形;主磁透镜的场强及其位置是调试束流聚焦的关键因素。同时还计算给出了几种能使束流聚焦焦斑半径在1.5mm以下的磁场位形。

基于图像边缘点数的自动调焦算法研究

如何快速有效地实现调焦一直是高速测量电视中的焦点。本论文提出了一种基于数字图像处理方法的自动调焦系统,并给出了以图像边缘点数作为图像是否聚焦的判据函数,以及给出了自适应搜索步长的登山式自动调焦原理,对该系统进行了实验研究,并给出了实验结果以及实际的调焦效果图。

基于CST高能电子束束斑尺寸仿真研究

电子枪聚焦透镜部件中电流所产生的电场及磁场的大小会影响电子束在加工工件上形成的束斑直径,影响电子束加工质量。为了更精确及真实反应电子束的运动情况,通过CST仿真软件对电子枪透镜部件来模拟整个电子束束流过程,在考虑不同因素对束斑的影响条件下进行分析,得出在不同像距下形成最佳电子束束斑尺寸的情况。为通过调控电流来实现焊接过程中最佳电子束束斑尺寸提供了可行的理论以及实践基础。

基于SAFT的单晶硅内部缺陷时域检测成像方法

为了提高单晶硅内部缺陷的测量精确度和空间分辨率,针对单晶硅材料提出了合成孔径聚焦技术直接时域重建的方法,将多个A超扫描测量结果连续叠加,合并样本点的相位信息,根据TOF算法实现数据映射和同相求和。基于6dB-drop的概念,提出了可描述缺陷边界特征的测量方法,进而推测缺陷的范围、位置、形状及特征,为单晶硅切片工序的计算提供更多信息。流时域重建方法可用于处理实验数据,进而描绘缺陷的特征,简单有效地提高空间分辨率。实验结果表明,该方法可清楚辨别出两个间隔小且直径为0.8mm的孔洞,且天然缺陷的尺寸和方位的量化非常接近于实际测量出的切割试样。

声子聚焦效应对薄膜间接触热阻尺寸效应的影响

采用非平衡态分子动力学方法,模拟计算了多层石墨烯之间和硅薄膜之间的接触热导随薄膜厚度增长的变化趋势.模拟结果显示,多层石墨烯之间的接触热导在厚度方向有显著的尺寸效应,随着厚度的增大,接触热导显著增大,而硅薄膜之间的接触热导随着厚度的增大没有明显变化.另外,根据声子辐射理论,采用各向异性的Debye模型,定义了接触热导尺寸效应强度α,并计算了尺寸效应强度随薄膜厚度增长的变化趋势.结果显示,声子聚焦效应对薄膜间接触热导的尺寸效应有很大影响.该结论有助于建立薄膜之间的接触热导模型和调控纳米复合材料的传热学性质.

点聚焦透镜天线及分辨率的分析与测量

本文分析了点聚焦透镜天线的一些基本特性 ,采用波动理论方法分析了电磁波经透镜会聚的焦斑的大小和横向空间分辨率 ,指出点聚焦透镜天线在会聚点的天线特性与相同场分布的平面口径天线在无穷远处的天线特性的关系 ,提出了透镜天线的分辨率的一种测量方法和使用条件。通过实测 。

聚焦离子束在光纤探针制备技术中的应用

本文概述了利用聚焦离子束制备用于近场光学显微镜光纤探针的方法,讨论了探针的锥型刻蚀、孔径控制和特殊结构加工等;论述了聚焦离子束的工作原理和在光纤探针高精度加工方面的优势。利用此技术制备的光纤探针的锥型和针尖孔径精确可控,并具有高光洁度,高通光效率等特点。

同步辐射束流尺寸测量干涉仪的设计与仿真

基于同步光的干涉法,是一种非拦截高精度的束流截面测量手段。相比传统成像法,干涉法可以测量更小的束团尺寸、分辨率更好,较短测量波长下有望获得亚μm级的分辨率,因此在同步辐射光源中得到广泛应用。对合肥光源HLS II的原有同步光干涉装置,提出了将原有的干涉光路中第一面聚焦透镜换成RC结构聚焦反射镜,第二面单透镜换成双胶合透镜,以达到在不改变光路光轴情况下减小色散和几何像差,从而提高光路成像质量的目的。采用几何光路设计方法对成像质量进行评价,并进行物理光学仿真计算,得到测量系统的干涉条纹。仿真结果表明:光学系统成像的艾里斑半径减小约35%,点列图的均方根半径减小了约99%,波前差也减小了约75%,调制传递函数(MTF)的截止频率提高了约65%,采用聚焦反射镜代替原有的聚焦透镜可大幅提升光路成像质量。