一种新型的测量汽轮机内湿蒸汽两相流的集成化探针系统

汽轮机内湿蒸汽两相流中一次、二次水滴的参数和流场是密切相关的，但国内外迄今没有能同时测量这些参数的技术和设备。作者成功研制了能同时测量湿蒸汽两相流中一次、二次水滴和流场的集成化探针。该探针已在３５０ＭＷ汽轮机上进行了实测。本文介绍了该测量系统的原理和构成。

光笔式大视场三维视觉测量系统

针对先进制造业对大型装备大范围精密尺寸测量需求,根据双目立体视觉测量原理设计了一种光笔式大视场三维视觉测量系统。基于透视投影变换下的时针顺序和共线性不变量设计了光笔特征点空间分布模式,实现了特征点的准确识别与接触探头坐标的计算。应用双目立体视觉传感器的透视投影和齐次坐标三维测量模型,以一维基线尺靶标自由移动和基准长度约束为核心,通过本质矩阵E的线性求解结合非线性优化实现了其结构参数的现场精确标定。研制了由光笔、双目立体视觉测量系统、便携式三脚架、一维基线尺靶标和测量软件构成的大视场三维视觉测量系统,完成了机器人本体表面三维数据的稠密测量实验,在7 m×4.7 m测量范围内系统的测量精度优于0.2 mm。实验显示设计的光笔式大视场三维视觉测量系统在光笔结构、发光点识别方法和系统标定方法上均具有新的思路。

大面积水域浓度场测试方法及系统研究

针对大面积水域浓度场难以实现实时测量、测量精度不高等问题,采用了一种多通道荧光测试系统和方法。首先,基于单色光诱导荧光检测浓度(LIF)原理,使用探头获取离散点的浓度参数。然后,经总线或通信网络技术,将数百个测点连接起来。最后,通过数据总线或网络将采集的数据输送到中央测控计算机中,处理离散的数据后形成完整的浓度场。在恒定流浓度场中的试验结果表明,污染物测量相对误差均值不超过5%,单次测量相对误差最高值为8.33%,传感器线性度不超过5%,可检测的荧光素钠溶液浓度分辨率为0.001 ppm,系统测量稳定、精度较高。相较于其他浓度测量方法,该系统具有测量面积大、实时测量的优势,可为水污染防治等领域提供可靠的技术支撑。

利用光场探测技术重建温度场

探讨了用光场探测技术重建温度场分布及其变化的可行性,运用光场探头和CCD相机获取多组穿过目标区域一一对应的入射光线和出射光线,再运用费马原理来建立光程函数重建该区域温度场。用matlab软件进行了仿真,在算法的选用上,将选用PCG迭代算法来解决这种非完全投影数据的重建问题。重建结果表明,该方法是一种有效的方法,可以用于重建整个温度场分布,相比传统的测温方法有很大的优点。

面向野外水质监测的双光路光谱探头设计

针对在野外无人值守的环境下,光源不稳定与比色池污染影响紫外-可见光谱探头测量精度的问题提出一种双光路光谱探头设计方案并进行原理推导。采用Zemax和TracePro光学软件进行优化与仿真计算,得出光学系统辐射通量效率63.6%,光线发散角度为0.316°,满足光路设计的要求,确定光学系统的可行性。完成光谱探头的制作后,以COD标准溶液为检测指标,利用不同光强的光源和受污染的比色池对检测精度的影响进行实验验证。实验结果表明测量的相对误差均在4%以内,符合国家环境保护标准HJ/T 354-2007精度要求。

基于光场探针的实时动态全局光照算法

本文对光场探针方法进行扩展,以实现动态光源下的实时全局光照效果。关键思想是在光源位置实时生成距离和材质信息,并将其存储在称为Light-G-Buffer的数据结构中。基于该数据结构和预计算的几何信息,本文提出一种高效的方法来重建光场探针的辐射亮度场,从而实现动态光源下的间接漫反射和光泽反射效果。实验表明,该方法能以实时帧率达到与预计算的光场探针方法相当的效果。

基于光照探针的全局光照技术的研究与实现

传统的离线渲染算法基本上都依赖于光线追踪,但是计算成本非常昂贵。对于实时渲染来说,最简单高效的方法就是将光照传输过程中的一些计算缓存起来,在实时渲染中使用预计算的数据结果。光照探针就是其中一种预计算方法,普通的光照探针会产生一些光泄露问题,通过实现改进后的光照探针算法,则可以对可见性进行判断,消除光泄露。

时空分辨的飞秒激光光场测量研究进展

30多年来,飞秒激光技术取得了巨大发展,并推进着超快光学、强场物理、超分辨成像、精密测量等科学研究领域不断进步,使得人们可以通过实验观测从微米到纳米空间尺度的原子、分子等微观物质,以及这些物质在飞秒到阿秒时间尺度上的演化过程。为了实现这一目的,在技术上对各类飞秒光场振幅和相位的时间和空间三维分布(纵向时间一维、横向空间二维)进行快速甚至单发测量,是十分必要的。本文简述了各类飞秒光场的时空结构测量技术,并讨论了其在泵浦-探测实验中的应用。随着基于飞秒激光的短波次级辐射源的发展,飞秒光场时空结构测量的需求和技术正不断扩展到极紫外和X射线等短波波段。