声全息测量架对近场时空频特性影响规律分析

在开展水下声全息测量时,常常忽略测量支架及其他辅助设备引起的测量误差。基于有限元法分析在Benchmark模型周围上加装声全息测量架后对近场声散射测量精度的影响。通过对共形圆环阵测量架提取多路测点的声场数据,分析入射波频率、角度以及测量架材料对近场声全息声场测量误差的影响。研究发现:在散射效应较弱的入射角度区间内加装声全息测量架,测量的散射声压变化较为敏感;分布在靠近声全息测量架处测点接收到的声学数据误差较大,出现较多峰值;材料特性阻抗较大的测量架引起的误差高于特性阻抗较低的测量架。

双全息面声场分离技术的实验研究

研制出一套多通道的声全息测量与分析系统,将其应用于对双全息面声场分离技术的验证。在对该技术进行误差分析的基础上,给出了相应的提高分离声场精度办法。利用研制的全息系统对存在背景干扰的目标声源进行双全息面测量和分析,实验结果表明:双全息面分离声场技术能够有效地抑制背景声源对全息重建结果的影响,从而可以正确地重建声场和识别噪声源。

复杂声场环境下目标声源声场重建误差分析

针对目标声源在复杂声场环境下进行声场重建易受到其它声源干扰的问题,提出存在干扰源声场、散射声场及目标声源声场的混合声场环境下基于单面声场分离技术的目标声源声场分离及重建方法。首先,通过理论分析和公式推导,清除干扰源声场及散射声场的影响;然后,利用传递函数性质对声场分离及重建误差进行分析,并对计算公式中存在的奇异性问题予以消除,得到高分辨率的声场重建图像。数值仿真表明:利用常规的单面声场分离技术很难重建混合声场环境下目标声源的声场,而利用本文研究的声场分离及重建方法能够很好反映目标声源声场的实际情况,提高声场重建的精度。

频闪全息测振的误差分析

本文讨论了频闪全息干涉测振技术在进行模态分析时,由于采用激振频率离散步进的方式进行激励,在共振区往往会产生峰值测量误差,提出如何根据最大允许测试误差选择合适的离散频率增量;文中还探讨了文献[1]中所提出的复模态分析方法,由于被测系统有一定的非线性而产生的理论误差,和当激励信号本身存在一定的失真度时,由于高阶次谐波分量与系统的高阶共振频率一致而引起的系统共振响应对测试结果的影响;指出了影响测试结果最严重的是较低阶次非谐振分量.

频闪全息图的分析技术

本文讨论了频闪—时均法、宽脉冲法判别频闪全息干涉图的零级条纹的技术,从条纹函数理论出发,提出了实时频闪全息的零级条纹判别技术和条纹漂移计量术两种新的频闪全息分析技术。这两项技术简单实用,解决了频闪全息图判别零级条纹的困难、同时消除了实时全息原始条纹对定量分析的影响。

车载三维激光扫描数据纠正与质量控制方法研究

车载三维激光扫描是新型基础测绘体系下一种快速获取高精度道路三维信息的新兴技术,为高精度地图导航、智慧城市管理等提供了数据基础。本文根据上海市道路全息测绘需求和数据生产实践,提出一种有效的车载点云纠正与质量控制方法,该方法相对于传统方法的效率和精度均有所提高,在实际生产中具有可行性,对城市复杂环境下的车载激光扫描点云数据质量控制有助益。

用计算全息法测量长焦透镜的透射波前

为了高精度地检测长焦透镜的透射波前,提出了在Zygo干涉仪的平面光路中加入一个二元衍射元件提供参考波前的计算全息法(CGH)。介绍了计算全息法检测长焦透镜透射波前的理论,设计并研制了高精度计算全息板,并将其用于大口径长焦距透镜透射波前检测。理论分析和实际检测结果表明:该方法系统误差小,测量重复性精度优于0.004λ(2σRMS),与常规的菲索干涉法测量球面透镜透射波前得到的结果一致,从而验证了提出测量方法的可靠性。最后,详细分析了二元衍射元件的制造误差对透射波前检测的影响,得到测量误差(PV)小于λ/10。文中的结果表明提出的计算全息法可有效缩短光路,提高测量精度,对长焦透镜波前检测有重要的应用价值。

用于凹非球面的计算全息设计及其误差分析

为实现非球面元件表面面形的高精度检测,提出并设计了一种兼具相位补偿、装调计算全息图(CGH)和待测非球面的多功能计算全息图。多功能计算全息图由主全息、对准全息和基准全息3部分组成。介绍了各部分的工作原理及其设计方法,比较了辅助全息装调方法和普通装调方法的优劣,并给出了检测Φ187.72mm、F数为1.71的凹非球面镜的计算全息设计实例,分析了影响全息检测精度的各项误差源,计算得出所设计的计算全息的检测精度可达4.75nm,实现了非球面元件面形的高精度检测。

高精度相位型计算全息图的设计

为了解决非球面及自由曲面的高精度检测问题,基于二元光学计算机全息图(CGH)模型基础,分析了该模型下相位型CGH各项误差对CGH检测精度的影响,同时结合工程实例,针对口径为846 mm×630 mm的自由曲面,设计了相应的相位型CGH,并实验验证了该设计的可行性。结果显示:在设计时应先将相位型CGH的各个衍射级次进行分离;改变CGH到干涉仪焦点距离以减小刻画畸变同时保证CGH尺寸;再将基板误差检测出来,并代入设计结果进行补偿标定;最后在编码时将占空比选择为0.5,刻蚀深度选择在0.3λ减小占空比误差、相位函数误差和振幅误差。

并行相移数字全息条纹分析插值算法的设计

为减小并行相移数字全息重建过程中的插值误差、提高再现图像的质量,提出了一种基于全息图像条纹特性和像素分布的并行相移数字全息条纹分析插值算法。该算法首先根据相移特性从并行相移数字全息图中提取各同相全息图像,将各图像分为3×3的方块区域;按照全息条纹特性对分割的方块区域进行多方向插值,根据多方向插值后的图像频域特性进行选择性合并,生成新的全息再现物场。实验结果表明:与传统并行相移全息插值算法相比,所提算法可将再现图像的峰值信噪比提高45%以上;与其他改进算法相比,所提算法的计算时间缩短为原来的一半左右。所提算法能更好地重建并行相移数字全息图像,减小插值误差,保留细节信息,提高再现图像质量,可用于很多领域的动态三维物场信息的获取,如生物细胞观测、移动物体体检、微观粒子成像和跟踪等领域。