高分辨力光学微扫描显微热成像系统设计与实现

为提高已研制的基于非制冷焦平面探测器的显微热成像系统的空间分辨力,研究提出了一种基于光学平板旋转微扫描器的高分辨力显微热成像系统。分析了光学平板旋转微扫描的工作原理,给出了微扫描器相关的参数设计、加工容差,并与现有的非制冷显微热成像系统实现了一体化设计与加工,确定了光学微扫描显微热成像系统的技术指标。利用该系统实际采集的显微热图像与过采样处理结果表明系统整体设计的有效性,系统空间分辨力得到提高,可应用于高分辨力显微热分析。

旋转式红外微扫描器研制

针对红外成像系统因衍射光斑大导致图像分辨率低、焦平面探测器填充因子小导致图像传函值小等两大主要缺陷,提出了通过微扫描成像技术提高图像分辨率和传函值的技术方案.简要介绍了微扫描成像的工作原理,重点论述了旋转式红外微扫描器设计方法,并推导了有关设计公式.在微扫描器及其成像演示装置研制基础上,开展了微扫描成像实验,成功得到分辨率和传函值明显提高的红外图像.

微扫描红外成像超分辨重建

为了通过低分辨率红外探测器获取高质量的图像信息,对基于微扫描成像的序列图像获取方法和超分辨图像重建算法进行了研究。首先,阐述了微扫描红外成像系统工作模式和软硬件构成。然后,提出了一种基于电机驱动的光学微扫描序列图像获取方法。最后,提出了一种基于字典学习的凸集投影算法用于超分辨图像重建。采用数值仿真和实际拍摄两种方式来验证本文算法的有效性,结果均表明本文方法能够有效地重建图像边缘细节并对噪声有较好的抑制作用。

基于压电陶瓷的光学微扫描器及其有限元分析

研究基于压电陶瓷和柔性铰链的光学微扫描器及其放大机构的位移放大原理,分析单轴圆弧型柔性铰链性能,利用有限元方法对光学微扫描器的柔性铰链放大机构进行仿真.结果表明:柔性铰链的最小厚度值为圆弧半径的2倍时,微扫描器位移放大结构达到稳定位移,放大机构的放大率提高到压电陶瓷驱动位移的3.25倍,进一步验证了放大机构设计的合理性.

芳纶纸匀度与机械强度的相关性研究

为了研究芳纶纸匀度对其机械强度的影响,探索与芳纶纸机械强度相关性较好的匀度测定方法,用间位芳纶短切纤维和浆粕混合抄造芳纶纸,并采用三种不同的匀度仪测定芳纶纸的匀度,探讨了各种匀度值与芳纶纸抗张强度和撕裂强度的相关性。结果显示:芳纶纸的抗张强度和撕裂强度与β射线匀度的相关系数分别为0.59和0.60,与Micro-Scanner匀度的相关系数分别为0.45和0.26,而与PPF匀度的相关系数则很小。因此,可用β射线匀度来预测芳纶纸的机械强度。

红外凝视成像系统中的微扫描器控制

基于压电陶瓷驱动器,选用2×2微扫描模式,降低了系统控制难度。分析了影响微扫描器控制的几个因素,设计了一款以单片机为核心的控制电路,解决了微扫描器位移与同步的控制问题,并以此构建了一款基于国内某制冷型探测器的反射式微扫描热像仪,通过实验验证了采用2×2微扫描模式能够有效提升热像系统的空间分辨力。

纤维集合体的分形结构与其吸声性能的关系

分形学是描述无序系统结构特征的有效方法,可以将纤维集合体的结构与性能联系起来.使用X射线断层扫描法分别探测了腈纶短纤和鹅绒纤维集合体的结构,利用扫描得到的纤维集合体内部截面的二维图像,计算孔洞面积分形维数;同时测量了纤维集合体的吸声性能.研究了分形维数与纤维集合体的质量、孔隙率以及吸声性能的关系,结果表明,纤维集合体的分形维数与纤维的质量呈线性正相关,而与孔隙率呈负相关关系.对腈纶短纤集合体,最大吸声系数随着分形维数的增大而增大;对于鹅绒纤维集合体,存在一个临界雏数,使最大吸声系数达到最大.两种纤维集合体的吸声临界频率都随着分形维数的增大而降低.

超精密气浮工件台的微振动及其抑制

超精密气浮工件台系统是当前主流光刻机中的核心子系统,要求具有纳米级的重复定位精度和同步运动精度。这种系统所采用的气浮轴承如果设计不当,会导致系统发生微幅振动,从而影响系统精度。文章通过分析微振动的成因和影响因素,提出了相应的抑制措施,保障了超精密气浮工件台系统的精度实现。

FMST仪实时数据采集接口系统设计

微电阻率扫描测井仪FMST与地面计算机测井系统之间的信息交换是通过电缆遥测系统CTS来实现的。文章主要介绍了采用改进型的CLS 370 0数控测井系统对FMST仪进行测井操作、数据采集和处理的硬件电路设计方案 ,详细描述了FMST仪实时数据采集接口系统的组成及其功能。对于FMST仪采用设计的硬件电路和控制软件 。

基于大型动三轴试验和图形分析法的有砟道床劣化特性研究

为揭示列车长期动荷载作用下有砟道床劣化规律,开展大型动三轴试验,研究道砟试样在循环荷载作用下的累积应变、滞回圈、动弹性模量以及阻尼比等宏观力学行为演变规律。同时,采用三维激光扫描仪并结合图形分析法从细观尺度分析动荷载作用下道砟颗粒劣化规律。研究结果表明:道砟试样永久变形行为符合塑性安定和棘轮行为特征;随循环次数增加,试样应变硬化现象逐渐增强且增长趋势变缓,动弹性模量表现出先增加、后减小、再增加最终趋于稳定的变化规律,阻尼比则先缓慢上升随后急剧下降,并从细观尺度对其劣化现象进行解释。分析试验结束后发生明显劣化的道砟形态可以看出,主要劣化形式为尖角折断,发生尖角折断的道砟会导致其棱角性减弱,试验后道砟形状更接近球形;相对于立方状道砟,片状和针状道砟更易发生劣化;道砟粒径越大,越容易发生劣化。相比于洛杉矶磨耗试验,动三轴试验由于更贴近道砟实际受力条件而更能揭示道砟劣化进程。

基于单片机的便携式条形码采集装置设计

现有的条形码扫描器通常和PC机连接使用,体积大,功耗高,不适合便携式条码采集的应用场合。针对该问题,提出一种便携式条形码采集装置的应用方案,装置以单片机和微型条形码采集模块为核心,以Micro SD卡为存储介质,可实现条形码数据的采集和存储功能。该装置具有体积小、功耗低等优点,可在便携式条形码采集应用场合推广和使用。

一种闭环微纳定位扫描系统设计

针对小推力压电陶瓷的特性,提出了一种闭环微纳定位扫描系统设计。该系统以单片机80C196KC为核心,使用12位A/D转换器MAX120和12位D/A转换器DA7521做D/A转换,模拟驱动部分采用前置低压误差运放和后置高压精密运放组成双级放大模块;控制部分采用Fuzzy-PID复合控制算法进行非线性处理,很好地改善了压电陶瓷的迟滞、蠕变、非线性等不足,且提高了控制系统的精度。将本系统应用于白光相移干涉检测,实验结果表明:闭环电压控制的最大误差为18mV,置位重复精度为6 nm,系统相对误差为0.15%;在位移量为10μm的时间—位移阶跃响应曲线中阶越响应时间约为20m s,且在电压为80 V的蠕动曲线中,3m in内的蠕变为3.6%,3m in以后变化开始缓慢。

成像测井电导率图像空白带奇异谱插值和缝洞孔隙度分离方法

针对微电导率扫描成像测井得到的电导率图像的4个空白带,研究了图像数据空白带自适应填充的奇异谱分析插值方法,继而采用多尺度形态学滤波方法提取基质孔、裂缝和溶蚀孔洞孔隙度,更好地适应了缝洞性储层的强非均质和随机缝洞孔隙分布。利用二维电导率数据的奇异谱分析实现了成像测井电导率数据的空白带自适应填充,重建了完整的井壁电导率图像;基于多尺度形态学滤波对电导率数据进行噪声压制和基质孔与缝洞孔隙的分离,得到了3类孔隙度分布。将所研究的方法应用于某油田区块的3口井,验证了方法的有效性和实用性。

分视场成像光谱仪

设计了一种地面分辨率为5 m(飞行平台20 km),视场角为60°×60°的成像光谱仪系统。该系统采用了微透镜扫描器和微 F-P 腔可调协滤波器作为整个系统的核心器件。首先60°×60°视场分为四部分,然后微透镜扫描器将这四部分视场分次成像到 CCD 上,通过这种方法,不但获得了大视场,同时还保证了高分辨率。另一方面,微 F-P 腔可调协滤波器替代了传统的切换滤光片的方式,只要通过控制微 F-P 腔的腔长就能实现对特定波长的选择。

FMI测井图像井壁复原方法优化及应用

地层微电阻率扫描成像测井(FMI)经数据处理后的彩色图像是测井解释与地质信息评价的重要依据,但由于FMI井下仪器生成的测井图像中存在一定规律性的空白带,这对测井解释人员利用FMI图像观察与提取地质信息有一定的影响。若FMI图像空白带较宽时,插值法等基于结构修复方法适用效果不佳,因此,采用基于纹理的图像修复方法,即Criminisi算法。传统的Criminisi算法在修复后期会出现错误匹配的情况,根据不同地层特征引入相应的梯度变量和优化修复置信度的改进方法,能够实现先修复边缘、结构更加完整,使井壁电成像图像复原的效果更佳。将复原图像和未复原图像进行地质非均质参数信息提取与对比,采用改进方法修复的图像更加符合实际地层地质情况,为FMI图像信息精确定量提取及应用于地质精细解释提供保障。

基岩油气藏裂缝评价技术及应用——以埕岛地区片麻岩储层为例

基岩油气藏非均质性极强,渗流特征具有很大的差异性和突变性。对这类裂缝型储层的产层确定和生产预测,目前还没有成熟有效的评价技术。以埕岛地区片麻岩储层为例,以微电阻率扫描成像测井和声波扫描测井为基础,形成了一套新的评价技术组合。对裂缝按成因和形态特征进行详细的分类识别,并应用于研究裂缝发育规律,可以更加明晰地了解裂缝的渗流特征;通过微电阻率扫描成像测井和声波扫描测井综合判断裂缝的有效性,可以更为准确地确定真正的渗透性储层段;以裂缝定量计算为基础,建立了新的储层渗透率估算模型。实例对比表明,这一模型相对于其他模型,可以更为合理地反映裂缝和孔隙对储层渗透率的复合贡献。

一种基于图像处理的红外微扫描器件测量与校准的方法

在以红外焦平面为核心的红外成像系统中,微扫描器件可以有效提高整个系统的空间分辨率。针对微扫描器件的检测,本文提出了一种基于图像处理的测量与校准方法,并搭建了一套检测系统用于对微扫描器件进行检测与校准。以某型微扫描器件为测试对象,实验结果表明本文所提方法在测量精度、重复精度以及不确定度方面均达到了良好的效果,可以为微扫描器件的设计、生产提供基础支撑。

Angle measurement technology based on magnetization vector for narrow space applications

With the wide application of laser in the field of skin plastic surgery, micro laser galvanometer scanner has made great progress in this field with its portability. However, the measurement method used to measure the deflection angle of laser galvanometer in the narrow space of scanner with high precision remains to be studied. In this paper, an angle measurement method based on magnetic field is proposed, and the effect of the shapes of permanent magnets(PMs) on the measurement is studied by theoretical and experimental study under the condition that the maximum available space for the PMs is a 10 mm side cube. An angle measuring experimental device is set up, and the contrast experiment is carried out with different PMs which are the same as simulation. The experimental results show that cylindrical PM is more suitable than other PMs, which is consistent with the simulation results, and the maximum nonlinearity error is 0.562%. This method has the advantages of small volume,non-contact measurement, small moment of inertia, good dynamic response and no external excitation for the PMs, so it has a broad application prospect in micro laser galvanometer scanner.

MCM在标准微带线测量不确定度分析中的应用

该文首先介绍了GUM和MCM的适用范围,指出GUM的局限性和使用中的常见错误。采用MCM对所设计的标准微带传输线的归一化电场强度进行了不确定度分析,详细描述MCM分析步骤,给出最终结果。归一化场强数学期望值为24.45 V/m,扩展不确定度U95=0.28 dB,满足作为近场扫描仪的计量标准器的要求。

楔形扫描器在激光微加工中的应用

激光在加工微米级小孔径领域中有着明显优势,尤其是在对于特殊孔形的小孔加工中,激光可以实现高精度高速度的轮廓描绘。探讨了双光楔旋转打孔激光加工系统在不锈钢、单晶硅等材料上异形孔加工成型的工艺参数,结果表明更多的重复次数在小孔加工中起着比激光能量更重要的作用。同时实验也利用旋转双光楔扫描器在不同材料表面进行了异形微孔加工,验证了双光楔系统在实际工业打孔加工应用中的可能性。