为了实现大尺寸空间异面直线夹角检测系统的现场标定，提出了基于待测对象的现场标定方法。结合一个具体的工程实例介绍了系统的测量方法，针对系统内部机器视觉子模块的测量对象提出了适于现场快速实施的标定策略。分析了影响系统检测精度的各项误差源，给出了系统标定板的设计加工方案。研究了系统的框架设计和标定板布局的合理性。设计了标定环节的数字图像处理流程，并给出了各个步骤的处理结果。实验结果表明，在光照条件为355 lx的情况下，采用所提出的标定方法使视觉检测系统的误差均值由0.065123°缩减为0.00219°，补偿效果满足要求，系统对于间隔7 m的异面角度的标准测量不确定度为0.114°。

针对实际工程中相距数米至数十米的若干几何元素之间的空间夹角, 提出了大尺寸空间异面直线夹角激光检测系统的设计方案。首先, 根据常见待测直线元素不同的实体存在形式, 设计了相应的实体体现方法, 并建立了异面夹角测量所需的公共基准; 对于待测元素在公垂线方向距离很远的情况, 采用单束线结构激光作为公共基准。然后, 针对一个具体的工程实例, 给出了系统检测框架的设计思路。最后, 提出了公共基准与待测元素空间关系的获取方法。采用数字图像处理技术检测公共基准与各个待测元素构成的夹角并通过三角关系间接获得了待测元素异面夹角的检测结果。在30次系统测量中, 系统重复性精度达到±0.020 85°, 表明所提出的检测系统满足测量要求, 验证了测量原理的可行性。

本文采用显微激光拉曼光谱分析了开平碉楼灰雕和壁画黄色颜料碎片的原材料组成, 通过分析发现: 灰雕的主要成分是稻草杆(作为骨架材料), 石灰(CaCO3), 沙(石英SiO2)以及黄色颜料类胡萝卜素。壁画黄色颜料碎片的成分则是针铁矿(α-FeOOH)和CaSO4。这也说明开平碉楼在选材上, 即使是在同一栋楼内, 相同颜色的颜料使用的原材料也不一定相同。

本文研究了不同年代的纸(记事本(1921年),信纸(1934年),英语字典封面(2001年)以及标签纸(2008年))上红色颜料的显微激光拉曼光谱和荧光光谱。结果表明:不同年代的纸的颜料结构和光学性能也不同,其生产工艺也不一样。

为检测微弱超声振动信号,设计了一个具有较高检测灵敏度的光学外差干涉系统。采用相干性高的线偏振光作为光源,提高了有效干涉强度;利用光阑消除光学噪声,并有效控制回授光对光路的影响;最后,以1级光作为参照光,使光路调节简单易行。实验结果显示,用主频为62.42 kHz、幅值为74 V的方波信号激励超声探头作为振动信号源时,测得的振动信号频率和幅值分别为62.38 kHz和76.4 mV,表明该系统能满足微弱超声振动检测要求。

为了研究声波探雷机理,设计一个基于声-地震耦合的实验系统,并用曲线拟合的方法研究了复杂的测试信号变化规律。简述了声-地震耦合基本原理,分析了土壤-地雷系统的共振作用;然后,分别用扬声器和地震检波器串激发和接收地表振动;最后,采用平均值算法进行地表振动速度曲线拟合,并解释实验现象。结果显示,有地雷的地表振动速度与无雷的比值在很宽的频带内都>1,其峰值达24。表明地雷能引起地表振动的明显变化,所提出的实验系统及曲线拟合方法可用于声波探雷信号的进一步研究。

建立了用来检测微机电系统谐振器面内运动的激光差动多普勒系统，测量了谐振器的振动速度。在信号处理过程中，首先使用电路系统去除高频载波成分，然后基于Matlab平台，选取时频分析中的Wigner－Ville分布对采集进入计算机的多普勒信号进行分析。提取了其中的速度信息，并与用计数法处理的结果进行了比较。结果表明具有较好的效果。

介绍了猫眼光学误差对激光跟踪三维坐标测量系统的影响及猫眼光学误差的主要来源,设计了一种猫眼光学误差的测量原理并构建了相应的测量装置,论述了测量数据处理方法以及在进行激光跟踪三维坐标测量时对猫眼光学误差进行修正的方法.在数据处理过程中,使用了非线性拟合算法来消除半球偏心和安装偏心对测量结果的影响,使用了二维插值算法来获取猫眼在任意入射方位角处的光学误差值.使用所构建的测量装置对Leica公司生产的CER75猫眼的光学误差进行了实际测量并对测量数据进行了处理.实验结果表明,被测猫眼在其接收角范围内的最大光学误差约为4μm.

提出了一种用于测量微机电系统(MEMS)器件瞬时速度、位移的测量系统。采用激光差动多普勒技术, 检测谐振器在平面内的振动, 测量垂直于系统测量光轴方向的振动速度。并在差动多普勒测量光路的基础上加入了CCD 监测光路, 实时观察被测器件调整过程和振动情况。通过处理电路从光学系统输出的高频信号中提取多普勒信号, 利用Labview和Matlab软件对采集的多普勒信号进行时频分析, 得到被测器件的运动参量。通过对测点的微定位, 对MEMS器件进行整平面的扫描, 得到器件振动的瞬时速度场, 为进一步对MEMS器件的高阶谱振动分析及扭转分析提供了一定的基础和必要的支持。

为了定量地描述"光电液滴指纹图"鉴别液体的功能,提出一种波形分析法来提取指纹图的特征参数.采用"邻域比较法"或"基于最大值和最小值的极值检测法"确定指纹图的峰谷位置,分别计算表征主峰、次峰和波谷的电容信号和光纤信号的参数,以及指纹图的曲线长度和曲线面积.实验证明,"曲线面积"是最有效的识别参数,不同种类液体的相对分辨率为7.45%;同一种类不同品牌的水、饮料、酒、醋和酱油的相对分辨率分别为1.96%,7.64%,14.39%,0.07%和3.65%.指纹图的"次峰"是相对较弱的特征,相对分辨率仅为0.07%.