工业零件的产品检测是保证零件质量合格最重要的环节。传统的接触式检测方法难以满足工业现场高效、高精度等需求, 基于机器视觉的图像测量系统已广泛应用于检测产品的几何参数。非透明物体形成的高对比度图像的测量已经进行了大量的工作, 针对透明物体形成的低对比度图像的研究相对较少。以直角棱镜为对象, 开发了一种用于测量低对比度产品尺寸的图像测量系统。对不同光照强度下采集到的图像进行平均, 得到平滑的图像; 采用限制对比度的直方图均衡化算法增强图像的对比度和使用Zernike矩边缘检测算法确定精确的亚像素边缘。通过多个对比实验验证了改进算法的合理性和优越性。棱镜厚度的平均误差小于0.003mm, 标准偏差小于0.0015mm。提出的方案为相对透明物体的高精度测量领域提供了一种可行性方案。

利用单晶炉中特殊结构在硅熔液上的倒影图像目标, 通过图像处理进行高温硅熔体液面变化的非接触式检测。首先比较不同图像分割方法对倒影图像处理的效果, 选取最优图像分割方法处理不同单晶硅液位的倒影图像, 其次采用不同角度、不同尺寸ROI(感兴趣区域)对图像进行分割, 并提取分割后的目标像素面积, 最后利用像素面积变化与对应液位变化之间的比值系数和像素面积变化的标准差相结合的评价函数对图像处理效果进行对比。结果表明, 采用动态局部阈值分割法和大尺寸且垂直于相机视角的ROI对图像进行处理, 使得评价函数值最大, 兼顾了单晶硅液位检测的灵敏度和精密度。

基于标量衍射理论,利用相干叠加的方法,研究了可以产生空心焦场的二元环带相位板。推导了各环带半径应满足的解析表达式,通过数值计算研究了环带半径对空心焦场的影响规律。研究结果表明,在焦平面上,相位板环带半径对旁瓣比和最大光强比的影响较大,对空心焦场半径的影响较小,增加环带数能够减小旁瓣比,增大最大光强比。在轴向上,环带数增加并不能增大最大光强比,环带数和环带半径对旁瓣比和最大光强比的影响较大。对于二元环带相位结构,旁瓣比和最大光强比仅取决于环带半径,和数值孔径无关;在焦面上,空心焦场半径和数值孔径成反比,在轴向上,空心焦场半径和数值孔径的平方成反比。

采用高温热解五氧化二氮(N₂O₅)的方法,利用N₂O₅与NO₃自由基之间的热平衡关系,通过腔衰荡光谱技术测量N₂O₅及NO₃自由基的浓度。基于二氧化氮(NO₂)与N₂O₅之间平衡可逆,探讨加热温度及NO₂浓度变化对N₂O₅分解率的影响;考虑N₂O₅在测量系统中的损耗,经初步的量化分析得到进气效率为88%。通过Allan方差选取最佳积分时间,在外场测量条件下,优化系统的体积分数探测限为8.6×10 ^-12;通过分析进气效率、吸收截面及N₂O₅不完全热解等不确定性因素,估算得到整体测量误差约为±10%。在合肥郊区进行夜间大气实际监测,测量期间N₂O₅的浓度变化范围在(0.035~1)×10 ^-9之间,平均浓度为4.52×10 ^-10。该技术为实现大气中N₂O₅及NO₃自由基的高灵敏度在线监测提供了有效途径。

非线性波导是一种重要的光量子器件。采用马卡梯里近似, 可以近似描述波导的模场分布特征。针对ee-e准相位匹配的周期极化铌酸锂波导, 分析波长为1 064 nm的基波和 532 nm的 二次谐波的基模模场分布。结果表明: 如果波导为嵌入型正方形波导, 基波和二次谐波的光斑基本为圆形, 基波场分布范围较大; 在截面正方形边长为5 μm并且芯区比包层折射率略高002时, 波导就能将两种光波场基本约束在芯区中, 但是这种波导边长为05 μm时约束能力就变得很差; 如果采用芯区与包层折射率差别较大的波导, 芯区边长为05 μm就可以将两种场分布基本约束在芯区中。结果对分析其他类型的非线性波导的模场分布具有指导意义。