采用高速摄像仪观察了光纤激光深熔焊接羽辉的动态行为,分析了羽辉的形成原因。结果表明:羽辉可分为底部周期性摆动部分和类似于激光束聚焦形态的狭长形部分;当小孔前壁上激光致蒸发蒸气靠近小孔口时,底部周期性摆动羽辉的摆动角度最大,反之,底部周期性摆动羽辉的摆动角度最小;狭长形羽辉的强度随着离焦量的增加(或深熔小孔口直径的增大)而增大。进一步分析表明:底部周期性摆动羽辉的形成与小孔前壁表面激光致蒸发蒸气的喷发有关;底部摆动羽辉的喷发过程中存在大量微粒;狭长形羽辉的形成与底部摆动羽辉沿光束方向喷发时携带的微粒进入光束内、受激光束加热发光有关。

为了实时探测运动场景、迅变目标的图像与光谱,提出了一种微小型快照式傅里叶变换成像光谱仪,利用多级微反射镜对微透镜阵列形成的多重像场进行分布式相位调制,实现了干涉图谱信息的实时获取。根据微透镜阵列与多级微反射镜对光场的相位调制特性,建立了多重干涉成像的理论模型,计算表明,不同视场的干涉像点位于探测平面的不同区域,但大视场情况下相邻通道之间的干涉图像单元会发生串扰,并导致复原光谱失真。分析表明,为了抑制相邻干涉成像通道间发生串扰,视场角应控制在微透镜阵列和多级微反射镜的衍射与离焦效应所限定的极限视场角之内。同时,视场角还会引入相位误差,并导致归一化光谱误差随视场角的增大而单调递增。根据归一化光谱误差关系曲面可以对系统的视场角进行合理的设计,从而实现对目标场景中特定区域的有效探测。

基于可视化观察,研究了光纤激光-TIG电弧复合焊接等离子体的多重形貌特征。结果表明:基于等离子体光强的非均匀分布特性,利用多重成像法可同时观测出复合焊接等离子体的三重像和四重像,并可区分出金属等离子体和电弧等离子体,而且采用氦气保护比采用氩气保护更易于区分;在相同的电弧电流和成像条件下,复合焊接等离子体的面积明显大于单电弧焊接等离子体的面积;TIG电弧-激光复合焊接等离子体的面积明显大于激光-TIG电弧复合焊接等离子体的面积;复合焊接等离子体中金属等离子体与保护气并未充分混合,金属等离子体对复合焊接等离子体的形貌、稳定性等方面具有重要影响。

利用高速摄像仪自带的多重成像镜头观测了CO₂激光-钨极稀有气体(TIG)电弧复合焊接等离子体的多重成像特征。结果表明:采用多重成像技术可同时获得同一个等离子体的三个面积逐渐减小、光强逐渐增大的区域形态;氩气保护复合焊接等离子体的颜色由蓝白色逐渐变为红色,不能区分金属和氩弧等离子体;在氦气保护下,自第二次成像开始,氦弧等离子体几乎不可见,仅余仍为亮白色的金属等离子体;等离子体中的氦在可见光区辐射的线状谱较少(光强相对弱),是氦气保护下能明显区分出金属等离子体的主要原因;复合焊接中金属等离子体与保护气等离子体没有充分混合,电弧等离子体对金属等离子体的形态具有显著影响。

提出和验证一种基于偏振空间编码方案和多重成像技术的光学方法来实现模糊逻辑图像处理.系统中,模糊变量和它们的补被编码为空间正交分布的两个偏振状态.通过对透镜阵列状态的编程,可以实现两个模糊图像间的模糊逻辑操作.本系统中,两个输入图像被偏振编码为8个编码图像作为输入图像,系统是空不变系统,不需要取阈装置和解码过程.通过引进取阈装置,可以在一层系统中实现两个图像间更为复杂的模糊逻辑操作,并给出了实验结果.