为定性测试紫外可见(UV-VIS)分光光度计的线性度,以水质标准液标定法为基础,用一台紫外可见分光光度计在特定波长处测得一种食物染料的吸光度,再用基本的数学方法计算出各个测试点的体积分数,进而获得体积分数和吸光度的线性关系。实验表明,该方法可以方便地测试出仪器线性度,计算方法正确且简单易懂。

为提高石油生产中原油采收率,需对原油采集时的流量进行实时监测。提出一种基于管壁振动频率的光纤流量监测系统,通过对缠绕在油管外壁的传感光纤感应流体经过管壁时由湍流产生的振动,从而实现流量监测。通过实验总结出管壁的振动频率特性,并在此频率特性范围内确定出平均流量与管壁振动加速度脉动值的标准方差的量化关系,求解出相应的流量。

激光散斑血流成像(laser speckle flowgraphy,LSFG)技术也称激光散斑衬比分析(laser speckle contrast analysis,LSCA)技术, 该技术采用一种无需扫描的全场光学成像方法,可对血流变化进行定量分析。激光散斑衬比分析方法可分为空间衬比、时间衬比及时空联合衬比三种分析方法,但已有研究中缺乏对三种不同衬比分析方法的应用范围及处理结果准确性等因素的综合分析。通过采用含有TiO2悬浮颗粒的液体流经软管模拟生物体血液流动变化的实验,介绍了激光散斑成像技术原理,并对空间、时间及时空联合衬比分析方法进行了对比分析,实现对不同速度之间各种衬比运算结果的比较。实验结果表明,时空联合衬比分析方法相比于单纯的空间衬比或单纯的时间衬比测试范围广,在保证较高的时间分辨率和空间分辨率的同时,减少了数据处理的运算量,提高了散斑衬比的准确性。

为评定齿轮测量中心测量不确定度,提出了一种基于拟蒙特卡罗法(quasi Monte-Carlo method,QMC)的齿轮测量不确定度评定方法。研究了齿轮测量中心的几何误差源,应用坐标变换法建立了齿轮测量中心精密测量模型,采用拟蒙特卡罗仿真法对齿轮测量中心测量不确定度进行了评定,并分析了评定的稳定性。评定实验表明,该方法可准确评定齿轮测量中心测量不确定度,评定结果最大偏差为2.35%,评定方法稳定。

遥感相机在轨运行过程中要面临复杂的空间热环境,为了保证相机的成像质量,必须对其进行有效的热设计。介绍了遥感相机热控设计的主要理论,分析了某大型三反离轴相机的特殊性对热设计的影响及对策。总结了相机的在轨温度情况,并采用热模型仿真的方法获取了无温度遥测位置的温度结果。在轨分析结果表明,相机关键部位的温度均在20 ℃±2 ℃的温度指标范围内,证明了相机热控设计的正确性。

针对半导体激光器稳频技术中的饱和吸收法、塞曼调制法、基于原子二向色性的激光器锁定(DAVLL)法和去除多普勒背景的二向色性锁定(DFDL)法4种典型稳频方法进行了稳定性、操作性、抗干扰能力等方面的对比分析,概括了调制和非调制稳频方法的优缺点,为相关实验选择合适的稳频方法提供依据。

鱼眼镜头的大视角、短焦距等特点,使鱼眼图像校正算法成为目前图像研究的热点。提出一种椭球面校正模型,通过边缘检测算法获取特征点,运用伪特征点剔除法得到正确的特征点,利用这些真特征点得出校正模型的参数,并以网格图像为例进行研究。实验结果表明,特征点检测准确,得到的模型对网格图像的校正效果好,验证了该校正模型的准确性和有效性。

基于薄膜干涉分光技术开发了多光谱图像采集分析系统样机,样机由分光滤光片、CCD相机、逻辑控制组件和计算机终端软件等组成,并在农产品检测、成分检测等方面开展了多光谱检测技术的实验研究。实验表明,多光谱成像系统能够进行高分辨率的光谱图像采集,并进行光谱重建和聚类等分析。在农产品检验中利用多光谱成像技术能够将霉变的黄豆与优质黄豆进行快速区分;在电解液浓度和成分检验中能够将不同浓度或不同成分的液体进行识别;在笔墨检验中能够将不同油墨的笔迹进行准确有效地判别。

基于密度泛函理论, GGA-PBE交换相关势研究了含氧空位和氧填隙的Lu2SiO5(LSO)晶体的电子结构。详细讨论电子态密度, 分析了含氧空位的LGO晶体的电子态密度, 结果显示,在禁带中出现了一个新的态密度分布, VO5能产生一个吸收带, 该吸收带位于400~500 nm之间。

分析激光打标工艺参数对不同颜色基底ABS材料激光打标效果和质量的影响。采用Nd∶YAG1064 nm端泵激光打标设备,使用不同功率、频率、焦距等参数,分别对白、粉、红、蓝和黑5种基底颜色的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)塑料进行红外激光打标,并对打标后材料的微观结构进行了表征。结果表明,不同颜色的ABS材料的打标性能各不相同,ABS材料的基底颜色对激光打标效果影响较大。实验获得了不同基底颜色ABS材料激光打标的工艺参数,为进一步研究提供借鉴。

为使聚焦系统能高效、及时、准确地定位聚焦目标,提出了一种多目标自由聚焦算法。通过动态划分窗口提取单目标,利用同步检测法防止视场切换后窗口内无目标,采取对比分析法抑制噪声,建立了快速聚焦评价函数数学模型。通过实验对比分析了本聚焦评价函数相对于现有算法的优点,研究了自适应变步长全局搜索策略。系统以TMS320DM642硬件为基础,并通过VC软件编程实现。经过大量户内外实验分析,证明了该系统的可行性、正确性和有效性,并且已成功应用到边防监控转台产品中。

舰载光电跟踪仪需全天候工作,具有信息量大、可视性强、分辨率高等特点,是舰船情报系统的重要组成部分。设计了一种针对舰船和空中目标进行光电跟踪的仿真系统,介绍了该系统的组成和仿真软件的功能模块,通过对该系统的静态和动态目标跟踪能力分析与测试,证实该系统可以对舰载光电跟踪仪跟踪能力进行全面的测试。

在光纤熔接过程中,为了实现光纤高质量熔接,需要一个高清显微物镜来确保纤芯的准确对准。运用Zemax软件设计一款用于光纤纤芯对准的显微物镜,该物镜由6片透镜组成,放大率为8倍,数值孔径为0.25,工作距为13.4 mm,共轭距为85 mm,以CCD作为图像接收器件。显微物镜采用正向光路进行优化设计,正向光路设计的显微物镜更能贴近实际使用状态,能够更加清晰准确地检测到纤芯位置。该物镜工作波长为486～656 nm,具有工作距离长、共轭距短、精度高等特点。

双目视觉通过模仿人类视觉来获得物体的深度信息,使机器具有从二维图像认知三维环境的能力。针对特定应用场合,建立一种自主设计的反光标志点,通过被动式反射光源发出的光来进行定位。基于双目视觉原理搭建试验平台,分析了系统硬件各组成部分技术特点,通过对系统硬件的特殊设计很好地解决了复杂背景对目标物识别定位的干扰。最后通过距离和角度测量试验,验证系统的精度。

针对管道结垢引起的设备腐蚀问题,在分析现有防垢除垢方法的基础上提出了一种由可变频方波信号控制的电磁防垢除垢电路解决方案。系统由AVR单片机产生方波信号,利用光耦合器实现单片机同驱动电路的隔离,微弱电信号经后续电路放大,驱动管道外围线圈产生变化的电磁场。在电磁场作用下,污垢离子脱离管道内壁。实验结果表明,该装置可产生占空比为50%,频率从0 Hz~6 MHz连续变频输出的方波信号,驱动功率为72 W,具有防垢除垢效率高、使用范围广、易安装、功耗低等优点。

为了获得细胞图像,利用Visual Studio C#开发了移动位移平台的控制程序,使用位移平台单点扫描的方式设计激光共聚焦扫描显微镜(laser confocal scanning microscope,LCSM)。为了获得高分辨率的位移,位移由精度可以达到1 nm的压电陶瓷驱动器驱动。设计了梳状和矩形两种扫描路径,通过程序设计位移补偿的方法弥补了机械运动的偏差。利用算术平均值的数字滤波方法处理数据采集卡采集的数据以减小随机噪声的影响。实验结果证明,利用C#程序控制的单点式平台扫描LCSM具有较好地测量效果。

激光干涉引力波观察台(LIGO)是世界卓越的干涉型引力波探测设备。最初的LIGO探测器已经超出了设计的灵敏度,能够用来探测相距大约40 Mpc的双中子星的合并信号,探测信噪比等于8。当探测器还没被建造时,LIGO科研团队主要和Virgo团队合作,探究了大量天体物理学方面的上限。LIGO目前已经步入了先进探测的新领域,拥有升级版的先进LIGO干涉型探测器。LIGO实验室也和众多印度研究中心合作,在印度建立了一个先进的LIGO干涉仪。从而LIGO探测网络扩展了,拥有3个远距分散的干涉仪在单一网络中运行。

主要介绍了几种分布式光纤传感技术中的基于瑞利散射的光时域反射(OTDR)技术、相干光时域反射(COTDR)技术和相敏光时域反射(φOTDR)技术的基本工作原理,并分别介绍了这三种技术的发展现状及优缺点,提出了今后的发展方向和展望。

基于多测头光学扫描法对导轨直线度的在位测量方法,提出一种新的倾角补偿的三测头扫描方法。介绍了测量原理,推导了基于最小二乘法的直线度形状重构方法,重构出的形状可精确反映直线度误差的高频成分,且对测量噪声有良好抑制能力。对算法进行了仿真验证,并由实验验证了提出方法的有效性。实验结果表明,该方法可以精确地还原出台阶状的直线度形状,测量标准偏差在10 μm以内。