五棱镜的运动误差对波前测量的影响

五棱镜使光束转向时,它的工作状态的改变会给测量带来一定的误差,分析了五棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微偏角时使光束转向改变波前的复杂情况,计算机模拟实验证明了由机械运动引起的波前改变量是可分离的,以便减小五棱镜的运动误差对测量的影响,使五棱镜光束转向系统在测量中发挥最佳效能。     

五角棱镜的角度制造误差对波前测量的影响

从光学平行差入手,导出了有角度制造误差的五角棱镜的像方坐标系和作用矩阵,分析了角度制造误差引起的扫描激光束转向的波前误差,提出了调整五角棱镜的依据,有利于减小角度制造误差对大口径透镜望远镜波前测量的影响。     

349单元自适应光学波前处理器

为了满足大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统校正频率和成像质量的要求,本文设计了一套349单元自适应光学波前处理系统,该系统在349单元变形镜自适应光学系统上实现了1 500Hz的波前校正频率。设计了以控制计算机、FPGA波前斜率处理器、GPU矩阵乘法处理器以及模块化数模转换机箱等作为主要部件的实时波前处理器,报道了349单元变形镜自适应光学系统对动态像差的闭环校正结果,实验中对模拟大气相干长度r_0为6cm,格林伍德频率为160Hz的大气湍流实现有效校正,自适应光学系统闭环后,波前像差的1 000帧平均均方根值由1.07λ(中心波长600nm,后同)下降至0.11λ。本文设计的349单元变形镜自适应光学系统能够在1 500Hz的波前校正频率下有较高的成像质量,波前处理延时优于235μs。功率谱分析结果表明自适应光学系统对100Hz以下的波前畸变具有明显的校正效果。     

五角棱镜在大口径望远镜检测中的应用

提出了一种用子孔径拼接法检测大口径望远镜的方案,分析了五角棱镜由于机械运动引起的在三维方向有微小偏角时使光束转向改变波前的复杂情况;计算机模拟试验证明了由于机械运动引起的波前改变量是可分离的,有利于五角棱镜在大口径望远镜中发挥最佳效能。     

大型望远系统波前检测中的波前误差修正

在大型望远系统的波前检测中,固定着五角棱镜的运动平台沿并非严格平面的导轨平台移动时,五角棱镜会发生微偏转产生扫描激光束转向的波前误差。用渥拉斯顿棱镜型双频激光干涉仪实时测量五角棱镜的运动误差,计算扫描激光束入射望远系统子孔径时的波前误差,修正此波前误差得到子孔径范围内望远系统自身的波前。     

基于ADSP-TS101的实时波前处理技术研究

分析了TI和AD公司DSP的优缺点，将ADSP-TS101应用于自适应光学系统实时波前处理．搭建了实验平台。实验结果表明，ADSP-TS101可以进一步提高波前处理的实时性。     

宽光束波前测量子孔径拼接方法研究

目前检测大口径光学系统质量一般是使用大口径干涉仪,需要加工高精度的标准表面,不仅难度大,而且制造周期长,制造成本高.因此,在ICF应用上使用子孔径拼接的方案,用小口径、高精度、高分辨率的干涉仪来复原大口径光学元件的波前相位数据.这是一项新的高精度大孔径面形检测手段.既保留了干涉测量的高精度,又免去了使用与全孔径尺寸相同的标准波面,降低了成本,并且可获得大孔径干涉仪所截去的波面高频信息,为高空间频率范围的检测评价提供了手段.文中提出一种不同于ICF应用上的一种子孔径拼接方法.     

五棱镜用于建立基准平面时的扫描误差补偿

在分析五棱镜扫描误差的基础上提出了误差补偿原理,并给出了量化补偿公式及误差补偿原理的实现方法。     

基于双ADSP-TS201的波前信号处理试验平台设计

在分析波前信号处理算法特点后,介绍了ADI公司的高性能处理器ADSP-TS201结构和性能,以两片ADSP-TS201芯片为核心设计了用于波前实时信号处理的自适应光学波前信号处理系统,为自适应光学技术的发展提供技术支持.     

基于FPGA的自适应光学波前处理算法

针对自适应光学系统对波前处理计算量和实时性要求的提高,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自适应光学系统波前处理算法。该算法利用核心处理模块重复利用的方式完成波前斜率计算,利用矩阵与向量相乘的可分解性完成波前复原计算。在像素时钟的同步下,完成整个波前处理,给出促动器所需的促动量。以一片Virtex-4LX80FPGA作为主核心处理芯片进行了实验验证,结果表明:该算法可降低50%的硬件资源,提高了系统波前处理能力;另外,算法可实现在当前帧结束前完成整个波前处理运算,提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制带宽。在室内的Shack-Hartmann波前传感器的的自适应光学系统上进行了激光光源的校正实验,结果显示光源能力集中度有了明显的提高。     

基于子孔径斜率离散采样的波前重构

由于现有评价与测试方法不能满足3~4m地基光电探测系统在不同仰角下对光学系统波前检测的需求,本文提出了基于子孔径斜率离散采样,再重构全口径波面轮廓的波像差测试方法。采用光学模拟与数学分析协同仿真的方法,研究了波面重构算法的不确定度以及扫描运动引起的子孔径倾斜误差、子孔径扫描位置误差、像点坐标测量误差与波前复原精度间的作用规律。仿真结果显示,迭代算法的相对误差ΔPV为0.002 8λ(λ=632.8nm),模式算法的相对误差ΔPV为0.002 7λ。当子孔径倾斜误差小于0.2″,波面重构误差ΔPV约为0.02λ。当子孔径采样位置精度优于0.2mm,其引入的波面重构误差小于0.04nm(PV);当子孔径像点坐标提取精度优于5μm,波面重构误差ΔPV约为0.03λ。研究结果表明,当考虑波面重构过程中的实际测量误差时,模式算法的误差容限较高,收敛性更好。此外,构建实际测试装置时,需引入角度监测与算法误差补偿机制,子孔径倾斜角度监测系统的测角精度需优于0.2″。     

基于光流法的气密性检测装置研究

针对用气泡检测小型压力容器气密性的方法存在工作效率低下以及较多的安全隐患等问题,进行了气泡图像处理法的研究。搭建了气泡图像采集系统。利用Matlab软件结合光流算法处理气泡图像,研究了基于光流理论的Horn-Schunck气泡图像处理算法。对气泡图像进行了定制阈值的图像区域分割,获得了层次分明的气泡图像;基于此方法设计了一套半自动化的气密性检测系统。利用此系统自动得到了气泡的数量和大小并以此计算泄漏量以及泄漏的部位。实验结果表明:此系统可准确检测的最小气泡直径为4 mm,气泡检测最适合的直径在8 mm左右,如气泡直径继续增大,气泡表面不规则程度加深,检测精确度变低,因此,该系统在一定的条件下能准确计算气泡数量及大小,实现了对泄漏气体的检测。     

基于BOTDR散射谱的应变提取方法研究

针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布里渊应变测量系统。实验结果表明,用Adam算法拟合散射谱曲线后解调的平均应变误差为24.89με,是高斯-牛顿算法拟合曲线最大应变误差的51.96%,是列文伯格-马夸尔特算法拟合曲线最大应变误差的57.42%;Adam算法拟合散射谱曲线的拟合度佳(0.998 9),均方根误差小(0.110 5)拟合测量的精密度高,而且信号处理时间仅为18.5 ms。研究结果对布里渊散射传感技术高精度数据特征提取提供了理论和实验依据。     

基于小波变换的视频能见度检测算法研究与实现

由于传统能见度仪价格昂贵、架设困难、不能给出道路能见度分布,提出了基于小波变换的视频能见度检测算法.利用摄像机自标定模型恢复图像距离信息,采用小波变换提取图像边缘特征点,使用能见度检测模型提取符合人眼的特征,结合曲线拟合,给出能见度变化曲线.该算法及其系统已在江苏宁常镇溧高速公路上进行试点使用,其结果与人眼及能见度仪检测误差在+10%之内,符合相关国际及国家标准.     

基于全介质超材料的波前控制器件

通过调制电磁波的相位和振幅可以达到控制电磁波的目的,为了实现超材料器件对电磁波的不同响应,利用仿真软件CST,设计了一系列基于全介质超材料的波前控制器件,包括电磁波偏转器件和聚焦透镜。通过引入不同的梯度相位差,达到调制折射电磁波偏转方向的目的,且当器件满足不同的相位分布时,透镜的焦点位置可以被定量调节。这些全介质超材料器件可通过3D打印技术快速制备,具备经济友好的特点,在微波成像系统和通信领域具有广泛的应用前景。     

基于分段曲线拟合的稳态检测方法

稳态检测对热工过程的建模、优化和控制具有重要的意义。通过对变量信号采样数据的分段拟合得到其一阶导数和二阶导数序列,利用重叠数据加权来保证边界的连续性和光滑性。并根据变量信号的一阶和二阶导数序列信息,与相应的阈值比较后得到其变化趋势,进而得到该变量的稳态指数。稳态指数值的范围是0到1,代表稳定程度从非稳态到稳态。对系统的各个关键变量的稳态指数加权并考虑系统的响应延迟得到整个系统的稳态指数,进而判断系统工况是否稳定。最后以某电厂600MW机组的给水流量系统等数据进行稳态检测,结果表明该方法具有一定的工程实用价值。     

一种基于逆透视变换的车道线检测方法

该文基于逆透视变换技术提出了一种车道线检测方法。将道路图像映射为逆透视图,用二维高斯滤波器对图像进行滤波,然后进行阈值处理;用Hough变换提取车道线的线条曲线,利用三阶Bezier样条曲线拟合算法进行直线拟合,获得车道线的检测结果。实验表明,该方法在图像较清晰的情况下,检测近距离的车道线获得了较好的效果,适用于平坦路面下的白色和黄色等车道线检测。     

基于反射式成像光路的全波段蛋白检测仪的研制

为了实现酶标仪的全波段和快速检测,设计出一种基于反射式成像光路的全波段蛋白检测仪,采用反射式光学检测的方式进行成像,将一维成像光程扩展为二维,提高维度减少空间,同时提高了视场范围.分别进行了Human Pentraxin 3/TSG-14(PTX3)酶联免疫吸附实验以及二喹啉甲酸法(BCA)蛋白浓度检测实验,检测波长分...     

基于分光光度法的化验科生化分析仪光学检测系统

为了进一步提高化验科生化分析仪器的精确性、智能性和多参数性,提出了一种基于分光光度法的光学检测系统,通过多进一出耦合光纤对一定光谱范围内不同波长的多种入射单色光进行分光,并依次检测各参数指标;以固定部件的形式控制系统测量误差,保证了测量结果的准确性和一致性.实验结果表明,所提出的光学检测系统满足多光学参数测量要求,能够...     

一种多次随机圆检测及拟合度评估的瓶口定位法

针对现有啤酒瓶口质量检测中的定位方法在瓶口严重破损或存在大量干扰时定位误差大的问题,提出一种多次随机圆检测及圆拟合度评估的瓶口定位算法。采用阈值分割、重心法和径向扫描获取边缘点,利用从边缘点中随机采样的3个点确定一个圆,定义各边缘点到圆距离小于给定阈值的边缘点的数目与边缘点总数的比值为圆拟合度,提出将圆拟合度作为评估标准搜索最优定位结果的方法,利用多次重复随机圆检测得到大量圆拟合结果并计算对应圆拟合度,以最大圆拟合度对应的圆拟合结果作为瓶口中心。与4种典型方法对比,实验结果表明:在瓶口图像不完整和存在大量干扰时,该方法可实现瓶口高速高精度定位。