基于SPR的多层金属膜厚在线纳米测量

通过对于首层金属膜的SPR反射光强曲线的分析利用两峰值点标记角度,同时用柱面光与CCD测量系统建立无机械测角转台的反射光强角度分布测量系统。根据CCD接收的光强与位置对应信息经计算机处理换算为光强角度分布曲线,并通过与库内的曲线数据进行匹配而获得膜厚数值。利用该系统对铬钛银铝等常用金属薄膜进行了在线测控研究,得到了纳米级金属薄膜的膜层蒸镀顺序与相应的膜厚测量范围。     

基于LED的CCD光强响应特性测定

针对电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)的光强响应曲线的测量,提出采用大功率LED作为线性光源,设计基于成像方式的光强响应信号的测量装置。通过控制恒流激励电流大小来调节LED的辐射输出并测量CCD的响应数据。根据CCD响应信号拟合出对应的光强响应曲线,并建立光电响应模型分析CCD饱和与非饱和的响应特性。实验结果表明:CCD的光强响应受到LED发光角和辐射模式的影响,当采用LED作为CCD光强响应测量的线性可调光源时,不能忽视LED光强分布的近朗伯特性;同时,H694C-II相机输出灰度值大于61713时CCD ICX694AL的光强响应曲线出现较明显的饱和非线性,但在非饱和区域CCD具有优良的线性响应特性。     

CCD技术研究银盐制版材料中的物理显影过程

本文利用CCD技术研究了银盐扩散转移体系的物理显影过程。原位地监测了印刷用银盐直接制版材料的显影过程,通过版材表面白银(亲油部分)的反射光强(Intensity)随CCD单元及反应时间的变化来表征物理显影速率,达到了直观、快速、实时监测物理显影全过程的目的。结果表明CCD技术应用于研究物理显影是完全可行的。     

标准硅球直径精密测量系统的设计

基于多光束干涉的基本原理，导出了使用斐索干涉仪测量硅球直径多光束干涉光强分布的精确公式。针对目前的硅球直径测量系统忽略了多次反射对干涉信号造成的影响和系统中固有的条纹清晰度低的问题，研究了多次反射对干涉信号造成的误差，结果表明其最大光强误差可达到8％。通过对光学干涉系统结构设计和元件参数选择，最大限度地优化了干涉条纹的可见度，并设计出零背景光强标准硅球直径精密测量系统。数值模拟结果表明，该系统不仅极大地提高了干涉条纹对比度、消除了背景噪声，而且可通过改变透镜焦距调节干涉条纹的强度以达到CCD的最佳工作范围，从而提高了光强信号的测量准确度。     

利用CCD测量单缝衍射的光强分布

本文介绍了线阵CCD测量系统的组成,利用线阵CCD对衍射光强分布进行了测量.本文中采用数据处理软件Origin对测量结果中的噪声进行了处理,同时拣出极大值和极小值位置.与用螺旋测微器测量的数据结果相比相对误差为4%.文中分析了影响测量结果的三个主要因素,结果表明,在没有外界光线干扰的环境下,CCD所得到数据结果能够达到很高的测量精度.     

车灯线光源的优化设计

本文研究了一车灯反射光在测试屏上的光强分布,并给出了在一定的设计规范下,使车灯线光源功率最小的设计 方案。我们采用计算机作数值模拟,把线光源分割为点光源,将反射面划分成小块,求出点光源发出的光线经过 小块反射到测试屏上的区域位置和强度,经叠加得到该点光源在测试屏上的光强分布,最后求出线光源在该屏上 的光强分布。利用以上方法,我们求得在同一设计规范下,线光源功率最小时的长度为3.98～4.02毫米。     

细丝直径高精度衍射测量的研究

利用线阵CCD的空间细分作用测量细丝衍射的暗纹间距S,从而实现细丝直径的高精度测量.本文采用的加权数据处理方法不仅有效地减小了CCD的光响应非均匀性和衍射光强分布的随机波动对测量准确度的影响,而且可以有效减小因S不等于CCD像元中心距的整数倍所引起的细分误差.文中还分析了由物镜焦距变化所引起的系统误差对测量的影响.对一级量针的测量实验表明其测量准确度达±0.5%.     

线阵CCD光电响应非线性特性测定与分析

线阵 CCD 广泛用于弱光的检测,但设置不当容易使器件工作进入非线性区。本文就其光电响应的两个因数?光强和积分时间,分别设计了实验并验证了CCD工作的非线性效应。利用LED的光通量?电流响应特性,研究了用LED发光来测定CCD输出与光强之间的关系;用标准灯照明,通过改变积分时间研究CCD输出与积分时间之间的关系。观察两个实验结果,采用晶体管模型来分析 CCD 的光电响应特性,分别对线性区和非线性区做了对比。结果表明,线阵CCD的非线性效应明显,实际应用中应充分利用其优异的线性响应特性。     

反射式横向位移光纤传感器特性

在实验测量的基础上形成了一种在高斯光束几何反射模型下的一维数值计算方法,可以在计算机上对反射式横向位移光纤传感器的特性进行计算分析,为该传感器的优化设计提供了一个必要工具.对用62.5/125多模光纤组成的并列反射式横向位移光纤传感器的计算分析结果表明:接收光纤端面处的反射光斑半径在180 μm附近时有最大的接收光强和最佳信噪比;反射光斑半径在180 μm～600 μm时接收光强对反射条边缘的横向位移或横向振动的动态范围、线性关系和信噪比都较佳;接收光强对反射条横向位移的分布宽度主要取决于反射条的宽度和接收光纤的芯径.     

车灯线光源的优化设计

本文研究了一车灯反射光在测试屏上的光强分布，并给出了在一定的设计规范下，使车灯线光源功率最小的设计方案。我们采用计算机作数值模拟，把线光源分割为点光源，将反射面划分成小块，求出点光源发出的光线经过小块反射到测试屏上的区域位置和强度，经叠加得到该点光源在测试屏上的光强分布，最后求出线光源在该屏上的光强分布。利用以上方法，我们求得在同一设计规范下，线光源功率最小时的长度为3．98－4．02毫米。     

光纤光栅半导体激光器激射波长与Bragg波长的偏离

利用包含光纤布拉格光栅(FBG)反射率分布的光纤光栅外腔半导体激光器(FGSL)的理 论模型,对FGSL 的激射波长进行了研究。结果表明激射波长并不一定在FBG布拉格反射波长处;布拉格反射波长相对于激射波长的偏移量与FBG的反射率分布、半导体增益介质的增益谱分布及增益峰值波长有关;激射波长可大于或小于布拉格反射波长。     

Modeling and evaluating the scattering of Rayleigh waves by a linear distribution of surface cracks

A numerical evaluation model of the reflection coefficient of Rayleigh waves for a linear distribution of surface cracks is developed using the weight function estimation method. The numerical evaluation of the reflection coefficients varying with respect to the crack depth ratios, frequencies, and the number of the cracks for several commonly used engineering materials is performed. The results show that the model can effectively be used to evaluate the reflection coefficient for a linear distribution of the cracks. The crack depth which can be evaluated has been extended substantially and the evaluation results have been improved.     

Surface bidirectional reflection distribution function and the texture of bricks and tiles

We study and analyze properties underlying the visual appearance of materials such as the surface bidirectional reflection distribution function and texture. The spatial distribution of scattered light in relation to the incident light determines the surface appearance and can be partly specified by the bidirectional reflection distribution function, which is defined as the directionally dependent ratio of radiance to irradiance. We perform gonioradiometric measurements on samples of bricks and tiles. To describe the reflection mechanisms in the surfaces under study, we combine models of specular and diffuse reflectance from rough surfaces and fit them to the experimental data. We also collect images and determine the textural differences in the surface appearance, resulting from the variation in the illumination direction and the viewing directions.     

Statistical ray method for deriving reflection models of rough surfaces

A statistical ray method is developed for deriving reflection models of rough surfaces. Using this method, we derive generic equations of reflection due to single scattering. We have studied an isotropic surface with Gaussian statistics, and the derived bidirectional reflectance distribution function is found with four distinct regimes, namely, mirror reflection, grazing reflection, retroreflection, and normal reflection. An explicit form of self-shadowing for a surface with Gaussian statistics is also derived, and the result agrees well with computer simulation. Our solution is useful to describe the entire reflection of a highly or moderately smooth surface and offers a basis for studying multiple scattering. While focusing on optical reflection, the approach also applies to other waves if the assumptions are satisfied.     

彩色图像像素分布特征及成像光提取划分研究

目的研究彩色图像像素分布特征及用之提取像素反射和漫射信息的方法,为从图像中提取其内景物客观颜色外貌提供理论依据。方法采用理论分析和实验相结合的方法,剖析图像强度和其内物体及外界光照之间的关联性,阐明图像像素漫射色度和RGB分强度及总强度之间的客观数据分布特征。结果图像反射像素的色度分布具有线性和双曲线特性,而漫射像素的分布具有与光照无关的聚集特性。结论图像反射和漫射像素的分布规律非常不同,采用特定斜率不同的直线可以将之有效分离,再结合特定的像素映射转换机制,就能获得图像内物体及照明的本质颜色特征。     

Ultrasonic reflection by a planar distribution of cracks

Ultrasonic wave reflection and transmission by planar crack distributions is considered. General expressions for the reflection and transmission coefficients are derived for incident longitudinal and transverse time harmonic plane waves. For low frequencies, closed-form algebraic expressions are given in terms of the geometrical parameters, the material constants, and the incident wavefield. The results have been extended to statistical distributions, and reflection coefficients for equivalent statistical and deterministic distributions of penny-shaped cracks are compared. It is also shown that the Mode-I stress-intensity factor for a distribution of equal-sized cracks can be directly related to reflection data.     

Monte Carlo calculation of ultra cold neutron flow through long tubes with a realistic angular distribution of reflected neutrons

Monte Carlo simulations of the flow of particles through tubes are used to study the effects of a theoretically well founded non-specular reflection probability on the transmission of the tubes and the angular distribution of the emerging particles. The theoretical reflection probability used is appropriate for ultra cold neutrons scattering from almost smooth surfaces. The results obtained are compared to those described in earlier work in which approximations to the theoretical reflection law were used.     

Reconstruction of the net emission distribution from the total radiance distribution on a reflecting surface

The problem is considered of reconstructing, from a measurement of the total radiance distribution on an emitting surface, the radiance distribution that would be observed in the absence of reflected radiation. An explicit solution of the implied inverse problem is derived for the case in which the reflective properties of the surface are given in terms of a bidirectional reflection distribution function. Also considered are the limiting cases of diffuse and specular reflection. Practical considerations are discussed for application of the theory to the nonintrusive and remote measurement of temperatures and pressures on concave surfaces, either by traditional radiometry or by the use of thermographic phosphors and temperature- and pressure-sensitive paints.     

椭球面镜声波反射聚焦数值模拟研究

据Hamilton线性理论解,给出沿椭球面镜轴线的电弧放电等离子声源(AD-PSS)反射波计算结果,分析由镜面引起的相位变化对中心波、边缘波及尾波传播影响。在聚焦前区中心波压力为正,边缘波、尾波压力为负;聚焦后区则相反。在线性条件下,反射波压力峰值出现于椭球面镜几何焦点,越过焦点后反射波压力幅值迅速衰减。利用有限元软件COMSOL对椭球面镜声反射过程进行数值模拟,揭示反射波传播演化过程及声场分布规律。据KZK方程及等效声源法,分析非线性效应对声传播过程影响。研究表明,非线性效应将使椭球面镜实际焦点位置偏离几何焦点,即正压实际焦点出现在几何焦点后,负压实际焦点出现在几何焦点前;随非线性系数增加正压实际焦点后移,负压实际焦点前移。     

一种快速检测光滑半球表面缺陷的方法

针对具有镜面反射特性的光滑球面,提出了一种利用反光带的镜像变形来对表面缺陷进行快速检测的新方法。这种方法通过漫反射反光带增强图像上的缺陷信息,克服了背景噪声在图像处理中会造成较大误差的缺点,也降低了照明系统的设计难度。根据缺陷引起的反光带镜像变形获取缺陷特征,使图像处理软件的工作量大大减少。通过实验,给出了缺陷尺寸和扫描间隔等因素对检测结果影响的分布曲线,为合理提取缺陷尺寸提供了参考。实验表明,该方法的鲁棒性好、效率高,能识别0.5mm以上的全部缺陷,定位误差在 1之内。