动态散斑对比度颗粒测量法

提出了基于线阵CCD相机的动态散斑对比度颗粒测量方法和系统,用于解决动态光散射研究涉及的动态光散射软件相关算法运算量大、实时性较差,以及不能测量高黏度溶液中颗粒的问题。首先,从传统动态光散射理论出发,基于光学统计理论,建立了动态散斑对比度的模型。然后,根据Siegert公式,推导了动态散斑对比度与动态散射光场自相关函数的关系。最后,得到了低浓度和高浓度下动态散斑对比度与颗粒粒径的关系。分别对粒径分布为(490±20)nm的标准乳胶球颗粒水溶液和纳米二氧化钛粉体(粒径分布:450~500nm)甘油溶液进行了测量。结果表明:动态散斑对比度测量法的运算量小,且能测量高黏度溶液中的纳米颗粒,重复测量误差小于2%,满足了动态光散射的国标要求。     

散斑可见度光谱法中的相干因子

散斑可见度光谱法是近年来兴起的研究密集颗粒流运动的新方法。针对散斑可见度光谱法测取颗粒温度的实验中,如何消除相干因子测量过程中的误差进行了研究。比较了静态散斑对比度以及散斑对比度系数的计算方法以及消除相干因子的方法,实验测量结果表明,由散斑对比度系数消除相干因子的方法能最大程度地保留测量准确度。该方法能够消除由环境不同及激光不稳定所带来的误差,使得同类实验具有更好的对比性。同时给出了计算量较大导致的时间分辨率较低这一问题的解决方法。     

散状物料流动态计测方法研究

散状物料流动态计测方法研究＊但斌刘飞张旭梅阎春平（重庆大学机械工程一系重庆６３００４４）０引言散状物料,如矿石、煤炭、水泥等是连续型制造过程的重要制造资源。散状物料流的动态计测对这些资源的消耗和流动状况的量化,进而对资源的合理和优化利用、以及企业的管...     

显微动态散斑法测量压电陶瓷位移特征曲线

采用显微动态散斑相关法来测量压电陶瓷的压电位移特性并标定其线性区间.推导了透射相位衍射体在显微系统中的散斑光强互相关函数,并讨论了显微系统分辨率与放大倍率对测量微位移的影响.为在计算中避免散斑去相关的影响,采用了逐级位移相关叠加法.设计了显微散斑采集系统并测量了压电陶瓷的位移磁滞曲线.实验结果表明:使用放大倍率为l00...     

双孔载频剪切散斑干涉法测量表面动态形变

为了精确地测量物体表面的动态形变并得到形变高度和梯度信息,提出了一种基于双孔衍射结构的空间载频剪切散斑干涉法.该方法采用双孔产生固定的载频条纹,利用双旋转光楔实现剪切量的连续调节,采用正弦拟合算法进行相位计算.首先,分析了双孔调制的相位载频与双孔距和像距之间的关系,讨论了双旋转光楔得到线性剪切量调整的实验参数.然后,设计了测量光路参数;采用孔距为3.8 mm的双孔径配合焦距为80 mm的成像镜头在物距为300 mm时得到了载频为π/2的散斑场.最后,对动态形变的薄金属板进行了测量.实验结果表明:配合实时图像处理系统,该方法可以在帧率为15 frame/s的采集速度下实现动态形变的测量与显示,可测形变峰值为0.11～1.15 μm.本系统结构简单,易于集成,适用于动态形变的实时检测.     

基于狭缝光阑的剪切散斑干涉动态测量

为了精确、实时地测量物体表面的动态形变,提出了基于狭缝光阑的空间载波剪切散斑干涉系统。该系统通过倾斜迈克尔逊干涉仪的一个平面镜来产生剪切量和载波频率,实现空间频谱的移动;采用一个可调节的狭缝光阑控制散斑大小和空间频谱宽度。基于傅里叶变换与反变换在空间频率域上提取所需的频谱并计算相位图,最后通过一幅干涉条纹图得到相位分布信息。采用该系统对一个中心加载、四周固支的薄铝板进行了动态测量,分析了光学系统参数对测量结果的影响。结果表明,采用像素尺寸为4.65μm×4.65μm的高分辨率相机,焦距为8mm的成像镜头,设置剪切量为25mm,狭缝光阑X方向的尺寸为1mm时,可得到高质量的剪切散斑相位图。该方法可以在25frame/s的采集速度下,以43.6°的视场角实现动态形变的测量,可测形变峰值为0.5~30μm。     

基于多光束照明的回波光场散斑抑制机理

为了有效抑制激光照射目标表面所产生的散斑效应,提高激光主动成像图像质量,提出采用多光束照明技术,通过理论分析与仿真实验相结合的方式验证了多光束照明在抑制回波散斑效应方面的作用。首先,建立了多光束分光照明模型,理论分析了多光束照明对于完全散射叠加场和部分散射叠加场的散斑抑制原理。在此基础上,根据理论模型构建了仿真实验系统,采用不同能量分配的分光方式,对3种不同表面粗糙度的目标进行了单光束回波散斑对比度和多光束回波散斑对比度实验评估。实验结果表明:等能量4光束照明的回波散斑对比度仅为单光束对比度的1/2,与理论分析结果完全吻合,充分验证了多光束照明技术在回波光场散斑抑制方面的有效性。     

多色光散斑表面粗糙度测量方法的研究

本文研究了具有均匀光强迭加的多色光象光斑测量表面粗糙度的方法。给出了多色光象光斑对比度C 与表面粗糙度参数Ra,Sm 的近似表达式。实现了对Ra,Sm 的非接触、快速测量。对磨削、端铣等试件的测量表明,在0.1μm≤Ra≤6.0μm 范围内,理论分析和实验结果是一致的,所测得的Ra 值与轮廓仪测量值相比较误差在15%左右。     

基于光力学的剪切散斑技术及其应用

介绍一种用于测试离面位移导数场的电子剪切散斑法,并对其原理进行了详细阐述。采用电子剪切散斑法,对典型圆盘试件进行了机械载荷作用下实验,得到了表示离面位移导数的干涉图,最后作为实际工程应用,对塑封产品进行了热载荷作用下的无损检测,成功识别到了缺陷部位,结果以蝴蝶形图案显示。通过圆盘试件和塑封材料实验,表明电子剪切散斑技术的装备简单,操作方便,能够较为准确的确定缺陷部位和大小,是较为理想的无损检测技术。     

基于数字散斑相关法的金属材料力学性能的测试

数字散斑相关技术以其非接触,可以采用自然光,甚至利用材料表面天然纹理就可以进行位移、应变测试,在土木、机械和生物医学领域等得到了广泛应用,被学术界和工业界进一步研究和工程中所采用.为明确硬质材料受力后的位移分布和应变分布,为应用提供实验依据.在金属材料位移场和应变场的测试中采用了高精度的数字散斑相关技术,并利用自然光对金属材进行了非接触式测量,得到了由外力引起的横向和纵向的变形及应变等力学参量,数字散斑所测结果与电阻应变计结果吻合较好.表明数字散斑相关测量技术应用于硬质材料力学参量有效,能够较好地解决了力学量测试工作.     

Volume-grating digital speckle pattern interferometry for measurement of dynamic out-of-plane displacement fields

Volume-grating digital speckle pattern interferometry used for measuring dynamic out-of-plane displacement fields of a continuously deformed object is proposed in this paper. These continuous out-of-plane displacement fields can be successfully measured by using the method discussed in the paper. A comparison between theoretical and experimental results is presented in the text.     

基于模糊信息融合的气固流化床流型及其转换的识别研究

本文在模糊集理论的基础上介绍了多传感器、多参数识别气固流化床流型的信息融合模型。将压力脉动信号的算法复杂性Cn、涨落复杂性Cf和香农熵En作为融合的特征参数，进行特征层的多参数融合；根据特征参数建立了过渡流型的隶属度函数；对多个传感器的特征层识别结果进行决策层融合，得到了多传感器对不同流化状态的最终识别结果。实验结果表明，采用香农熵特征参数能较好地解决鼓泡与湍动2种流化状态转换的识别；应用多传感器、多参数数据融合对流态化不同流型及其转换的识别能得到较好的效果。     

Measurement optimum condition of speckle interferometry based on dual-camera technique

The speckle interferometer based on multi-camera technology using two cameras is applied to a dynamic deformation measurement of the package of an electronic device. To perform high precise measurement by this method, the optimum conditions for measurements are discussed concerning the size of speckle and the frequency of carrier signals. Under the optimum conditions, the deformation process of the package during the operation of an operational amplifier is measured. Then, the local maximum deformation can be estimated as 150 nm from experimental results. From the results, it can be also confirmed that electronic devices are deformed by the stress of a heat by an operation every second during the operating time.     

应用数字散斑相关的运动轴面位置匹配

由于进行转轴动态扭矩测量时的旋转运动会导致应变测量无法直接进行,故提出了应用数字散斑相关技术的动态转轴表面位置匹配方法。该方法可通过对旋转运动中轴面位置的识别实现后续转轴表面应变位移的计算。搭建了运动轴面数字散斑相关实验系统,进行了轴面灰度值稳定转角范围的标定实验、标准转角的转角位移测量实验和运动轴面位置识别实验。实验表明,本系统轴表面图像在-π/15~π/15转角内灰度值较稳定,该转角范围对应转动方向160个像素,相关系数曲面有明显峰值,转角为-π/15和π/15的相关度分别为0.389 2和0.322 1,超出该范围后图像灰度信息淹没在由轴面弧度变化引起的噪声中;标准转角轴面位移识别精度和运动轴面位置识别精度为1像素。本文方法解决了旋转运动轴面的位置匹配这类大位移测量问题,为动态转轴的位移、应变等测量问题提供了有效方法。     

A new approach for determination of a mean speckle size in simulated speckle pattern

In this paper one-dimensional correlation method for determination of a mean speckle size is used, while two various approaches are presented. It is shown, that accuracy of the measurement by the method depends on a number of speckles in an evaluated one-dimensional intensity profile of detected speckle pattern. It is also shown, that a significant optimization of the method by reduction of a number of intensity values representing detected speckle patterns can be performed. This study is carried out for several speckle patterns generated through a numerical simulation of the speckle fields after reflection of a Gaussian beam off a rough object’s surface. Results of the determination of the mean speckle size are compared with theoretical predictions.     

基于ECT投影数据的两相流流型辨识

提出一种基于电容层析成像（ECT）系统的两相流流型辨识新方法。ECT投影数据经特征参数提取前处理环节后馈人事先训练好的神经网络实现流型辩识。文中介绍了特征参数的提取、神经网络的构成以及训练方法。研究结果表明，该方法辨识精度高、辨识速度快，是两相流流型在线辨识的一种有效手段。     

基于随机游走模型的筒仓内颗粒流堵塞概率测量

随机游走模型能够准确预测筒仓内无摩擦颗粒系统的堵塞概率,但是对于有摩擦的颗粒系统,该模型的适用范围至今尚不清楚。搭建了基于面阵CCD相机的测量装置,通过图像法测量堵塞拱的特征参数,发现当堵塞拱上相邻两个颗粒的夹角与颗粒位置之间满足负线性关系,并且流量大于8.3 g/s时,随机游走模型可以准确预测筒仓的堵塞概率。实验结果拓展了随机游走模型的适用范围,为工业生产中筒仓装置的调控过程提供了参考依据。     

采用自适应可靠因子的联合双边散斑条纹滤波方法

在基于电子散斑干涉法的测量系统中,干涉条纹常常会存在大量噪声从而影响后续相位的提取.为解决双边滤波无法处理大噪声的问题,提出了一种融合加窗傅里叶滤波的联合双边滤波方法并用于处理存在高噪声的电子散斑干涉条纹.在该方法中,引入加窗傅里叶初步滤波后的图像作为联合双边滤波的导向图,并构建更可靠的自适应像素值相似度因子,从而提供...