基于多种亮度稳定目标的FY-3C/中分辨率光谱成像仪的反射太阳波段辐射定标

分析研究了风云-3C中分辨率光谱成像仪(FY-3C/MERSI)发射一年以来反射太阳波段的辐射定标精度,利用位于全球范围内的沙漠、盐湖等12种亮度稳定目标,结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表和大气参数产品和大气辐射传输模型,计算出了卫星过境时刻入瞳处的波段反射率,并将其作为在轨绝对辐射定标精度检验的参考真值,对2014年1月~10月期间,FY-3C/MERSI反射太阳波段的辐射定标精度进行了验证分析。结果表明,FY-3C/MERSI大部分波段在高低端的定标精度大小不一致。有些波段明显呈现高端定标偏差大,低端定标偏差小的特点;有些波段呈现高、低端定标偏差大,中间低的特点。在仪器发射一年以来,波段1~4,9~11,15~16和波段19仍能保持5%的定标精度。各波段定标精度的时间变化表明:在整个研究时期内,除蓝光波段和水汽吸收波段,其他波段的定标精度变化幅度基本在5%以内。实验结果显示:使用沙漠及盐湖等多种亮度稳定目标,有效地掌握了更宽动态范围内FY-3C/MERSI的辐射定标精度情况。     

对分析仪器两点线性校准引入不确定度的探讨

两点线性校准是分析仪器常用的校准方法,该校准过程所引入的不确定度是仪器测量结果不确定度的组成部分。但是对于两点线性校准引入的不确定度,却未见有文献进行过评定或分析。本文在两点校准原理的基础上,通过详细的数学推导,分析了各参数对测量结果不确定度的影响,发现响应值y引入的不确定度对测量结果的不确定度没有贡献,两点线性校准的过程是将标准溶液x的不确定度按一定规律传递给被测对象。     

Methods to calibrate and scale axial distances in confocal microscopy as a function of refractive index

Accurate distance measurement in 3D confocal microscopy is important for quantitative analysis, volume visualization and image restoration. However, axial distances can be distorted by both the point spread function (PSF) and by a refractive‐index mismatch between the sample and immersion liquid, which are difficult to separate. Additionally, accurate calibration of the axial distances in confocal microscopy remains cumbersome, although several high‐end methods exist. In this paper we present two methods to calibrate axial distances in 3D confocal microscopy that are both accurate and easily implemented. With these methods, we measured axial scaling factors as a function of refractive‐index mismatch for high‐aperture confocal microscopy imaging. We found that our scaling factors are almost completely linearly dependent on refractive index and that they were in good agreement with theoretical predictions that take the full vectorial properties of light into account. There was however a strong deviation with the theoretical predictions using (high‐angle) geometrical optics, which predict much lower scaling factors. As an illustration, we measured the PSF of a correctly calibrated point‐scanning confocal microscope and showed that a nearly index‐matched, micron‐sized spherical object is still significantly elongated due to this PSF, which signifies that care has to be taken when determining axial calibration or axial scaling using such particles.     

67 GHz宽带谐波相位参考及其定标技术

作为非线性矢量网络分析仪的重要参考测量通道,谐波相位参考能够提供多频点、多波量以及复频率下的绝对相位测量能力。设计了基于共面波导非线性传输线方案的原型谐波相位参考样机,并提出了基于EOS光电采样系统的完整谐波相位参考定标技术,主要包括时基失配、平均去噪、相位对准、连接器失配与示波器复频率响应修正等流程。定标实验结果表明,原型样机能够在1 GHz功率27 d Bm信号激励下输出半峰值脉宽为22 ps的周期脉冲序列,其频带覆盖范围超过67 GHz,并在超高次谐波频点上拥有小于±10°的相位精度与小于±5°的相位可重复性。最后将原型样机装配到非线性矢网中,通过测量2 GHz信号激励下超窄时域脉冲发生器的输出时域信号,并将之与采样示波器测量结果进行比对,结果证实了谐波相位参考设计与定标技术的有效性与正确性。     

面向大型工件现场测量的光笔式视觉测量系统

研制了一种面向大型工件现场测量的光笔式视觉测量系统,对其中的关键技术进行了深入研究。该系统主要由带有红外LED光点的光笔、1台CCD摄像机、靶点亮度控制器、一维标定尺以及安装有测量软件的计算机组成。在对LED点光源光强控制方式及成像系统工作原理进行分析的基础上,设计并实现了以多靶点亮度自适应控制技术和主动离焦模糊技术相结合的靶点光斑图像生成技术。该技术保证了在大跨度测量范围内均能获得高质量的靶点光斑图像,解决了对焦成像中摄像机视场范围与景深有限的问题;针对光笔标定问题,提出了一种简便易行的现场标定方法,此方法只需要若干个辅助靶点和2个以上间距已知的圆锥孔,就可以同时确定光笔上各靶点及光笔测头在光笔坐标系下的坐标。实验结果显示:该测量系统在2~10 m空间长度测量标准差不大于0.095 mm,能够满足中等精度的大型工件现场测量要求。     

基于梯形算子的AFM驱动器非对称迟滞性校正

原子力显微镜(AFM)通常采用压电陶瓷(PZT)作为驱动器以实现纳米尺度的观测和操作。然而,PZT自身的迟滞非线性会对AFM观测质量和操作精度产生很大影响。基于Prandtl-Ishlinskii(PI)模型的前馈控制方法可对PZT的迟滞非线性进行补偿,但传统PI模型无法消除PZT的非对称迟滞性的影响。针对这个问题,提出一种基于梯形算子的非对称迟滞模型,并可用系统辨识方法获取逆模型参数,该方法可有效实现具有非对称迟滞特性驱动器的前馈补偿控制。AFM系统实验证明,该模型可有效减小非对称迟滞性导致的建模误差,基于该模型的前馈迟滞补偿控制可有效提高AFM的扫描成像质量。     

基于对称重复纹理的摄像机位姿测量方法

某些目标上具有对称重复的纹理,这些纹理的图像矩阵具有低秩特性。当摄像机在偏离对正方向拍摄纹理时,由于存在投影形变,该纹理图像在原有方向上的对称性和重复性不再保留,从而不再具备低秩特性。通过建立摄像机拍摄方向与纹理图像的秩之间的数学模型,将摄像机方向的求解问题等效为一定约束下纹理图像的秩最小化问题。求解该问题,可得到摄像机拍摄方向,进一步结合纹理上任意两点的成像关系求解摄像机的空间位置。该方法与传统的基于目标图像中点、线等局部特征的测量方法相比,具有更高的准确性和良好的抗噪性能。仿真实验和实际实验均证明了该方法的有效性。     

称重传感器误差标定装置托盘提升装置设计

基于CATIA虚拟样机技术对称重传感器误差标定装置进行参数化建模设计和虚拟装配。考虑到装置主要承力部件如果刚度、强度、挠度达不到使用要求,易发生弯曲变形甚至疲劳断裂等现象。因此有必要运用有限元分析软件ANSYS对装置主要承力部件进行强度刚度校合。其分析结果表明:托盘的提升装置设计合理,没有发生干涉现象;机构刚度好,所承受荷载大,提升运动过程平稳。分析结论为称重传感器误差标定装置在设计和选用过程中提供了理论依据,具有指导作用。     

一种具有视觉定位功能的智能贴标机控制系统设计

为了提高贴标机的自动化水平,使其具备自动纠偏自动贴标和自动解析标签功能。设计一种具有视觉定位功能的自动贴标签设备。将其主要机构设计成8工位转盘式结构,将每个工位的功能进行明确划分。所设计的控制系统将PLC、触摸屏、工控机、智能相机和客户端数据库通过Ethernet网络连接在一起。PLC通过计算视觉系统测量的偏差值驱动伺服系统对标签位置进行纠偏,并完成自动贴标。实际应用表明:该贴标机能将产品单位时间内的贴标数由手工贴标时的300片/h提高到450片/h以上,并把解析的标签信息传送给客户数据库,保障客户进行产品质量追溯。该贴标机满足了控制要求,提高了自动化程度,节省了人力成本,具有较高的经济效益。     

无标样聚甲氧基二甲醚校正因子的测定

聚甲氧基二甲醚是一种理想的新型柴油添加剂。针对聚甲氧基二甲醚组分缺少标样的问题,研究采用气相色谱技术,依据质量守恒原理测定并计算了不同聚合度聚甲氧基二甲醚组分的质量校正因子,以实现各组分含量的准确定量分析。根据反应过程的CH2O守恒及混合过程的质量守恒,对质量校正因子的准确性进行了验证,应用该校正因子计算所得到的质量相对误差小于4%。用此方法测定的校正因子准确度高于有效碳数估算法所得校正因子。该测定方法操作简单,可满足企业生产及实验室研究中聚甲氧基二甲醚产物的定量分析要求。