基于数字图像处理的水中微气泡参数的测量

对实验室条件下拍摄到的气泡图像进行了一系列的图像处理操作,得到了较为清晰的气泡图像。继而应用扫描法测量气泡的直径,用粒子跟踪测速法(PTV)测量稀疏气泡的运动速率,用粒子图像测速法(PIV)测量高密度气泡的运动速率。以上方法均得到了相应的测量结果,为工业上对微气泡的测量提供了一定的参考。     

压电陶瓷管非线性校正

提出了一种简单、实效的压电陶瓷管非线性校正法。首先用迈克尔逊干涉仪分别测定压电陶瓷管的X向和Y向非线性曲线，然后求非线性曲线的拟合函数及其反函数，最后依此反函数通过设计原子显微镜（AFM）扫描程序给压电陶瓷管X、Y向施加非等差距的电压来产生线性位移。实验证明，此法能够有效地消除由压电陶瓷管的非线性引起的扫描图像畸变，从而有利于获得物体表面实貌的真实扫描图像。     

AFM扫描参数对表面粗糙度测量的影响分析

原子力显微镜(AFM)是纳米科技研究中一个重要工具.影响AFM测量图像质量的因素很多,本文从AFM扫描参数选择的角度,研究扫描参数对样品表面均方根粗糙度的影响.实验和理论分析表明,扫描速度、反馈控制参数中的比例常数P和积分常数I的选择均对样品的表面粗糙度测量及评定产生影响.     

PSD233型位置敏感元件的特性及其在AFM中的应用

给出了自制的 3mm× 3mm位置敏感元件 (PSD)的光谱响应特性 ,覆盖从紫外光、可见光到红外光 (32 0～115 0nm)的广阔区域 .采用光束偏转法对其时间响应特性和位置敏感特性进行测定 .阐述了PSD在卧式原子力显微镜 (AFM)系统中的应用 ,介绍了卧式AFM的工作原理和控制系统 ,提供了部分样品的AFM扫描图像 .结果表明 ,该AFM系统具有较高的成像效率以及良好的工作稳定性、图像重复性和对比度 ,系统的最大扫描范围为 5 μm× 5 μm ,分辨率达到 1nm量级 ,表明PSD在光谱响应、时间响应和位置敏感特性等方面具有优良性能     

基于图像校正的测量移动堆料体积的标定

为了适应大型企业物流信息化管理的需要,解决煤堆等物料在运输过程中的有效计量问题,给出了基于光切图像扫描法的三维测量方法。该方法通过扫描移动堆料,获取堆料上一系列平行截面的轮廓线,并计算出截面面积,然后根据各截面面积和扫描间距解算出物体体积。为了提高测量的易用性,标定过程中采用多项式来校正图像的畸变,并讨论了控制点的选取方法和影响标定精度的因素。在此基础上,设计完成了实验检测装置,开发了处理与测量软件。对不同形状的物体进行了多次实验测试,验证了测量方法的可行性和重复性。     

扫描式激光测径仪中电机转速波动对精度的影响及误差修正研究

激光扫描测量设备中,测量精度主要取决于扫描光带的平行性以及其扫描速度是否均匀,而扫描速度的均匀性主要取决于驱动多面棱镜旋转的驱动电机,其转速波动或漂移是造成测量误差的主要原因。该研究通过在测量光路中加入尺寸已知的光阑,利用同时测量光阑和未知测量对象直径的同步测量方法来消除电机转速波动的影响,并利用非线性补偿方法进行误差修正,尽可能减小系统误差对测量误差的影响。实验验证结果表明,经以上方法优化的激光扫描测量设备测量精度达到±0.002 mm,能够满足实际应用需要。     

基于贝叶斯模型和数字图像相关的视觉测量

为了能够快速准确地实现3维测量,提出了一种基于贝叶斯模型和数字图像相关的视觉测量方法。该方法采用数字图像相关法对校正后的图像进行立体匹配,克服了传统立体匹配方法精度不高的问题;采用贝叶斯模型估计图像视差,并将其作为数字图像相关法非线性迭代优化的视差初值,克服粗搜索方法寻找视差初值计算量大、精度低的缺点;基于校正后图像与原图像之间的投影关系,由最小二乘法计算出匹配点的3维坐标。结果表明,基于贝叶斯模型和数字图像相关的视觉测量算法,能够快速准确地实现3维视觉测量。     

基于DSP的夜间航空图像灰度校正研究

夜间航空图像的灰度校正是航空图像处理的一项重要内容,传统的直方图法、面积匹配法操作不便,不易硬件实现。本文利用典型非线性因子进行非线性校正的公式,给出了采用TMS320C2000进行夜间航空图像灰度校正的软件设计方法,文后的实验结果说明了该方法的科学性和实用性.     

Si外延过程中图形漂移的研究

给出了图形漂移的定义,综合介绍了埋层外延中图形漂移的监测方法,其中包括常规的磨角染色法和无损伤测量垂直和平行于参考面两个方向上图形线宽的变化比例法。结合不同面上的原子密度的不同,分析各晶向上生长速率的差异,解释了不同晶向上不同的生长速率是造成图形漂移的根本原因。通过比对常压和减压外延的机理,明确了Si源中氯类物质的存在是导致图形漂移的必要条件。结合Si外延过程中对图形漂移的影响因素,分别指出了衬底晶向、淀积时反应室压力、生长速率和生长温度、HCl对Si片表面腐蚀量、Si源等6个参量和图形漂移的关系,并给出了6个参量的优化方向。     

适用于AFM的数字智能反馈控制器设计

原子力显微镜(AFM)是进行纳米测量和操作的一种重要工具.近年来,纳米科技的迅速发展使得传统AFM越来越无法满足纳米测量快速和高分辨率的测试需求,而反馈控制器的速度是限制AFM成像速度和分辨率的关键因素之一.为此,本文搭建基于高速数字信号处理器(DSP)的数字反馈控制系统,将模糊控制算法与比例积分PI控制算法结合,利用模糊规则自动选择合适的比例和积分参数,改善Z向反馈系统的鲁棒性.基于自制的AFM系统,将该方法与传统PI控制算法进行对比实验,在相同的扫描条件下,该数字智能反馈控制器可在扫描范围为30μm×30μm时,将AFM的行扫描速度由3 Hz提高到40 Hz,验证了该方法能够有效改善AFM的扫描速度和成像分辨率.     

Improved direct inverse tracking control of a piezoelectric tube scanner for high-speed AFM imaging

For a piezoelectric tube scanner (PTS), this paper proposes an improved direct inverse tracking control algorithm and apply it to an atomic force microscope (AFM) to accomplish high-speed scanning tasks. That is, to enhance the high-speed tracking control performance of a PTS, an improved direct inverse rate-dependent Prandtl–Ishlinskii (P–I) model is firstly constructed, which includes a polynomial module to eliminate the structure nonlinearity. Based on the model, a practical feedforward control law is then designed to implement high-speed tracking control for a high-frequency trajectory with strong robustness, which presents the advantages of high-speed response, simple structure and convenient implementation. Subsequently, the designed feedforward law is combined with a feedback component, and the combined control strategy is employed in an AFM to accomplish fast imaging tasks. Numerous experimental results are then collected, which convincingly demonstrate the superior performance of the proposed practical model/control scheme.     

原子力显微术应用于生物纳米结构表征与测量的研究进展

对目前基于原子力显微术(AFM)研究纳米生物结构的发展作了简要地概述,特别注意到AFM对生物纳米结构的表征与测量具有重要的意义。本文介绍了纳米生物结构形貌的AFM表征、粘弹性的AFM测量以及生物分子力的AFM测量三个方面,充分显示出了AFM应用于生物领域中研究与发展的显著优势和潜力。     

色散缓变光纤中五阶非线性调制不稳定性

在三五阶非线性共存时,研究了有损耗单模光纤中基于两光波交叉相位调制的不稳定条件和增益谱.在色散缓变光纤正色散区,分析了五阶非线性系数、色散纵向变化参量以及两扰动的频率大小关系对交叉相位调制不稳定增益谱的影响.结果表明,在五阶非线性下,色散的纵向渐减仍有利于展宽调制不稳定增益谱;正五阶非线性可使增益谱的谱宽和谱峰值增大,并使谱峰位置远离主波频率,负五阶非线性的作用则相反;两扰动频率大小关系不同,色散纵向参量的变化对增益谱的谱峰大小和位置的影响也不同,五阶非线性对交叉相位调制不稳定性的加强或抑制程度也不同.     

基于实时校准技术的光纤光栅传感解调系统

报道了一种采用实时校准技术的数字化光纤光栅传感解调方案。解调系统利用锯齿波电压信号和数字相位同步信号控制可调谐光纤法布里一珀罗(TFFP)滤波器，对光纤光栅传感器阵列进行扫描式寻址，同时采用非测量环境中的参考光栅和数字温度计提供精确的参考波长，并由高速数字信号处理器(DSP)实时校准滤波器的波长读取值，很好地消除了滤波器渊谐的温度漂移、非线性和蠕动性引起的测量误差。结果表明，实验系统的波长寻址范围为1520～1570nm，扫描频率为100Hz，波长测量分辨率为5pm，应变测量分辨率为4．13με。     

激光扫描成像中旋转多面体的分析计算

对旋转多面体激光扫描成像系统作了理论描述及定量分析。为了保证扫描像点处于同一平面,将多面体置于成像物镜之前,当激光束以相对于光学系统光轴为2α角入射时,确定了入射光在多面体反射面上的位置、多面体中心转轴以及光学系统光轴三者之间的相对位置关系。推导了系统光学扫描角、扫描效率和入瞳漂移等参数的数学公式,分析了它们与入射光直径、入射角、多面体几何尺寸等因素之间的变化关系。结果表明,为减小系统的入瞳漂移和增大扫描效率,应以较小的入射角入射;进行系统设计时,若给定扫描角,扫描效率一般选择在0.4～0.7范围内较合理。     

原子力显微镜在生殖支原体研究中的应用

为了确定生殖支原体在活性条件下的结构形貌,并在较高的分辨水平上观察其三维形貌结构,本研究采用原子力显微在常温常压下对生殖支原体标准株及分离株进行形态学的初步观察,将标本固定于云母上,在ｔａｐｐｉｎｇ模式下扫描成像,结果显示：生殖支原体多呈烧瓶状或鸭梨状,有突出的颈产及膨大的头端,与电镜观察结果类似,其大小亦与银镜测量结果类似。     

大功率扫描信号的失真度分析及对ESM侦收的影响

大功率雷达信号环境模拟器在模拟扫描雷达信号时,由于脉冲行波管放大器的非线性,使得模拟的扫描雷达信号与实际的扫描雷达信号存在一定的失真,影响侦察设备对扫描信号的正确判断。阐述了其对电子支援措施（ESM）侦收设备的影响,并提出可通过增加发射机输出功率和减小与ESM设备之间距离减小模拟雷达信号的失真度。     

激光光路跟踪型原子力显微镜研究

提出和发展了一种激光光路跟踪型原子力显微镜(AFM)技术及系统。研制了新型AFM探头,设 计了与XY扫描器联动的跟踪透镜及扫描跟踪光路,实现激光束对微探针(微悬 臂)的XY扫描的实时跟踪;研 究设计了独特的反馈跟踪光路,既可实现微悬臂偏转量的精确检测,又可巧妙地消除因微探 针的Z向反馈运动 造成的干扰噪声。利用研发的AFM系统对多孔氧化铝纳米孔等具有不同横向与 纵向结构尺寸的微纳米样品进行了扫 描成像,得到了理想的实验结果,表明研发的系统具有优良的XY扫描跟踪特性 和Z向反馈跟踪性能。本文研发的 AFM系统原理新颖、方法巧妙、扫描成像性能好和分辨率高,克服了常规样品 扫描型AFM的局限性,能够以 微探针扫描的方式实现不同大小、不同重量的样品的AFM扫描成像,可望在微纳米技术领 域获得广泛应用。     

DC drift of Z-cut LiNbO/sub 3/ modulators

DC drift characteristics of z-cut LiNbO/sub 3/ modulators with oxide buffer layers were studied with respect to their acceleration factors and long-term reliability. Analysis of more than 120 data points of measured drift tests indicate a slight nonlinear contribution by the starting bias voltage Vs to drift acceleration, with a factor equal to Vs/sup 1.27/. However, the observed nonlinearity is shown to have little affect on reliability estimations due to a dominant contribution from temperature activation energy; Ea=1.1 eV. The dc drift failure rates are estimated to be on the order of tens of failures in time for 20 years at 55/spl deg/C.