光阻法颗粒粒径测量验证实验

针对低浓度液体介质中颗粒物的数目和粒径检测问题,基于几何光学原理和Mie光散射理论分析,研究光阻法对球形颗粒的检测,采用角散射并结合图像法验证信号测量的一致性。搭建了一套能采用3种方法同步测试的实验系统,通过对实验测得的6种标准颗粒的光阻信号进行标定,对不同标准颗粒脉冲幅值进行统计平均后拟合和优化,通过拟合公式进一步测定了其他颗粒的粒径。结果表明,对于标称为15.0μm和63.6μm标准颗粒的数目中位径与标称值偏差均小于2%,同时对于混合颗粒也具有较好的区分能力。     

基于后向光散射的颗粒测量技术研究

颗粒粒径和颗粒折射率是光散射颗粒测量技术中的重要参数。为了实现颗粒粒径的测量及其分档,在广义Mie理论基础上,分析了颗粒粒径及折射率对后向散射光能分布的影响,并得到了后向散射光能分布随颗粒粒径及折射率呈周期变化规律。实验验证结果表明,后向散射光能与颗粒粒径及颗粒浓度有关。研究结果可为后续的颗粒测量研究提供参考。     

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。     

用线阵CCD测量颗粒尺寸分布的研究

线阵CCD器件的应用已相当广泛，文中介绍了一种以线阵CCD为接受器件的颗粒尺寸分布测量新方法。基于群体粒子的衍射理论，一般采用以环形光电管（SSPD）为接受器件、以矩阵迭代为反演手段的测量方法；而我们采用了以线阵CCD为接受器件、以shifrin变换为反演手段的新方法，线阵CCD能在小的衔射角范围内获取大量的数据，这为我们反演的准确和测量精度的提高提供了有力的保障。对几微米以上的实际样品测试实验表明：与目前以SSPD为接受器件的测量方法相比，峰值粒径测量的精度有所提高，其相对误差在3％左右，且该法仅需要很少的预知信息，此外测量的结果更为详细。     

气溶胶颗粒折射率在光学粒径测量中的影响

针对单颗粒光散射测量方法中被测颗粒折射率会影响测量结果的问题,根据Mie理论和光辐射能通量计算公式,对13种常见气溶胶颗粒,在不同采光中心角θ和采光接收半角β下的散射光辐射能通量F与粒径D关系曲线进行了计算,提出一种基于相对测量误差平均值的评价标准,依据该评价标准定量分析了13种折射率对测量的影响。通过对模拟结果的分析,得出采光结构接收到的光辐射能通量包含前向散射光的条件下,13种颗粒的F-D曲线较为接近,折射率对测量结果的影响相对较小。     

基于图像处理的轴类零件尺寸测量技术研究

采用图像检测技术对轴类零件尺寸进行非接触检测,实现了动态测量。在获取零件图像后,采用Sobel算子完成对图像边缘的初步定位,在此基础上,通过对图像边缘的离散点作最小二乘曲线拟合,达到边缘的亚像素定位,基于精度分析,得出了误差最小时的尺寸求解方法。通过标定系数k的求解,计算出精确的零件尺寸。实验表明,该方法能有效地提高检测精度,在CCD摄像机分辨率为1392×1040,像元尺寸为4.65μm时,检测误差<±20μm。     

用于微米球形颗粒超分辨尺度测量的背向弹性散射光谱的获取

背向弹性散射光谱法可用于研究生物细胞内部颗粒的结构组成,本文探讨了背向弹性散射光谱测量获取光谱的不同实验方法及其优缺点。针对微米量级的球形颗粒测量,基于实验分析比较了目前普遍使用的光纤探头测量和透镜系统测量这两种背向散射光谱获取方法的优缺点。研究表明,由于透镜系统获取光谱所对应的散射角有更明确的定义,故透镜系统获取光谱与Mie散射计算的互相关拟合系数(0.96)高于光纤探头优化条件下获取光谱的结果(0.93)。因此,在提取颗粒尺度精度要求较高时,应该选用透镜测量方法,并且采用滤波去噪声信号处理的手段来提高颗粒尺寸提取精度;而提取颗粒尺度精度要求不高时,光纤探头光谱获取方法具有简单易行的优点。     

激光衍射粒径测量中的Chin-Shifrin反演算法

建立了以线阵CCD作为探测组件的激光衍射粒径测量系统用于颗粒群直径分布的测量.在数值计算的基础上,分析了传统Chin-Shifrin积分变换粒径分布反演算法存在的两个问题:小粒径反演结果的发散和多假峰现象,并结合理论分析给出了这两种现象的物理图像.提出了修正积分变换公式以解决小粒径反演结果发散的间题并针对Chin-Sh...     

一种表征介质洁净度的计数装置

详细分析了洁净介质中颗粒状杂质检测的光学过数原理,并根据光散射理论推导出了消光式颗粒计数器中的光能与粒径之间的对应关系.通过数值计算,说明了消光原理在具体应用中存在的不足,分析了在对大颗粒测量时用光阻原理代替消光原理的可行性.设计了一套计数装置,增加了用于小颗粒检测的前向散射光探测器和光源波动监测器.实验结果表明,该套计数装置能够对0.5μm以上的颗粒进行检测,可以表征被测对象的洁净度.     

挠性接头薄筋厚度的高精度在线测量系统研究

本文使用基于机器视觉的显微测量技术对挠性接头的薄筋厚度进行高精度在线测量。测量时,挠性接头的薄筋轮廓经光源照明后,通过高放大倍率成像镜头成像在CCD上,薄筋轮廓图像经图像预处理、分割、边缘提取、参数计算等一系列图像处理后,最终得到薄筋厚度的实际尺寸。经实验证明,系统测量重复性精度为±0.4μm,不确定度优于1μm。     

基于MATLAB的粒子群优化算法及其应用研究

分析了粒子群优化算法的原理、模型和算法实现过程,并应用该法对行星齿轮传动优化设计进行了实例仿真。仿真结果表明,基于Matlab的粒子群优化算法在机械优化设计中切实可行,该优化算法为复杂的机械优化设计提供了新的思路和方法。     

柴油发动机超细颗粒物数量检测方法研究进展

柴油机的颗粒物排放是城市大气超细颗粒物的主要来源,对环境质量和人体健康有严重的负面影响。近年来,排放法规对颗粒物排放的控制愈加严格,并对颗粒数量测量仪器的性能提出了更高的要求。总结了5种颗粒数量测量仪器的测量原理和特点,在特定测量需求和场合下对这些设备的性能进行了对比并针对下一阶段排放法规的测量需求,分析了以上测量设备的适用性。结果表明,冷凝颗粒计数器对粒径>10 nm颗粒具有更快的响应速度,能够满足未来法规中对城市RDE测试循环的需求。然而,冷凝颗粒计数器无法测量粒径分布,不适用于针对10～23 nm颗粒控制技术的研发。但发动机排气粒度仪可给出粒径低至5.6 nm颗粒的粒径分布,可为冷凝颗粒计数器的检测结果提供补充信息。     

磁粉性能对磁粉离合器特性影响分析研究

研究了磁粉离合器转矩传递的工作机理,建立了磁粉离合器磁场场域的分析模型,重点分析研究了磁粉的磁性能和粒径对磁粉离合器转矩传递特性的影响关系,仿真结果与磁粉离合器实际工作特性相吻合。研究结果表明,通过提高磁粉材料磁性能、减小磁粉粒径可有效提高磁粉离合器转矩传递性能。     

过滤后润滑油液中磨粒粒度概率分布的研究

润滑油中的磨粒是设备失效的一个重要原因。建立了过滤后润滑油液中磨粒粒径概率分布密度函数的数学表达式。计算和分析表明:(1)过滤后润滑油液中所含的磨粒粒径概率分布参数不但与过滤器的性能参数有关,而且与过滤前油液中所含磨粒的粒径概率分布有关,但与过滤前油液中所含磨粒的数目多少无关;(2)过滤后油液中所含磨粒的粒径均值μd和均方差σd均与过滤前油液中所含磨粒粒径概率分布的尺寸参数β大体呈指数关系。μd和σd之值的变化,可以作为反映系统磨损状态的标志;(3)所定义的两个过滤器参数,极限过滤粒径a和敏感系数b与滤后油液中磨粒粒径的均值μd和均方根σd有明确的对应关系。小的a值和大的b值有利于减少油液中磨粒粒径的μd值及粒径在μd值附近的磨粒数。     

基于高速气流的光伏板表面灰尘去除分析与试验

针对灰尘对光伏板发电效率的影响,基于灰尘颗粒与光伏板表面之间的相互作用力以及颗粒本身所受的重力和空气浮力的分析,建立了灰尘颗粒在光伏板表面的黏附模型。通过分析灰尘颗粒在流场中的受力,建立了气流作用下的灰尘脱离力学模型,确立了灰尘颗粒脱离所需的气流速度与灰尘颗粒的粒径、密度以及光伏板表面材料特性参数之间的关系。设计了基于超级风刀的除尘试验方案,对取样区域内的灰尘颗粒样本进行冲扫去除。试验结果验证了理论模型的正确性,并证明了超级风刀产生的高速气流具有较好的除尘效果,能够最大程度地避免损伤光伏板表面,减小清洁除尘能耗。     

基于 Huber 鲁棒容积裂变粒子滤波的协同导航方法

数据融合作为多源协同导航方案中的一环对状态估计质量影响重大。粒子滤波由于其在非线性非高斯系统中具备的独特理论优势已逐渐成为众多融合方法焦点。但粒子退化及其导致的样本枯竭却制约粒子滤波在复杂工程中的应用。提出采用鲁棒容积裂变粒子滤波解决上述问题。首先在容积法则框架下利用Huber函数将L2范数与L1范数结合来改进重要性密度函数,抑制观测噪声并通过高斯分布融合拉普拉斯分布进一步优化建议分布,以此缓解粒子退化;在重采样前对粒子群进行裂变衍生,通过对高权值粒子进行裂变并覆盖低权值粒子重构粒子权值实现对样本枯竭的抑制。多源协同导航车载实验表明,在相同条件下,相对于扩展卡尔曼滤波、容积粒子滤波、强跟踪粒子滤波,提出的算法在精确度上分别提高了23.04%、42.62%、37.74%,为缓解粒子退化和多源协同定位提供了新的思路。     

基于OpenGL的沙尘暴天气仿真研究

自然景物的模拟一直是计算机图形学中的热门研究课题,文章深入研究和分析了沙尘暴发生时沙尘的形态及运动状态,以Microsoft VC＋＋6．0编译环境为开发平台,基于OpenGL图形库,采用粒子系统模拟沙尘颗粒的运动,采用雾函数模拟朦胧的环境,完成了沙尘暴场景的模拟,其模拟效果逼真。     

Response surface regression analysis on FeCrBSi particle in-flight properties by plasma spray

This work discusses the interactive effects between every two of argon flow rate, voltage, and spray distance on in-flight particles by plasma spray and constructs models that can be used in predicting and analyzing average velocity and temperature. Results of the response surface methodology show that the interactive effects between voltage and spray distance on particle inflight properties are significant. For a given argon flow rate, particle velocity and temperature response surface are obviously bending, and a saddle point exists. With an increase in spray distance, the interactive effects between voltage and argon flow rate on particle in-flight properties appear gradually and then weaken. With an increase in voltage, the interactive effects between spray distance and argon flow rate on particle in-flight properties change from appearing to strengthening and then to weakening.     

无抛光垫化学机械抛光技术研究

应用双电层理论分析了SiO2磨粒与聚苯乙烯粒子在溶液中的ζ电位及粒子间的相互作用机制,观察到SiO2磨粒吸附在聚苯乙烯粒子表面的现象.分析了基于复合粒子抛光液的无抛光垫化学机械抛光技术特点及其材料去除机理.比较试验表明,基于复合粒子抛光液的硅片无抛光垫化学机械抛光具有与传统化学机械抛光相接近的材料去除率和硅片表面粗糙度值,并可避免工件塌边现象的产生.     

用荧光磁粉检测重要压力容器的表面缺陷

对比试验与实践经验表明，荧光磁粉检测比黑色磁粉检测有高得多的缺陷检出率。为了压力容器的安全使用，建议对一些重要的压力容器的在用检验采用荧光磁粉检测。