激光功率谱在检测磨削砂轮形貌中的应用

本文阐述了激光功率谱检测磨削砂轮形貌的基本原理，并通过对磨粒位置与衍射图象关系的分析，论证了激光功率谱检测砂轮形貌的可行性。     

不扩束激光粉尘粒度分布测试系统的设计与研究

主要研究不扩束激光粉尘粒度分布测试系统,对光衍射式激光粒度测试系统的光学装置进行改进,将激光的扩束系统去除,改为不扩束激光衍射系统,减小了测试系统的体积,光学结构变得简单,调节更加方便,光敏区也大大减小,降低了样品的损耗。并且通过改进的采用CCD的不扩束激光粉尘颗粒粒度测试系统对粉体进行测试,获得衍射光强图像,并利用计算机对衍射图像的光强分布作了分析。     

掺铂环楔阵列光电探测器

一、引言环楔阵列光电探测器是光学计算机混合型功率谱分析系统的关键器件。它的作用是对傅里叶功率谱采样,然后输入计算机进行处理。环楔阵列探测器由64个探测单元组成,它们的形状和分布是根据傅里叶变换的特点设计的。一般图像的空间函数为实函数,其傅里叶功率谱是中心对称的,所以在半个谱面上就包含了输入图像的全部信息。因此在圆形硅片的半圆内设置了32个同心的半圆环形探测单元,用以检测径向分布的功率谱;而在另外半圆内设置了32个楔形探测单元,用以检测角向分布的功率谱。为了定中心,在探测器的中心部分设置了四象限探测单元。图1示出该探测器的     

有序金纳米棒阵列的超分辨成像

显微成像技术受限于光学成像系统的衍射极限，无法分辨亚波长尺度的结构。通过饱和散射抑制成像技术已经实现了单个纳米颗粒的超分辨成像，但是涉及到纳米颗粒集合，需要考虑纳米颗粒间的耦合作用。利用超越衍射极限的双光束方法，可以在有序金纳米棒阵列上实现远场超分辨光学成像。本文设计了纳米棒长径比为2的5×5金纳米棒阵列，通过矢量光场理论和热扩散理论计算了金纳米棒阵列在连续波激光下的热分布，并模拟了双光束激光即脉冲激发光和连续波抑制光下的散射成像。仿真结果显示，连续波激光能够有效抑制金纳米棒阵列对脉冲激光的散射，双光束方法实现了80 nm横向特征尺寸的超分辨成像。     

疲劳裂纹扩展速率统计分析

将疲劳裂纹扩展速率分解为确定性趋势和随机涨落两部分，应用概率统计和随机数据处理方法分析了疲劳裂纹扩展速率的确定性趋势参数的统计分布和随机涨落数据的幅值特性，相关函数和功率谱密度函数，为疲劳裂纹扩展统计规律研究提供了依据。     

不同功率超声辅助电火花放电制备Cu-Ni合金粉体的微观结构和粒径分布

以铜、镍金属为正负电极，采用超声辅助电火花放电(EDM)法合成Cu-Ni合金粉体，研究了超声功率(0,500,1 000,1 500 W)对合金粉体晶体结构、微观形貌和粒径分布的影响。结果表明：不同功率超声辅助EDM合成的Cu-Ni合金粉体的物相均主要由Cu_0.81Ni_0.19、Ni、CuO、NiO和Fe₂O₃组成，主晶相Cu_0.81Ni_0.19为面心立方结构；随着超声功率的增加，Cu_0.81Ni_0.19相的衍射峰强度增大，半高宽变窄，粉体结晶性变好。引入超声辅助合成的Cu-Ni合金粉体中出现较大尺寸不规则颗粒，但球形颗粒的尺寸减小，粉体粒径分布范围变宽；随着超声功率的增大，平均粒径D₅₀减小。     

动态载荷峰值分布及在疲劳损伤分析中的应用

通过研究随机信号峰值分布的规律,提出了使用应力响应信号自功率谱密度函数来分析和预测零部件疲劳寿命的新方法。首先．由响应应力随机信号的自功率谱密度函数导出响应信号的峰值分布规律,然后通过计算损伤率并采用高周疲劳线性累计损伤理论来分析零部件的寿命。采用本文提出的方法,在摩托车车架可靠性试验中,通过计算机对车架进行了动载荷疲劳强度分析,取得了较好的工程效果。     

图像相关识别器的光信号计算机实时处理

在光学联合变换相关器作图象识别的基础上,将参考图像和目标图像的联合变换功率谱及相关输出强度分布输入计算机进行实时处理,提取并量化谱面上有用的信息,依据相关输出图像相关峰及其锐度对相关程度进行实时量化评价.     

激光直写氧化石墨烯可调光子筛

光子筛不受衍射极限限制且设计结构灵活，是一种新型衍射元件。相比于振幅型光子筛，相位型光子筛能量透过率更高，成像对比度更加尖锐，具有应用优势。然而，常见衍射光学器件面临加工复杂及难以调制等局限。石墨烯及其衍生材料具有良好的光电调制特性，被广泛用于衍射光学器件制备。利用激光直写技术可实现诱导还原氧化石墨烯，是一种简单高效的微纳加工技术。利用时域有限差分方法研究光子筛的衍射特性，并基于激光直写技术制备氧化石墨烯光子筛。通过不同激光功率加工可获得材料的折射率调制，器件实现了明显的焦距调制(1.62 mm)和聚焦效率的提高(13.6%)。该方法有望为实现可调制衍射光学元件提供简便、灵活的设计与制备手段。     

铁谱分析中"矩阵序列"法的研究

基于分析人工利用光学显微镜对谱片上的磨损颗粒种类进行识别的模式，提出了利用计算机模仿人工进行磨毒损颗粒种类识别的“矩阵序列”法，并建立了“矩阵序列”法实现的具体方法。该方法对磨损颗粒种类识别率在80％；以上，且重复性很好。     

An optical non-contact measurement method for hot-state size of cylindrical shell forging

Using the present method the inner diameter cannot be measured. So an optical non-contact measurement method for measuring inner and outer diameters of cylindrical shell forgings is proposed. Firstly, an infrared dual-color temperature measurement system is devised based on the three-level interference filter. Secondly, the relationship between temperature and size is derived. Using this relationship the inner diameter is measured by combining the outer diameter and temperature. The outer diameter is measured by laser scanning technology and the temperature is measured by infrared temperature measurement technology. Thereby the measurement for hot-state size of cylindrical shell forging is achieved. Finally, the measuring method is feasible according to the experimental result.     

水平运动模拟器复演随机海浪谱实验

设计了一种水平随机运动模拟器,并基于模型实验研究了该水平运动模拟器复演宽频带Bretschneider谱(B谱)与窄频带JONSWAP谱(J谱)所生成随机运动位移的能力及其关键影响因素。通过改变谱峰周期和有效波高讨论了两种海浪谱所生成水平随机运动位移的极值及与随机运动位移相应的频谱密度特征,确定了谱峰周期及有效波高对水平运动模拟器冲程的影响规律。基于实测频谱密度与理论谱之间的拟合优度,发现该模拟器对宽频带的B谱具有较高的复演精度,而对能量分布相对集中的窄频带J谱的复演精度相对较低,并且发现谱峰周期是影响J谱实测谱与理论谱拟合优度的主要因素,同时由J谱生成的随机运动位移的标准差及相应频域中能谱密度的方差均大于B谱,表明J谱相对B谱而言是一种高离散度的谱型,在运动模拟器中很难被精确复演为随机运动位移。     

SLS烧结参数对原型精度影响的正交试验分析

通过对轴对称圆柱孔等典型几何形状的烧结成型,研究了SLS中激光功率、加热温度以及切片厚度这三个烧结参数对圆柱孔形位公差以及直径和圆柱度的误差的影响。采用正交试验方法,在两种不同的切片方式下,分析了各种误差产生的主要原因,以及获得较高原型精度的工艺参数值。     

水轮机载荷的新编谱法

水轮机承受的是随机载荷,因此载荷谱就成为设计水轮机的重要依据。目前我国许多单位想运用二维流动或三维流动的理论来研究转轮叶片上的压力谱,从压力谱得到应力谱,但至今尚未提出一个工程上可以接受的载荷谱。本文从发电厂实测中得出,转轮叶片应力随水轮机组出力的增加而增大,在同一水头下,最大主应力的平均应力与水轮机组出力成线性关系。另外从典型水电站机组出力的调查统计分析又发现,混流式水轮机的出力属于韦布尔分布函数。因此,从机组出力分布,计算出叶片应力分布,最后得到水轮机的载荷谱,这是一条既经济而有效的新编谱途径。     

利用光压差分技术筛选细胞的影响参数

本文采用有限体积法建立了交叉型细胞分离模型,提出了一种基于光压差分的细胞筛选仿真方法,分析微流体中细胞筛选的影响因素。基于层流、流体流动粒子追踪、波动光学理论,利用有限元分析法建立了一种交叉型光学颗粒分离模型,研究了利用光压差分技术分离细胞的各种影响因素,其中包括微粒直径,激光功率、温度、光纤直径,分析了微粒在流体中因光辐射压力作用下的偏移距离。实验结果表明:在微流体中,激光功率、细胞直径、温度(20℃)和偏移距离大体上成正比关系,光纤直径和细胞直径在大小相当的情况下光辐射压力能够达到最大值,当激光通过光纤作用于直径分别为3,8和20μm的微粒时,光纤直径为7μm或8μm时光辐射压力最大,所以选用直径为8μm的单模光纤作为一个重要的实验光学器件。所得结论为深入研究细胞筛选影响因素的数值仿真精度提供了参考与借鉴。     

探测器光谱灵敏度测试装置

本装置是一多功能光谱测试装置,适用于对红外探测器作宽范围光谱灵敏度的测量,以及红外光源光谱能量分布测量。整个装置由光学系统、电信号处理系统和数据自动记录系统组成。光谱响应的波长范围为1～50μm,在1～10μm波长范围内已校正的波长准确度为±0.1μm,其相对光谱灵敏度分布的重复性为2％。由于采用参比探测器方法组成双光路分光系统,以及锁相放大技术,消除了辐射源光谱分布的选择性和反射及吸收形成的能量损失对测量带来的影响。同时有效地抑制了噪声,提高了系统测试的信噪比,使装置的噪声等效功率达到NEP<7×10~(-11)W/HZ1/2。     

非高斯随机振动试验并行控制策略研究

针对非高斯随机振动试验控制中功率谱均衡与峭度均衡相互干涉,影响控制精度的问题,提出非高斯随机振动试验并行控制策略。在提出整个系统控制流程的基础上,分别给出功率谱均衡控制算法和峭度均衡控制算法。对蕴含峭度信息的随机信号产生机理展开研究,先给出信号产生的流程图,然后推导出符合控制系统要求的随机信号设计参数。利用功率谱设计滤波器,通过卷积运算调制出用于系统控制的驱动信号。仿真与试验结果表明,采用非高斯随机振动试验并行控制策略进行系统控制,其输出响应谱与参考谱的误差完全满足工程中常用的±3 dB控制要求,峭度控制也达到很高的精度,满足工程试验要求,从而验证该控制策略的有效性。     

大跨度三心柱面网壳风压分布试验研究

通过大气边界层风洞刚性模型同步测压试验,对大跨度三心柱面网壳表面风压分布特性进行了研究。根据试验结果分析了结构不同风向下的平均和脉动风压分布、典型测点脉动风压谱以及相关性等。结果表明:风向角对网壳表面风压分布有较大的影响,一般情况下,结构迎风面为正压区,顶部为负压区,尾流区受分离、涡脱和再附等特征紊流影响明显;结构的边沿处受柱涡、锥形涡影响明显,风压梯度变化剧烈。迎风面大部分区域脉动风压功率谱类似于典型的纵向风湍流谱,呈单峰形状,主要激励为来流湍流;边沿处风压谱受特征湍流影响明显。结构表面相关性随测点间距离的增加而不断减小;风向不同,相关性衰减差别较大。     

飞机悬挂装置随机振动试验技术

提出了一种飞机组合悬挂装置系统的随机振动试验技术的实施方案,并作详细 的试验技术分析。     

基于CMOS的微型光谱仪研究

光谱仪是光谱学和光谱技术中最基本的分析仪器之一,仪器的微型化研究对于扩展其使用范围有很大的帮助;因此,微型化研究越来越受到重视,成为了光谱仪研究的重点。本文应用ZEMAX软件进行光路设计,采用面阵CMOS作为光电转换元器件,并可以通过计算机直接识别。通过软件的程序的编制,实现光谱仪对光强的识别,通过波峰的高度来识别入射光中所含最强光的波长,最后对设计的光谱仪进行分析,结果表明,光谱仪的结构简化、尺寸减小且精度提高。