粒子图像测速中的可调数字脉冲同步器的设计

粒子图象测速PIV（Particle image velocimetry)技术是一种新型的流场测试技术,既能测得流场速度的大小,又可获得速度的方向。本文通过对PIV技术的物理模型的讨论和根据高流速流场的测量的需要,提出并设计了实时可调数字脉冲同步器,实现跨场技术,并应用到实际流场的流速测量中,取得了较好的效果。     

数字全息粒子图像测速技术应用于旋转流场测量的研究

将数字全息粒子图像测速(DHPIV)技术应用于旋转流场的三维空间速度测量当中。提出了一种新的焦平面定位方法,即综合灰度梯度法,对数字全息中粒子的焦平面进行精确定位,获得了粒子的空间坐标。针对数字全息粒子图像测速技术中的粒子匹配问题,采取三维互相关算法对流场中的示踪粒子进行空间匹配。将基于综合灰度梯度法和三维互相关算法的数字粒子图像测速技术运用到旋转流场全息图中,获得了局部的三维可视化速度场,与理论模型吻合很好。结果表明,该技术能够很好地应用于旋转流场的测量研究当中。     

激光粒子图像测速技术的灰度判别查询方法

激光粒子图像测速技术(LPIV)是近年发展起来的一种流速测量新技术。本文提出一种新的PⅣ粒子图像运动方向查询方法——灰度判别法,通过联合灰度统计频数的计算来获得LPⅣ粒子图像的速度大小及方向。开发了一套PIV查询系统,实际应用证明该系统是成功的。     

高精度的数字测速技术

引言在伺服系统中,对执行机构速度的测量是很重要的一个环节。以往的系统中,常采用测速机作为测速元件,但测速机的低速特性和测量精度不很理想。虽然还可以使用模拟方法对加速度积分得到速度,但积分的零点漂移和积分器容易饱和都是测速反馈控制不允许的现象。同样,用模拟方法对位置信号微分也可以得到速度信号,但微分一般会引入干扰,这也是不希望的。为此,在速度测量反馈系统中,直接采用数字测速提供速度反馈,给系统硬件构成带来方便。本文介绍了数字测速原理,经过验证,提供了实际线路。T法测速原理T法测速是测量出绝对式光学…     

径向基函数插值互相关光流算法粒子图像测速技术

互相关光流混合算法是目前粒子图像测速的主流算法,但是重建速度场精度不高。利用高斯径向基函数插值替换互相关光流混合算法中的双三次插值,减小了重建角度误差。进行朗肯涡流仿真实验,使用高斯径向基函数插值混合算法进行粒子速度场重建,其均方根误差和平均角度误差比传统混合算法分别降低了27.36%和38.32%,并分析了位移和粒径大小对重建误差的影响。搭建了二维粒子图像测速技术（PIV）实验系统,采用粒径为100μm的聚酰胺粒子作为示踪粒子,进行旋转实验和注水实验,分别模拟涡流场和射流场。采用高斯径向基函数插值混合算法进行速度场重建,可以获得与传统混合算法相近的粒子速度场。     

激光近前向散射粒子图像测速技术(PIV)及其在射流研究中的应用

提出了一种利用粒子近前向散射光的PIV技术,可对两维流场的瞬态流速分布进行测量,且散射光强可大为提高和测量结果不受成像系统景深的限制。对两种PIV技术进行了实验比较。     

采用序列图像的被动光学测速技术

在获取无人机等飞行器的飞行速度时,自主、隐蔽性好的测量技术具有重要的应用价值。提出了一种利用光学相机拍摄的地面景象进行飞行器速度测量的技术。文中详细阐述了该项技术的工作原理,利用同一景物在两幅有重叠区域的图像中的位移量及间隔时间计算飞行器的运动速度。并且分析了其中关键的图像匹配技术,采用SIFT算法获得抗旋转、尺度变化的稳定特征点。重点对测速精度的各个影响因素进行了理论分析,给出了利用多帧图像进行测速提高测速精度的方法,综合分析了速度测量中的误差来源和各影响因素。理论研究和分析结果表明:利用光学图像进行速度测算的方案正确,精度能够满足飞行器速度测量的要求。     

基于细胞分裂的粒子图像运动分析

针对粒子追踪技术中的粒子误对应问题与粒子相关法对粒子区域平均化处理所带来的误差问题,制定了用于粒子图像测速的细胞分裂准则,并提出了基于细胞分裂的粒子追踪匹配算法模型:将兴趣区域作为细胞体并以细胞体内单点匹配相关程度与粒子的近邻程度作为判断准则对分析窗口内的点进行分裂;分裂形成的子团之间进行竞争并将优胜团代表本分析区域参与其他区域优胜团的竞争;根据优胜团先后位置变化得到矢量位移场.最后,使用人工合成的粒子图进行了算法验证及误差分析.结果表明:所提算法在分析精度方面有了较大的提高.     

单脉冲测量雷达测速技术研究

详细论述了单脉冲测量雷达数字测速系统的功能、技术参数和设计原理，给出了软、硬件各功能模块的实现方法，对系统中的速度捕获、跟踪、数字鉴频器和消模糊等关键技术提出了解决方法。该数字测速系统已在单脉冲测量雷达中得到应用。     

固体自拉曼激光器多波长输出研究

实验对比了a切和c切的Nd∶YVO4晶体作为激光晶体时,激光器输出光光谱及输出功率上的区别。设计了一种小型化固体自拉曼多波长激光器,实验证明通过调节倍频晶体BBO的角度,可实现多波长选择性输出及同时输出,并测量了其输出光谱及单波长输出时的功率。     

激光粒子图像速度场仪的开发

激光粒子图像速度场仪（LPIV）是近年发展起来的一种流速测量新技术。本文开发了一套激光粒子图像速度场仪系统,其中包括成像及查询系统两大部分的开发。该系统利用灰度判别法来判别粒子图像的运动方向。实际应用证明系统的开发是成功的。     

基于激光PIV技术的XFD浮选机流场特征分析

采用激光粒子成像测速(PIV,particle imaging velocimetry)技术对XFD-1.5L浮选机流场进行测定,揭示了XFD浮选机流场特征。在浮选机转速为1 000r/min的条件下,对10-10、20-20和30-30等3个平面进行了探测。实验结果表明,XFD浮选机主要特征为:流体在主槽与副槽之间循环;浮选机主槽可以分为3个区域,Y=0~25mm区间以水平旋转流为主,Y=25~120mm区间以上升流为主,Y=120~145mm区间以流向副槽的水平流为主,分别对应于浮选理论中的搅拌区、分离区和泡沫区;浮选机流场设计合理,有利于矿物的分选。     

粉末流场数字图像处理技术的一种新算法

在基于激光同轴送粉的激光制造中，金属粉末流场的分布与特性对制造质量具有重要影响。针对激光同轴送粉金属粉末流速度场提出一种新的分级式搜索算法。通过CCD相机直接记录粒子图像的运动序列，应用新算法编制的粉末流场照片图像处理程序对数字化阵列进行快速分析处理，用分级搜索的方法找到粒子图像上相关度最大的两个小区域，用它们之间的位移除以两次拍照的时间间隔，得到该小区域的速度矢量，就可得到粉末流的速度场。本算法比传统算法减少了运算时间，提高了分析效率。     

PIV测速中低功率激光器的应用

在PIV测速技术中，光源是最关键的技术，它决定着能否获得品质流场粒子图像，以得到准确的流场速数据，而采用大功率激光光源，不仅昂贵，而且使用不方便，本文采用像增强技术，实现了50mW低功率激光照明条件下的PIV测速；采用声光调制技术，研制出可调数据同步脉冲控制器取得与在高功率脉冲光源照明条件下同样的像质效果。并在实际涡旋流场测试中得到应用，取得较好结果。     

一种提高羟基分子示踪速率测量精度的方法

为了尽量减小羟基(OH)分子示踪流场速率测量误差、提高测量精度,利用OH分子标记线沿宽度方向的强度分布近似为高斯函数的特征,用高斯函数对实验测量数据进行了拟合,用拟合数据的峰值位置作为OH分子标记线的中心位置,并以此作为测量基准位置,对典型的OH分子示踪速率测量数据进行了处理.结果表明,采用这一数据处理方法,可使流场速率计算精度明显提高.     

一种提高粒子再现像对比度的方法

在对3维粒子场全息图的数值重构过程中,为了提高和改善聚焦粒子再现像的对比度,减小直透光、孪生像以及离焦粒子像的影响,采用了1种数值处理方法,通过对数值重构出的2个聚焦与非聚焦面上粒子复振幅相减,可以将直透光、孪生像和离焦粒子像对聚焦粒子的影响同时减小,并给出了简要理论以及仿真、实验结果。结果表明,在同轴数字全息层析再现粒子场过程中,该方法适用于在某一聚焦面仅显示聚焦粒子;此外,该过程仅需要一张全息图,而且不需要对全息图做预前和后期处理。     

基于高速数字图像相关的人车碰撞伤害实验研究

为了完善行人与汽车前端碰撞伤害的评估方法, 将数字图像相关(DIC)技术引入人车撞击实 验。利用高速摄像技术获取人头模拟器与车头碰撞过程中的高速三维视频图像,采用了DIC 方法实现 碰撞过程中头部伤害度指数(HIC)的计算;再现碰撞过程中人 头的碰撞过程及扭转受力情况,实现了 人头撞击运动轨迹、加速度、冲击力和扭转角速度、角加速度的定量计算,以及对人头碰撞 的多维度伤害 评价;利用DIC技术,同步获取了碰撞过程中汽车前盖的三维变形精确数据,对优化汽 车设计及碰 撞保护具有重要的实用价值。进行了头部撞击的DIC测量实验。实验结果表明,DIC方法可 以很好地 应用到人车碰撞的试验评估中,并获得准确全面的碰撞数据结果。     

激光熔覆中粉嘴流场的数值模拟

建立了激光熔覆中由粉嘴输出的保护气体-金属粉末两相流场计算模型,应用FLUENT软件进行计算。该模型中考虑了两相流中动量和质量的传输。分析了金属粉末流场的水平方向和中心线上的速度分布规律,以及粉嘴内外粉末流的速度矢量分布规律。计算结果表明,中心线处粉末流速度分布先呈现微小的增大减小过程,而后单调递增,大约从粉嘴下方100 mm后呈线性递增;速度水平分布先在中心线附近达到最大而后在径向距离6~11 mm区间内线性递减至零。在相同的工艺参数下,应用数字粒子图像测速(DPIV)技术对同一流场进行检测,计算值和测量值吻合较好。结果表明,所建立的保护气体-金属粉末流速度场模型是可靠的,该模型对掌握流场参数分布和进一步指导粉嘴尺寸设计有一定的参考作用。     

基于JPEG压缩图像的数字图像胶囊系统研究

本文研究了基于JPEG压缩图像的数字图像胶囊系统,该数字图像胶囊实现消化道图像采集与无线传送,为消化道疾病诊疗胶囊提供消化道图像信息,实现消化道疾病的诊断,并为体外磁控制提供图像导航信息。该数字图像胶囊系统采用图像压缩芯片CX93510,该芯片能够对通用CMOS图像传感器输出的图像数据进行压缩,其压缩比可配置。本系统选用低功耗CMOS图像传感器OV7740,压缩比为30,极大的减小后端无线传输的数据,降低对无线传输带宽的要求。本文完成数字图像胶囊系统原型样机设计和体外接收系统设计,为消化道诊疗胶囊提供了优异的解决方案。