基于远场干涉测平板玻璃内的气泡直径

提出一种测量平板玻璃中气泡直径的方法.用平行He-Ne激光束照射平板玻璃内的气泡,在远场产生圆环状干涉条纹.利用气泡远场干涉理论模型,使用分光仪对平板玻璃外干涉条纹角位置进行测量,由折射定律换算为平板玻璃内干涉条纹角位置,进而使用计算软件mathematica计算出气泡直径,测量结果显示平板玻璃内气泡的形状为椭球.给出了快速测量气泡直径的建议.因为是远场干涉,对气泡在载物台上方的位置要求不严格.对夫琅和费圆屏衍射条纹的干扰进行了分析,为平板玻璃内气泡直径测量提供了一种新的方法.     

水中气泡激光远场干涉分析

根据干涉理论对水中气泡产生的激光远场干涉现象进行分析,并对干涉光强度、产生的干涉条纹数以及条纹间距进行了计算.结果表明:水中气泡产生的远场干涉与气泡大小及观察角密切相关;条纹数随气泡半径呈线性变化;条纹间距随观察角的增大而增大.实际拍摄的干涉图像得到了很好的证实.     

细丝直径测量的双光束干涉法

本文提出一种双光束干涉法测量细丝直径的方法,两束平行光波相向入射到细丝上,反射后形成两条虚线源,它们产生平直的条纹,条纹周期与丝径成反比,由ＣＣＤ摄取条纹图进入微机处理。给出细丝直径。文中将介绍该方法的原理和装置,给出相应的实验结果,并对其应用前景作简要的讨论。     

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。     

基于激光视觉原理测量玻璃中气泡的尺寸

为了实现玻璃中气泡尺寸的在线测量,基于激光视觉原理,采用线结构激光器、线阵CCD相机和运动控制系统在实验室搭建玻璃气泡的动态测量系统。投射到玻璃表面的线结构激光光斑经变焦镜头成像在相机的光敏阵列上,相机的横向扫描与运动平台的纵向扫描配合,利用Sapera CamExpert图像采集软件获得玻璃气泡的灰度图像;理论上讨论了图像的纵向和横向精度,给出了气泡图像失真的判断依据及工作像素时钟频率与玻璃板纵向运动速率之间的匹配关系;采集了不同纵向运动速率下气泡的灰度图像,利用Sapera Architect软件测量气泡图像的横向和纵向像素数,通过理论计算得出气泡的横向和纵向尺寸,并与直尺测量结果比较,发现纵向尺寸相对误差为0.18,横向尺寸相对误差为0.05。结果表明,在相机工作距离、焦距和像元尺寸确定的情况下在误差允许的范围内该系统可以用来测量气泡的横向尺寸。     

基于双Wollaston棱镜的偏振测量系统的精度分析

为了研究航天偏振辐射计的偏振测量精度,从偏振参量的反演过程出发,结合偏振辐射定标的方法,得出Wollaston棱镜安装角度误差和因加工工艺等造成的光束非正交的角度误差对偏振测量有一定的影响。结果表明,在角度误差一定的前提下,偏振度测量误差随入射光偏振态的变化而变化;当Wollaston棱镜角度误差都控制在0.1°内,偏振度测量精度满足航天偏振辐射计的指标要求。     

光栅干涉位移测量技术发展综述

介绍了经典双光栅测量系统、非对称双级闪耀光栅测量系统、单光栅测量系统、基于2次莫尔条纹的光栅测量系统、同心圆光栅2维位移测量系统、2维光栅位移测量系统的测量原理,阐述了各系统的关键问题及不足之处。同时结合双频激光干涉仪外差干涉思想,在单光栅测量系统的基础上,提出了双波长单光栅式纳米级位移测量方法,并通过分析系统特点指出该方法能实现大量程测量、获得纳米级的精度和分辨力。在对各种测量方法进行综合比较之后,总结了光栅测量的关键问题,并展望了光栅干涉位移测量的未来发展方向。     

偏振态对角锥棱镜远场衍射分布的影响

分析了线偏振光垂直入射到角锥棱镜经三个直角面依次反射后出射光线偏振态的变化。利用衍射理论,计算了出射光两正交偏振分量各自的远场衍射分布,模拟出了相应的光场衍射分布图,并将计算结果与不考虑偏振态情况下的远场衍射图进行了比较分析,证明两者间存在明显差别。所得结果为不同使用要求下角锥棱镜的理论设计提供了依据。     

基于M-Z干涉的相干高斯光束远场干涉图样研究

为了使远场相干光斑分布及干涉图样的条纹间距和条纹对比度满足激光主动相干探测的要求,对基于马赫-曾德尔干涉原理的相干光发射装置发出的相干高斯光束在远场的扫描相干光场分布特性进行了分析,推导了高斯光束远场扫描相干光场的解析光强分布公式,得到了高斯光束远场扫描干涉图样。利用物理光学相关原理推导了远场的相干光光程差、干涉图样的条纹间距以及条纹对比度的表达式。数值仿真分析了马赫-曾德尔干涉光发射装置的分束镜旋转角度、探测距离和扫描角速度对远场相干光强分布特性的影响,得到了这几个物理量之间的定量关系。结果表明,远场扫描相干光强分布主要受到分束镜旋转角度、探测距离和发射装置扫描角速度等参量影响;干涉光发射装置的分束镜旋转角度同时影响远场接收屏上干涉图样的条纹间距及条纹对比度。该研究结果对实际探测中如何选取分束镜的旋转角、使其在满足条纹间距目标尺寸要求的前提下,适当调节旋转角度,获得尽可能大的条纹对比度是有帮助的。     

高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究

为了使位移测量系统达到大量程、高分辨率,采用复合光纤干涉的方法,进行了理论分析和实验验证。利用光纤光栅作为反射镜,构成两个干涉光路几乎共路的光纤迈克尔逊干涉仪。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过反馈控制补偿环境干扰对测量系统的影响,使测量系统适合在线测量;另一个干涉仪用于完成测量工作。两个不同波长的光同时作用于完成测量的干涉仪中,测量量程由两个波长的合成波干涉信号确定,使测量量程大于1mm;测量分辨率由其中一个单波长干涉信号确定,测量分辨率小于1nm。结果表明,这种基于复合光纤干涉仪的位移测量系统可以实现大量程、高稳定的位移在线测量。     

基于迈克尔逊干涉液晶双折射率的测量方法设计

为了通过实验得到向列相液晶材料的双折射率,利用迈克尔逊干涉原理设计了一种新的测量方法。在迈克尔逊干涉仪中放入楔形液晶盒,通过调节入射光的偏振方向分别实现了对寻常光和非寻常光折射率的精确测定。结果表明,该测量方法将折射率测量转换为长度的测量和干涉条纹的计数,简单易行、测量精度较高,对理论研究和实际开发液晶显示器件是非常重要的,在液晶材料和液晶器件生产中具有一定的推广价值。     

利用精细干涉条纹测量细丝直径的实验研究

探讨了利用细丝衍射图样中精细干涉条纹测量细丝直径的可行性，并设计了相应的实验光路。对实验数据的比较和分析表明，该测量方法的测量范围、离散度和不确定度均好于常规的衍射测量法。     

偏光干涉法测量液晶的双折射率

为了测量液晶双折射率,从偏光干涉的理论公式入手,通过一定的近似,采用偏光干涉法测量液晶双折射率,进行了理论分析和实验验证,获得了较为理想的数据。结果表明,在采用偏光干涉法测量液晶材料的双折射率时,避免了对透射光谱的绝对光强进行测量,使得测量结果具有较高的精度。这一结果对液晶器件的设计、制作和使用是有帮助的。     

基于两步相移干涉的微表面形貌检测系统

为了精确稳定地测量物体微表面形貌,设计了一种基于改进迈克尔逊结构的空间两步相移干涉系统。该系统在泰曼-格林偏振干涉仪的基础之上,使用改进的迈克尔逊结构实现分光,采用偏振方向分别为0和45的两偏振片作为相移器件,在单个CCD相机中同时记录两幅具有90相移的干涉图像,然后由离散希尔伯特变换法提取相位,获取物体表面形貌信息。搭建了两步相移干涉光路,并通过对玻璃平板表面的检测,验证了该系统的可行性。结果表明,在实验室环境下系统重复测量结果的均方根误差小于0.02,在实际微表面测量中具有良好的稳定性。     

基于菲涅尔衍射的圆孔直径测量

本文提出一种新的圆孔直径测量的方法。平行光照射下,圆孔直径和菲涅尔衍射光强分布中峰值轮廓直径存在一定的关系,根据该关系可以实现圆孔直径的测量。仿真和实验数据证明,该方法对于直径5~10 mm的圆孔可以达到亚微米级的测量精度。     

基于散射分布函数模型的近远场变换技术研究

全尺寸目标的电磁散射特性测试,需要足够大的测试距离或紧缩场系统,但是建设满足远场条件的室外静态场与室内紧缩场需要巨大的经费投入和很高的技术条件,更无法对飞行器进行现场成像与雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)诊断.针对近距离测试检定飞行器隐身性能的需求,提出了基于散射分布函数模型的近远场变换算法.建立三维散射分布函数模型,采用三维扫描方式记录近场数据,将球面波函数分别在柱坐标系、三维直角坐标系与球坐标系下展开,变换得到目标的远场数据,通过三维逆傅里叶变换与插值算法给出目标的三维重建图像与远场RCS.仿真分析与实验表明,算法准确有效.     

激光熔覆钛基梯度功能涂层组织和性能研究

为了改进钛合金的耐磨性能,开发在高温环境、大温度落差条件下使用的具有热应力缓和功能的新型涂层,应用Nd:YAG激光在钛合金表面制备了钛基梯度功能耐磨涂层,观察了微观组织,分析了生成相,测量了梯度功能耐磨涂层、非梯度功能耐磨涂层和Ti600基体在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,原位合成的TiC球状增强相弥散均匀分布在梯度功能耐磨涂层中,主要呈3种不同的形态,即粗大的或不完整的树枝晶、相对较为细小的等轴晶或近似等轴晶和细小短纤维状;梯度功能耐磨涂层和非梯度功能耐磨涂层表现出较优异的耐磨性能,摩擦系数和磨损率显著降低,平均是Ti600基体的0.3倍~0.5倍。     

基于探测器阵列的激光远场光斑测量系统

设计开发了一套基于探测器阵列的激光远场光斑测量系统.在1.5 m×1.5 m的靶面尺寸上间隔10 cm排列了15行×15列激光探测器阵列,探测器响应信号经前置放大后分别进行同步脉冲产生和信号峰值保持、峰值信号A/D采样,最后经计算机通信存储,事后进行光斑图像的形成和分析处理.光斑能量密度测量范围10 μJ/cm~2～10 mJ/cm~2,单元探测器测量精度优于15%,最高测量激光频率可达500 Hz.可满足目前大功率激光干扰武器装备的测量需求.