用相移干涉计量技术检测复合材料缺陷

本文简要地介绍了相移全息干涉计量的原理,给出了用相移方法检测复合材料缺陷的实验装置,并利用计算机图象处理技术实现了缺陷尺寸及位置的自动识别。     

双曝光数字全息三维变形测试

全息三维变形测试在军事、工业测试中有重要意义,而传统的全息术由于记录、显影、定影、再现、复位等条件使其应用受到限制。文中应用CCD 实现了数字全息,不仅避免了传统全息显影、定影等过程,也避免了全息材料非线性记录等缺点,并基于双曝光全息干涉术和四步相移法原理,实现了数字相移,取代了传统的应用压电位移器等机械相移法,实现了物体的三维变形测试。由物体变形的二维等高线图和三维立体图,可判读物体变形的大小、变形的方向和变形的形状。大量的实验表明,该方法不仅简化了全息干涉测试的光学装置,而且具有操作简单,测试精度高,其精度容易达到1 /10 波长。     

空间载波相移法用于全息CT测量气体温度场

为了能从干涉图像中快速识别相位,将空间载波相移法用于实时全息检测,以电热丝周围的气体为研究对象,采用单次曝光法作了实时全息实验,获得两种干涉图像,结合全息CT技术,均得到了待测气体的温度场.研究结果经比较表明,该方法在实时全息干涉测量中,不但可行,而且准确度高,便于实际应用.     

相移误差校正算法研究

重构光场的相位是光学干涉计量的基础和难点,相移技术是其中重要的方法,但相移误差在实验中是很难回避的,从而引起相位重构出现误差,所以如何消除或减少相移误差对相位重构的影响是受普遍关注的问题.文章分析了在常用的四步相移中相移误差对相位重构的影响,给出了相移误差与相位重构误差的关系式,并提出了一种在离轴数字全息情况下,先通过条纹拟合计算相移误差量,继而修正重构相位误差的方法.文章给出了模拟计算和实验结果,证明该方法是有效的.     

基于4f系统的Gabor同轴相移数字全息

传统Gabor同轴全息中的直透参考光波与衍射物光波空间重叠,因而无法实现相移干涉。针对这一问题,提出了一种在Gabor同轴全息中引入相移的数字全息方法。根据空间频谱域中不同频率分量空间分离的特点,通过在4f系统的频谱面上采用纯相位空间光调制器对空间频谱的零频分量(直透参考光波)单独进行相位调制实现相移干涉,然后利用相移干涉算法得到再现像。理论分析和实验结果表明,基于4f系统的Gabor同轴相移数字全息方法可以在保留Gabor同轴全息光路简单、受环境振动和空气扰动影响小、对光源相干性和记录器件空间分辨率要求较低等优点的基础上,消除直流项和共轭像的影响,提高了再现像质量。     

基于4f系统的Gabor同轴相移数字全息北大核心CSCD

传统Gabor同轴全息中的直透参考光波与衍射物光波空间重叠,因而无法实现相移干涉。针对这一问题,提出了一种在Gabor同轴全息中引入相移的数字全息方法。根据空间频谱域中不同频率分量空间分离的特点,通过在4f系统的频谱面上采用纯相位空间光调制器对空间频谱的零频分量(直透参考光波)单独进行相位调制实现相移干涉,然后利用相移干涉算法得到再现像。理论分析和实验结果表明,基于4f系统的Gabor同轴相移数字全息方法可以在保留Gabor同轴全息光路简单、受环境振动和空气扰动影响小、对光源相干性和记录器件空间分辨率要求较低等优点的基础上,消除直流项和共轭像的影响,提高了再现像质量。     

全息、散班干涉条纹图的自动分析

相移技术(即准外差)近年来已在全息、散班干涉计量中获得了广泛的应用,它的基本思想是:通过人为改变两干涉波面的相对位相,比较干涉场中同一点在不同时刻光强的大小来求解读点的相位值。这种方法     

基于全息二次曝光的物体形变测量

针对全息测量物体形变的缺点,采用全息二次曝光法。首先采用二次曝光法对光波初始物面与变化比较,通过干涉条纹的分布情况得到物体变化;然后用Rayleigh-Sommerfeld衍射对全息图卷积;接着为了得到高质量地反映相对变形场分布的干涉场,对移动相移进行修正,消除刚体位移和倾斜影响;最后用非线性扩散偏微分方程法抑制噪声,通过建立一个关于时间与空间变量的模型,其解作为恢复测量数据。实验仿真了全息二次曝光系统,实现不连续的相位变为连续相位,测量不同驱动电压的梁移动典型变形情况及单列曲线,得到了较满意的结果,与普通检测方法相比,该方法具有结果直接可靠、不损伤物体等诸多优点。     

部分相干光数字全息消色差相移技术研究

为了在以发光二极管作为光源的数字全息中降低系统相移误差,引入消色差相移的方法。对所提的方法进行了理论分析和实验验证。研究了发光二极管的光谱分布,并计算了在其光谱范围内使用压电陶瓷微位移器引入的相移误差,分析了基于旋转半波片的消色差相移装置的原理,计算出半波片位于不同方位角时两干涉光束间的相位差,由计算结果可知,此相位差独立于波长,即可以实现消色差相移。最后采用普通商用发光二极管作为光源,分别使用不同的相移方式进行了相移数字全息实验。结果表明,采用消色差相移装置的数字全息重建结果质量较采用压电陶瓷相移器的重建结果质量有明显提升。这一结果对于提升部分相干光数字全息的重建质量是有帮助的。     

相移干涉计量中高精度相移器的研究

相移器是相移干涉计量中的关键技术,对测量精度有很大的影响,关系到相移技术的成败。介绍了一种闭环控制的高精度相移器,输出电压精度为０．１％,相移器重复误差小于３°,用该相移器的电子散斑干涉计量系统测量精度可达λ／１００。     

太阳辐射计视场角定标方法对比研究

太阳辐射计是观测大气气溶胶重要的地基遥感设备,其定标是获取高精度气溶胶产品的前提条件。视场角(field of view, FOV) 是太阳辐射计的重要参数,也是传递定标的关键参数。基于SONET观测网2016年定标实验,对传递定标方法（单次传递及历史传递平均结果）和矩阵扫描法获得的仪器FOV进行对比分析,结果表明：单次传递、历史传递平均和激光矩阵扫描结果与仪器的FOV设计值平均相对误差在2%~3%之内,而三种方法获得的FOV最大相对误差为1.59%,满足FOV的精度要求。误差分析表明,传递定标法误差主要来自积分球辐亮度定标系数,而矩阵扫描法的误差主要由激光面光源引起。但三种方法各有优劣,可以相互验证、相互补充,以获得更加准确的仪器FOV参数。     

应用U形边框黑体光阑的三点辐射定标校正方法及其分析

红外焦平面探测器阵列由于探测器工艺、环境冲击和长时间工作等因素将引起探测器响应的漂移,很大程度影响了热成像系统的成像质量。对于红外测温热像仪来说,会大大降低其出厂定标的准确性。针对红外辐射定标,考虑到探测器响应的非线性,在前期搭建的基于U形边框黑体视场光阑的红外成像系统基础上,研究了基于U形边框黑体光阑的三点定标修正方法,并与两点辐射定标方法进行了比较。实际定标测试实验结果表明:在25~65 ℃范围内,三点定标修正后的最大绝对误差和平均误差分别为0.126 6 K和-0.048 8 K,较原始定标的结果有明显的精度提升,说明三点定标修正方法算法有效,但三点定标修正与两点定标修正的结果相差不大。因此,一般情况下两点辐射定标修正方法足以适应辐射定标应用。     

一种用于大信号测试的矢量校准快速修正方法

大信号测试系统是评估GaN功率器件的非线性特性的重要手段,而精准的矢量校准是获得稳定可信测试数据的第一步。为了解决毫米波频段矢量校准易随时间增加而失效的难题,对不同的校准方法进行了讨论,并以直通-反射-匹配负载(TRM)校准方法为基础,对校准过程中的误差系数随时间变化的趋势进行了数据分析,提出了一种可以实时快速修正校准模型中误差系数的方法。采用这种方法,失效的校准状态可以在1 min内得到快速修正而恢复初始校准状态;矢量校准的时间稳定度与传统方法相比,可延长10倍以上。该方法有力地保证了大信号测试中数据的一致性,可广泛应用于器件建模和电路设计等领域。     

一种有效的增益误差校准方法

本文针对增益误差对空间谱估计性能的影响，提出了一种基于算术平均值的平滑校准方法，并将它与其它核准方法进行了比较，理论分析和实验仿真均表明了本文提出的方法具有更好的稳健性能和校准效果。     

基于三轴转台的多视场星敏感器标定方法

提出了一种基于三轴转台的多视场星敏感器标定方法。该方法利用转台的3个旋转自由度,无需重新安装即可对任意轴向的视场进行标定数据采集。通过对于测量模型、结构参数模型及外参数模型的建模及优化整合得到实验室标定模型。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法求解各视场的测量模型参数和各视场间的结构模型参数。该方法无需通过外场观星数据确定结构模型参数,大大节省了标定数据采集的工作量,也避免了大气对恒星矢量的影响引入的参数估计误差。通过一台数字三视场星敏感器的仿真试验和一台双视场星敏感器样机的实际试验验证了该方法的有效性。与基于外场观测的传统方法相比,视场内星间平均角距误差减小了20.32%,视场间星间角距平均误差减小了59.34%。     

一种适用于外场条件的红外系统分区域标定方法

为了减小全画幅平均红外标定引起的非均匀性误差,主要探究一种适用于外场条件的红外系统分区域标定方法。首先对增益系数矩阵进行估计,然后利用估计矩阵对标定区域进行划分,最后利用最小二乘法分别对不同区域进行标定,得到增益系数标定矩阵。通过开展大口径地基红外测量系统标定实验,对本文方法进行精度验证。结果表明,与传统方法相比,通过本文方法得到的标定方程进行目标辐射亮度反演时,平均相对误差减小13.07%,平均误差偏离度减小0.2877。该方法对于整个画幅标定精度更高,目标特性反演准确性显著提升,可为红外系统标定的实际工程应用提供有益的参考和借鉴。     

基于角加速率的MEMS陀螺仪快速标定方法

微机电系统(MEMS)陀螺仪的非线性误差是影响陀螺仪测量精度的主要因素之一。针对角速率标定法难以获得陀螺仪连续输出的问题。该文提出了一种角加速率标定实验方案,介绍了用二次标定方法解算出陀螺仪的零位误差系数、刻度因子、交叉耦合系数及非线性误差项的具体步骤。与常规补偿模型算法比较表明,此方法可快速标定陀螺仪的误差参数,补偿后的MEMS陀螺仪绝对误差小于0.084(°)/s,线性度提高了1~2个数量级。     

微装配中变焦变倍视觉系统标定及自动聚焦

在微装配中,采用变焦变倍视觉系统可以有效解决测量范围与精度的矛盾,但同时也引入了动态标定和实时自动聚焦的新问题。为此,对变焦变倍显微视觉系统的标定和自动聚焦技术展开研究。在标定方面,首先通过变倍率法完成图像主点的标定。基于平面靶标定法,采用单视图单应矩阵分解对固定倍率下相机内外参数进行线性标定,再引入畸变模型,并由量子行为粒子群优化算法对标定结果进行非线性优化,优化之后的最大反投影误差约为0.13 pixel,平均反投影误差约为0.1 pixel。此外,通过高斯曲线拟合完成对任意工作状态下视觉系统放大倍数的校准。在自动聚焦方面,针对传统灰度梯度函数只考虑固定梯度方向且易受噪声影响的问题,采用八邻域最大梯度阈值的自动调焦算法,通过梯度阈值提高算法的抗噪性。与其他几种灰度梯度调焦函数相比,该算法的单峰性好,抗噪性强。     

纳米精度双频激光干涉仪非线性误差的确定方法

介绍了确定纳米精度双频激光干涉仪非线性误差的两种方法：纳米比对方法和幅值估算方法,前者通过将双频激光干涉仪和计量院纳米精度F-P干涉仪进行纳米比对确定非线性误差,具有测量结果直接和米定义溯源的优点;后者通过测定偏振干涉仪测量信号的幅值调制度估算非线性误差,具有简单易行、受外界因素干扰小等优点。实验结果表明,对于此干涉仪系统,非线性误差的测量结果小于2．5nm,估算结果为1．4nm,两者在误差允许的范围内一致。     

大视角成像系统的快速精确校正

在成像系统中,非线性几何畸变的高精度数字校正仍然是一个未能很好解决的问题。以径向几何畸变为主的非线性几何畸变模型为基础,通过对影响畸变参数测量精度的各种因素的分析,提出了一种不依赖于成像系统内部参数的迭代算法。实验表明,该方法能够精确地推算出实现畸变校正所需的参数,校正精度与CCD的采样量化值相当。