气液两相流中气泡形态及运动特征参数提取

对气泡发生装置中竖直向上气泡的形态及运动特征提取方法进行了研究。采集原始气泡图像,进行图像灰度化、差影和中值滤波等图像预处理,针对气泡图像的特点,提出动态阈值压缩大津法进行阈值分割,并结合扫描线种子填充算法与图像形态学运算进行孔洞填充,同时基于边缘面积属性对气泡特征区域进行自动识别。实验结果表明,该方法简单有效,鲁棒性强,可以很好地将目标气泡从背景中分离出来,有效提取气泡周长、面积、圆形度和质心坐标等形态特征参数,并实现气泡运动速度的测量。     

水下气泡光学图像识别方法

针对水中气泡与固体悬浮微粒不易区分的问题,提出了一种基于Zernike矩与灰度计算的水下光学气泡图像识别方法。该方法主要分为图像划分、图像预处理和特征提取三个步骤。首先,获取水下悬浮微粒的图像,从中划分出单个气泡并选取部分样本;为了更好地提取与表示气泡轮廓与灰度特征,然后采用图像预处理方法增强气泡边缘特征,选择并构建气泡特征库;最后,采用Zernike矩计算悬浮微粒特征的相似度,区分圆形微粒与非圆形微粒,之后计算微粒中心与灰度变化趋势,辨别气泡与固体悬浮微粒。实验结果表明,在测试数据集上的气泡识别准确率达到94%。该方法不仅能够辨别圆形与非圆形微粒,而且能够融合灰度梯度计算方法以获取更好的结果。该方法从形状与灰度两个方面提取与辨别目标的特征信息,提高了气泡识别精度,具有较高的精确性与适用性。     

气泡激光散射信号的频域处理方法

提高信噪比是研究气泡激光散射特性的关键。详细地分析了气泡激光散射信号中存在的各种噪声,主要包括背景光,工频电磁场,射频噪声和电子系统内的固有噪声。重点介绍了处理气泡散射信号的两种频域方法——傅里叶变换和功率谱估计。这两种方法都能降低噪声以及消除直流分量和市电的影响,达到检测气泡散射脉冲的目的。谱估计方法物理意义明确,利用Yule-Walker AR(自回归模型)方法估计得到的功率谱曲线具有更好的光滑性和较高的频率分辨率。研究结果表明:Yule-Walker AR谱估计方法是最合理、最有效的气泡散射信号处理方法。     

激光海水气泡幕偏振特性分析

针对不同环境条件下海水中的气泡幕对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于矢量Monte Carlo方法对整个模型进行仿真。在仿真过程中,充分考虑光子在气泡幕中的运动过程,对比分析了圆偏振光入射不同气泡半径、不同气泡密度和不同气泡幕宽度以及线偏光不同角度入射下,回波信号在强度和偏振度特性上的差异性;同时验证了激光海水气泡幕偏振探测法用于激光通信探测领域的可行性。     

基于多元分析的水下气泡幕激光后向探测

分别采用光在水下的传输理论以及Mie光散射理论对水体和气泡幕的后向光散射特性进行分析,发现它们在空间分布上存在不同。水体的后向光散射在空间分布上是单调递减的平滑曲线,而气泡幕的则呈现复杂的变化。据此提出了一种新的水下气泡幕激光后向探测方法。该方法通过多元探测器对后向散射光信号进行接收,通过空间分析实现对气泡幕的探测。实验结果表明,该方法可实现对水下气泡幕尤其是远距离气泡幕的有效探测。     

气泡激光散射信号处理方法

提出了阈值检测、降噪处理和功率谱估计三种分析和处理水中气泡激光散射信号的方法.利用这三种方法分别对不同散射角时的测量信号进行了处理,得到了水中气泡激光散射强度随散射角的分布特性.并将实验结果与米氏(Mie)理论结果及水的散射强度进行了对比,比较和分析了三种方法的优劣.阈值检测法和降噪处理法分别以平均值和绝对偏差为中心来估计气泡散射强度,它们不能隔离直流分量.功率谱估计法处理得到的气泡角散射特性与Mie理论结果一致,能够区别开气泡散射和水的散射,两者相差近1个数量级.实验结果表明功率谱估计法是最合理的处理气泡激光散射信号的方法.     

基于X光检测的元器件任意形状气泡提取方法

目前,X射线检测技术广泛应用于元器件的缺陷检测。但X光图像低灰度、低对比度的特点以及气泡形状的任意性,使得X光图像检测提取气泡并确定其位置成为元器件检测中的一个难题。元器件气泡的检测质量直接影响到元器件检测的速度以及准确性。通过对现有图像问题的分析,提出一种快速提取气泡的方法。该方法首先对X射线图像进行高斯滤波、对比度拉伸等预处理,然后采用Canny边缘检测确定气泡边缘,再应用数学形态学膨胀、区域填充等图像处理方法最终得到完整的气泡轮廓。实验结果表明,此方法能很好地满足元器件检测的要求。     

范数理论在尾流气泡幕参数研究中的应用

针对目前尾流测量中只能获得一个参数的缺点,本 文将范数理论应用于尾流气泡幕参数的计算。 试验中,通过片光源切片成像系统拍摄尾流气泡幕图像,应用范数计算方法结合粒径信息得 到气泡幕图像的 粒密度、粒径分布均匀性和体密度等参数,再通过上述参数判断产生尾流的目标航体的相关 信息。与传统的方法相比,范数计算方法具有所需已知量少、计算方法简单、获取信息量大 和 对舰船尾流的状态判断准确等优点,有望在舰船尾流气泡幕的研究取得重要的应用。     

开放体系下云母表面纳米气泡的制备与观察

固/液界面纳米气泡的存在已经得到证实,并成为界面科学研究的一个焦点.在原子力显微镜液体池内制备纳米气泡的基础上,本研究建立了在开放体系中进行醇水替换,制备纳米气泡的方法.原子力显微镜观察显示.开放体系中进行醇水替换,也可以在水/云母界面上稳定地生成纳米气泡.将不同环境下制备的纳米气泡进行比较,统计结果显示,在开放体系下制备的纳米气泡密度较低,形态也较小.不同环境下醇水替换产生的纳米气泡数量和形态的差异,为纳米气泡形成的机制提供了新的佐证.开放体系下纳米气泡制备方法的建立拓展了纳米气泡的制备条件,揭示了纳米气泡存在的普遍性,同时也为纳米气泡性质研究提供了新的途径.     

多尺度复杂水质尾流气泡的激光探测仿真与实验

舰船尾流气泡具有尺度范围大、稀疏、离散等特征。利用蓝绿激光的海水穿透性能以及气泡对激光的后向散射特性，可以实现舰船尾流气泡的远场检测。舰船尾流的稀疏、离散特征导致气泡的激光散射回波信噪比极低，对光学接收处理系统及尾流信号处理方法带来了困难与挑战。建立了舰船尾流气泡的激光后向散射模型，通过蒙特卡罗仿真验证了不同水质、不同气泡距离和不同尺度气泡的激光后向散射特性，设计了可抑制近场水体强散射干扰的水下气泡激光测试分析系统，实现了激光能量与雪崩光电二极管接收增益间的匹配调节。针对室内和湖泊环境，开展了不同水质和光电探测参数下的尾流气泡检测性能测试，通过对数据进行统计处理分析得到了舰船尾流气泡的激光探测特征规律。设计的水下气泡激光测试分析系统可以实现对舰船尾流气泡的有效探测，为舰船尾流探测系统在不同水质环境下的工程应用提供了理论及数据支撑。     

远场微气泡尾流的后向散射线偏振度探测法

针对后向散射光强特性难以探测远场微气泡尾流的问题,利用矢量Monte Carlo方法对气泡尾流的多层多分散模型中线偏振光入射时后向散射的光强和线偏振度信号进行了仿真。验证了光强信号的"双尖峰"特性,同时发现了线偏振度信号的"双下降速率"特性,根据此特性提出了气泡尾流的线偏振度探测法。与常用的光强探测法相比,该方法的探测距离更远,气泡半径更小,是一种有效的远场微气泡尾流探测法。     

一种基于特征分类的液体内杂质检测方法

在酒类产品的杂质检测过程中,不可避免地会产生气泡,而当前的杂质检测算法并不能有效消除气泡对检测的影响,尤其是在大量气泡存在的情况下。针对此问题,提出了一种基于特征分类的液体内杂质检测方法,通过提取目标的细微特征来区分杂质和气泡,算法通过双边滤波来预处理图像,改进了多尺度小波变换边缘检测算法,并用其来检测目标边缘,最后通过特征分类的方法来判定杂质。实验结果表明,该方法能有效消除噪声和气泡对检测的干扰,杂质检测的准确率达到了95%。     

Mural Defects Detection with Enhanced Terahertz Images

In mausoleum murals, existing bubbles are one kind of the most harmful defects for the repair and protection of relics. For this reason, it is necessary to detect bubbles, especially the ones with small size. A method to detect the small bubbles with enhanced terahertz (THz) images is proposed. To simulate the bubbles in the mausoleum murals, circular grooves have been hidden in the plaster and then measured by the THz reflected time domain spectroscopy imaging system. To observe the small bubbles in murals, a comprehensive enhancement algorithm is adopted to process the obtained THz images. With the enhanced method, the circular grooves in the murals can be observed clearly, even for the circular groove with a diameter of 1.5 mm. The results indicate that the proposed comprehensive method can be used to detect the tiny defects of murals.     

舰船尾流气泡激光回波偏振压缩探测技术研究

对舰船尾流气泡探测是对舰船进行跟踪的一种独特的方法,采用蓝绿激光对尾流气泡 探测是可行的。在分析蓝绿激光在海水介质中的衰减特性基础上,提出采用偏振压缩技术对大动态范围的激光回波信号进行压缩,提高对尾流气泡探测的精度和深度。     

基于涡流锁相热成像的刹车片内部气泡检测

刹车片是汽车必不可少的制动部件,其内部气泡严重影响行车安全。传统敲击听声检测方法主观性强,检测效率低,难以满足准确高效的检测需求。基于涡流锁相热成像具有非接触、大面积检测的特点,将其应用于少金属摩擦材料汽车刹车片的内部气泡检测。采用有限元仿真探索了刹车片结构和内部气泡对相位的影响,并以背钢处相位为参考,分离出气泡存在。对刹车片试样进行检测,并采用水切割观察剖面的方法验证结果。实验表明涡流锁相热成像检测方法能有效检测少金属摩擦材料汽车刹车片的内部气泡。     

尾流气泡幕的光后向散射幅度谱特性分析

在实验的基础上提出了一种用激光后向散射信号的幅度谱进行探测和识别气泡的新 途径。通过对后向散射光信号的幅度谱分析,根据静水与气泡幕的散射信号谱线的不同,可较好地识别气泡,对气泡后向散射较弱的信号该方法也同样适用。     

Generation of Amphiphilic Janus Bubbles and Their Behavior at an Air–Water Interface

This paper presents the generation of amphiphilic Janus bubbles and their behavior at an air–water interface. Janus bubbles are generated by selectively depositing gold onto one side of dried nanoparticle‐shelled bubbles. To generate nanoparticle‐shelled bubbles that can withstand drying without significant changes in their structure, it is critical to control the ratio of bubble radius to shell thickness using a microfluidic technique. It is observed that the behavior of Janus bubbles at an air–water interface is very different from that of unmodified nanoparticle‐shelled bubbles. Interfacial assembly of amphiphilic Janus bubbles shows that they interact with one another via long‐ranged attractions. The origin of this long‐ranged attraction is quadrupolar capillary interactions due to the undulation of the three‐phase contact line around the Janus boundary. The interparticle forces between interface‐trapped Janus bubbles are determined using a particle tracking method. The shape of the deformed air–water interface around Janus bubbles is directly observed as well as the orientation of Janus bubbles using a gel‐trapping technique. These observations verify that the air–water interface is pinned around the boundary between the two hemispheres and that the chemical heterogeneity of this boundary leads to irregular contact line around Janus bubbles.     

表面残留颗粒对晶圆键合影响机制的研究

着重分析了晶圆表面残留颗粒对晶圆键合的影响,并从表面残留颗粒统计意义的角度,得到了一个晶圆键合的判定标准.为了改善键合界面出现的气泡问题,一种基于点压技术的新型点压键合法被应用到整片键合中,并和传统的金金热压键合法进行了比较.实验表明,采用点压键合法能够有效抑制晶圆表面残留颗粒对晶圆键合的影响.     

电解质溶液复介电常数测量中气泡影响的分析

电解质溶液复介电常数的准确测量对于生物电磁学和微波化学等领域是至关重要的,简单而有效的测量方法就是使用开口同轴线。由于电化学反应,插入溶液的测量探头表面容易产生气泡,对测量结果产生影响。文中针对气泡的不同位置和大小对氯化钠溶液复介电常数测量的影响进行了数值分析,计算结果表明,电解质溶液复介电常数测量值的实部受气泡影响很小,而虚部受气泡的位置、大小和个数的影响。     

PCA特征提取和弹性BP神经网络的水下气泡识别

针对水下激光雷达探测得到的尾流回波信号由于非稳态造成特征提取困难、不易识别的问题,提出了基于PCA特征提取与弹性BP神经网络结合的水下气泡识别算法。首先对连续采集的回波信号进行切片预处理,然后采用PCA算法对拼接的高维样本进行主要特征提取,确定特征值个数,其次对弹性BP神经网络进行参数的选择,确定能实现最优分类的隐含层节点数、特征个数等,最后根据室内搭建的尾流探测模拟平台,实现对气泡群和干扰目标的识别。实验结果表明:在隐含节点为12,增量因子为1.15,减量因子为0.55时,选取两个特征值能对有气泡、无气泡及干扰物进行有效分类;识别率随着气泡群密度的增大提升13.4%,在低密度下的识别率随激光能量的增加平均提升6.3%,识别率随距离的增加先增大后减小,气泡群在2.2 m时的目标峰特征明显,平均识别率提升3.5%。通过与自适应附加动量BP对比,该方法在减少识别时间的同时准确率达到99.1%,证明该算法可有效运用于激光雷达舰船尾流气泡的识别。