血红蛋白浓度的光学测量方法与装置研究

血红蛋白测定是临床测定最广的项目之一,很有必要研制一种无毒害的便携精确测定装置用于移动采血和健康监护等环境。本文基于叠氮高铁血红蛋白溶液的吸收光谱曲线设计了二次吸收测量机理,并明确了浓度计算公式;基于该测量方法研制了便携式血红蛋白浓度定量测定装置,并阐述了装置中药剂容腔微片、测量装置与控制系统的详细方案;该装置采用一次性的配药微片可在30-60秒内实现未稀释未溶血全血的在线快速测量。临床试验表明,对比氰化高铁血红蛋白法相关性可达0.9836,准确性达到96.32%。利用该测定仪的便携性、在线快速检测特性,可广泛应用于移动采供血机构、运动员机能评定以及家庭保健等。     

基于机器视觉的电机换向器参数检测系统设计

根据电机换向器的在线检测要求,研制了基于机器视觉的电机换向器参数检测系统,实现了对电机换向器不合格零件进行自动识别与快速抓取。该检测系统硬件由传输装置、图像测量系统、片间电压检测装置、废品抓取装置等组成。图像测量系统获取零件的尺寸参数,片间电压检测装置获取片间电压参数,送入计算机,由控制系统执行检测结果,从而达到抓取不合格产品的目的。经实际应用表明,该系统检测速度快、精度高,有效地提高了零件在线质量检测的控制。     

分离膜透过系数的测量

基于溶解-扩散理论,设计了隔膜扩散池装置用于测量分离膜对待测组分的透过系数.采用示差折射仪分析甲醇浓度的变化,并通过计算机自动采集数据,实现了甲醇浓度的在线检测.该测量方法装置简单,操作方便,测量数据可靠.     

桥壳中段同轴度测量装置的结构设计

为提高铸造桥壳中段测量精度和测量效率,文中提出采用专用测量设备实现在线测量,动态控制产品重要特性指标通过对产品结构和测量要求的深入分析,找出了测量装置设计中多点测头、测头防护、多品种快速切换装置等技术难点的解决方案,实现了铸造桥壳中段基于该装置实时在线测量,为桥壳中段的动态质量控制做出了创造性的探索     

一种新型激光粉尘浓度在线测量仪的研究

本文提出了一种基于光散射原理的粉尘浓度激光测量新方法，该方法无需预先获取粉尘颗粒的平均粒径，可直接测量浓度。基于新方法设计了一套粉尘浓度在线测量仪，测量仪以8031单片机为核心，具有浓度的实时LED显示和数模输出功能，并通过与上位机的串行通信实现浓度数据的后台存储。该仪器具有新颖的光学构造，可在单片机的控制下进行在线标定和在线光路对中，并已用于某钢厂粉尘排放的实时测量，测量结果表明仪器具有良好的灵敏度和可靠性，可满足实时在线测量粉尘浓度的要求。     

基于LabVIEW的圆锥滚子轴承装配高在线自动检测系统

文中介绍了研制的一种圆锥滚子轴承装配高在线自动检测系统,该系统由机械装置和控制系统等组成。机械装置依据装配高测量原理,自动完成被测工件的粗定位和精定位;控制系统由PLC完成工作过程控制,由工控机实现装配高检测和数据处理,工控机软件是基于LabVIEW虚拟仪器软件开发系统完成。实验结果表明,该系统测量精度为文中,测量效率为16 s/套。该装配高测量系统精度高、测量速度快、实现了无人在线检测,满足圆锥滚子轴承自动装配线中装配高自动检测的要求。     

红外光谱在线测量系统微量采样与温控装置

为提高红外吸收光谱法在线测量的实时性和准确度,其采样装置必须实现连续进样和快速准确的温度调节。文中研究一种用于液体吸收光谱在线测量的连续采样装置。该装置同步实现测量过程的采样、预温度调节和数据读取,减少测量周期。采用半导体制冷元件双向温度控制,采样通道和测量池两段温度调节,减少温度调节时间,进一步提高在线测量实时性。该装置体积小,控温速度快,环境适应性好,实现了光谱分析仪表在线自动连续测量。     

基于LabVIEW的半轴齿轮径向及端面跳动在线测量系统

研制了一种半轴齿轮径向及端面跳动在线自动检测系统。该系统由机械装置和控制系统等组成,机械装置自动完成被测工件的上料、预定位、检测、剔除及下料;控制系统由PLC完成工作过程控制,由工控机实现跳动检测和数据处理,工控机软件基于LabVIEW虚拟仪器软件开发系统完成。实验结果表明,该系统测量精度为±3μm,测量效率为10s／套。该跳动测量系统精度高,测量速度快,实现了无人在线检测,满足半轴齿轮生产线中径向及端面自动检测的要求。     

基于CCD的在线厚度测量方法研究

基于光学三角法的测量原理,采用CCD作为光电转换器件,根据成像于CCD上的像点的位移变化来实现物体厚度或微位移变化的测量方法,具有高精度、高灵敏度等优点.该方法能够实现在线动态检测和非接触测量.     

SU-8胶光弹性性能显微测试

考虑获知SU-8胶的光弹性性能有利于拓展其在微纳米领域中的应用范围,本文设计了材料应力光学系数显微测量光路,完成了SU-8胶应力光学系数的测量实验。首先,基于光弹性原理设计了测量光路,推导了求解应力光学系数的计算公式;然后,根据所设计的光路搭建了应力光学系数显微测量实验装置,在SU-8胶试样光弹性条纹的单个半级数范围内进行了单向拉伸实验;最后,利用Matlab提取实验照片组中光强值信息,得到了不同拉力下透过SU-8胶试样的单色光光强值,计算求解出了SU-8胶的应力光学系数。实验结果以及测量公式计算显示,SU-8胶的应力光学系数为(3.007±0.149)×10–11 m2/N,大于光学玻璃等材料的应力光学系数,也远大于二氧化硅等MEMS领域常用材料的应力光学系数。实验结果可为以SU-8胶为材料,通过光弹性原理进行微力测量的微探针、微夹钳等的设计与制作打下基础。     

光电测量系统畸变的实时数字校正

根据视场角为70°的大视场光电测量系统中光学系统产生畸变的机理及径向变化的特点,设计了由11个等距激光目标点组成的畸变检测装置。对于不同的光学测量系统,按照畸变检测的三个步骤对光学系统的畸变进行检测,根据测量得到的系统畸变变化情况,拟合出实时测量时目标点在线阵CCD上成像位置的补偿方程,编写出成像位置数据采集及实时处理的补偿程序,提高了测量系统实时测量的精度。在对焦距为29.98 cm的光学系统进行实际校正测试中,结果表明,当目标物距为1 651.59 mm、物高为400.007 mm时,按照拟合的二次补偿方程进行计算补偿,可将畸变误差从校正前的-0.026 4 mm提高到校正后的-0.002 9 mm,并使系统整体检测精度从0.36%提高到0.04%。     

单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型研究

针对基于Lambert-Beer定律的分光光度计测量深颜色,高浓度染液存在的精度低,结果不稳定等问题,提出一种软测量模型,将单色光看作光量子,将染料分子视为一维谐振子势垒,应用薛定谔方程求解出光量子隧穿染液的透射率,得到吸光度与染液浓度,测试光波长的数学模型.在测试光波长400～700 nm范围内对模型进行简化,并由最大吸光度及对应的波长得到染液浓度与最大吸光度的软测量模型,用最小二乘法确定具体染料的模型系数,实现由最大吸光度测量染料浓度.本文的单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型从光量子与染料分子的微观作用解释了Lambert-Beer定律的选择吸收性,对于深颜色,高浓度染液的浓度预测有更好的效果,扩大了分光光度计对染液浓度的测量范围,提高了测量精度.     

光学隐蔽深度测量系统的小型化设计

为了保障航行器水下航行时对可见光波段光学隐蔽的需求,以及实时测量其所在位置的光学隐蔽深度,设计了小型化可见光波段的光学隐蔽深度测量系统。根据光学隐蔽深度模型,优化设计了海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水漫衰减系数、海水体衰减系数的测量方法。优化设计后的系统有21个测量通道,测量光谱为390~667nm,工作深度可达50m。进行了海上试验,试验结果显示:在天气良好的条件下,水下航行器在520~560nm可见光波段内存在暴露窗口,同时测得特征长度为0.75m的模型的光学隐蔽深度为3.5m。得到的结果表明,设计的小型化可见光波段光学隐蔽深度测量系统可以实现光学隐蔽深度的测量,测量装置具有体积小、重量轻、系统性能稳定等优点,适用于水下航行器搭载,可为下一步实现可自主升降的光学隐蔽深度测量系统设计提供理论技术支撑。     

基于Blackfin的图像识别式印刷网点测版仪的研制

在印刷工业中,人们通过测量网点面积、网点距离、网点角度这三个参数来实现印刷品质量的控制。由于传统测版仪在测量网点面积时是以光学测量为基础,将光强转换成光照密度值,再间接得到网点密度,其中存在一定的测量误差与计算误差,影响印品质量。因此在数字图像处理的基础上设计了基于Blackfin处理器的测版仪,图像识别式测版仪为直接测量,测量精度高、误差小,更利于控制印品质量,提高网点参数测量精度。     

高精度保偏光纤拍长测试

基于光相干域偏光测试技术,提出了一种高精度的保偏光纤拍长测试方法,实现了不同结构、不同尺寸保偏光纤的拍长测试。阐述了光相干域偏光测试技术原理并推导出测量方程;以迈克尔逊干涉仪为基础建立了测试系统并采用调制解调技术实现了信号的高精度检测。实验结果表明,系统的测量精度为0.01 mm。在此系统上进行了测试精度和重复性研究并对不同结构和尺寸的八种保偏光纤进行了实际测量,拍长测量精度和重复性均优于0.01 mm。     

隐形眼镜投影测量仪的设计

提出了一种采用光学投影成像和自扫描光电二极管列阵(SSPA)传感器实现隐形眼镜曲率、光学中心厚度和直径测量的新方法,基于此方法设计成功了一种新型隐形眼镜投影测量仪.介绍了仪器的测量原理、仪器结构、光电二极管列阵信号采集以及单片机控制系统的硬件和软件设计.该测量仪测量镜片曲率半径的精度优于±0.1mm,测量镜片光学中心厚度的精度优于±0.01mm,测量镜片直径的精度优于±0.1mm,并能分辨镜片上任何方向大于0.01mm的杂质和表面缺陷.     

水下航行器光学隐蔽深度测量系统

为了实现对水下航行器光学隐蔽深度的实时测量,研制了水下航行器光学隐蔽深度测量系统。根据目标背景对比度的传输理论,分析了目标背景对比度在海水、大气、海面的传输特性,建立了水下航行器光学隐蔽深度模型。基于该模型分析了测量水下航行器光学隐蔽深度所需要的参数,设计了测量海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水体衰减性系数、海水漫衰减性系数和水下航行器表面反射率的测量方法,并完成一次海上试验。试验测得良好天气情况下特征尺度为12m的水下航行器的光学隐蔽深度为25~35m。试验结果表明,设计的测量系统可以实现对水下航行器光学隐蔽深度测量,并适用于各类潜艇。由于改变了传统的在水面进行深度测量的方式,该系统工作稳定可靠,提高了隐蔽性和对海域测量的准度,可为水下作战决策提供帮助。     

采用 CCD 器件的半导体材料应力测试仪的研制

研究和实现了采用面阵ＣＣＤ器件的半导体材料应力测试仪。介绍了测量原理，设计完成了相应的光学测量系统、硬件控制系统和控制测量所需的软件。最后介绍了对硅上ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４膜应力实际测量的结果。     

大口径光学薄膜透反射率测量方法的研究

设计了大口径光学薄膜透、反射率自动测量系统,该系统能在宽波段、大角度范围内进行自动测量;重点论述了大角度测量厚度较大的样品时机械结构的实现;介绍了系统光路的设计和数据采集部分的实现;分析了测量误差的主要来源,并提出相应的解决办法。     

A high-performance meter for measuring transverse defects in sheet products

High-precision and environmentally friendly measurement of sheet product parameters is an important problem. Well-known environmentally friendly high-precision optical triangulation meters for measuring the parameters of sheet products enable one to measure the parameters only for longitudinal defects in sheet products. It is shown here that the modernization of a high-precision optical triangulation meter designed for measuring longitudinal defects in sheet metal allows trans-verse defects to be precisely measured in sheet products as well. Such a meter allows one to control the main rolling parameters in addition to measuring the longitudinal defects in sheet products. This provides environmentally friendly production of high-grade sheet products.