单缝衍射测量金属膨胀系数

利用单缝衍射条纹的间距与缝宽的关系,通过测量条纹间距,得到狭缝的宽度,而缝的宽度随固体材料的膨胀而发生变化,由此可测量出固体的膨胀系数.     

利用衍射法自动测量金属的弹性模量

采用夫琅禾费衍射原理，发展了一种利用衍射法自动测量金属丝弹性模量的新方法。利用CCD同时获得单缝衍射和单丝衍射图像，编写图像处理程序，对两类衍射条纹进行采集与自动化处理，得到衍射条纹的中央明条纹宽度，分别测量金属丝的微小伸长量和金属丝的直径，从而精确地获得金属丝的弹性模量。衍射法在微小尺度测量上具有较高精度，可用于精确测量金属丝的弹性模量，将光学测量应用于力学量测量，对于培养大学生综合实验技能具有重要作用。     

基于MATLAB的光的单缝衍射实验模拟研究

根据光的单缝衍射理论,利用Matlab软件的绘图功能,模拟出夫琅禾费单缝衍射的光强曲线和条纹分布,并研究了在改变单缝宽度和光的波长时,单缝衍射的光强及条纹的变化。     

光通过单缝衍射实验的简易做法

光通过狭缝，随着缝的宽度变窄，光将偏离直线传播的规律，在光屏上形成明暗相间的条纹，这就是光的衍射现象．该实验通常做法是用现存的缝宽固定的单缝进行实验，虽然在屏上很容易观察到衍射条纹，但单缝宽度却不好或者不易连续改变．采用下面的简易方法进行实验，就能随意改变缝的宽度，从而清楚地观察到随着缝宽的变化屏上形成的光斑及衍射条纹的动态变化情况，在此基础上进行分析就很容易得出产生明显衍射现象的条件及单缝衍射图样的情况．     

基于图像处理的莫尔条纹测量的CCD亚像素标定

 Talbot-Moiré技术是目前长焦距测量研究的热点。利用Talbot-Moiré技术测量长焦距时,很多都需要测量莫尔条纹的宽度或斜率,而CCD的标定精度直接影响测量精度,因此需要对CCD精确标定。文中提出采用光栅作为系统的自基准进行标定,再用图像处理的方法标定CCD。为了检验该方法的精度,在MATLAB中生成一个标准条纹图案,用图像处理和灰度拟合对其进行亚像素定位。经过对标准条纹的标定,验证了采用该文的定位方法条纹中心定位误差小于0.1个像素。最后用光栅为自基准标定了CCD,并与量块的标定结果进行了对比,证明该文的标定方法不但简单可行,而且精度较高。     

用衍射法测量细丝直径

正1主要内容用衍射法测量细丝直径实验是广西师范大学物理实验教学示范中心于2008年开设的实验项目.该项目要求学生在掌握单缝衍射实验原理的基础上,学会利用衍射法测量微小量.实验首先要求学生根据单缝衍射的原理自行组装实验仪器,然后进行单缝宽度的常规测量,帮助学生从实验上理解单缝衍射的原理和物理意义.在此基础上,指导学生利用该套单缝衍射装置对特定金属丝的直径进行测量,从而帮助学生加深对单缝衍射的理解,及如何应用该方法对微小量进行测量.     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的莫尔条纹的图像处理

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量了长焦透镜焦距,并根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.为获得条纹斜率,用CCD采集莫尔条纹图像后,利用数学形态学滤波方法进行图像滤波平滑等预处理,有效地增强了图像的对比度.通过二值化、细化获得单像素宽连通的条纹,通过对条纹进行标记,为条纹斜率的直线拟合计算提供了可靠的数据,采用这些数据计算的焦距的误差为0.10%.     

纵向莫尔条纹在自准直仪中的应用

为了提高自准直仪的分辨力,将纵向莫尔条纹引入到光路中,用长光栅代替传统单狭缝,将长光栅成像在CCD检测器上,CCD作为标尺光栅,通过两个光栅叠加形成的莫尔条纹的变化可以将成像位移分辨率提高到亚像元,进而将自准直仪的角度分辨率提高到毫秒级.实验结果表明,相对于直接检测狭缝边缘的方法,莫尔条纹法的分辨力提高了25倍.     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的莫尔条纹的图像处理

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量了长焦透镜焦距,并根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.为获得条纹斜率,用CCD采集莫尔条纹图像后,利用数学形态学滤波方法进行图像滤波平滑等预处理,有效地增强了图像的对比度.通过二值化、细化获得单像素宽连通的条纹,通过对条纹进行标记,为条纹斜率的直线拟合计算提供了可靠的数据,采用这些数据计算的焦距的误差为0.10%.     

微波单缝衍射实验中的畸变现象研究

介绍了微波单缝衍射实验中出现的畸变现象,研究了单缝宽度、挡板面积、单缝结构、发射喇叭与载物台间距对畸变现象的影响. 结合实验对畸变现象进行分析,通过增加单缝宽度和挡板面积、改变单缝结构及发射喇叭与载物台间距可以很好地消除畸变现象,得到与理论图样吻合很好的实验图样.     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的CCD亚像素标定技术

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量长焦透镜焦距,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.分别采用Canny算子和形态学方法对光栅的栅线中心进行像素级定位,再用高斯曲线拟合对其进行亚像素定位.经过对标准条纹的标定,验证了该方法的条纹中心定位误差小于0.1个像素.采用光栅作为系统的自基准对CCD像素当量进行了亚像素标定,为条纹斜率和宽度的计算提供了可靠的测量基准,经过计算,采用这些数据计算的焦距误差为0.10%.     

衍射法测量金属丝的杨氏模量

本文提出了一种新的测量金属丝杨氏模量的方法--夫琅禾费单缝衍射法.平行光遇到由金属丝被拉伸形变而形成的单缝,产生衍射,用CCD光强分布测量仪接收衍射光信号,用示波器定标方法测量衍射角,可以精确计算金属丝的杨氏模量.最后与普通光杠杆放大法比较,对可能引入的误差来源做了分析,结果证明,本方法测量精度更高、相对误差更小.     

实时观察光的波粒二象性

利用现代单光子探测技术，自行研制成功一种光子计数成像系统，利用它在１０＾－１５Ｗ的极弱的探测功率下，完成了光的双缝干涉，单缝衍射和圆孔衍射实验，可实时观察图像形成过程，用光子本身验证了光的波粒二象性。     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的CCD亚像素标定技术

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量长焦透镜焦距,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.分别采用Canny算子和形态学方法对光栅的栅线中心进行像素级定位,再用高斯曲线拟合对其进行亚像素定位.经过对标准条纹的标定,验证了该方法的条纹中心定位误差小于0.1个像素.采用光栅作为系统的自基准对CCD像素当量进行了亚像素标定,为条纹斜率和宽度的计算提供了可靠的测量基准,经过计算,采用这些数据计算的焦距误差为0.10%.     

窄缝条件下影响微波单缝衍射图样的主要因素

通过测量30mm窄缝宽条件下微波单缝衍射图样,发现其主极大以及其它多处场强分布与理论图像不符.分别从单缝板边缘绕射、微波分光计底座反射和发射喇叭口干涉等方面定性探讨出现以上现象的原因,并由此提出一些改进方案.     

单缝衍射法测量金属线胀系数装置的研究

利用夫琅禾费单缝衍射中衍射条纹对缝宽的线性放大作用,设计了单缝衍射法测量金属线胀系数的实验装置.采用可控比例杠杆,使衍射狭缝随金属伸长按一定的比例变宽,扩大了测温范围.     

基于傅里叶变换的激光数字散斑测量平板玻璃的楔角

采用基于傅里叶变换的激光数字散斑测量了平板玻璃的微小楔角.通过在光路中借助毛玻璃的散射特性,采用高分辨率CCD直接记录激光散斑图像,对散斑图像进行快速傅里叶变换获得散斑结构的高信噪比的杨氏双缝干涉条纹,分析干涉条纹获得光强分布曲线,采用移动平均法消除光强曲线噪声后计算出干涉条纹间距,从而计算出平板玻璃的微小楔角.     

一种基于虚拟仪器的金属线膨胀率测量方法

针对工业界金属线膨胀率测量的问题,利用夫琅和费单缝衍射可测缝宽原理,设计了一种基于虚拟仪器——Lab VIEW及数字图像处理技术的金属线膨胀率测量方法。该方法在Lab VIEW平台下,采用嵌入式温度控制器对金属的加热进行控制,同时通过CCD成像系统与Lab VIEW光强分析系统结合来测量缝宽,然后在数据统计的基础上计算出金属的线膨胀系数。通过真实平台的实验测试结果表明,此方法操作简便、测试精确度高,综合利用了热学、光学与计算机技术,有效地减小了人工读数的误差,提高了方法的实用性和精确性。     

三维集成成像显示系统分辨率的测试模型设计

建立了三维集成成像显示系统的分辨率测试模型,对模型所采用的形状、比例和条纹宽度等进行设计研究.首先,根据集成成像技术多角度拍摄测试模型得到视差图;然后,根据二维分辨率测试卡的测试方法对视差图清晰度线进行标定;最后,计算视差图得到合成图像并显示到集成成像系统上,测试得到系统重构三维物体的分辨率.实验结果表明:该设计支持观察者测试不同角度、不同深度的显示分辨率,量化了集成成像显示系统分辨率.模型包含8级分辨率清晰度线,基本满足当前三维显示系统分辨率的测试范围,可用于测量集成成像显示系统的重构景深和视场角.     

CCD大范围轴向位移量检测研究

基于CCD图像测量技术,设计了一种利用CCD成像系统检测火车轮对几何尺寸的非接触在线测量系统,并给出了系统的结构及原理.激光束垂直入射到火车车轮上,再用透镜将火车车轮上的激光光斑成像到CCD上,当火车车轮产生磨损时,CCD上激光光斑的像也将发生位移.通过对CCD上弥散斑中心位移的测量,就可精确计算出火车车轮的磨损量.