海底任意倾斜层的声速测量(T~2-X~2法的分析)

海底地层声速的测量系统由地层剖面仪加一条拖曳水听器阵组成。在地层界面为任意倾斜的情况下,按照T~2-X~2法的原理对共深度点的回波数据进行计算是测量地层声速的基本方法。根据地层声速和阵移速度之间关系的一般表达式,结合对各界面的正射线的几何分析,导出了计算海底下各层声速的方程式,并且讨论了用简便的迭代法求解这些方程式的有关问题。用T~2-X~2法测量声速的误差主要来源于:回波时距曲线偏离理想的双曲线,水听器阵拖曳速度不稳定和回波到达时间的随机漂移。通过分析,得到了相应的误差估计公式。由此,也为正确决定测量系统的设计参数提供了依据。     

一种现场测量材料吸声特性的新方法

现有的材料吸声系数测量方法主要有混响室法和驻波管法,都属于实验室测量方法,不适合现场测量。使用普通扬声器的反射法可以对材料的吸声特性进行现场测量,但是对材料尺寸和测试环境有较高的要求。本文利用参量阵非线性自解调可听声的高指向性和在阵长距离内的平面波特性,结合传递函数法,测量材料的吸声系数,并与传统驻波管测量结果进行了对比。结果表明在普通房间条件下,不需要驻波管,混响室等实验环境,即可对小尺寸的材料进行吸声系数的现场快速测量,具有较大的实用性。      

横向放大率法测定光具组的基点

介绍了用横向放大率法确定两薄透镜组成的光具组基点的原理和方法,该方法采用线阵光电耦合器件(CCD)测量物经光学系统成像的横向放大率,进一步提高了测量精度.     

光斑矩参数阵列测试法的测量不确定度

光斑强度分布的测试在目标跟踪检测、激光光束质量诊断和激光束波前测量等方面具有重要：意义。常用的光斑测试法有面阵CCD法、线阵CCD扫描法、单元探测器扫描法、热敏纸法以及针对某些特殊应用的各具特色的阵列测试设备法。这些方法最终都将给出探测面上光斑强度二维离散分布数据，故都可等效为阵列测试法。     

一种非接触式位置测量方法的研究

在一般的非接触式位置测量系统中,通常使用三个线阵CCD来测量物体的空间位置。但是在有些场合,这种方法很受限制。介绍了一种测量方法,该方法是由力矩电机带动一个线阵CCD旋转来扫描被测目标的。结合三角法,能够同时测量出被测物体在三个方向的位移及水平摆角。实验结果证实了该测量方法具有很高的测量精度。在国防、交通、矿山、城市建设等领域有着广泛的应用前景。     

用傅里叶变换法测试平面衍射光栅的分辨特性

本文提出了测试平面衍射光栅的分辨特性的新方法,用干涉法测量光栅衍射的波阵面的相位,得出衍射波阵面的三维波面图,并用所取得的相位数据作傅里叶变换求得其在谱面上的光谱衍射斑——光谱线像的强度分布,并可据此确定半宽度值和分辨极限.文中叙述了这一新方法的优点、基本原理和实验方法,并给出应用这方法测量一批光栅所得结果中的两个例子,结果表明,与通常所用直接扫描光谱线法所测结果相符合.     

用垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差分析及其修正方法

文章给出了水声波导模型下垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差和修正方法,以便使两种测量结果一致和统一。在设定典型水声波导的参数后,用波数积分方法计算出声源到垂直阵各阵元的信道传输函数,再推导出垂直嵌套阵聚焦波束的信道传输函数,从而得到单水听器和垂直嵌套阵的测量误差。数值计算表明在70 m海深条件下,不同深度单水听器测量单频信号频谱级起伏达15 dB以上,总声级测量误差的均值为3 dB,而垂直嵌套阵测量单频信号频谱级起伏仅4 dB,总声级测量误差的均值趋于0 dB。海上实验测量单频信号声源级的结果与数值计算的起伏一致,海试中垂直阵获得较高的空间增益。结论是在浅海条件下垂直阵的测量精度高于单水听器的测量精度,用单水听器测量的目标总声级需要修正时可以修正,而用单水听器测量的单频信号声源级则难以修正。     

用正交线阵CCD实现高精度小圆孔自动测量

提出了一种使用线阵CCD自动测量小圆孔参数的方法。该方法充分利用了线阵CCD分辨率高的特点 ,适当的光学设计使两个线阵CCD正交 ,通过测量小圆孔的夫琅和费衍射条纹 ,实现了小圆孔半径的一维参数高精度自动测量和圆度误差的二维参数定性自动测量。该方法具有一定的实用价值及应用前景。     

水下低噪声目标辐射噪声垂直嵌套阵测量方法

研究了一种水下低噪声目标辐射噪声垂直嵌套阵测量方法。首先通过分析试验水域背景噪声和被测目标辐射噪声特性,掌握不同测量频段的增益需求;然后采用凸优化方法,建立波导环境中超宽带、高稳健恒定束宽波束形成技术,推导水下目标辐射噪声垂直嵌套阵测量及空间阵列信息处理方法;最后研制垂直嵌套阵测量系统,并开展湖上试验验证。研究结果表明该测量方法具有测量带宽大、稳健性高、测量不确定度低等优点,辐射噪声测量不确定度约2 dB。     

海底薄地层和硬地层声速测量方法的研究(射线参数法和折射法分析)

应用T~2-X~2法测量海底薄地层和硬地层的声速常常不能得到满意的结果。为此,有必要在一个由声源和拖曳水听器阵组成的声速测量系统中设置接射线参数法和折射法测量海底地层声速的处理功能。本文从这两种方法的测量原理出发,着重研究了地层回波时距数据的处理方法,以及由各种因素(如回波时间随机抖动和地层界面倾斜角不确定性等)所引起的声速测量误差等问题。射线参数法和折射法测量声速的数据处理和运算过程已经用TURBO-PASCAL语言编程,并通过对典型实例的模拟计算作了验证。     

基于烟叶近红外光谱主成分数据的投影方法研究及其在复烤配方中的应用

对近红外技术在烟草中的应用作了简要的概述,报道了两种基于近红外光谱主成分的投影矢量求解方法,分别简称为PPF_PCA和PPF_Eig,并对两种方法在复烤配方中的应用与评价做了比较研究.对9类烟叶工业分级样品光谱进行一维投影分析的结果表明:PPF_PCA方法得到的一维投影值的类间差异性和类内差异性均大于PPF_Eig方法,其中各类间投影均值的平均绝对偏差前者约为后者的1.26倍.同时应用第一维投影值所占贡献率的情况对此结果进行了解释,PPF_PCA方法一维投影值所占贡献率为93%,PPF_Eig方法一维投影值所占贡献率为77%,前者约为后者的1.21倍,因此,PPF_PCA方法得到的一维投影值中包含更多类间和类内的差异性信息.应用烟叶各类工业分级样品的一维投影图能客观的评价各类样品之间的相似性及各类内样品之间的差异性,可方便的作为烟叶复烤配方的参考依据,同时在其他农产品(如中药等)配方中也具有较好的应用前景.     

渐进多焦点镜片的逐点定向曲率补偿优化设计

提出一种利用逐点定向曲率补偿法对渐进多焦点镜片初始模型进行整体优化以减小周边散光区（俗称盲区）的优化设计方法。推导出自由曲面任意方向法曲率的计算公式、确定主曲率和主方向的方法,求出镜片初始模型上各点的曲率差和最大曲率方向、最小曲率方向,通过迭加由不同曲率、不同轴向微小柱面构成的自由曲面,来实现逐点定向曲率补偿,使镜片各点的曲率差适当减小,从而减小散光。给出具体优化步骤和一个优化设计实例,并进行实际加工制作与检测。对比优化前后的光焦度和散光度的面形分布图。结果表明,逐点定向曲率补偿法能有效减小渐进多焦点镜片初始模型的最大散光并明显扩大视远区清晰视觉范围。     

一种改进的随机检验法用于主成分选择以避免光谱分析校正模型的过拟合或欠拟合

为了避免主成分个数选择不当引起的校正模型过拟合或欠拟合,提出了一种改进的随机检验法,应用该方法对样品复杂程度递增的三组近红外光谱数据进行了实验研究,并与交互验证法进行了比较,分析了模型复杂程度对光谱定量校正模型预测能力的影响,讨论了该方法对复杂样品的适用性问题。结果显示,该方法可避免交互验证法剔除样本的过程,考虑了全部训练样本的信息,可客观地选择主成分,有助于避免过拟合或欠拟合,提高校正模型的预测精度;该方法不同于一般随机检验法的统计检验过程,简化了判据,易实现,选择过程可视化、可交互;在三组实验中,分别选择4,5和8个主成分建模,其外部独立预测集的预测结果最优;该方法适用于小样本复杂样品建模。     

高光谱成像的水稻螟虫蛀入检测方法

为了控制水稻螟虫预警和喷洒农药用量,实现对水稻螟虫虫害的无损检测,提出了基于主成分分析特征波段检测方法和基于迭代阈值的最优波段检测方法,确定了水稻茎秆螟虫检测的特征波段和最优波段,提取出单波段和组合波段的图像来分割虫孔,从而实现水稻螟虫的精准的无损检测。首先通过高光谱得到的120个样品反射率信息分析确定了光谱区域为450～1 000 nm。基于主成分分析特征波段检测方法,对高光谱图像进行主成分分析,通过前五个主成分图像比较确定第三主成分图像为最佳,然后根据第三主成分图像中各个波段的贡献率来选取特征波长（668.8和750 nm）,最后结合全局阈值分割和图像掩膜等图像处理方法实现对虫孔区域的判别。而利用基于迭代阈值的最优波段检测方法,在可见光波段450～750 nm范围和近红外波段750～1 000 nm范围内应用混合距离挑选最佳的单波段,通过单波段来确定组合波段,对单波段和组合波段进行迭代阈值分割,其中753.5 nm波长分割效果最好,故确定753.5 nm为最优波长,然后提取该波长的图像采用一种基于迭代阈值虫孔提取方法和形态学处理,最后能对水稻茎秆虫孔区域进行判别来实现水稻茎秆虫害是否存在。对60个虫害水稻茎秆和60个正常水稻茎秆进行检测,应用基于主成分分析特征波段检测方法在668.8和750 nm波长处检测率分别为95.8%和93.3%,而应用基于迭代阈值的最优波长检测方法在753.5 nm波长处检测率高达96.7%。说明利用基于迭代阈值的最优波长检测方法对水稻螟虫的检测更加精确,也说明所获取的特征波段和最优波段为以后水稻螟虫虫害的多光谱成像技术提供了理论参考。     

多区间主成分交互验证法用于气体光谱定性分析

提出了一种多区间主成分交互验证法.该方法根据目标气体的光谱特征吸收峰,在全光谱范围内划分出多个特征波数区间,同时,对单组分气体构成的参考光谱矩阵在划分出的特征波数区间内做主成分分析,依据特征波数区间内累计贡献率大于99%的主分数和单组分气体在特征区内光谱最大值的排序,识别出目标气体可能含有的组分,再提取这些可能组分的特...     

Principal direction-based Hough transform for line detection

A robust and fast line detection method based on Hough transform (HT) is proposed in this paper. Edge pixels are extracted based on the summation and ratio of principal curvatures. Probabilistic sampling on the edge pixels is applied to reduce the count of voting. Then a one-to-one voting strategy is applied by taking advantages of the information of principal direction. The principal direction is also conducive for the successive accurate line segment extraction. The experiments demonstrate that the proposed method shows better locating accuracy and computation efficiency compared with several significant variations of HT.     

The present state of the radiopolarization method of stress investigation

In [1] a method was proposed for investigating the mechanical stresses in solids by means of UHF electromagnetic waves; this method has recently been called the radiopolarization method (as distinct from the optical polarization method, in which waves in the optical range are used). An advantage of the new method is that it enables us to detect and investigate stresses in bodies which are opaque to visible light but permeable to ultra-high-frequency radio waves (porcelain, radioceramics, abrasives, ferrites, rubber, etc.). In addition it is comparatively easy to find the numerical values of the principal stresses by this method.Polarization methods reveal the stressed state of a solid as a collection of bands (lines equal in value to the difference between the principal stresses) or as isoclines from which isostats (lines of principal stress) are constructed.The first radiopolariscope described in [1] involved a great amount of work in plotting the bands (isochromes), and the accuracy of the results was not high.     

Measurement of transparence topography based on principal component analysis

An algorithm based on the principal component analysis (PCA) is proposed to measure transparent surface topography. First, many frames of random phase shifted fringe patterns are captured. Second, the first and second principal components are extracted from the phase shifted fringe patterns by PCA. Then, the phase is calculated from principal components. Finally, the correct global phase sign is determined by the clustering method considering local fringe phase monotonicity. The experimental results show that the proposed method can directly extract the three-dimensional (3D) shape, which does not need to determine the amount of phase shift, without precise phase shifter. It reduces the experimental hardware requirements and improves its adaptability in profilometry.     

COMPARE: A computer program for comparative analysis of EPR data for low-symmetry paramagnetic centers

A quantitative method has been proposed for comparative analysis of EPR (electron para-magnetic resonance) data for low-symmetry paramagnetic centers and a computer program, COMPARE, based on this method has been developed. Quantitative parametersS _A andS _D are introduced to describe the closeness of the orientation of any two-axis systems and the principal values of any two tensors, respectively. The method helps to identify the pairs of data sets, comprising the principal values as well as the orientations of the principal axes of the second-rank spin Hamiltonian terms, which may likely belong to the same physical center but have been ascribed to distinct centers. Other useful applications of the program COMPARE are briefly discussed.     

Whole-field digital measurements of isochromatics and isoclinics in photoelastic coatings

Whole-field digital determination of fringe order and principal stress direction in photoelastic-coating fringe patterns is studied. Two-wavelength method and polarization-stepping method are introduced to automate the determination of fringe order and the principal stress direction. The theoretical aspects related to the implementation of the two digital methods to the coating's fringes is outlined. Experimental demonstration of the methods on a circular disk subjected to compressive loading is performed. Test results are given and compared well to the results measured manually.