微电子机械系统中转速测量的光学方法

利用显微测量技术和CCD图像传感器的线性积分成像特性,将数字图像处理技术与时间积分成像技术用于微电子机械系统(MEMS)中的转速测量。只需分别摄取被测物体上的标志点在静止状态下的时间积分图像和运动状态下的时间积分图像,即可测得物体在该段曝光时间内的转速。该方法对实验设备及实验条件要求较宽松。实验表明该方法对微系统中近似匀速转动时转速的测量是完全可行的,且具有较高的精度。     

双材料微梁阵列非制冷红外成像技术--微梁阵列热变形的光学读出

针对双材料微梁阵列非制冷红外成像技术的光学读出系统,提出了在谱平面上进行刀口滤波将阵列转角转化为像平面上光强变化的高灵敏度测量技术,并对光学探测灵敏度进行了理论分析.利用该光学读出系统在实验中得到了120℃红外物体的热图像.通过对实验结果的分析和图像处理消除噪声技术,得到该系统在成像温度范围的噪声等效温度差(NETD)约为5K,并对系统噪声进行了讨论.     

高温云纹干涉测试系统研究

本文研制了用于高温云纹干涉法的测试系统.所研制的系统包括四光束云纹干涉仪、带观察窗口的高温云纹炉及控温系统、机械加载系统(加载架、测力传感器、冷却装置等)、CCD和计算机图像采集与处理系统.适用不同温度条件下的高温光栅制作技术也将给予介绍.该系统实现了1000℃高温氧化条件下的U、V场的实时测量.     

基于体视显微镜的测量系统标定研究

微观三维变形测量系统在工程上有广泛的应用。本文构建了体视显微镜双相机微观图像采集与测量系统,可以实现对微小物体形貌、位移、变形的全场测量。微观三维变形的测量精度与成像系统的畸变模型存在密切的关系。本文采用了考虑多种不确定情况的畸变模型,能很好地表达体视显微镜测量系统的成像误差,并设计了点阵式标定模板和精密的平动平台,实现了基于Tsai标定的自动标定算法。实验表明,体视显微镜测量系统可以在各种放大倍数下稳定工作,标定的精度得到很大的提高,并给出了在不同放大倍数下对规则圆柱体的形貌和直径的测量结果。     

彩色光弹性干涉影像分析系统

自行开发的“彩色光弹性干涉影像分析系统”首先利用CCD成像和图像采集设备,将光弹图像以数字图像的形式存储到计算机,然后通过对存储的光弹图像进行处理,得到物体边界、等差线、等倾线等数据。最后根据这些数据,绘制出主应力迹线,并进行二维的和三维的应力分析。本文着重介绍了系统整体设计以及系统研制的难点问题(彩色光弹图像处理、主应力迹线的绘制等)。系统可以通过对彩色图像进行分解,应用目前已经比较成熟的灰度光弹图像处理技术,来完成彩色图像的处理;也可以直接应用彩色信息来确定条纹级数,进行相关处理。彩色图像能够比灰度图像提供更精确的图像信息,以满足高精度测量的要求。     

高能辐射照相中“屏片”系统的MonteCarlo模拟

在简述“屏片”图像接收系统成像原理的基础上,讨论了薄介子中能量沉积的模拟方法。针对实际照相模型,研究了直穿光子和散射光子在“屏片”系统中的响应特性。结果表明,对于“屏片”系统,金属增感屏出射面的电子通量是决定X射线能量转换效率的主要因素;适当增加金属增感屏的厚度,有助于降低散射的影响,但也在一定程度上增加了图像本底;金属增感屏厚度为0．4mm左右时,金属增感屏对直穿光子的局部增感效果最好。     

激光散射法用于雾化场颗粒Sauter平均直径测量的若干问题研究

通过实验室中的模拟研究 ,探计了不同的颗粒浓度 (体积分数 )造成散射光强度和分布的差异对于Sauter平均直径测量的影响。实验结果表明 ,对同一种砂粒试样 ,由于砂粒浓度造成的散射光的强度和分布的不同 ,对Sauter平均直径的测量结果基本上没有影响。还用CCD相机对按一定比例混合而成的玻璃砂进行显微放大成像 ,得到砂粒的Sauter平均直径 ,此法对测试系统的校验有很大的帮助。     

一种单相机测量三维运动轨迹的方法

论文提出了一种基于交汇式双目视觉模型的单个CCD相机三维立体测量方法.在CCD相机前放置两面成一定夹角的平面镜,通过一次拍摄,得到两幅存在视差的图像,该图像相当于相机在平面镜中两个虚拟相机对目标从不同角度拍摄所得到图像,根据双目视觉原理可实现三维立体测量.详细介绍了实验系统的布置方法,建立了三维坐标计算的数学模型,对系统的内外参数进行了标定.测量了静态物体的形态和尺寸,验证了系统的可行性与可靠性.并对运动物体进行了动态测量,通过视频记录物体两个虚像的平面运动图像序列,计算还原了物体空间的三维运动轨迹,并应用误差理论对实验误差进行了分析.     

基于数字图像相关法的透明液滴形貌测量方法

对固体表面液滴形貌的测量与分析是探究固-液相互作用、表面性能表征中的重要环节。然而,透明液滴通常在光学系统中难以成像,从而为其全场形貌测量带来了极大困难。为此,本文提出了一种透明液滴三维形貌测量方法,以液滴诱发图像位移结合折射成像规律实现液滴形貌的测量。首先,通过数字图像相关法测量液滴导致的固体表面图像位移;其次,建立基于折射成像的物理模型,确立图像位移与液面高度之间的关系;最后,由实验测量到的图像位移,结合物理模型求解液面高度,实现液滴三维形貌的重建。实验结果表明,所提出的方法能够准确地测量固体表面的液滴三维形貌,并且适用于不规则液面的测量。     

疲劳裂纹扩展柔度法测量系统研究

为了寻求高温高压环境介质下的疲劳裂纹扩展的测量方法,本文研制了基于柔度法的疲劳裂纹扩展系统。根据显微镜的标定结果,验证该计算机自动测量系统给出了可信的测量结果。其中,位移由涡流位移传感器测得,载荷由试验机自带的标准传感器测得。计算机实时采集并处理测试信号,给出裂纹扩展速率。文中介绍了该系统的功能及应用前景。作为应用实例,给出了４２ＣｒＶ和ＩＲ３Ｍｏ等钢种的疲劳裂纹扩展速度及门槛值。     

基于数字粒子图像的细水雾全场速度测量

水文通过利用激光片光照明细水雾喷雾场和采用数字成像系统获取了喷雾粒子的运动轨迹图像，进而通过研制相应的图像处理和分析软件，重建了细水雾雾场粒子的速度分布，本方法是直接对流场中的粒子成像。因而测量时无需施加示踪粒子对数字成像系统的图像获取速度要求不高，且在图像数据的分析处理方面不像DPIV技术的互相关算法，对示踪粒子的数密度有一定的限制，因此，本方法可用于不宜添加示踪粒子或流场中粒子数密度较低的喷雾场或其它两相流场中粒子速度场的测量。     

材料热传导系数随温度变化函数的反演方法

材料热传导系数的反演是一类典型的热传导逆问题。针对材料热传导系数随温度变化的情况,本文将材料的热传导系数值按温度区间分段离散,建立了通过材料边界点的温度测量来反演各温度区间热传导系数值的遗传算法和伴随方程法。通过典型算例分析和考虑测量噪声、系统噪声的反演计算结果分析表明：所建立的两种反演算法都是可行有效的,受测量随机噪...     

高能闪光照相CCD接收系统辐射屏蔽实验研究

针对白斑噪声严重影响CCD图像质量的情况,用铜、铅作屏蔽材料分别进行了屏蔽效果实验,采用灰度区间分割方法对实验结果进行了数据分析。结果表明,经过铜和铅共同屏蔽后,白斑噪声降低了50%以上。     

一种基于图像相关的双图像法测量细观试件弹性模量的方法

本文提出了一种基于图像相关的双图像法测量弹性模量的方法,测试精确度比单图像方法的精确度提高了一个量级,通过实验验证了方法的可靠性。利用双图像法对细观尺度不锈钢薄带和牛骨试件的拉伸弹性模量进行了测量,发现牛骨试件的拉伸弹性模量随着厚度的减小而减小。     

闪光照相图像光电接收系统的设计

在讨论数字图像信息几个概念的基础上，分析了闪光照相图像的基本特征和对图像接收系统的基本要求。介绍图像光电接收系统的组成和它们的功能。分析了各环节的噪声，建立了理想成像上图像光电接收系统的设计方程，说明图像接收繁育民照相系统参数和样品照相测试要求之间的关系，文中还引用信息论的观点，分析了模糊图像的接收问题，认为图像模糊的结果是图像对比度下降，从而需要更细小的分辨等级 是需要更高的信噪比才能记录。据此     

橡胶材料弹性模量数字图像相关测定法

利用数字图像相关方法测量了小应变下柔性橡胶的弹性模量.用CCD相机记录单轴压缩实验中圆柱体橡胶试样表面人工散斑图像,作为数字图像相关测量技术中的变形信息载体.分析了镜头畸变对位移测量的影响,运用数字图像相关法得出小应变范围内像胶的应力应变曲线,计算出橡胶的弹性模量.并与采用千分表所得到的结果进行了比较,两者符合较好.实...     

蜻蜒飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题,本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在以适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量.由于在图像采集,预处理,位相提取,抑噪声去包络等环节采取了一系列措施,克服了由于蜻蜓翅膀透明度高,表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难.并最终得到了满意的结果.     

光学读出非制冷红外成像的最新进展

针对以前红外成像中红外图像的噪声等效温度差（NETD）较大和空间分辨率不高的问题，本文在制作工艺改善的基础上，设计了一个单元尺寸分别是50μm×50μm和60μm×60μm的红外焦平面阵列（FPA），它是由0．5μm厚的SiNX和0．2μm厚的Au构成的双材料微悬臂梁阵列构成。微梁单元倾斜角的变化利用在谱平面刀口滤波的光学方法测量。FPA是利用基于体硅的表面微加工工艺制作的，利用制作的FPA的60μm×60μm单元区域和12bit CCD，得到了室温物体的热像。讨论了60μm×60μm单元区域的性能，给出了NETD在100mK左右。和以前的工作相比，红外图像的温度分辨率和空间分辨率都得到了明显改善。     

一种新的闪光照相CCD图像的扩散滤波方法

为了提高闪光CCD图像质量,提出了基于偏微分方程（partial differential equation, PDE）的智能中值-非线性扩散滤波(intelligent median-nonlinear diffusion filtering, IMNDF)方法,充分发挥了智能中值滤波和非线性扩散滤波的优势。数值实验结果证明,该方法对于两类最具代表性的噪声（高斯和脉冲）的混合问题有很好的消噪效果,其信噪比改善因子（promotion of signal-to-noise ratio, PSNR）较传统方法提高了3~5倍。对闪光照相CCD图像取得了很好的消噪声结果。     

蜻蜓飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题，本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量，由于在图像采集，预处理，位相提取，抑噪声去包络等环节采取了一系列措施，克服了由于蜻蜓翅膀透明度高，表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难，并最终得到了满意的结果。