基于Gabor滤波的散斑条纹图平滑方法

提出了一种基于伽博(Gabor)滤波的散斑条纹图平滑方法.通过加窗傅里叶运算提取散斑条纹图的条纹频率和条纹梯度方向,并利用它们确定具有频率和方向选择性的Gabor滤波器对散斑条纹图进行Gabor滤波.数值模拟和实验结果表明,该方法在滤除散斑噪声的同时能够有效的保留散斑条纹图的条纹结构,为从单幅散斑条纹图中进一步提取条纹相位场奠定了良好的基础.     

数字图像相关技术中插值偏差的理论估计

数字图像相关测量的普及提出了建立散斑质量评价体系要求,即发展针对不同的数字散斑图能够评估测量精度的标准方法.其中,数字图像相关计算中插值误差引起亚像素位移系统偏差(插值偏差)的估计是评价散斑质量的重要参数,然而至今插值偏差与散斑图结构及其插值方法之间的深层机制仍然不明,而且缺乏快速有效的手段估计插值偏差的量级.基于傅里叶方法获得了插值偏差的解析表达式.在满足采样定理的情况下,对其简化得到了插值偏差的带限近似形式和正弦近似形式.插值偏差的正弦近似形式解释了插值偏差随亚像素平移呈正弦形式变化的现象.基于插值偏差的正弦近似公式,提出了决定插值算法用于相关匹配优劣的插值偏差核概念,它表征了插值算法对散斑图特定频率的偏差响应,插值偏差是由插值偏差核与图像功率谱乘积的积分决定的.基于理论分析,提出了一种通过散斑频谱和插值偏差核估计插值偏差的简便有效算法,较之于传统的散斑图平移方法有明显的速度优势.分析了模板大小对估计精度的影响,并通过模拟进行了验证.解释了插值偏差产生的深层机理,解决了长久以来插值偏差难以快速估计的问题.不仅可以用于插值偏差估计,也可以用于插值算法优化,滤波模板选取等问题.对建立散斑质量评价体系,从而制作方便用户的水转印标准散斑也有推动作用.      

基于数字图像相关法的Mg含量对Al合金Protein-Le Chatelier效应影响的实验研究

利用数字图像相关法研究了常温与恒定应变率(5.00×10~(-3)s~(-1))下Mg含量(质量分数)分别为2.30%,4.57%,6.10%及6.91%四种Al-Mg合金Portevin-Le Chatelier(PLC)效应的宏观变形行为.实验发现,Mg含量的增加导致强化效果的增强;低Mg含量(2.30%)合金中锯齿跌落幅值基本保持不变,而在高Mg含量(4.57%,6.10%,6.91%)合金中随应变增加而增加.锯齿跌落幅值随Mg含量增加而逐渐增大,在高Mg含量合金中趋于饱和.宏观局域变形带的观察结果表明PLC带宽不随Mg含量或者应变改变而变化,带内变形量随着Mg含量或者应变的增加而逐渐增大.此外,在低Mg含量合金的加载曲线后段(应变约为0.3时)观测到了特殊的周期性的衰减锯齿,相应的时域PLC带演化表明加载曲线的周期性转变大锯齿对应着空间上PLC带的转向,幅度逐渐减小的振荡对应着PLC带的传播,且在转向前后PLC带均向上连续传播.     

Thermal and mechanical characterizations of asubstrate-free focal plane array

We propose a substrate-free focal plane array (FPA) in this paper. The solid substrate is completely removed, and the microcantilevers extend from a supporting frame. Using finite element analysis, the thermal and mechanical characterizations of the substrate-free FPA are presented. Because of the large decrease in thermal conductance, the supporting frame is temperature dependent, which brings out a unique feature: the lower the thermal conductance of the supporting frame is, the higher the energy conversion efficiency in the substrate-free FPA will be. The results from the finite element analyses are consistent with our measurements: two types of substrate-free FPAs with pixel sizes of 200× 200 and 60× 60~μ m² are implemented in the proposed infrared detector. The noise equivalent temperature difference (NETD) values are experimentally measured to be 520 and 300~mK respectively. Further refinements are considered in various aspects, and the substrate-free FPA with a pixel size of 30× 30~μ m² has a potential of achieving an NETD value of 10~mK.     

利用微悬臂梁研究聚N-异丙基丙烯酰胺在金表面的自组装

利用微悬臂梁传感技术研究了巯基化的聚N-异丙基丙烯酰胺（HS-PNIPAM）在微悬臂梁金面上的自组装过程.由于大分子的构象变化改变了分子间的相互作用,导致微悬臂梁的表面应力改变,使微悬臂梁发生弯曲.通过光学方法实时读出微悬臂梁的弯曲信号,得到HS-PNIPAM的自组装动力学曲线.通过对不同分子量HS-PNIPAM的实验结果分析表明：HS-PNIPAM在自组装过程中存在三个阶段,分别对应不同的分子构象.第一阶段为物理吸附阶段,第二、三阶段为伴随着分子构象变化的化学吸附阶段.吸附曲线符合Langmuir等温吸附.分析结果还显示HS-PNIPAM的表面吸附速率κ远小于小分子的吸附速率,并与分子量成负指数关系;HS-PNIPAM的自组装时间远大于小分子的自组装时间,并与分子量成正比;底物表面应力的改变与HS-PNIPAM的分子量成线性关系. 关键词： 微悬臂梁 聚N-异丙基丙烯酰胺 自组装 构象转变     

数字散斑相关法研究镍钴基高温合金中的PLC效应

作为航空发动机涡轮盘用新型材料,镍钴基变形高温合金在300～600℃温度区间内拉伸时会产生Portevin-Le Chatelier (PLC)效应.本文采用数字散斑相关方法,研究了镍钴基变形高温合金在400℃下拉伸变形过程中伴随PLC效应出现的应变局域化现象,即PLC带.实验结果表明,PLC带内的应变比试件平均应变大一个数量级,而带外部分应变接近于零.同时还观察到了带外部分的弹性收缩现象,即出现应变为负的区域.在拉伸全程中,PLC带与拉伸轴方向成约60°的夹角.PLC带的宽度均为4～4.5 mm,远大于试件最小尺寸(厚度),这一点与铝合金中的带宽与试件最小尺寸相近这一现象截然不同.     

Effect of solute concentration on the serrated flow in solution-treated Al--4%Cu alloys

In order to compare with annealed Al--4%Cu alloys, the influence of solute concentration on the serrated flow is investigated by solution treatment. In this paper, some dynamic parameters, such as critical time and the ultimate tensile strength are obtained. Moreover, the change of the strain rate range for serrated flow in Al--4%Cu alloys prepared by annealing and quenching heat treatments is reported too. The difference between them is attributed to the increasing solute concentration in the bulk of the solution treated materials.     

Deformation measurements of three types of Portevin--Le Chatelier bands

In this paper a technique based on high-speed digital photography and the digital speckle correlation (DSC) method is used for the quantitative measurement of the displacement and strain fields of various Portevin--Le Chatelier (PLC) bands (types A, B, and C). The experimental results clearly show the nucleation process of a type-B band and the propagation of a type-A band. The results also reveal that there exists an elastic shrinkage deformation outside a PLC band during a large avalanche-like deformation inside the PLC band.     

铝合金中PLC变形带的轨迹观察和研究

本文采用了动态数字散斑干涉法 (DSPI) ,对恒定加载应变率下铝合金试件的拉伸实验作了直接地观察和研究。实验记录了三种类型的PLC(Portevin LeChatelier)变形带 (类型A、B、C)在试件表面的产生过程 ;追踪了它们产生和传播的空间轨迹 ;探讨了在室温下出现不同类型PLC带所必需的加载应变率范围 (当 ε≥ 5× 1 0 - 4 s- 1 时 ,变形过程中以A类型的PLC带为主 ;当 ε <3× 1 0 - 5s- 1 时 ,则大量出现C类型的PLC变形带 ;而B类型的带将出现于这两者之间 ) ;并对”锯齿形”应力曲线中应力下掉的幅值进行了统计研究。同时 ,针对连续传播的A类型带和跳动传播的B类型带 ,得到了变形带的传播速度在变形过程中的递减演化趋势。实验还观察到随着塑性变形量的增加 ,变形带的倾斜方向会发生对称迁移现象。A、B带在拉伸试验过半时迁移现象发生 ,而C带在拉伸试验的初期即频繁出现     

微梁传感研究大分子构象转变

通过表面修饰技术将大分子连接到微悬臂梁的单侧表面上，调节周围的物理、化学环境使大分子的构象发生转变，并用光杠杆法检测微梁变形。实验结果显示，大分子在微梁表面的构象转变过程会引起微梁的表面应力发生变化，并使之产生纳米量级的端部位移变形。此外，对于不同的大分子，促使微梁表面应力发生变化的机制是各不相同的。分析显示，氢键作用、静电作用和疏水作用分别在PNIPAM分子、PAA分子和胰蛋白酶分子的构象转变和微梁表面应力变化过程中起主要作用。微梁传感用于大分子的构象转变检测，提取的是分子间相互作用力的信息，它为从微观上理解大分子构象转变问题提供了一种新的实验手段。