离面准李特洛色散光路的光程差

分析了离面准李特洛(off-plane quasi-Littrow,OP-QL)色散光路中子午光束、弧矢光束的对应关系,揭示了离面角将引起弧矢光束旋转,并使球面镜和光栅的弧矢光束不再相互对应的特性,指出系统弧矢光程差(optical path difference,OPD)并非各元件自身弧矢光束光程差的简单叠加,而是各元件上与光栅弧矢光束相对应光束的光程差之和。基于以上结论,提出了求解球面镜上沿任意方向的光线与主光线之间光程差的方向导数法,并运用它求解出OP-QL光路的光程差。最后,基于小阶梯光栅和中阶梯光栅的实例共同验证了文中分析结论和计算方法的合理准确性。     

基于统计特征的轮胎纹理缺陷在线检测

根据轮胎X光纹理缺陷区域灰度及灰度分布异常的特点,研究了一种通过分析统计特征进行在线缺陷检测的方法。在轮胎X光纹理灰度分布模型基础上,采用正则化预处理去除背景噪声,然后进行图像分块,分别计算每块的灰度均值和方差,并采用双线性插值运算形成均值图像和方差图像,再通过二值化实现缺陷检测。实验表明,与人工检测方法进行对比,该方法误判率低,检测精度高,并且运算速度快,能满足在线检测要求。     

宽光谱高分辨率二维光谱信号探测系统设计

针对宽光谱范围高分辨率的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路对二维光谱的探测需求,分析了探测器与光路系统的匹配关系,提出了面阵光谱探测系统的设计方法,设计了具有高灵敏度、低噪声等特点的二维光谱探测系统。该系统包括主控单元、探测器驱动单元、信号处理单元、数据存储单元以及数据传输单元等主要模块。以滨松S10141型CCD为核心设计的探测系统灵敏度高、动态范围大、信噪比高。结合中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路进行光谱探测实验,结果表明,该探测系统能在200~600nm宽光谱范围内获得高分辨率二维光谱图像,在Hg灯253.652nm处单色像斑覆盖5个像素,分辨率达到6.3pm。     

高分辨率中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路设计

以宽光谱范围、高分辨率的中阶梯光栅光谱仪为研制目标,介绍了中阶梯光栅的色散特性,阐述了基于它的交叉色散原理,提出了分辨率优先的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路设计方法,包括高分辨率的主色散光路设计、分辨叠级的辅助色散光路设计,及主-辅色散光路联合校验三个递进的环节,并结合商用光谱仪进行了实例设计,仿真和实验表明,当光谱范围为400～900nm时,该分光系统在Hg灯546nm处的分辨率可达51 000,在Na光589nm处的分辨率为44 000。     

火炮身管内壁检测系统的数据处理方法研究

为了解决身管内壁检测系统数据量大，数据处理环节复杂导致身管参数信息获取困难的问题，提出了火炮身管内壁检测系统的数据处理方法。在完成火炮身管检测系统搭建的基础上，针对身管的特殊结构以及激光位移传感器采集数据的特点，提出了身管内壁轮廓还原方法和膛线数据分离方法，基于最小二乘法获取身管内壁参数，并且对系统存在的误差进行了分析和校正，提高了系统的精度。实验结果证明:系统的径向误差小于0.01 mm，异常数据修正的误差小于0.01 mm，数据处理方法正确，有效解决了获取火炮身管内壁参数的问题。     

变折射率介质中光线追迹通用算法的研究

基于几何光学的光线折射和反射原理提出了变折射率介质中的光线追迹算法,给出了在光线追迹过程中进行递推的反射光线和折射光线的方向余弦方程;解决了空间中法线的确定和光线回转等问题。最后通过对多种不同的存在解析解的特殊折射率分布的数值解值和解析解值的比较,验证了算法的正确性,并且讨论了应用算法时应该注意的问题和算法中还有待解决的问题。该算法不但具有广泛的适用性,基本不受折射率分布的制约,而且其数值解精度达10^-5。该算法在变折射率介质的光学设计和空间成像补偿等方面有着广阔的应用前景。