旋转圆柱目标的动态散斑统计特性(英)

高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面,反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑。研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数。结果表明：随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大,动态散斑强度起伏相关性快速减小;当圆柱旋转速度恒定,动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小,但峰值的位置随之而增大;在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变,而相关时间性明显增大。     

旋转粗糙目标动态散斑统计特性研究

针对旋转目标视线角和角速度的特征识别问题,基于激光散射理论,分析了可见光波段激光中旋转对称目标动态特性,设计了多姿态旋转运动目标的时序散斑测量光路.研究结果表明:采用多幅图相关函数计算方法对时序图进行处理,得到了不同视线角和角速度的动态散斑归一化时间相关函数曲线.给出了目标范围为0.5r/min~6r/min角速度,范围为20°~90°视线角与时间统计特性的关系.     

微粗糙圆柱的各向异性散斑特性研究

分析了高斯光束照射微粗糙圆柱在菲涅尔衍射区形成的散斑图像统计特性,给出了强度起伏自相关函数与表面曲率及粗糙程度等参数之间的关系.根据强度起伏自相关函数的离散化定义,实验并计算了圆柱轴向与径向结构有差异情况下的散斑强度起伏相关函数.结果表明,对于C1和C2圆柱沿垂直于圆柱轴向的散斑尺寸变长,强度起伏自相关函数沿平行和垂直于圆柱轴两个方向的波动相差较大;对于C3和C4圆柱两个方向上的散射特性基本相同;测量C1和C3的结果表明,散斑尺寸和形状依赖于圆柱表面的皱褶和圆柱表面曲率两个因素.研究结果对于如柱型管道、轴承等方面的机械制造的质量控制有重要的应用价值.     

Statistical property of dynamic speckles produced by a rotating cylinder object

高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面,反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑.研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数.结果表明:随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大,动态散斑强度起伏相关性快速减小;当圆柱旋转速度恒定,动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小,但峰值的位置随之而增大;在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变,而相关时间性明显增大.     

旋转孔径散斑照相法用于动态三维位移场的研制

采用两套旋转孔径散照相系统对动态三维位移场进行了研制。一次实验可把缓慢连续变形的动态三维移场的整个变化过程记录于两张散斑图上。对散斑图进行全场滤波可摄取所有各时刻的三个位移分量的信息。     

双散射光合成场动态散斑的统计性质

本文研究了在两束高斯光束照明条件下,由旋转散射体产生的双散射光合成的远场动态散斑的统计性质.这种动态散斑的统计性质由它的强度涨落的空-时相关函数描述.文中推导了这个函数的解析表达式,并采用了光子计算及光子相关技术,从实验上证实了这个表达式的正确性.     

研测动态热形变的旋转孔径白光散斑照相法

本文首次提出利用转孔法进行白光散斑照相,研测动态热形变.全部动态过程可记录在一张散斑图上,且在全场滤波分析时可连续地再现出来.     

双光束干涉产生的动态散斑

本文推导出双光束干涉情况下产生的动态散斑场的时间空间相关函数,并且利用光子相关技术进行实验验证,得到与理论完全符合的结果。 关键词：     

旋转孔径散斑照相法用于动态三维位移场的研测

采用两套旋转孔径散斑照相系统对动态三维位移场进行了研测。一次实验可把缓慢连续变形体的动态三维位移场的整个变化过程记录于两张散斑图上．对散斑图进行全场滤波可摄取所有各时刻的三个位移分量的信息。     

旋转孔径散斑照相逐点分析法

本文提出了旋转孔径散斑照相的逐点分析法,其杨氏花纹一般来说不是等距离的直条纹,而是与位移的动态过程相联系的曲线条纹.本文解释了这种条纹的意义,给出了理论分析和实验证明.     

经成像系统二次调制的动态散斑的空时相关性质

高斯光束经位于成像系统共轭面的两个散射体(其中一个是恒速运动)后,在距像面为菲涅尔区的观测面上形成了串级动态散斑场.理论分析和实验测量结果均表明,这种动态散斑的空-时相关函数与一次散射形成的动态散斑相比,对散射体的运动十分敏感,但其时间相关长度与速度的倒数仍然保持线性关系.     

目标角振动的散斑法实时测量

 论述了利用激光散斑实时测量目标散射面角振动的原理，并从干涉条纹的角度对仿真参数进行了分析。理论分析及仿真结果表明，探测器接收的光功率起伏包含了目标散射面角振动的信息，利用散斑实时测量目标角振动是可行的。目标散射面照明尺寸越小，目标散射面绝大多数微元的间距也就控制得越小，探测到的光功率交流分量起伏越大，即信号也越强。光学接收天线光阑边长并不是越大越好，随着其值的增大，光功率交流分量并不是简单的随之增大，而是表现出周期性的起伏。因此，可以对接收天线加可调光阑，从而达到最佳的探测效果。利用此原理构建的系统测量的目标角振动振幅有一定的范围,测量上限受限于相位调制因子。     

转筒黏度计测量液体黏度方法研究

用黏性流体力学理论求得测量装置中旋转液体径向速度梯度的理论公式,进而得到转筒法测量黏度的较精确公式.指出了国内的一些教材和文献在推导中使用近似公式的错误,用参数估计的方法求得测量装置的摩擦阻力力矩,使测量结果得到进一步校正.实验研究表明:按照近似公式与精确公式计算求得的径向速度梯度之差可达到13.1%,求得的液体黏度之差可达到28.6%;在蓖麻油的温度为25.5℃时测得测量装置的摩擦阻力力矩为9.482×10-5 N·m,相当于0.540克重物产生的力矩.     

目标角振动的散斑法实时测量

论述了利用激光散斑实时测量目标散射面角振动的原理,并从干涉条纹的角度对仿真参数进行了分析。理论分析及仿真结果表明,探测器接收的光功率起伏包含了目标散射面角振动的信息,利用散斑实时测量目标角振动是可行的。目标散射面照明尺寸越小,目标散射面绝大多数微元的间距也就控制得越小,探测到的光功率交流分量起伏越大,即信号也越强。光学接收天线光阑边长并不是越大越好,随着其值的增大,光功率交流分量并不是简单的随之增大,而是表现出周期性的起伏。因此,可以对接收天线加可调光阑,从而达到最佳的探测效果。利用此原理构建的系统测量的目标角振动振幅有一定的范围,测量上限受限于相位调制因子。     

利用散斑空一时相关性测散射体的慢运动

本文研究了利用远场动态散斑的空-时相关性测量散射体运动速度矢量的理论和实验技术.作者在推导出远场动态散斑空-时相关函数的基础上,提出并建立了一种新的微机辅助检测系统.利用它从实验上证明了在单高斯光照明、散射体平动情况下运场动态散斑的空-时相关性,以及空-时相关的差分与运动速度之间的线性关系.通过测量动态散斑的空-时相关性获取散射体的运动速度矢量.实验结果与理论分析吻合.     

旋转粗糙目标微运动特征识别技术

基于动态散斑技术的微运动特性识别在目标探测领域具有重要的研究价值.以粗糙面散射理论为基础,研究了旋转粗糙凸体目标的动态散斑时间相关函数,给出了旋转圆锥体目标动态散斑时间相关函数.将数值结果与相同条件下实验结果进行比较,验证了圆锥体目标时间相关长度的有效性.利用粒子群算法,反演出旋转圆锥体的旋转角速度和视线角.结果表明,该方法可识别旋转圆锥体范围为20°—90°之间的视线角值和范围为0.5—6 r/min的角速度值,为微运动特征识别提供理论和实验依据.     

圆柱体的空间圆锥光反射、折射与衍射

用准直或会聚激光束倾斜照射圆柱体时,其反射光、透射光(柱体透明时)、衍射光(柱体较细时)的叠加将形成以光束入射点为顶点的空间圆锥形光面(空间光锥),并且在垂直于柱体轴线方向的观察平面上投影成一圆形光环.空间光锥的形成与所选圆柱体材料及其粗细无关,只要其表面具有一定反射能力即可.空间光锥的锥角等于入射光束主光轴与圆柱体轴线夹角的2倍,与圆柱体和照射光束的直径大小及光波长无关.给出了对光纤及不同直径大小的玻璃和金属圆柱体的实验观察结果,并利用矢量图解法对其进行了详细地理论分析.进而得出,通常所谓单丝衍射图样,实际上是细丝的衍射和其表面的反射光场的叠加图样,对于透明细丝,还包括其透射光场的贡献.圆柱体的这种空间圆锥光反射和衍射原理有可能用于光束定位、成形、表面检测以及三维面形测量等 关键词： 圆柱体 空间光锥 投影光环