多个布儒斯特窗大型光学元件的损伤在线检测

 针对高功率固体激光装置主放大器中以布儒斯特角放置的大型光学元件,设计了一套损伤在线检测系统。该系统利用望远系统倍率不变特性实现了多个光学元件在线等精度、等分辨率检测;采用景深理论,通过仔细调节孔径光阑的大小,以达到既能测量同一倾斜光学元件上的不同损伤点,又能减小相邻光学元件间损伤信息相互影响的目的。通过亮场成像纵向定位损伤位置,而利用暗场成像横向定位损伤的大小。实验证明了该方法的可行性和有效性。该检测方法适用于各种多个倾斜放置的光学元件的损伤在线检测。     

多个布儒斯特窗大型光学元件的损伤在线检测

针对高功率固体激光装置主放大器中以布儒斯特角放置的大型光学元件,设计了一套损伤在线检测系统。该系统利用望远系统倍率不变特性实现了多个光学元件在线等精度、等分辨率检测;采用景深理论,通过仔细调节孔径光阑的大小,以达到既能测量同一倾斜光学元件上的不同损伤点,又能减小相邻光学元件间损伤信息相互影响的目的。通过亮场成像纵向定位损伤位置,而利用暗场成像横向定位损伤的大小。实验证明了该方法的可行性和有效性。该检测方法适用于各种多个倾斜放置的光学元件的损伤在线检测。     

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

利用暗场成像原理,研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置,并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测,并可对损伤点的图像进行分析处理,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进该装置的检测效果。     

基于Placido盘的角膜地形图仪成像系统设计与实现

为实现基于Placido盘的角膜地形图仪中图像的有效采集,根据人眼角膜的特点以及所选用的CCD面阵参数,设计了一套对称式消色差物镜及准直照明透镜系统。利用初级像差理论及PW法计算成像镜头的初始结构,根据近轴光线追迹公式计算准直照明透镜参数,利用Zemax光学软件进行系统优化。成像镜头结构由2组4片镜片组成,有效焦距为20mm,后工作距离为19.2 mm,相对孔径为1/3,全视场角为8°,光学总长控制在20 mm以内。在镜头分辨率66lp·mm-1处,所有视场的调制传递函数值均大于0.3,全视场畸变量小于0.5%。该系统具有整体结构简单、紧凑、易加工、成本低、成像质量好等特点,其性能很好地满足了整机的要求。     

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

 利用暗场成像原理，研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置，并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比，该检测装置可以实现对光学系统的在线检测，并可对损伤点的图像进行分析处理，最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进该装置的检测效果。     

高分辨率大视场DTI-CCD成像物镜的设计与实现

现代光学系统中,以CCD图像传感器为探测器的图像采集子系统主要由成像物镜和CCD器件组成。成像物镜的光学特性决定了整个系统的使用性能,成像物镜的分辨率应与CCD图像传感器的像素尺寸相适配。通过运用双远心系统,并使用OSLO软件进行结构设计,实现了对高分辨率大视场DTI-CCD成像物镜的成功设计。     

应用CCD的投影物镜调制传递函数测量系统

调制传递函数是评价光学成像系统成像质量的重要方法,因而测量光学系统的调制传递函数在各种成像光学系统生产实践中具有相当重要的作用。但是长期以来,投影显示设备的生产中缺少能够定量的检测投影物镜性能的标准化方法。根据线性系统和傅里叶变换的理论,结合液晶投影机投影物镜生产、检测的实际需要,提出了应用CCD图像采集系统的投影物镜调制传递函数测量方法,为生产实践提供了可行的定量判断投影物镜性能的手段。给出了实际物镜的检测结果,并与物镜的设计参量进行了比较,同时对影响系统测量精度的一些因素进行了分析。     

紧凑型冷原子高分辨成像系统光学设计

对真空腔内的冷原子进行高分辨成像通常需要原子与像平面之间保持较大的距离,这不利于成像系统在光学元件密集的冷原子实验中实现.设计了一套显著降低原子与像平面距离的高分辨成像系统,实现了1μm的分辨率与50倍的放大率.仿真结果表明,通过改变透镜间距,可以适应0—15 mm厚度范围的真空窗口.该成像系统由数值孔径为0.47的显微物镜和有效焦距为1826 mm的远摄物镜组合而成.结合成像波长为470—1064 nm的仿真结果,该系统可以对钠、锂、铯等不同种类的原子进行高分辨成像.     

非平行光干涉照明显微镜三维形貌检测研究

为实现表面微观形貌快速而较简单的检测, 一种使用非平行光干涉照明的光学显微三维形貌检测方法被提出。该方法使用空间光调制器对激光光束进行衍射, 选取光强相近的2个衍射级通过显微物镜, 双光束干涉可得到周期接近图像分辨率、相位可精确调节的照明条纹, 被测样本的三维形貌可通过拍摄4帧等相位差的条纹照明图像来计算得到。该方法不需借助干涉物镜产生条纹, 不需要轴向扫描装置记录条纹变化, 相位调节精确, 成像直观。此外, 该方法所产生干涉条纹的相位随坐标线性变化, 不需对条纹周期进行修正。因为照明条纹参数调节光路独立于显微成像光路, 系统装置具有光路简洁、易于调节的优点。为验证所提出三维检测精度, 以粗糙度100 nm的粗糙度对比模块和硅片为被测样品进行了三维轮廓重建实验, 实验结果显示, 所提出方法轴向重复性测量精度为8.6 nm(2σ)。     

便携式立体成像眼底相机的光学系统设计

设计了一个视场角为30°的免散瞳立体成像眼底相机的光学系统。系统由成像系统和照明系统组成,在成像系统中,设计了新型眼底立体成像光学结构,并加入前置物镜来提高成像分辨率;在照明系统中,通过设置环形光阑来避免角膜反射光的产生,并加入黑点板来消除网膜物镜产生的杂散光。研究结果表明,该系统不仅可以实现眼底视网膜图像的多角度同步采集,还可以实现眼底视网膜6×10~6 pixel的高清成像。系统对正常人眼的物方分辨率高于200 lp/mm,系统总长为290 mm,场曲值小于28μm,畸变仅为-4.9%。系统具有较强的调焦能力,能对-7～+5 m~(-1)屈光度人眼的眼底进行清晰成像。     

卫星太阳能电池阵破损自动检测系统的研究

介绍了国内首次研制的卫星太阳能电池阵破损自动检测系统的检测原理、系统结构与设计及现场试用结果。系统采用专用照明系统,电池阵列经光学系统清晰成像至CCD传感器上,经信号放大、A/D转换后输入计算机管理和控制系统。图像传感探头自动扫描整块电池板,并由距离传感器控制,始终保持采集图像清晰。利用特有的系统控制和检测软件,处理每幅电池图像信息,检测结果通过列表形式给出损伤电池的位置、破损类型、破损度等参数。现场试验结果表明:该系统的检出率达98.5%以上,检测速度为每分钟20片电池,达到了快速、高精度、自动化检测太阳能电池阵的使用要求。     

Applications of optical fibre Bragg gratings sensing technology-based smart stay cables

Stay cable is one of the most critical structural components of a bridge. However, it readily suffers from fatigue damage, corrosion damage, and their coupled effects. Thus, health monitoring of stay cables is important for ensuring the integrity and safety of a bridge. A smart stay cable assembled with optical fibre Bragg grating (OFBG) strain and temperature sensors was proposed in this study. To protect the OFBG sensors against breakage in application, the OFBG sensors were first incorporated into a glass-fibre-reinforced polymer (GFRP) bar (GFRP-OFBG bar) when the bar was fabricated. To fabricate cables assembled with OFBG sensors, several GFRP-OFBG bars were inserted into the hollows of steel wires and fixed with the steel wires together at the anchorages of the cable. Therefore, the GFRP-OFBG bars can consistently deform with the steel wires in a cable and the smart stay cable can sense its own strain and temperature through OFBG sensors. The fabrication procedure of the smart stay cable was developed and the self-sensing property of the smart stay cable was calibrated. Finally, the application of the smart stay cables on the Tianjing Yonghe Bridge was demonstrated. The fatigue accumulative damage of the smart stay cables was evaluated based on field monitoring strain.     

微小球面显微光学系统设计与照明分析

机器视觉检测技术具有非接触、高精度的优点,正在逐渐取代人工检测,成为工业生产检测的重要一环,作为前端的光学系统是机器视觉检测技术的核心部分。文中针对半径10 mm以内的光滑球体表面检测设计了一款双远心光学成像系统。系统由7片镜片和1片滤光片组成,采用了2个非球面校正像差,调制传递函数曲线在40 lp·mm^-1处大于0.3,具有良好的成像性能。由于该系统光圈较小且待测物为类镜面反射材料,设计完成后进行了照明模拟,选择采用多个面光源对待测物进行照明。模拟结果表明,文中设计的双远心光学系统实现了对较大曲率表面成像,并给出了一种配套的照明方式。     

卫星太阳能电池阵破损自动检测系统的研究

介绍了国内首次研制的卫星太阳能电池阵破损自动检测系统的检测原理、系统结构与设计及现场试用结果。系统采用专用照明系统,电池阵列经光学系统清晰成像至CCD传感器上,经信号放大、A/D转换后输入计算机管理和控制系统。图像传感探头自动扫描整块电池板,并由距离传感器控制,始终保持采集图像清晰。利用特有的系统控制和检测软件,处理每幅电池图像信息,检测结果通过列表形式给出损伤电池的位置、破损类型、破损度等参数。现场试验结果表明:该系统的检出率达98.5%以上,检测速度为每分钟20片电池,达到了快速、高精度、自动化检测太阳能电池阵的使用要求。     

真实场景的三维视频采集及显示

提出了一种真实场景三维视频采集及彩色显示的方法.设计了一种采用条纹投影的实时三维成像系统及采用液晶空间光调制器的实时全息彩色三维显示系统.在三维成像系统中采用π相移正弦条纹与编码图案结合实现绝对相位测量,从而可以测量孤立物体.同时对采用数字微镜的投影仪进行改造,实现高速投影,并与高速摄像机配合实现三维视频采集.首先利用实时三维成像系统同时获取三维场景的彩色强度像和距离像;然后根据这些三维成像数据, 设计和制作计算菲涅耳全息图;最后在实时全息彩色三维显示系统中再现.三维信息的采集和显示速度达到了60帧每秒.     

Tensile testing machine for optical fibres and cables

A tensile testing machine suitable for optical fibre and optical cable testing is described. This machine uses specially developed gripping arrangements to obviate damage to the sample during testing. Some preliminary measurements of the stress/strain behaviour of coated fibres and optical cables are presented.     

成像光谱的信息采集与数据处理

论述了成像光谱技术中的光学成像技术、光谱信息采集及探测器像点与光谱图像像点的定位技术,提出了一种精确确定ＣＣＤ面阵上像敏元与光谱图像像素对应关系的新方法。系统电路能够对视频信号进行处理,输出带有标志线的复合视频信号,同时精确测定标志脉冲的位置,以数据形式提供给计算机,通过计算机对图像及采集的数据的分析处理,从而确定图像像素和ＣＣＤ面阵上像敏元的对应关系。系统软件能方便的实现对电路的控制、数据采集、光谱图像的分析、显示绘制图像的ＲＧＢ值和灰度曲线,能稳定运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下,使用灵活方便     

脉冲功率电缆的受力分析与结构优化

强电磁力是造成脉冲功率电缆损坏的主因,其限制了脉冲功率电缆的通流能力。对同轴电缆导体层的受力情况进行了仿真,探讨了电缆导体结构对脉冲功率电缆通流能力的影响。列举了使用过的一种同轴电缆,分析了该种电缆外导体层的受力情况和结构变化趋势,并讨论了试验结果。进一步对另一种结构的同轴电缆进行了分析和试验,认为其具有更好的抗电磁力能力,试验结果表明,其峰值电流达到208 kA,通流能力达到6.9 kA/mm2,验证了这种电缆结构的优越性。 The high electromagnetic force produced by the pulse current is the main reason for the damage of pulse power cable, which also limits the current capacity of pulse power cable. We simulate the stress of the coaxial cable conductor layer, and discuss the cable conductor structures influence on the current capacity of pulse power cable. We example one kind of used coaxial cable, analyze the force of the outer conductor layer and the structure change tendency about the cable, and discuss the test result. Based on all of thoes, we research another structure type coaxial cable, and we believe that it has better capacity to oppose electromagnetic force. The experimental results show that the peak current of the new cable can achieve 208 kA, and the current capacity can achieve 6.9 kA/mm2, which can verify the superiority of the cable. Finally we provide a way to solve the problem of using too many cables in pulse power system.     

内封光纤高温超导CORC©缆线电磁特性仿真研究

内封光纤高温超导 CORC?? (Conductor on Round Core) 缆线在传统 CORC?? 缆线结构的基础上, 将光纤嵌于铜芯骨架内, 不仅能够保持原有集束缆线表面形貌的完整性, 还能通过外置分布式光纤传感解调设备, 实现对缆线失超的快速检测. 然而, 改变缆线结构有可能引起缆线电磁特性发生变化, 继而影响高场磁体的设计与应用. 本文以高温超导CORC?? 缆线为研究对象, 采用有限元仿真技术研究了直流供电的内封光纤CORC?? 缆线在正常运行工况下的电磁场分布特性, 通过对比普通CORC?? 缆线, 分析了内封光纤对CORC?? 缆线电磁性能产生的影响. 研究结果表明, 两种缆线在正常运行工况下的电流密度及磁通密度分布特性较一致, 初步论证了内封光纤高温超导CORC?? 缆线在高场磁体应用的可行性.     

脉冲功率电缆的受力分析与结构优化北大核心CSCD

强电磁力是造成脉冲功率电缆损坏的主因,其限制了脉冲功率电缆的通流能力。对同轴电缆导体层的受力情况进行了仿真,探讨了电缆导体结构对脉冲功率电缆通流能力的影响。列举了使用过的一种同轴电缆,分析了该种电缆外导体层的受力情况和结构变化趋势,并讨论了试验结果。进一步对另一种结构的同轴电缆进行了分析和试验,认为其具有更好的抗电磁力能力,试验结果表明,其峰值电流达到208kA,通流能力达到6.9kA/mm^2,验证了这种电缆结构的优越性。