软组织应变重建的自适应分段算法

生物软组织的弹性系数通常和组织的病理状态有关。弹性成像技术有希望成为软组织病变诊断和力学特性评价的有效手段。基于通常的利用超声回波和时域互相关技术重建组织弹性及应变分布的方法,提出了一种超声回波跟踪波段的自适应筛选算法,以牺牲一定的纵向分辨率为代价来换取重建误差的减小。计算机仿真实验的结果揭示了这种方法的可行性。另外,还提出了一种应变重建前进行数据预处理的方法。     

化学位移张量的测量

对于刚性晶格中的分子,化学位移是与外加磁场空间取向相关的张量,这个张量有6个独立的分量. 化学位移张量也可以利用其主轴分量及主轴与晶体坐标系的方向余弦来表示. 很显然,知道了固体分子中各不等价位置处的化学位移张量,就可以推测出分子中电子分布的图象,具有重要意义. 本文首先描述了化学位移张量测量的理论,对测量化学位移 各 向异性的各种方法作了介绍和比较,并详细论述了一些常用的方法,如二维魔角跳旋转(M a gic Angle Hopping, MAH)、二维魔角慢旋转(Magic Angle Turning, MAT)和二维变相旋转边带分离（2D phase-adjusted spinning sidebands, 2D-PASS）技术等. 最后,还介绍了单晶化学位移张量的常规测量方法.     

小位移量的动态双频干涉测量

从实用观点检验了小位移量的双频率干涉测量。用声光布莱恪盒进行正弦强度调制的激光束,产生动态干涉的信号和参考光波。接收干涉的光电探测器的输出信号,由光零差和外差分量组成。外差分量携带振动性位移以探测其振幅。正弦振幅可测到0.5nm。     

数字图像相关中基于位移场局部最小二乘拟合的全场应变测量

为了从含噪声的位移场中计算得到可靠的应变场,提出一种基于位移场局部最小二乘拟合的全场应变求解方法。介绍了数字图像相关方法的原理,阐述了基于位移场局部最小二乘拟合的全场应变求解方法,并讨论了计算区域边界、孔洞及裂纹附近区域等情况下的应变计算。对均匀变形和中心带圆孔的薄铝板拉伸实验的计算结果表明,该方法能有效地从原始位移场数据中提取全场应变信息。在均匀变形情况下应选择大的应变计算窗口,计算结果更逼近真值;在非均匀变形情况下,如果位移场中包含较强的噪声,则应选择较大的应变计算窗口,而位移场精度很高时可选择更小的应变计算窗口。     

双光栅测量微弱振动位移量的实验研究

对于利用双光栅测量微弱振动仪寻找谐振频率、改变配重物体的质量分布对谐振点的影响,驱动电流对谐振点的影响以及一些实验中的技术问题,利用观察法、控制变量法等方法作图,由于谐振点附近拍频波个数变化较大,提高精度可以绘出较准确的谐振曲线并找到较精确的谐振点;通过对比小棒和橡皮泥,得出橡皮泥改变配重物体的质量分布实验效果更明显,排除了小棒颤动的影响;且得出了谐振频率与驱动电流呈正相关的结论。提出对实验中遇到问题的解决方法提高了该实验的准确性,降低实验误差。     

基于虚拟仪器的微小位移测量实验

大学物理实验课堂中的通常采用迈克尔逊干涉仪进行微小位移测量,本文利用高灵敏度光电探测器、数据采集卡、精密电控平移台、计算机组成控制、光电转换、数据采集硬件系统,基于LabVIEW软件编写交互式数据采集和数据处理、存储和显示软件,实现对微小位移的自动测量,测量最小误差可达到0.27%。     

基于Matlab的迈克尔逊微小位移测量

传统迈克尔逊干涉条纹人工计数,测量方法稳定性差,人为误差较大。现提出一种基于CCD进行干涉条纹采集,利用Matlab中Waved Ruler（波尺）对干涉条纹进行图像处理。根据干涉条纹明暗周期性变化,通过对干涉条纹去背景噪声、二值化阈值滤波、去小噪声、条纹优选等步骤,对干涉条纹处理并计数,从而测得物体微小位移。实验结果表明,该方法优化了迈克尔逊干涉法测物体微小位移,测量最小误差达到0.4%,减小测量过程中的误差,提高测量稳定性。     

基于PSD的微小位移测量研究

介绍了一种新型的纳米精度光学测量系统.该系统结合半导体位置探测器件(PositionSensitive Detection,PSD)及现代计算机技术,利用激光在两平面镜间多次反射,将测量镜的纳米量级被测物位移放大到PSD能够分辨出的微米量级的位移,从而利用相对低精度的手段完成高精度的测量.实验表明此系统能够对微小位移进行放大测量,测量精度达到11.5 nm.     

基于快速搜索粒子群算法的点衍射干涉绝对位移测量方法

为了解决目前点衍射绝对位移测量系统中位移重构算法存在的收敛率低问题,并针对实际测量中时效性和高精度要求,提出了基于快速搜索粒子群算法的点衍射干涉绝对位移测量方法。点衍射干涉绝对位移测量系统根据点衍射干涉场相位差的分布重构出点衍射探头的三维绝对位移。所提出的快速搜索粒子群算法针对测量中大量像素点数据的高效处理需要,在三维绝对位移迭代重构过程中采取非线性增加样本点数量的搜索方法,进而在保证测量精度的同时极大提高了测量效率。分别进行了仿真分析、测量实验以及三坐标机测量比对以检验所提出测量方法的可行性与稳定性。结果表明,该方法可实现三维绝对位移的快速检测,其收敛率可达90%,且在200 mm×200 mm×300 mm的测量区域中达到优于微米量级测量精度。所提出的三维绝对位移测量方法具有较高的测量效率和精度,且具备高抗噪能力和可靠性,对其在微加工技术和高精度测量中的应用具有重要意义。     

修正的子区分割法及剪切带的位移和应变的测量

为了利用数字图像相关(DIC)方法对剪切带的位移和应变进行测量,提出了一种修正的子区分割法。根据子区中心点的坐标和剪切带的倾角确定分割线,对分割后的两个子区分别进行搜索,并根据相关性较好的子区确定测点的位移。利用提出方法和传统DIC方法分别计算了源图片产生裂纹情形及变形产生剪切带情形下测点的位移和应变。结果表明,在裂纹及剪切带附近,修正的子区分割法的位移误差限分别为0.2像素及0.25像素,传统DIC方法的位移误差限分别高达3像素及0.6像素;在剪切带内,修正的子区分割法的剪应变误差限小于或等于传统方法的;修正的子区分割法具有较好的计算剪切带的位移和应变的能力。     

用于动态应变测量的快速分布式布里渊光纤传感

近些年,分布式布里渊光纤传感因具有分布式应变和温度的测量能力,以及在结构健康监测领域的重要应用而受到广泛的研究。在多种传感方案中,布里渊光时域分析(BOTDA)技术具有信噪比好、空间分辨率高、传感距离远等优点,受到广泛关注。传统的BOTDA系统平均和扫频过程比较费时,只适宜进行静态或缓慢的应变测量。通过分析BOTDA系统的分布式传感原理,总结了限制其快速分布式传感测量的主要因素。针对这些限制因素,综述了近期快速BOTDA系统取得的一系列的进展,主要包括基于偏振补偿技术的快速BOTDA系统、基于光学捷变频技术的快速BOTDA系统、基于斜坡法的快速BOTDA系统、基于光学啁啾链的快速BOTDA系统、基于光学频率梳技术的快速BOTDA系统,指出通过单一或者多个新技术组合而成的快速BOTDA系统具有更好的性能和更广阔的应用前景。     

基于位移光栅尺的拉伸法弹性模量测量

基于光栅光学原理,利用位移光栅尺测量了弹性模量,建立了位移光栅尺拉伸法测量系统,通过实验获得金属丝在拉伸过程中的微小形变量数据,再利用拉伸法测量弹性模量与微小形变量之间的关系,最终实现弹性模量的测量.     

基于图像灰度信息的直线位移测量

提出了一种基于视觉的新型直线位移测量方法。建立了图像各像素点灰度值与直线运动位移间的映射函数模型,通过数值方法解算了直线运动平台的位移。通过蒙特卡罗仿真对所提方法进行分析,证明了其可行性与合理性。分析了检测点拓扑结构对测量精度的影响。实验结果表明,在10 mm的位移测量范围内,所提方法的测量误差标准差为4μm。     

强激光引起的固体材料的快速热应变的测量

介绍一种用温度自补偿电阻应变计测量激光引起的固体的快速热应变的方法,并对铝合金材料进行了实际测量。结果表明,用温度自补偿电阻应变计方法测量秒量级强激光辐照下固体材料的快速热应变是可行的。     

梯度-曲面拟合法的亚像素位移测量算法

数字图像相关方法作为光学测量的一种测量方式在结构变形测量中有广泛应用,其中亚像素位移测量精度成为关键。基于亚像素位移测量精度影响因素的分析,研究了计算子区灰度插值、计算窗口大小以及拟合距离对亚像素位移测量的影响。提出了一种梯度-曲面拟合法的亚像素位移测量算法,即,先采用梯度法计算出结构的亚像素位移,再对计算子区进行亚像素插值,然后调整拟合距离进行亚像素曲面拟合。最后利用计算机模拟算例验证了该方法具有良好的计算效率、计算精度及抗噪声能力。     

基于径向剪切干涉仪的三维位移测量技术

本文提出一种基于双圆光栅径向剪切干涉仪的三维位移测量方法,其测量原理是径向剪切干涉仪所形成的莫尔条纹不仅由二维平面内位移决定,轴向位移会在+1和–1级莫尔条纹之间产生一个特定的相移.首先,基于标量衍射理论对双圆光栅径向剪切干涉仪的+1和–1级莫尔条纹强度分布进行推导,建立了三维位移量与莫尔条纹强度分布的精确解析关系;其...     

基于光纤Bragg光栅位移测量的研究

介绍了一种基于布喇格光纤光栅技术的位移测量方法。利用宽带光源经不同的布喇格光栅得到一种由温度稳定器控制波长稳定性的合成光源。由于系统设计的合成光源波长比常规光源的波长长，所以允许的光程差测量范崮提高了几百倍，从而使得布喇格光纤光栅的波长准确性提高了干涉仪位移测量的准确性。此外，利用光外差法马赫一曾德尔干涉仪进行了位移测量实验，得到了很好的效果。     

基于彩色共焦的位移测量系统研究

为实现小型化、非接触式、快速高精度的位移测量,设计并搭建了基于光学彩色共焦原理的位移测量系统。系统中数据拟合采用的方法是,对光谱响应函数极值周围的数据进行高斯叠加拟合,以获得光谱响应曲线的峰值,从而得到峰值所对应的波长。经过实验验证,系统的测量范围为2mm,测量精度可以达到10μm,线性度为3.4%,光谱响应的半高宽(FWHM)为49nm。因此能够满足一定精度的位移测量需求。     

单晶化学位移张量测量的二维变角相关谱

描述了谱仪的同步控制装置.利用该装置,在MSL-400潜仪上实现了单晶化学位移张量的二维变角相关谱方法测量,获得了典型单晶的DGO (2NH₃⁺CH₂COO^-·2·COOH)的¹³C化学位移张量。     

基于图像分形相关位移测量新方法的研究

本文从分形理论出发提出了图像分形相关位移测量的新方法。较之20世纪80年代发展起来的以像素的灰度相关为基础的数字散斑相关法，分形相关法更充分地利用了散斑图的相关性特征，有关更深入的发展潜力。为了验证理论与方法的可靠性，进行了验证性实验并和数字散斑相关法的测试结果进行了比较。测试结果显示，测试精度至少可达0.06个像素。最后讨论了这一方法的发展前景。