基于激光视觉原理测量玻璃中气泡的尺寸

为了实现玻璃中气泡尺寸的在线测量,基于激光视觉原理,采用线结构激光器、线阵CCD相机和运动控制系统在实验室搭建玻璃气泡的动态测量系统。投射到玻璃表面的线结构激光光斑经变焦镜头成像在相机的光敏阵列上,相机的横向扫描与运动平台的纵向扫描配合,利用Sapera CamExpert图像采集软件获得玻璃气泡的灰度图像;理论上讨论了图像的纵向和横向精度,给出了气泡图像失真的判断依据及工作像素时钟频率与玻璃板纵向运动速率之间的匹配关系;采集了不同纵向运动速率下气泡的灰度图像,利用Sapera Architect软件测量气泡图像的横向和纵向像素数,通过理论计算得出气泡的横向和纵向尺寸,并与直尺测量结果比较,发现纵向尺寸相对误差为0.18,横向尺寸相对误差为0.05。结果表明,在相机工作距离、焦距和像元尺寸确定的情况下在误差允许的范围内该系统可以用来测量气泡的横向尺寸。     

高压烧结法合成致密纳米BaTiO3陶瓷结构和铁电性能研究

 在6 GPa压力、1 000 ℃温度条件下制备了致密的纳米BaTiO₃陶瓷，合成样品的平均晶粒尺寸为50 nm，理论密度在97%以上。通过介电测量，观察到了样品宽化的相变峰，它与粗晶陶瓷的相变峰大不相同。由于90°电畴的减少和退极化场的存在，观察到了细长的电滞回线，它是样品铁电性存在的有力证据，表明钛酸钡陶瓷的临界尺寸在50 nm以下。     

Ferroelectric behaviour of 30nm BaTiO3 ceramics prepared by high pressure assisted sintering

Dense nanocrystalline BaTiO3 ceramics with a homogeneous grain size of 30 nm was obtained by pressure assisted sintering. The ferroelectric behaviour of the ceramics was characterized by the dielectric peak at around 120 ℃, the P-E hysteresis loop and some ferroelectric domains. These experimental results indicate that the critical grain size for the disappearance of ferroelectricity in nanocrystalline BaTiO3 ceramics fabricated by pressure assisted sintering is below 30 nm. The ferroelectric property decreasing with decreasing grain size can be explained by the lowered tetragonality and the ＇dilution＇ effect of grain boundaries.     

玻璃在线激光测厚误差的透反互补抑制

为了抑制激光在线测厚时入射角波动引起的误差,根据几何光学分析了激光透射式和反射式测厚原理,发现激光在特定入射角附近波动时,两种方式的测厚误差一正一负,具有互补性,在此基础上提出基于透射和反射同时测量的互补式测厚方法,该方法可将误差限定在透射式和反射式测量误差之间,抑制在线测厚误差.对于有机玻璃平板,理论计算表明,当激光入射角在67.013°±4°波动时,相对误差绝对值在1%以内,误差抑制率均值大于90%;当入射角为61.536°时,误差抑制率为100%.利用线结构激光器和两个线阵CCD相机搭建互补式测厚实验系统,测量了标称厚度为1~5mm的有机玻璃平板,与透射式和反射式测厚结果进行对照,除厚度为1mm的玻璃外,互补式测厚误差被限制在透射式和反射式之间,最大误差抑制率达61%.实验结果表明,该互补式方法有效抑制了误差,提高了在线厚度测量准确度,解决了在线测量不可重复性导致的无法通过均值法减小误差的问题.     

激光透射成像法测量石英管的外径与壁厚

为了同时同位测量石英管的外径和壁厚,建立了激光透射成像系统,对系统测量原理进行研究。基于几何光学和菲涅尔公式,分别导出平行光垂直照射石英管后的透射光线偏向角、相对光强与入射光线离轴距离之间的关系;通过数值计算,分析了偏向角、相对透射光强随入射光线离轴距离的变化特点;针对物方远心光路,分析了光阑对偏向角和相对光强的限制;基于CCD成像原理,通过引入标定系数和补偿因子,导出石英管外径与壁厚的计算公式。实验结果表明:外径绝对误差和相对误差的平均值分别为0.119mm和0.91%,壁厚绝对误差和相对误差的平均值分别为0.153mm和6%。     

Effect of Annealing on Ferroelectric Properties of Nanometre BaTiO3 Ceramics Prepared by High Pressure Sintering Method

Dense nanocrystalline BaTiO3 ceramics with a grain size of 5Onto are prepared under 6 GPa at 1273K using a high pressure sintering method. The sintered bulk is uniform and the relative density is above 97%. We anneal the ceramic samples in oxygen with various temperatures and for the annealing, several broadened peaks can be observed at different times without apparent grain growth. After about 378K（ by dielectric measurements. However, these peaks are very different from those of coarser-grained ceramics. It is indicated that both the elimination of oxygen vacancies and the release of residual stresses caused by high pressure greatly improve the overall ferroelectric properties of BaTiO3 ceramics. The observation of nearly linear polarization hysteresis loop after anneal provides the solid evidence of ferroelectricity in these nano-sized BaTiO3 ceramics. It is believed that the absence of 90° domains and the existence of poor-permittivity nonferroelectric grain boundaries contribute to the slim loop.     

光致旋转中晶体微粒厚度对旋转频率的影响

从理论上讨论了双折射晶体微粒与圆偏振光束作用的基本过程,建立了由于光束自旋角动量向双折射晶体微粒的转移所引起的旋转现象的物理模型。为提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验两方面对CaCO3和SiO2晶体微粒的厚度与其旋转频率的关系进行了详细分析。基于MATLAB软件分别模拟出双折射晶体微粒的厚度与其旋转频率的正弦关系曲线,并通过实验测得相应的晶体旋转频率数据进行验证。结果表明,在有效激光功率为10 mW的条件下CaCO3和SiO2双折射晶体微粒的最大旋转频率分别为1.7 Hz和1.5 Hz。该结果可用于光致旋转在微机械设计中转子厚度的选择和其旋转频率的最优化控制。     

铁基结合剂金刚石节块性能的优化

以性能较好的铁基结合剂为基体,加入表面未镀、镀Ni和纳米Al2O3/Ni复合镀层的金刚石,用热压烧结的方法得到铁基结合剂金刚石节块,测量了金刚石铁基结合剂节块的抗弯强度和耐磨性,采用SEM和EDS对复合镀层和金刚石表面的形貌和组分进行了表征.结果表明:在金刚石表面镀覆纳米Al2O3/Ni层后,复合镀层均匀致密,晶粒细小;在热压烧结中,复合镀层能阻止金刚石的石墨化,使金刚石和基体之间有强的化学结合,所以金刚石和铁基结合剂之间的界面结合紧密,结合剂对金刚石的把持力提高,节块的抗弯强度从468.9 MPa增加到563.8 MPa,磨耗比从349升高到700.     

双气室气体检测系统的研究

基于气体的近红外吸收机理,研究了一种双气室光纤气体检测系统。通过光纤光栅和压电陶瓷对宽带光源LED进行波长调制,获得了与气体吸收峰对应的窄带反射出射光,检测二次谐波,实现气体浓度的较高灵敏度测量。利用测量气室和参考气室的二次谐波的比值来消除吸收系数随环境的变化、光源光功率的波动和光路干扰对测量精度的影响。利用该系统对CH₄气体进行了实验研究,实验表明该系统的测量灵敏度可以达到0.2×10^-6。     

双光路透射法测量浮法玻璃厚度研究

基于光的折射和透射原理,提出了一种测量浮法玻璃厚度的双光路透射法。该方法采用两个对称放置的线结构激光同时照射浮法玻璃,两束透射光经玻璃另一侧对称放置的双反射镜反射后再经透镜成像在图像传感器CCD的光敏单元上,利用Matlab对采集卡获取的线光带图像进行去噪处理,采用自适应边界阈值定位及灰度重心算法提取线光带图像中心像素,进而计算中心像素差,通过分析给出玻璃厚度与中心像素差变化量的关系式。通过对不同厚度的玻璃进行实验测量,结果表明双光路透射法测量精度高,能够满足玻璃厚度测量国家标准。