太阳能硅电池表面特性的激光散斑研究

利用激光散斑的方法研究了太阳能硅电池表面的光吸收特性。通过解析被测试物体表面的散斑信息,利用激光散斑对比度和散斑图信息小波熵的方法,对太阳能硅电池的表面形貌进行了研究,讨论了硅电池表面形貌与太阳能电池光转换效率间的关系。结合原子力显微镜和分光光度计的对比测试,研究结果表明:散斑图对比度值和信息小波熵值越大,太阳能硅电池的光转换效率越高。     

基于数字散斑自相关技术的微位移测量

通过散斑照相实验,得到粗糙表面在激光照射下的散斑场,移动粗糙表面,记录位移前后的散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,即可确定粗糙表面的位移。理论分析和实验结果表明,数字散斑相关技术可以很好地实现测量带有粗糙表面物体的微小位移,精度可达微米级。     

数字散斑相关法测量连续位移的原理与实验

提出用数字散斑相关方法测量移动物体的连续位移.激光照射粗糙表面形成散斑场,用CCD记录粗糙表面移动时的序列散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,确定粗糙表面的位移.研究结果表明,数字散斑相关技术可以高精度地测出连续移动物体的位移.     

数字散斑的仿真建模与变形场测量

合理构建像面散斑的数字模型,可以精确产生位移和变形场的数学仿真散斑图,为求解亚像素位移或变形的算法研究构建一个软件分析平台。本文从物体粗糙表面的随机分布出发,基于光学成像系统高斯点扩散函数模型,构建了像面散斑的成像模型,对变形前后的随机表面产生的像面散斑进行了模拟和变形场计算。文中提出在找相关峰值时用局部区域进行搜索,减少了运算时间,避免了相似峰的出现。     

数字散斑的仿真建模与变形场测量

合理构建像面散斑的数字模型,可以精确产生位移和变形场的数学仿真散斑图,为求解亚像素位移或变形的算法研究构建一个软件分析平台. 从物体粗糙表面的随机分布出发,基于光学成像系统高斯点扩散函数模型,构建了像面散斑的成像模型,对变形前后的随机表面产生的像面散斑进行了模拟和变形场计算. 提出在找相关峰值时用局部区域进行搜索,减少了运算时间,避免了相似峰的出现.     

偏振激光散斑的相关性研究

采用发送一束线偏振激光产生散斑的方法，研究线偏振激光散斑“平均椭圆偏振”激光散斑以及非偏振激光散斑的相关性和精细结构。指出：当漫射器为一片毛玻璃时，散斑激光是线偏振的，其方向与入射激光束相同；当漫射器为涂无光白漆的毛玻璃时，散斑激光是部分或全部退偏，涂层越厚，退偏越甚。对于强线偏振散斑场，当偏振方向改变时，散斑的粗细结构无明显变化，即使是两个正交方向上的散斑图，也保持良好的相关性。对于非偏振散斑场     

测量表面变形的新方法——激光散斑干涉计量法

简述了激光散斑的形成以及散斑干涉法。叙述了散斑干涉的二种记录方式和二种分析处理方法的原理。介绍了散斑干涉与全息干涉相结合测量三维位移时用一张底片直接获得分离的三个位移分量全场分布的二种方法;并把散斑干涉推广到非相干光照明,预料应用于测量大部件大变形会有广阔的前景。本文给出几个实验实例,并对应用和实验技术上的若干问题作了一些讨论。散斑干涉法与全息干涉法互相补充,是一种有力的工具。     

利用激光散斑进行数字相关测量的可行性研究

本文从理论上阐述了激光散斑在用于数字相关测量时的性质及其与白光散斑相比的主要误差来源,讨论了其测量范围,并给出相应的实验验证．     

白光散斑的位移测量

介绍一种基于数字图像处理的白光散斑法的位移测量方法。该方法利用CCD摄像机录制试件在荷载 (或其他因素 )变位过程中的不同时刻或对应不同荷载状态所记录的白光散斑分布图像 ,再借助现有的数字图像处理及检索技术 ,检测出物体的荷载变位情况     

时间平均白光散斑剪切照相的统计分析

首次运用统计光学的理论，详细研究了时间平均白光散斑剪切照相的统计规律，导出了时间平均白光散斑剪切照相法研测振动问题的条件，指出了物体表面的粗糙度、照明光场的相干性.成像物面的相干域和光学系统的对称性对散斑条纹的影响.     

单幅相位图的二维位移分离技术与图像处理

提出了利用单幅电子散斑物体变形相位图分离二维分量的方法.传统电子散斑干涉技术测量得到的是物体变形的混合相位场.当物体具有对称变形时,可通过图像处理的方法,获得二维变形的分量值.利用三点加载的简支梁进行了实验,给出了实验结果,验证了该方法的正确性,该方法保持了传统电子散斑干涉系统的简单、稳定、便于应用的优点,并进一步得到了二维场分量的信息.     

利用散斑干涉仪测定物体的固有频率

为了便于叙述,我们首先定义几个特征量。 1.特征量a:它表示一个振幅值,即当振动物体表面上的点的振幅超过此值时,散斑亮度将发生明暗快速变化。这时在散斑干涉仪观察口处观察由这样一些点组成的区域时,只能看到一片光亮。 2.特征量b:它表示利用散斑干涉仪能够区别的散斑反差的振幅条件,即当振动     

漫射表面转动对像面散斑图样的影响

当漫射表面发生转动时，像面散斑将发生复杂变化，即使转动角度较小，前后两个散斑图也不只是发生平移的简单关系，应用菲涅耳衍射理论的对引进行了计算。     

磁流体显示器件光学性能的激光散斑表征

提出了一种利用激光散斑表征磁流体显示器件光学性能的方法。阐述了磁流体显示器件的工作机理及显示过程中磁微粒的运动过程,将其运动模型简化为简单的几何模型,利用散斑相关方法测量了磁微粒的堆积过程;同时,利用散斑图平均对比度方法研究了磁流体薄膜表面形貌的变化过程。实验结果表明:激光散斑方法是一种表征磁流体显示器件光学性能的有效手段。     

激光散斑引起的波前探测误差及误差消除研究

激光具有较高的能量且单色性较好,因此被广为应用在弱光波前探测系统中。但激光的强相干性产生的像面散斑会造成CCD面阵上的光强无规律分布,导致波前重构质心算法的错误,进而降低波前像差探测的精度。分析了激光散斑降低波前探测精度的原因,并尝试用旋转散射体、多模光纤耦合及随机位相板等多种组合方法消除激光散斑,提升波前探测精度。评估几种方法对光强、光均匀性及消除散斑的效果进行对比分析、优化设计激光为光源的波前探测消散斑系统。最后利用随机位相板与多模光纤耦合的方法有效消除激光散斑,并进行消散斑前后的波前探测。该消散斑系统可有效消除激光散斑并提升波前探测精度,大幅提升了激光光源在自适应光学领域的应用性。     

孔边残余应变与疲劳循环次数相关性实验

对有限宽中心带孔拉伸试样进行疲劳试验.在疲劳加载过程中,按一定的疲劳周次在零载荷状态下停机,并采集试件表面上预先制备的白光散斑图.再应用数字散斑相关技术测量了不同疲劳循环次数后孔周的残余变形场,并给出了孔边最大残余应变与疲劳循环次数的关系曲线.     

透明土土体变形测量系统中激光散斑图像的获取

透明土试验技术实现了土体内部可视化,其变形测量的获取目前多通过与透明土相适应的透明土土体变形测量系统进行。该系统利用片状激光实现了对透明土的内部切片观察,通过获取激光散斑图像结合图像处理方法分析得到土体变形的情况。但是该系统在获取散斑图像时并没有考虑到激光在透明土试样内的散射特点及其对散斑图像的影响,存在一定的局限性。对此,通过对透明土中激光散射现象进行观测,归纳了透明土中激光散射的特点,并就激光散斑图像获取进行分析改进,同时应用图像处理技术解决了图像获取过程中可能产生的变形问题。     

激光散斑照相在对流换热研究中的应用

详细地介绍了激光散斑照相技术在对流换热研究中的应用。给出了适用于该研究的６种不同的激光散斑照相实验系统和两种散斑图的再现方法。描述了利用激光散斑照相测量两维温度场与轴对称温度场的基本原理和实验数据定量处理的数学表达式．最后探讨了考虑流场的三维特性后，如何利用激光散斑照相技术测量传热表面的热流量。     

应力集中问题在力学实验教学中的改革创新

应用传统的电测法测量材料变形非常广泛,但在测量应力集中现象时,则显得力不从心。而数字散斑方法直接对物体变形前、后的两幅散斑图像进行相关运算处理,以提取散斑图中所携带的变形信息,能很好地反映应力集中场区的应变变化。对本科生开展利用数字散斑方法测量应力集中问题的实验专题,并和传统的电测法进行对比,让学生掌握这种全场、非接触式测量方法,体会该方法的优越性和便捷性,更好地理解和掌握应力集中问题。     

基于电磁场积分方程数值求解法的光学近场散斑及其一阶统计特性

从简谐光波满足的Helmholtz方程出发, 将由Green定理得到的介质分界面上光场的积分方程转化为以表面上的光场及其导数为未知量的线性方程组, 并对其进行数值求解, 实现了介质分界面上光场的严格数值计算. 对光波经随机自仿射分形表面散射后在近场光学区域内产生的光强进行计算, 研究了近场散斑的传播特性以及对比度和光强概率密度函数的演化特性. 近场区域内的散斑与传统衍射区和成像系统中散斑场的特性具有很大的不同: 散斑光强分布中具有局域起伏, 并且这种起伏在经过一个波长的起伏后消失；对于较小的横向相关长度的表面, 散斑对比度在近场区域附近达到饱和值, 而散斑场也接近Gauss散斑. 当表面的横向相关长度较大时这种转化则比较缓慢.