基于布里渊散射理论的分布式测量技术

一、前言 BOTDR是基于布里渊后向散射理论而开发的分布式光纤测试设备。根据布里渊后向散射理论,在布里渊散射中,散射光的频率相对于注入光有一个频移,该频移称为布里渊频移。布里渊散射光频移大小与光纤材料声子的特性有直接关系。     

精密切削加工中表面粗糙度的在线检测

本文研制了一种光纤表面粗糙度在线测量系统,通过涡流测微仪和步进马达控制系统,可以补偿由于工件尺寸变化、机床导轨几何误差和主轴部件的振动造成的光纤探头和被测工件表面之间的距离变化,使光纤测量仪的输出只反映已加工表面粗糙度的变化。该测量系统能识别出金刚石刀具切削铝合金时,影响加工表面粗糙度的主要因素是积屑瘤和振动。同时还可以用在线监测加工表面粗糙度的方法来监测刀具的磨损。     

表面粗糙度Ra—Sn标准曲线的建立

以磨加工和刨加工件为例，介绍了在采用光散射特征值法做表面粗糙度非接触测量时，利用标准样块建立表面粗糙度参数Ｒａ与光散射特征值Ｓｎ之间标准曲线与数学关系的方法，并对实测结果进行了讨论分析。     

由水中气泡界面识别的散射光判定入射光强

光源的选择对研究水中气泡界面的光强非常重要。研究水中气泡流体可视化PIV技术时,如果CCD探测器已经获得某散射光的强度,反推照明光源的强度,这为流体可视化技术提供选择光源强度和光源位置的理论依据。首先导出散射光线与入射点的夹角公式,明确任一散射光的位置;再由CCD探测器获得某次散射光的强度,利用菲尼尔公式并考虑光的吸收导出入射点光源的光强公式;最后通过实验获得实验结果与理论值相吻合。     

用于裂隙光源的侧面发光塑料光纤散射点设计

设计一种侧面发光塑料光纤表面正四棱锥形微结构散射点，使侧面发光塑料光纤可用作裂隙灯显微镜的裂隙光源，以减小裂隙光源的体积.采用光学仿真软件分析光纤上表面(有散射点)和光纤下表面(无散射点)的散射率，当塑料光纤直径为1 mm时，得到优化后的正四棱锥散射点的底边宽度和深度均为80μm.仿真结果表明，光纤下表面散射光的光束发散角在垂直于光纤方向约为40°,在平行于光纤方向约为110°,经过焦距为50 mm的投射镜会聚后的光带宽度约为0.3 mm,可以满足裂隙灯显微镜的要求.     

用散射光测量正弦表面粗糙度参数的反计算问题

本文利用光的角散射分布技术,一般性地解决了正弦表面粗糙度参数的反计算问题。其方法是首先利用 P.Beck-mann 提出的光散射标量理论,计算出光的角散射分布光强。根据光栅方程,得到表面轮廓的平均波长λ_(?);根据角散射分布光强的标准偏差σ,找到了平均斜率Δ_(?)与σ之间的关系,从而得到Δ_(?)的反计算值;再由Δ_(?),λ_(?)与平均粗糙度 R_(?)之间的关系,确定 R_(?)的反计算值。仿真结果表明了该方法的正确性,本文的结果对解决表面粗糙度参数的反计算问题作了有益的探索。     

随机粗糙表面散射声场的实验研究

本文采用一种新的规一化方法,对五种粗糙度不同的表面进行了超声背向散射系数的测量,给出了平均散射声强与物体表面粗糙度,超声频率和接收掠射角之间的变化关系,并与理论结果进行了比较。     

光散射法在位检测钢轧辊表面粗糙度的研究

介绍了基于光散射原理的光纤式表面粗糙度测量仪的原理和结构．研制了一种新型测量仪，其测量范围和测量精度都有很大的提高，并应用于在位钢轧辊的表面粗糙度检测     

粗糙表面散射光强分布的特征参数研究

论述了能反映粗糙表面散射光分布特性的合适参数。根据光电子统计学理论,得出了工件粗糙表面反射光的散射光强分布,建立了评价反映粗糙表面散射光强分布特征的二阶中心矩SN与Rq关系的数学模型和相应的测试系统。通过CCD线阵接受散射光分布信号,由微机进行处理后所得实验结果与泰勒仪对同一粗糙表面的测量结果相吻合,证明所采用的评价粗糙度参数可靠。     

基于FPGA的分布式光纤传感器的系统搭建

本文首先通过介绍光纤中瑞利散射和受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)原理,然后分析了光纤中的后向瑞利散射光功率和SBS信号光功率与温度和应变的关系,最后基于上述原理和分析搭建了一个基于FPGA的分布式光纤传感器系统。     

高斯-谢尔光束通过湍流大气任意粗糙目标的散射统计特性

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和任意粗糙目标模型,考虑大气湍流对激光从发射机到目标和从目标到接收机的影响,研究部分相干高斯-谢尔光束经任意粗糙目标散射后的统计特性.我们假设相位结构函数占优,推导了接收场处互相关函数的表达式,平均强度以及波前相干长度大小,并对此进行数值模拟.结果表明,接收面的平均强度与粗糙面的横向相关长度与表面高度均方根有关;接收场的波前相干长度与湍流强度、表面粗糙度、传播距离和光源相干度有关.     

表面粗糙度视觉检测中环境光补偿新方法

利用机器视觉方法对表面粗糙度的检测进行了研究,提出一种新的环境光补偿法来提高在不同外界环境光情况下的检测精度.利用照度计测量外界环境光的强度变化,并选取工件采样区域特征均值及灰度共生矩阵能量值拟合得到工件表面粗糙度检测值的计算多项式.与算术平均偏差法及灰度共生矩阵法进行了实验对比,对φ38 mm磨削轴在不同环境光下检测结果表明,当测量误差选定为±0.05μm时,环境光补偿法检测结果的正确率比其他2种方法的正确率提高约20%.     

菲涅耳深区的散斑光强概率密度

利用基尔霍夫衍射理论分析了菲涅耳深区内的散斑场，得到了菲涅耳深区散斑光强的一般表达式．通过数值计算研究了菲涅耳深区的散斑光强分布，并由所得的光强数据统计计算了菲涅耳深区散斑光强概率密度，分析讨论了菲涅耳深区散斑光强概率密度随散射距离的演化规律．     

Laplacian分布表面的散射声场

本文假设随机粗糙表面符合Ｌａｐｌａｃｉａｎ分布，建立了来自粗糙表面的平均散射声强与物体表面粗糙度，超声频率和接收掠射角之间的闭形解析表达式。其结果的近似程度比文献［１］予言的更好。     

具有参考信号的反射式光纤液位传感器

描述了一种具有参考信号的反射式光纤液位传感器,它是利用光纤的输光反射原理测量液痊。一根光纤将一束光投射到油面,另一根光纤接收从油面反射回的光,再用一根参考光纤沿着与发送、接收光纤同样的路径传输由发光二极管ＬＥＤ发出的光。再通过反射信号与参考信号的比值运算,有效消除了由于非测量的光强度变化造成的干扰。该液位传感器的测量距离范围是７０ｍｍ～１７０ｍｍ,精度可达１％。     

影响激光散斑表面粗糙度测量的因素

为提高表面粗糙度的识别精度,以灰度共生矩阵特征参数之一的能量为例,研究与其相关的影响因素。采用半导体激光器照射粗糙表面,通过CCD获取图像,求取能量值,并绘制与各影响因素的关系曲线,研究不同实验条件下能量值和表面粗糙度的关系。结果表明,采用合适的光照度、入射角和照射面积等,可以提高测量系统的表面粗糙度分辨率。     

Gaussian分布表面的散射声场

本文假设随机粗糙表面符合Ｇａｕｓｉａｎ分布,建立了来自粗糙表面的平均散射声强与物体表面粗糙度,超声频率和接收掠射角之间的闭形解析表达式．本文理论结果与文献［１］报道的实验结果符合较好．     

利用加工表面散射场频谱信息测试表面粗糙度

从理论上对车、镗、铣、刨等加工工件表面光散射场的空间频谱和功率谱与表面粗糙度评定参数Ｒｚ和Ｓｍ的关系进行了讨论，经过实验研究，提出了一种利用２Ｄ－ＣＣＤ提取谱图信号，经过电子二次电路处理给出清晰谱线，由此确定Ｒｚ与Ｓｍ的方法．     

基于频谱分析的织物粗糙感

传统研究一般通过测试织物表面的几何粗糙度和摩擦性能来预测粗糙感,而认知科学家发现,栅栏粗糙性的辨别取决于表面纹理波动曲线的谐波成分及纹理间距.为深入揭示织物粗糙感的形成机制,基于织物的表面形貌曲线,计算平均粗糙度,统计不同波动高度下的纹理间距,并采用傅里叶方法提取频域内谐波特征,比较分析这些特征值与粗糙感之间的关系.研究表明,织物的粗糙感差异取决于表面波动曲线频域内谐波的最高峰高度,而粗糙感不仅与平均粗糙度有关,也与表面纹理间距有关.