CDF－300差动式多齿精密分度台

多齿分度是一门新型圆分度技术，因其分度精度高，荣获“角度基准”之称，宜用于精密测量。本文研制的差动式多齿分度台，目前国内尚不多见，文中对其结构设计、主要工艺、检测方法等进行了较深入的研究和论述。     

提高结构光三维形貌测量精度的分段拟合滤波方法

在基于结构光的三维形貌测量法中,物体高度调制后的变形结构光场经过成像系统成像,由测量系统获取,并通过滤波,相位测量和解相位恢复出物体的高度信息.其中滤波是提高测量精度的重要环节.本文通过计算机模拟及数据对比证实,在相位测量轮廓术的基础上采用分段拟合滤波滤除噪声的有效性和实用性,并对分段拟合滤波的计算精度和计算误差进行实验模拟分析.     

用剪切干涉法作3—D温度场重建

研究将剪切干涉法用于大气三维温度场的重建中。该法充分利用了剪切干涉仪结构简单、可用于较为恶劣环境中的优点。但剪切干涉法有干涉条纹图解释麻烦的困难，这一点在本文中获得了较好的解决。文章提供了重建的原理和方法。     

一种提高并行共焦显微测量重复性精度的方法

并行共焦测量是利用微透镜和小孔列阵产生一个二维点光源阵列,实现对物面上一个二维阵列物点的同步共焦测量。传统的共焦显微测量系统对三维形貌进行重构,是通过搜索各个轴向扫描图像中光斑光强极值点的位置来获取三维轮廓,轴向扫描间距的选取对测量精度和重复性的影响很大。文章介绍了一种新的数据处理方法,其先对各物点的轴向光强采样值进行线性拟合,再由拟合得到的直线确定最大光强所对应的轴截面位置,这样可以在较大的轴向采样间距下获得较高精度的三维轮廓信息。实验结果表明,采用这种数据处理方法,测量精度和重复性精度均有所提高。     

动态孤立区域位相展开方法的研究

位相展开问题是所有基于条纹分析的光学测量技术都难以避免的问题．在采用结构照明的光学三维传感方法中，位相展开是被测物体三维面形正确重建的关键步骤之一．特别是在冲击和爆轰过程中，由于突轰过程的特殊性，解出的位相是散布的，位相的展开更是一个难点．将调制度引入到动态傅立叶变换轮廓术，根据调制度信息建立三维模板，并在三维坐标空间下进行基于调制度排序的位相展开，很好地解决了二维情况下空间不连续区域和孤立区域无法正确展开位相的问题，为动态傅立叶变换轮廓术应用在冲击和爆轰过程中，获取物体散布的三维面形提供了强有利的新手段．给出了详细的理论分析和计算机模拟．     

一种新型的大应变高精度引伸计

大量程引伸计的弹性元件处于大挠度工作状态，引伸计非线性问题较为突出．本文设计出双折臂结构的弹性元件，理论上可使非线性误差获得完全自补偿，在较大量程内测端挠度与弹性元件上应变呈线性关系，较圆满地解决了大量程引伸计设计中的非线性问题，显示出该结构形式独特的优点，实验结果令人满意     

3-D Shape Measurement of Complex Objects by Combining Color-Coded Fringe and Neural Networks

A new approach for three dimensional (3-D) shape measurement was proposed based on color-coded fringe and neural networks. By applying the phase-shift technique to fringe projection, point clouds were generated with high spatial resolution and limited accuracy. The picture element correspondence problem was solved by using projected color-coded fringes with different orientations. Once the high accurate corresponding points were decided, high precision dense 3-D points cloud was calculated by the well trained net. High spatial resolution can be obtained by the phase-shift technique and high accuracy 3-D object point coordinates are achieved by the well trained net, which is not dependent on the camera model and will work for any type of camera. Some experiments verify the performance of this method.     

高温应变栅丝蠕变对应变测量精度影响与补偿

接触式应变测量是材料和构件高温力学行为研究的必要手段,其测量精度是高温应变测量领域关注的热点,而应变栅丝的高温蠕变性能是测量精度的主要影响因素.本文首先根据材料蠕变机理分析应变片的蠕变特性,搭建高温应变栅丝蠕变电测的系统,基于诺顿蠕变规律与试验的测量结果,建立应变栅丝的高温蠕变模型.论文基于应变栅丝蠕变输出有限元模型,对栅丝蠕变输出的影响因素进行研究;最后建立了高温应变蠕变补偿模型,以提高高温应变测量精度,并取得了试验验证.     

3-D Shape Measurement of Complex Objects by Combining Color-Coded Fringe and Neural Networks

A new approach for three dimensional (3-D) shape measurement was proposed based on colorcoded fringe and neural networks. By applying the phase-shift technique to fringe projection, point clouds were generated with high spatial resolution and limited accuracy. The picture element correspondence problem was solved by using projected color-coded fringes with different orientations. Once the high accurate corresponding points were decided, high precision dense 3-D points cloud was calculated by the well trained net. High spatial resolution can be obtained by the phase-shift technique and high accuracy 3-D object point coordinates are achieved by the well trained net, which is not dependent on the camera model and will work for any type of camera. Some experiments verify the performance of this method.     

智能全分布式光纤应变传感精度的研究

从力学的角度对分布式光纤应变传感的精度进行了系统的理论分析和实验研究,基于考虑光纤-基材之间的力学耦合作用,系统建立了两者耦合效应即应变传递的分析方法和分析模型,得到了应变传递关系的理论解答以及应变检测精度的范围.应变检测精度的实验结果略低于理论分析结果,表明所建立的理论分析方法具有一定的可靠性,从而为分布式光纤应变传感的优化设计及性能分析提供了理论参考.     

基于灰度变调投影光技术的视觉检测方法研究

提出了一种基于灰度变调的空间结构投影光技术用于视觉检测方法,探讨了灰度变调空间结构投影光技术的一些特性,给出了灰度变调空间结构投影光技术的投影方法。实验表明,基于灰度变调投影光技术构成的计算机视觉检测系统能够提高光条纹检测精度,减少检测时间,是一种非接触、高速度、高精度的3维视觉检测方法。     

Orthogonal linear polarized lasers(Ⅲ) Applications in self-sensing

In this paper, the applications of orthogonal linear polarized lasers in self-sensing are reviewed. The properties for such a laser include the production of a new frequency in one longitudinal mode spacing, the tuning of frequency difference, the change of polarization states as cavity tuning, the control of mode competition intensity, the optical feedback, and so on. The orthogonal polarized lasers have been used as a laser nanometer ruler based on competition between two polarized lights in a HeNe laser and as a displacement measurement tool based on the optical feedback in the orthogonal polarized lasers. They are also used in the phase retardation measurement of a waveplate, the angle measurement, the vibration measurement, the pressure/force measurement, the weak magnetic field measurement,and so on. The structures of these new devices are simple and compact with the great advantages of high resolution and high accuracy.Some of these devices can trace to the source of the laser wavelength. The nanometer laser ruler is an example whose measurement range is 12 mm, resolution is 79 nm and linearity is less than 5×10- 5. The repeatability of the phase retardation measuring system of waveplate can reach 3'.     

Nanoscale holographic interferometry for strain measurements in electronic devices

Strained silicon is now an integral feature of the latest generation of transistors and electronic devices because of the associated enhancement in carrier mobility. Strain is also expected to have an important role in future devices based on nanowires and in optoelectronic components. Different strategies have been used to engineer strain in devices, leading to complex strain distributions in two and three dimensions. Developing methods of strain measurement at the nanoscale has therefore been an important objective in recent years but has proved elusive in practice: none of the existing techniques combines the necessary spatial resolution, precision and field of view. For example, Raman spectroscopy or X-ray diffraction techniques can map strain at the micrometre scale, whereas transmission electron microscopy allows strain measurement at the nanometre scale but only over small sample areas. Here we present a technique capable of bridging this gap and measuring strain to high precision, with nanometre spatial resolution and for micrometre fields of view. Our method combines the advantages of moiré techniques with the flexibility of off-axis electron holography and is also applicable to relatively thick samples, thus reducing the influence of thin-film relaxation effects.     

基于光纤传输技术的高压纳秒脉冲测量系统的研究

测量高压纳秒脉冲时,采用同轴电缆传输受电磁干扰严重,测量精度不高,光纤传输可有效克服此缺陷。叙述了光电转换、光纤传输测量系统的原理,给出了光发射模块及接收模块的电路结构,并用电路仿真软件Multisim进行了仿真。对所设计的光纤传输测量系统与同轴电缆传输测量系统进行了对比试验,光纤传输测量系统具有抗干扰能力强、测量精度高、长距离传输不失真等优点。     

两维计算机视觉测量系统的研究

介绍了一种新研制的两维计算机视觉测量系统。本系统可用来对皮革、服装样片等曲边形进行自动测量、分析和计算。它具有测量实时性好、精度高、成本低等特点。其输出的测量计算结果可用于服装、皮革制品CAD自动排料过程以及生产过程的原料统计和成本核算,是未来面料加工与设计类产业必不可少的检测手段。     

光栅投影三维成像系统中的摄像机修正与匹配

根据透镜成像理论,建立了光栅投影三维成像系统中摄像的成像模型,推导出了物体与成像之间的关系．提出了一种不用分离参数就可求出摄像机机内外参数的新方法．它降低了求解非线性方程的难度,使系统的运行速度显著提高,降低了左右摄像机的差异,提高了三维成像的质量．实验证明,此方法简便易行、稳定性好、精度较高、可操作性强．     

起-迄点与产生-吸引点出行矩阵的转化

首先分析交通需求预测中基于起点-迄点的OD(origindestination)分布矩阵与产生点-吸引点的PA(producingabsorbing)分布矩阵的概念以及区别;然后针对实际中经常将二者混淆的情况,分析了将OD矩阵转化为PA矩阵的方法,并特别针对运用流量反推OD技术的情况,提出一种新的转化方法;最后通过实际调查数据验证此方法的精度.     

轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究

为了解决非球面光学零件加工难的问题,提出了一种轨迹成形法加工非球面的新原理,并对其理论、成形机理及机床结构原理进行了研究;在研制出的原理样机上验证了原理的正确性、可行性和实用性,进而说明了该技术的优点。     

光波干涉采样示波器

光频梳技术是本世纪初随着飞秒激光技术、非线性光学的飞速发展应运而起的一项重要的精密频率测量技术.它跨越了射频和光频电磁波谱之间长期存在的技术鸿沟,通过频率和相位的相干关系将二者巧妙的衔接,在时间频率标准、精密光谱计量以及基础物理学常数的高精度测量等领域具有举足轻重的应用价值.正因为The-odor W.H?nsch(本文第一作者)和John L.Hall以光频梳技术为代表的激光精密测量技术领域的杰出贡献,二人同Roy J.Glauber(光相干量子理论的贡献)共同分享了2005年诺贝尔物理学奖.从光频梳的基本原理出发,解释了光频梳技术基本概念,稳定工作的光频梳以及作为高精密的频率测量技术,光频梳主要的应用领域等.同时回顾了作者研发光频梳技术的初衷,即用于研究氢原子的精密光谱,验证量子电动力学理论,提高里德堡常数和质子电荷半径等物理学基本常数体系的测量精度.介绍了通过双光频梳实现高精密的光谱直接测量技术,包括该技术的原理以及在气体分子精密光谱测量方面的应用,举例说明了基于双光频梳的光谱直接测量技术在频率分辨率和灵敏度方面相对于传统光频梳表现出来的显著优势.实验验证了单光子水平的光频梳光谱测量可行性,指出其在极紫外或甚至在软x射线这些产生少量光子的应用领域的应用前景.最后介绍了微小区域实现厘米级尺寸的光学腔的脉冲激光的激发、片上稳定的双光频梳实现等微型光频梳和片上光谱系统集成等关键技术和解决方案,并分析了片上光频梳光谱测量系统的发展和应用前景.     

基于BOTDR的分布式光纤测斜管研发与应用

深层水平位移是基坑工程安全监控的重要监测指标,通常采用测斜管进行监测,确保基坑的安全与稳定。为了提高测斜管监测结果的精度与自动化程度,弥补传统监测手段的局限与不足,从基于布里渊光时域反射计(BOTDR)光纤监测技术原理和特点出发,研发了一种基于BOTDR技术的分布式光纤测斜管,详细介绍了其制作方法与施工工艺,通过现场基坑测试,获得了分布式光纤测斜管的应变信息,并通过数据分析获得了基坑深层水平位移变化。结果表明:基于BOTDR技术的分布式光纤测斜管能够准确地反映基坑的变形情况,具有很好的工程适用性,且与传统监测手段相比,具有测量精度高、数据采集全面、监测方便、能够实时监测等优点,在基坑工程的变形监测中具有显著的优越性和推广价值。