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投影仪光路仿真系统

现代计算机 2014年第29期 66-68页

作者：姜俊杰四川大学视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室

近年来,随着计算机技术的高速发展,建立以计算机集群为驱动的多通道投影技术已经越来越成熟。多通道投影技术是指采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕显示系统。为了解决投影仪位置摆放问题,设计一套投影仪光路仿真系统,在未建立荧幕... 详细信息

近年来,随着计算机技术的高速发展,建立以计算机集群为驱动的多通道投影技术已经越来越成熟。多通道投影技术是指采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕显示系统。为了解决投影仪位置摆放问题,设计一套投影仪光路仿真系统,在未建立荧幕的情况下确定投影仪的位置。

关键词：多通道投影光路仿真

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投影仪光路仿真系统

现代计算机（中旬刊） 2014年第10期 66-68页

作者：姜俊杰四川大学视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室成都610065

关键词：多通道投影光路仿真

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纸膜双层缺陷检测的视觉成像光场设计

中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 354-365页

作者：蒋仕飞张兆国王法安解开婷王成琳李治昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 云南烟草机械有限责任公司云南昆明650000 昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500

为实现包装盒纸质基底层和透明膜层缺陷的同步检测,开展了对纸和膜缺陷的同步成像研究。首先,分别建立了标准球面积分光场、椭球面积分光场和弧面积分光场模型,并利用COMSOL Multiphysics 5.6对3类光场进行射线仿真,对比分析了球面积分... 详细信息

为实现包装盒纸质基底层和透明膜层缺陷的同步检测,开展了对纸和膜缺陷的同步成像研究。首先,分别建立了标准球面积分光场、椭球面积分光场和弧面积分光场模型,并利用COMSOL Multiphysics 5.6对3类光场进行射线仿真,对比分析了球面积分光场下射线角度均匀性及辐照均匀性,通过正交仿真优化椭球面积分光场参数;其次,在椭球面积分光场环境、亮场前打光环境、暗场前打光环境下对包装盒成像。与此同时,对包装盒的油污、抵触、开口、泡皱、破损5项常见缺陷依次进行物理检测和机器视觉检测,验证缺陷成像的有效性。试验结果表明,在椭球面积分光场下成像,图像对纸质基底层缺陷特征、透明膜层缺陷特征均有较好的呈现效果,图像上油污、抵触、开口、泡皱、破损的物理检出率分别为96.2%、92.5%、100%、95%、92%,异常检出率分别为98.6%、97.5%、100%、100%、98.4%,缺陷类别检出率分别为97.6%、96%、100%、97%、96%。研究结果表明,椭球面积分光场光路角度和辐照强度均匀,覆透明膜包装盒的缺陷特征呈现清晰,满足工业生产的检测要求。

关键词：光路仿真透明膜成像球面积分光场缺陷特征成像视觉检测 COMSOL Multiphysics 5.6射线仿真

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光栅干涉仪位移测量系统的读头结构设计

光栅干涉仪位移测量系统的读头结构设计

作者：康森桂林电子科技大学

学位级别：硕士

光栅干涉仪位移测量技术作为精密位移测量的重要工具,应用于精密机床加工、机器人技术、半导体制造等领域。随着精密制造的飞速发展对测量精度和分辨力提出了新的要求,针对该要求本文设计了一种基于利特罗角入射条件下对称式八倍光学倍... 详细信息

光栅干涉仪位移测量技术作为精密位移测量的重要工具,应用于精密机床加工、机器人技术、半导体制造等领域。随着精密制造的飞速发展对测量精度和分辨力提出了新的要求,针对该要求本文设计了一种基于利特罗角入射条件下对称式八倍光学倍程的光栅干涉仪读头。通过理论计算与仿真模拟相互验证的方法分别对光栅干涉仪读头的设计理论、结构、功能做了分析,研究了不同光学元件存在安装误差的情况下对光栅干涉仪测量系统测量信号的影响。论文工作具体如下:1.光栅干涉仪读头结构设计。本文基于衍射光栅干涉测量原理设计了一种外差式利特罗结构的八倍光学倍程读头。两束测量光以利特罗角入射,经角锥镜、透射光栅以及反射镜后能够分别叠加四倍位移信息,从而使得该读头实现了八倍光学倍程。将该读头结构应用于光栅干涉仪测量系统中,可以减小测量过程中引起的非线性误差,同时提高了光栅干涉仪测量系统的分辨力,为电子细分信号处理提供了更高精度的基准。2.光栅干涉仪读头光路仿真和测量信号对比度仿真。本文构建光栅干涉仪读头的测量模型,实现光栅干涉仪读头仿真,获得的相干相位图样验证了读头结构的可行性。对光栅干涉仪读头测量信号的对比度进行动态仿真,测量信号的对比度为0.426。3.光栅干涉仪测量系统误差分析。本文分析了光栅干涉仪测量系统的三种误差源,针对光路误差中激光源不稳定、光栅周期不均匀性和环境误差中温度的影响进行了研究。通过仿真分析了光栅干涉仪读头中各光学元件多角度旋转对测量光束光斑重合度和测量信号对比度的影响。实验结果表明,反射镜、角锥镜多角度旋转时,测量光束光斑重合度优于0.8;光栅绕Z轴旋转对测量信号对比度影响较大,光栅旋转±0.2°时测量信号对比度优于0.4。

关键词：光栅干涉仪读头设计八倍光学倍程光路仿真误差分析

400 Gbit/s QSFP-DD SR8 光收发模块的研究

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光通信研究 2022年第3期3期(14)卷 55-60页

作者：彭家辉孙莉萍付永安张尔康张德玲倪鹏远武汉邮电科学研究院武汉430074 武汉光迅科技股份有限公司武汉430074

随着第五代移动通信(5G)网络全面部署,光通信产业进入到全面快速发展的阶段。根据数据中心光模块的市场需求,光模块在未来必然向高速率和低价格方向发展。文章所研究的400 Gbit/s双密度四通道小型可插拔封装(QSFP-DD)光收发模块采用近... 详细信息

随着第五代移动通信(5G)网络全面部署,光通信产业进入到全面快速发展的阶段。根据数据中心光模块的市场需求,光模块在未来必然向高速率和低价格方向发展。文章所研究的400 Gbit/s双密度四通道小型可插拔封装(QSFP-DD)光收发模块采用近高斯光束理论进行光路设计,并通过ZEMAX软件进行光路仿真分析,使用优化函数对球面参数进行优化,最终得到耦合效率为74.8%,分析不同偏移下的耦合效率以得到误差范围。对接触面的菲涅尔反射进行分析,对比不同研磨角度下的器件性能以及模块高温传纤测试,通过对比选择斜8°进行适配。根据实验结果对比协议要求,文章的光路设计搭配斜8°的光纤可以很好地满足使用场景。

关键词：数据中心光通信 400 Gbit/s光模块光路仿真回波损耗

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一种可调突发激光器的光路设计

光通信研究 2018年第4期4期(19)卷 52-55页

作者：程鹏孙莉萍薛振峰武汉邮电科学研究院武汉430074 武汉光迅科技股份有限公司武汉430205

可调突发激光器是下一代光接入网中的关键器件,文章对一种基于电吸收调制激光器和半导体光放大器的波长可调谐的突发激光器进行光路设计,使用常用的光学元件,通过ZEMAX软件进行光路仿真并对光路进行优化设计,从而得出光学系统的耦合效... 详细信息

可调突发激光器是下一代光接入网中的关键器件,文章对一种基于电吸收调制激光器和半导体光放大器的波长可调谐的突发激光器进行光路设计,使用常用的光学元件,通过ZEMAX软件进行光路仿真并对光路进行优化设计,从而得出光学系统的耦合效率。整个光路由电吸收调制激光器、半导体光放大器、隔离器和各类透镜组成,通过仿真结果得出激光器出射功率,结合实验结果及系统要求,验证了该设计能够满足器件要求。

关键词：下一代无源光网络可调突发激光器电吸收调制激光器半导体光放大器光路仿真

激光内送粉宽带熔覆铁基涂层工艺及组织性能研究

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激光内送粉宽带熔覆铁基涂层工艺及组织性能研究

作者：龚燕琪苏州大学

学位级别：硕士

激光熔覆是近些年来兴起的一种先进的表面涂层制备技术,与电镀、气相沉积和热喷涂等传统技术相比,其具有涂层冶金结合强度高、孔隙率低以及热影响区小等优点,因此,已成为目前制备各种功能性涂层最有效的方法之一。由于传统激光熔覆的光... 详细信息

激光熔覆是近些年来兴起的一种先进的表面涂层制备技术,与电镀、气相沉积和热喷涂等传统技术相比,其具有涂层冶金结合强度高、孔隙率低以及热影响区小等优点,因此,已成为目前制备各种功能性涂层最有效的方法之一。由于传统激光熔覆的光斑较小,故在制备大面积涂层时,会存在效率低、搭接缺陷几率高等缺点。为了弥补上述不足,激光宽带熔覆技术应运而生,并得到较好的发展。然而,目前的激光宽带熔覆技术仍普遍存在带宽较窄、熔道表面平整度较差等不足。针对这些问题,本文采用实验室自主研发的带宽可达40mm的激光内送粉宽带熔覆喷头在广泛使用的304不锈钢表面制备高硬度耐磨耐蚀涂层,并对宽带熔覆工艺及涂层组织性能进行研究。针对激光内送粉宽带熔覆喷头的新型镜组结构,建立了相应的三维模型,并利用TracePro软件对其进行光路轨迹追踪分析及辐照度分析,得到了双线形宽带光斑在不同离焦状态下的能量分布情况,并基于此提出了双线形宽带热源模型。对单道熔覆过程的温度场进行数值模拟,研究了不同离焦状态下熔覆层表面、横截面和纵截面上高温区域的分布情况,不同路径上各取样点温度随时间的变化规律以及冷却速度和温度梯度随深度的变化规律。利用红外测温仪对单道熔覆过程进行定点测温,并将测温结果与数值模拟结果进行对比,验证了温度场模型的准确性。此外,还对搭接熔覆过程的温度场进行数值模拟,研究了搭接熔覆过程中,搭接区域的二次重熔问题,并对前后两道熔覆层的温度分布云图、高温区域分布和最高温度等进行比较分析。进行单因素试验,研究了各工艺参数对熔覆层整体质量和几何特征的影响趋势,确定了较优工艺参数范围。在此范围内进行了响应面试验,并对结果进行分析,建立了熔覆层高度和表面平整度与熔覆工艺参数之间的二次回归模型。基于此,提出相应的优化条件及目标,对熔覆工艺参数进行进一步优化,最终得到了最优工艺参数组合。建立临界搭接量模型,计算出最优工艺参数下的临界搭接率,基于此,进行搭接熔覆涂层制备试验,所得涂层表面平整光滑,整体质量较好。其显微组织变化规律为:从结合处到顶部依次出现平面晶、胞状晶、树枝晶及等轴晶,且组织整体致密均匀,没有明显的裂纹、气孔等缺陷。不同区域的元素分布较为均匀,成分偏析较小。熔覆涂层的主要物相为Fe-Cr、Cr7C3、NiCrO3、（Cr,Fe）7C3以及（Fe,Ni）固溶体。对熔覆涂层的硬度、耐磨损性能、结合强度以及耐腐蚀性能进行检测,结果表明:熔覆涂层硬度整体较为均匀,平均硬度为644.9Hv0.5,是基材硬度（188.9 Hv0.5）的3.4倍,最高硬度为655.3Hv0.5。与基材相比,熔覆涂层的自腐蚀电位更高,自腐蚀电流密度更小,因此,其耐腐蚀性能优于基材。熔覆涂层和基材在稳定磨损阶段的摩擦系数分别为0.35和0.5,熔覆涂层的磨损率为2.65258×10-6mm3/（N·m）,而基材的磨损率为1.20787×10-5mm3/（N·m）,约为熔覆涂层的4.55倍,由此可见,熔覆涂层的耐磨损性能优于基材。此外,熔覆涂层能在一定的载荷范围内提高基材的抗弯及抗变形能力,且其与基材的结合强度较高,即使在大变形情况下也不会发生脱落等失效现象。本研究表明,利用激光内送粉宽带熔覆技术制备涂层,不仅效率高、与基材结合性好,且所得涂层组织致密均匀,各方面性能优异,为大面积涂层制备提供了一种新的思路。

关键词：光内送粉宽带熔覆涂层制备温度场数值模拟光路仿真

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太阳辐射计视场角有限步长扫描定标方法研究

太阳辐射计视场角有限步长扫描定标方法研究

作者：杨久春合肥工业大学

学位级别：硕士

太阳辐射计是研究气溶胶光学特性的重要地基遥感设备之一,其定标精度是气溶胶信息定量化的基础和前提,而视场角(Field Of View,FOV)是太阳辐射计的关键参数,在传递定标和室内积分球定标过程中发挥着重要作用。基于地基气溶胶观测网SONET... 详细信息

太阳辐射计是研究气溶胶光学特性的重要地基遥感设备之一,其定标精度是气溶胶信息定量化的基础和前提,而视场角(Field Of View,FOV)是太阳辐射计的关键参数,在传递定标和室内积分球定标过程中发挥着重要作用。基于地基气溶胶观测网SONET(Sun/sky-radiometer Oberservation NETwork),对其定标及仪器的关键参数FOV展开研究。本文主要阐述SONET观测网仪器CE318的定标原理,推导各个通道定标系数计算公式,分析传递定标与立体角之间的关系以及立体角与视场角之间的转换关系。从理论和实验的归一化对比结果表明,光源与FOV的重叠面积与仪器响应之间具有一致性。针对FOV实际测量中存在的问题,深入研究仪器的光路结构,根据光路中各元件之间的关系,计算相关参数,建立光路模型,得到了仿真数据;对仿真数据和以激光为光源的扫描测量数据对比分析,结合实验测量数据,提出视场角计算的新方法。基于以上理论分析与模拟仿真,设计传递定标实验和以675nm激光为光源的矩阵扫描实验,分别以间接测量和直接测量两种途径获取了近20台仪器的FOV。其中,通过传递定标方式获得的FOV,其相对精度范围在.78%586.3,而以激光为光源的矩阵扫描测量获得的FOV,其取值范围在31.15.1??,相对精度范围在.02%229.1。此外,对近20台仪器2年传递定标的FOV均值和矩阵扫描测量的FOV均值进行比较,其相对误差最大不超过2.50%。虽然传递定标获得的FOV相对误差偏大,但在历史传递定标次数较多的情况下,通过平均可以得到相对准确的FOV,同时也说明矩阵扫描在新的计算方法下,其值具有相对较高的可信度。总体来说,三种方法各有优劣,可以相互验证、相互补充,以获得更加准确的仪器视场角参数。

关键词： CE318太阳—天空辐射计视场角光路仿真传递定标矩阵扫描

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叶片二维红外温度场的扫描与修正

叶片二维红外温度场的扫描与修正

作者：刘思源哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

燃气轮机以其超高的热效率和优异的动力输出能力,被广泛应用在航空航天、舰船动力、电力开发等诸多邻域。燃气轮机内部的涡轮叶片是燃气轮机的核心热端部件,在高温、高压、高速旋转工作条件下,叶片结构承受着巨大的工作负荷,容易在运行... 详细信息

燃气轮机以其超高的热效率和优异的动力输出能力,被广泛应用在航空航天、舰船动力、电力开发等诸多邻域。燃气轮机内部的涡轮叶片是燃气轮机的核心热端部件,在高温、高压、高速旋转工作条件下,叶片结构承受着巨大的工作负荷,容易在运行过程中产生裂痕、变形甚至发生断裂等严重事故。涡轮叶片的寿命在很大程度上决定了燃气轮机整体的大修周期,所以对涡轮叶片表面温度进行实时监测对于研究燃气轮机的可靠性研究具有深远影响。通过实现叶片表面温度场的测量不仅能够实时监测燃气轮机的运行状况,同时对于分析验证叶片的加工工艺、冷却效能等都有十分重要的作用。本文通过计算流体力学方法对涡轮叶片的表面温度场进行了有限体积法的数值模拟计算,建立了燃气轮机正常运行状态下,叶片表面的温度、压强的数据变化模型。根据模拟计算得到的温度场分布特点以及探头的结构特点,本文构建了测温光路模型,对测温光路和测温动态过程进行了仿真模拟。通过实现扫描光路沿叶片径向方向的扫描,在叶片高速旋转运动过程中可以完成叶片表面的二维红外温度场的扫描测量。通过对比传统高温计和扫描式高温计对叶片表面的测温效果,验证了扫描式测温方案具有更加完整刻画叶片表面温度场分布的特点。辐射测温光路的角度以及测温点在叶片表面的形状大小变化都会使得测温探头捕获到的红外光谱能量发生变化,进而影响光电转换效率,从而对辐射测温结果造成影响。通过仿真光路结构和光斑变化的影响,研究分析了扫描探头不同状态下的测温效果。本文提出四种扫描测温方案,并且分析了各个方案的测温效果和测温特点。通过分析探头内部参数对光路角度以及测温距离的影响,本文提出了叶片表面测温位置坐标的计算算法。通过分析扫描式辐射测温探头在扫描中,光路角度和光盘形状大小在叶片旋转中发生的改变,得到叶片表面辐射温度的补偿和修正方法。同时研究了发射率对辐射测温的影响本文通过设计叶片表面发射率测量实验,得到叶片表面热障涂层厚度对发射率的影响,以及叶片表面发射率随波长和温度的拟合函数,优化了测温光谱波段的选择,从而为进一步优化改进辐射测温方法提供了条件。

关键词：涡轮叶片比色测温光路仿真温度场扫描发射率