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基于多波长干涉的瞬态轮廓检测Mirau显微镜

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光子学报 2024年第1期53卷 57-65页

作者：龚玉婷吕鑫刘维孔明中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

针对单波长Mirau干涉显微镜存在测量范围小和2π模糊等问题,提出了多波长Mirau偏振干涉显微镜,以实现微观轮廓的大动态范围测量的和表面粗糙度等显微结构的瞬态检测。系统利用R、G、B三个单色LED光源实现多波长干涉;利用彩色偏振相机获... 详细信息

针对单波长Mirau干涉显微镜存在测量范围小和2π模糊等问题,提出了多波长Mirau偏振干涉显微镜,以实现微观轮廓的大动态范围测量的和表面粗糙度等显微结构的瞬态检测。系统利用R、G、B三个单色LED光源实现多波长干涉;利用彩色偏振相机获取瞬态相移干涉条纹图,降低实时瞬态检测中复杂的环境扰动影响;利用线栅偏振片调节条纹对比度,满足不同被测对象的反射率检测要求。为验证系统方案的可行性,经过系统误差补偿校准后测量标称值为1.9939μm的标准微米台阶,结果与标称值的偏差约为5.4 nm。利用该方法与Wyko干涉仪对金刚石车削凸面反射镜表面微观轮廓和表面粗糙度进行测量,表面粗糙度测量结果均方根值偏差为3.7 nm,验证了该系统可实现高精度的大动态范围测量。

关键词：多波长干涉瞬态检测偏振成像 Mirau干涉显微镜误差校正

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共程Tolansky干涉圆环嵌套现象分析

光学学报 2024年第5期44卷 237-244页

作者：欧阳烨锋许子杰张宝武朱玲方振远罗贤欢孙怡中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

针对共程Tolansky干涉测量中出现的干涉圆环嵌套问题,基于多光束反射原理建立了分析模型,通过将MATLAB的仿真实验和实体双臂Tolansky干涉系统相结合的方式进行交叉验证,结果显示嵌套环确实是由光束在干涉分光镜和干涉反射镜之间来回反... 详细信息

针对共程Tolansky干涉测量中出现的干涉圆环嵌套问题,基于多光束反射原理建立了分析模型,通过将MATLAB的仿真实验和实体双臂Tolansky干涉系统相结合的方式进行交叉验证,结果显示嵌套环确实是由光束在干涉分光镜和干涉反射镜之间来回反射产生的多光束干涉造成的。由仿真和实验的验证显示可知,通过合理调整干涉分光镜的透射率、反射率和干涉反射镜的反射率可以对嵌套现象进行有效地抑制,为后续利用共程Tolansky干涉进行精密测量提供了理论和实验指导。

关键词：物理光学 Tolansky干涉共程干涉非定域圆环嵌套

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单目视觉测量球体颗粒位姿

激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 298-303页

作者：李江杰孔明刘璐赵云琨陈江楠中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

为实现对流化床中目标颗粒空间位姿追踪测量,开发了一种基于单目视觉及彩色纹理编码球体的位姿测量系统。针对空间位置定位,建立了空间球体成像模型,并基于小孔平面成像模型及相机坐标转换模型,结合空间解析几何相关理论,分析了单目位... 详细信息

为实现对流化床中目标颗粒空间位姿追踪测量,开发了一种基于单目视觉及彩色纹理编码球体的位姿测量系统。针对空间位置定位,建立了空间球体成像模型,并基于小孔平面成像模型及相机坐标转换模型,结合空间解析几何相关理论,分析了单目位置测量原理。考虑球体颗粒无法通过自身形状特征实现空间姿态测量,引入纹理特征,通过提取目标颗粒纹理,比较并建立其与合成库中已知方向图像之间的相似关系,实现空间姿态的测量。根据以上理论分析,搭建实验系统并进行了一系列实验。结果表明,位置测量综合误差率不大于0.5%,姿态测量误差不大于2°,验证了所提模型的有效性和可行性。

关键词：机器视觉空间位姿视觉模型匹配算法特征融合

基于可视化技术的叶轮外径对泵自吸特性的影响

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排灌机械工程学报 2024年第5期42卷 456-462页

作者：章慧妍牟介刚杨雪龙邹道杭吴紫阳王奭寅中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

为清晰直观地研究自吸泵在不同叶轮外径下的自吸特性,基于可视化技术,搭建可视化试验台,使用高速摄像机记录并比较5种不同叶轮外径的自吸泵在试验过程中的自吸时间和自吸泵内部各区域的气液流动状态瞬态变化,并对自吸式离心泵的自吸特... 详细信息

为清晰直观地研究自吸泵在不同叶轮外径下的自吸特性,基于可视化技术,搭建可视化试验台,使用高速摄像机记录并比较5种不同叶轮外径的自吸泵在试验过程中的自吸时间和自吸泵内部各区域的气液流动状态瞬态变化,并对自吸式离心泵的自吸特性进行研究.研究结果表明:可视化试验能够准确捕捉泵内气液两相流动,其流动状态是瞬态且清晰的,可以清楚揭示不同叶轮外径D 2对自吸泵在自吸过程中各个阶段气液两相流态的影响变化过程;叶轮外径改变影响其出口与隔舌的间隙,从而使泵内气液混合状态以及混合流体中气泡的特征发生变化,在一定范围(D 2/160为0.963~1.000)内,叶轮外径与自吸泵的自吸性能成正比,随着叶轮外径增大,泵内气液混合效率提高,自吸时间减短,自吸性能越好,反之,外径减小则泵的自吸性能越差;当叶轮外径减小到一定程度(D 2/160小于0.963)时,气液混合过程停滞,自吸泵无法进行自吸.

关键词：自吸泵可视化技术叶轮外径自吸特性试验

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温度对撞击器内颗粒沉积粒径影响的研究

力学学报 2024年第1期56卷 79-93页

作者：彭慧池辉徐聪尹招琴包福兵凃程旭中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 福建省计量科学研究院福州350003

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞... 详细信息

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞击器内的气-固两相流动进行数值模拟,使用有限体积方法(FVM)研究了在绝热和换热两种情况下,气溶胶温度变化(-40℃~60℃)对颗粒沉积率的作用,并分析其对颗粒粒径分离的影响.结果表明:在壁面绝热情况下,随着气溶胶温度的升高,颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率逐渐降低,颗粒收集数量减少;在气溶胶和壁面换热情况下,随着气溶胶温度的升高,大颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率降低,小颗粒正好相反.此外,不同气溶胶温度下的颗粒收集效率曲线存在一个交点,交点两侧大小颗粒的收集效率随温度的变化情况相反.通过研究温度对撞击器颗粒收集的影响,可以对颗粒分径结果进行修正,获得更精确的粒径分布.

关键词：惯性撞击器气溶胶温度颗粒沉积颗粒收集效率拉格朗日多相模型

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含重力多相流系统的离散玻尔兹曼建模

工程热物理学报 2024年第1期45卷 135-142页

作者：王霜锷林传栋严微微苏咸利杨立臣孙佳坤孙笑朋中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

本文提出了适用于含重力多相流系统的离散玻尔兹曼模型(DBM)。该模型基于动理学理论,使用形式统一的离散Boltzmann方程描述多相流的演化过程。在方程右侧,加入相变源项用于描述相变现象,同时引入了外力项,用于描述重力场的影响。该DBM... 详细信息

本文提出了适用于含重力多相流系统的离散玻尔兹曼模型(DBM)。该模型基于动理学理论,使用形式统一的离散Boltzmann方程描述多相流的演化过程。在方程右侧,加入相变源项用于描述相变现象,同时引入了外力项,用于描述重力场的影响。该DBM使用二维33速模型,此速度模型是基于Hermite多项式理论建立的。通过Chapman-Enskog多尺度分析可以证明,该DBM除了能够恢复包含分子间相互作用和外力的Navier-Stokes方程组之外,还具有描述一定热力学非平衡行为的功能。最后,通过四个数值算例(自由落体,气液共存曲线,Sod激波管,气泡融合)验证DBM的正确性。

关键词：多相流相变离散玻尔兹曼方法非平衡效应

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圆锥面拟合的太赫兹发散角精密测量研究

计量学报 2024年第1期45卷 24-29页

作者：黎雅恬方波邬佳璐方灿蔡晋辉中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州330018

针对太赫兹(THz)光束发散角精密测量问题,以单频连续波太赫兹源为研究对象,搭建了基于圆锥面拟合的太赫兹发散角测量装置。通过研究太赫兹光束的传播模式,分析其在空间上的光强分布特性,提出将太赫兹输出光束在远场范围内视作圆锥曲面,... 详细信息

针对太赫兹(THz)光束发散角精密测量问题,以单频连续波太赫兹源为研究对象,搭建了基于圆锥面拟合的太赫兹发散角测量装置。通过研究太赫兹光束的传播模式,分析其在空间上的光强分布特性,提出将太赫兹输出光束在远场范围内视作圆锥曲面,利用太赫兹探测器采集光斑图像,根据图像的边缘点坐标构建圆锥曲面,借助间接平差对边缘点数据做预处理并进行参数迭代与圆锥面拟合计算出光束发散角数值。结果表明,被测100 GHz的太赫兹源发散角为2.73°,相对扩展不确定度为3.8%(k=2)。

关键词：发散角测量太赫兹光束圆锥面拟合太赫兹探测器不确定度评定

无源无线应变传感器中压电材料接触力学模型研究

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 243-251页

作者：李子帆邹希岳梁晓瑜胡斌中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 中国特种设备检测研究院北京100029

针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测的石英... 详细信息

针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测的石英谐振频率偏移。首先,建立了半椭圆接触模型,研究接触力、激励电压、接触元件形状对石英的影响,以提高传感器性能;其次,设计了石英加载装置,实现石英表面微力加载研究;最后,搭建了无源无线应变传感系统,传输距离可达5 cm,分辨率约为4.2 Hz/με,应变测量范围为600με,重复性实验显示RSD为5.47%。实验结果表明,该传感系统具有良好性能,在未来将与无人机结合为大型结构应变测量提供有效的解决方案。

关键词：体声波无源无线传感器应变测量接触力学

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基于图像处理的微通道流道板表面缺陷检测方法研究

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电子测量与仪器学报 2024年第2期38卷 40-48页

作者：郭江龙蒋庆曹松晓宋涛中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

针对工业自动化生产中微通道流道板复杂结构表面缺陷自动检测的需求,提出了一种基于图像处理的流道板表面缺陷检测方法。该方法针对流道板CV孔和膨胀阀孔中常见的凹坑缺陷和破损缺陷,首先通过霍夫圆检测提取ROI区域剔除背景区域干扰,利... 详细信息

针对工业自动化生产中微通道流道板复杂结构表面缺陷自动检测的需求,提出了一种基于图像处理的流道板表面缺陷检测方法。该方法针对流道板CV孔和膨胀阀孔中常见的凹坑缺陷和破损缺陷,首先通过霍夫圆检测提取ROI区域剔除背景区域干扰,利用高斯滤波对ROI图像进行滤波处理,并使用二值化和形态学腐蚀运算对干扰噪点进行过滤从而凸显缺陷特征,之后使用Two-Pass算法和种子填充法计算连通域实现凹坑缺陷的检测;使用圆查找找到孔端面内外圆进行圆环展开并采用Canny边缘检测算子查找缺陷轮廓,筛选轮廓面积实现破损缺陷的检测。通过对比实验,验证了本文方法相较于传统表面缺陷检测方法,在流道板缺陷样本的检测中有更高的检出率。本文方法经验证,对流道板表面缺陷检出率稳定在92%以上,且算法处理速度快、鲁棒性强,实现了快速、非接触式的高精度检测,满足了工业自动化需求。

关键词：缺陷检测流道板图像处理感兴趣区域

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