纳米技术与精密工程 /nm/oa &nbsp;激光超声溢油油膜厚度遥测方法试验研究 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017301 针对我国目前缺乏测量距离远、精度高、量程大的海洋溢油油膜厚度遥测系统的问题,基于激光超声测量油膜厚度原理,提出了一种基于激光激发超声和激光多普勒测振仪测量的溢油油膜厚度测量方法,使用355 nm大能量脉冲激光器在油膜表面激发超声波,使用扫描式激光多普勒测振仪对油膜表面振动信号进行检测,通过二次相关法对超声波在油膜内传播的时间进行估计进而计算油膜厚度.搭建试验系统,在实验室条件下对不同厚度的油膜样品进行了测量,测量结果表明该试验系统油膜厚度测量结果与直尺直接测量结果相一致,实现了对溢油油膜厚度的测量,可应用于海洋溢油油膜厚度遥测. 2017年05月15 00:00 2017年3期 159 167 2624044 &nbsp;李一博, 齐翔, 王会芳 &nbsp;光镊力谱系统双光束串扰因素研究 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017302 &nbsp;&nbsp;为了降低和消除光镊力谱系统中双光阱之间的干扰,进一步提高测试精度,本文对双光阱光镊系统中两光束间串扰的成因及其对力谱测量的影响展开了研究.研究发现,高倍物镜组与样品池构成的光学结构会引起光束偏振态的改变,是双光束串扰形成的主要因素;偏振分光棱镜自身的分光特性是串扰产生的另一因素;光阱捕获的微球,虽然改变了光束的形状和传播方向,但在光束串扰方面贡献很小.双光束的串扰信号叠加在探测的光强信号上,影响了光阱刚度和位移灵敏度的标定,最终导致力学测量的偏差.光镊系统中双光束的串扰量在同一次实验的一定时间内基本稳定.根据双光阱光镊系统的这一特点,本文提出了实时测量双光阱光镊系统两光阱独立存在时和同时存在时双光阱的刚度和位移灵敏度的方法,并经多次实验求平均后得到两种情况下双光阱的刚度和位移灵敏度的比值,在后续实验中,将该比值作为修正参数对实测的力谱曲线进行修正.结果表明,该方法有助于减小双光束串扰的影响,优化力谱测量结果,测试精度提高3.4%. 2017年05月15 00:00 2017年3期 168 174 2381651 &nbsp;胡春光1, 王国庆1, 李宏斌1,2, 胡晓东1, 胡小唐1 &nbsp;空中光电位姿测量系统的抗干扰方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017303 &nbsp;为提高空中光电位姿测量系统的可靠性和环境适应性,分析了在复杂环境中工作时影响其成像质量的两种干扰因素:一是以阳光为主的杂光干扰,二是复杂天气条件下大气对光辐射的衰减.利用MODTRAN模型分析了不同条件下的天空背景亮度及大气透过率,并在此基础上提出以下抗干扰措施:选择近红外波段的大功率LED作为合作目标,提高了目标背景对比度;在光路中加入与LED匹配的窄带滤光片,消除了LED工作波段外杂光的干扰;在图像处理阶段采用特征分析的方法消除了阳光直射入镜头时的干扰.设计了模拟靶标,并通过实验验证了上述措施的可行性. 2017年05月15 00:00 2017年3期 175 180 2022888 &nbsp;王向军, 吕博 &nbsp;混沌粒子群优化的RBF神经网络在热油管道仿真中的应用 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017304 &nbsp;针对加热输油管道仿真中管道内油流温度和压力变化,本文基于神经网络算法,利用管道数据采集与监控(SCADA)系统获取的500组历史运行数据,建立了管道沿线温度和压力的预测模型.提出的预测模型采用混沌粒子群改进的RBF(CPSO-RBF)神经网络算法.对RBF神经网络的参数(中心和宽度)、连接权重进行优化,通过与其他方法对比可知提出的CPSO-RBF预测模型具有精度高、收敛快等特点.在日照仪征热油管道实际运行方案中验证了提出的CPSO-RBF预测模型的可行性. 2017年05月15 00:00 2017年3期 181 186 1876852 &nbsp;李树杉1, 张宇1, 周明1,2, 靳世久1 &nbsp;人体三维扫描结构光解相位方法研究 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017305 在三维表面测绘中,基于格雷码和相移的结构光三维测量技术在临床医学中已被广泛应用.由于环境光、相机以及被测人体表面反光不均匀等因素的影响,相位展开时容易出现错误.针对上述问题本文提出一种算法,采用一幅没有条纹投影的目标图像和一幅经过条纹投影的图像共同完成图像分割,以期提高格雷码投影图像的分割准确率,消除目标表面纹理和环境光线的影响.再对格雷码图像和四步相移图像进行解码,得到绝对相位,并对绝对相位进行周期错位校正,最终获得理想的相位信息.实验系统由一个投影仪和平行双目摄像头组成,先后对仿真头部模型以及人的小臂进行三维扫描,生成的三维点云结果表明了该算法的可靠性. 2017年05月15 00:00 2017年3期 187 192 2224526 &nbsp; <p>朱险峰, 侯贺, 韩玉川, 白云瑞, 吴植文</p> &nbsp;防护热板法快速测量物质导热系数 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017306 &nbsp;防护热板法(guarded hot plate, GHP)是测量隔热材料导热系数最精确的方法,此方法的传统系统稳态判断方法耗时长,采用的时间间隔固定,导致整体测量时间较长.为了缩短测量时间,本文提出一种基于动态周期识别的系统稳态判断方法,对热板加热功率进行卡尔曼平滑滤波和动态周期识别,变固定时间间隔为动态时间间隔,再对连续测量的4组导热系数进行判断,使其实时准确地反映系统的测量状态.利用此判断方法对绝热材料标准参比板的导热系数进行了测量,结果表明,测量时间缩短了大于25%,测量效率明显提高. 2017年05月15 00:00 2017年3期 193 198 2077889 &nbsp;索亚运, 李艳宁 &nbsp;1 000~2 500 nm宽波段的葡萄糖吸收光谱的测量波长优选 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017307 &nbsp;采用近红外光谱法无创测量人体血糖时,葡萄糖浓度变化引起的光强信号微弱,为了实现目标测量精度,需要选择适宜的测量波长使葡萄糖引起的吸收信号水平强于噪声信号水平.本文提出了基于最佳光程长的测量波长选择原则,可在测量灵敏度最大的条件下,评价葡萄糖吸收光谱的测量是否可行.以葡萄糖在水溶液中的测量为例,基于最佳光程长理论,对1 000~2 500 nm的每个波长均进行光程优化,以1 mmol/L的检测浓度为目标,筛选了可行的测量波段.结果表明,即使在最佳光程长下检测,该检测目标对测量光谱的重复性信噪比要求也非常高,当SNR达到10 000∶1时,仅有4个波段满足要求,分别是:1 000~1 160 nm,1 375~1 420 nm,1 590~1 640 nm和 1 870~1 910 nm.其中短波长波段1 000~1 160 nm对光谱信噪比的要求最低,且最佳光程长最长,皮肤穿透深度最大,显示了较好的应用前景.这一结果对皮肤中的葡萄糖测量的波长选择有较好的参考价值.此外,本文所提出的波长选择方法也同样适用于采用吸收光谱法对其他物质成分的测量. 2017年05月15 00:00 2017年3期 199 204 2101283 &nbsp;张紫杨, 孙迪, 刘冰洁, 孙翠迎, 刘瑾 &nbsp;视频中运动电车电线的实时自动检测跟踪算法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017308 针对无轨电车集电杆与电线脱落后无法自动连接的缺点,本文提出一种应用于无轨电车集电杆自动连接系统的电线检测跟踪算法.算法包括图像预处理、直线提取、电线聚类滤波3部分.首先提出一种快速滤波模版,结合Otsu算法得到滤波模版的分割阈值,提取电线二值图像.然后应用概率霍夫变换(PHT)获取直线信息集合.最后在霍夫空间下,使用系统聚类算法对直线集合进行聚类分组,结合电线特征获取正确电线位置信息.为了验证本文算法,对视频图像(25帧/s)进行测试,实验结果表明,该算法在复杂背景干扰下,能够高速、准确地提取电线位置. 2017年05月15 00:00 2017年3期 205 211 2499830 &nbsp;刘见昕1#, 蒲灿1#, 柴晓飞2, 孔昭松2, 汪毅1, 陈晓冬1, 郁道银1 &nbsp;呼出气体分析中内源性呼气生物标志物的定量测定方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017309 人呼出气体中含有数百种的痕量挥发性有机化合物(VOCs),其中的某些内源性VOCs可作为临床生物标志物.在当前复杂空气污染环境下,无论对于呼出气体分析/诊断还是环境暴露评估,呼出气体中内源性VOCs浓度的准确测定都非常重要.本文综述了国内外在该方向上的研究进展,讨论了在呼出气体样本采集、检测及分析等方面的研究现状和存在的问题,并结合当前技术水平提出了发展趋势的个人看法. 2017年05月15 00:00 2017年3期 212 216 1909007 &nbsp;杜振辉1, 甄卫萌1, 熊博1, 张哲远1, 李金义2 &nbsp;基于泰伯-莫尔效应的滚转角测量方法及其图像处理 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017310 针对同一物体首尾或不同位置的滚转角测量,提出了一种基于泰伯-莫尔效应的测量方法,其主要原理是利用Ronchi光栅形成的泰伯像与第2块Ronchi光栅形成莫尔条纹,两个光栅的夹角即为滚转角,泰伯-莫尔条纹的宽度和倾角会随滚转角的变化而变化,通过对泰伯-莫尔条纹宽度和倾角的计算可获得光栅副滚转角的大小.基于以上方法,建立了一种滚转角测量系统,并对条纹图像进行处理与分析.理论分析和实验结果表明该方法可以实现±5 400 arcsec范围内滚转角的测量,并且最小分辨力为0.78 arcsec. 2017年05月15 00:00 2017年3期 217 221 1806697 &nbsp;于雪, 刘庆纲, 刘超, 解娴, 郎垚璞 &nbsp;基于密切法加工等距特性的空间凸轮加工 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017311 &nbsp;利用微分几何理论从刀位局部优化的基本曲率方程导出了密切法加工的条件.再根据等距面的性质推导了等距面上的相对高斯曲率公式.据此,提出了密切法加工的等距特性,并利用此性质对圆柱滚子空间凸轮的上下廓面进行刀位的优化计算,最后采用Veritcut软件进行了加工仿真.结果表明,利用密切法的等距性质不仅可以简化刀位计算的难度,而且可以对圆柱滚子空间凸轮进行高精度的加工. 2017年05月15 00:00 2017年3期 222 226 1522061 &nbsp;宫虎1, 吴蜀魏1, 曹利新2, 刘健2 &nbsp;石英晶片剪切增稠抛光优化实验 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017312 &nbsp;剪切增稠抛光(STP)是利用非牛顿流体抛光液在抛光过程中产生的剪切增稠效应实现工件表面高效、低损伤的抛光.本文以材料去除率和表面粗糙度作为评价指标;采用田口法对石英晶片剪切增稠抛光过程中的4个关键影响参数:抛光液转速、工件倾斜角度、磨粒粒度、磨粒质量分数进行优化实验分析,得到最优抛光参数组合以及各主要工艺参数对抛光效果的影响程度;通过实验验证了优化结果的可靠性.对于材料去除率,工件倾斜角度的影响最明显,抛光液转速次之,再次是磨粒质量分数,磨粒粒度影响最小;对于表面粗糙度,抛光液转速的影响最明显,工件倾斜角度次之,再次是磨粒质量分数,磨粒粒度影响最小.通过信噪比平均响应分析,材料去除率优化参数组合为:Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 2 500#、磨粒质量分数18%、抛光液转速80 r/min、工件倾斜角度15°,石英晶片材料去除率最高达到12.25 μm/h;石英晶片最佳表面粗糙度参数组合为:Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5 000#、磨粒质量分数18%、抛光液转速80 r/min、工件倾斜角度15°,抛光1 h后石英晶片表面粗糙度<em>R</em><sub>a</sub>由300.08 nm降低至4.26 nm.&nbsp; 2017年05月15 00:00 2017年3期 227 233 2551862 &nbsp; <p>翁海舟1, 吕冰海1, 胡刚翔2, 邵琦1, 戴伟涛1</p> &nbsp;一种基于惯性压电马达的扫描隧道显微镜 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017313 本文描述了一款结构简单紧凑、可在强磁场和极低温条件下工作的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)系统.首先利用环氧树脂胶将4个氮化硅圆球和铍铜弹簧片对称粘接在绝缘导轨上,通过挤压的方式固定位于其中心的滑杆,然后将绝缘导轨粘接固定于压电扫描管的一端.借助于滑杆的惯性,将压电扫描管的4个外电极接地,给压电扫描管的内电极施加一路脉冲电压信号即可实现中心滑杆的步进,控制扫描探针向样品的逼近.逼近完成后,通过向压电扫描管的4个外电极分别施加两路频率不同的推挽电压信号即可实现样品表面的XY扫描,通过压电扫描管的内电极对扫描探针样品间距进行PID反馈调节控制.通过扫描Au(111)获得的清晰原子图像,验证了本STM系统的高稳定性和高精度.整个STM镜体外径尺寸只有15 mm,长度为25 mm,非常适合在极低温和强磁场等对STM尺寸有限制的极端环境中使用. 2017年05月15 00:00 2017年3期 234 237 1415226 &nbsp;庞宗强, 张悦, 戎舟