1 北京建筑大学土木与交通工程学院，建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室，北京 100044
2 北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044
3 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083
4 北京建筑大学建筑与城市规划学院，北京 100044
5 北京建筑大学建筑遗产研究院，北京 100044
本文采用X射线荧光分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG)、压汞测试(MIP)和场发射扫描电子显微镜(SEM)等手段，研究了产地来源和陈化方式对石灰成分、结构和宏观性能的影响。结果表明：不同产地石灰中Ca和Mg元素的含量不同。石灰在陈化过程中，陈化方式、产地来源和陈化时间均会影响氢氧化钙的晶粒尺寸和晶体形貌，氢氧化钙的晶粒尺寸均随着陈化时间的延长而减小；浸水陈化效果优于密封陈化和天然陈化效果；产自南石楼地区的石灰采用浸水陈化时所制备的石灰晶粒尺寸更小，活性更高，氢氧化钙含量更高，在成型硬化和养护后可以形成更加致密的微结构，且具有更优异的力学性能。本研究将为古建修缮用石灰的制备和工程应用提供指导。
产地来源 陈化方式 石灰 组成 微观结构 力学性能 origin aging way lime composition microstructure mechanical performance
针对全固态直线变压器驱动源（LTD）中大规模开关同步触发的需求，基于游标法和预相移技术设计了一种全新的双通道同步高分辨率数字时间转换器（DTC）。在原有游标DTC的基础上提前计算不同生成脉冲相位重合位置的关系，通过相位移动和相位检测使时钟信号提前满足相位关系，以实现同时触发多个不同宽度脉冲信号的目的。详细阐述了DTC的实现原理和电路设计模块，并对其进行了仿真和现场可编程门阵列（FPGA）实现，同时对实现结果进行测试、分析和讨论。在Xilinx ARTIX-7 FPGA开发板上实现了第一个脉冲信号的分辨率为0.85 ps，微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）分别为−1.255～1.166 LSB和−7.33～7.05 LSB。 第二个脉冲信号分辨率为17.1131 ps， DNL和INL分别为−0.0987～0.105 LSB和−0.717～0.735 LSB, 且在0～80 ℃的环境温度中依旧可以保证DTC的性能。结果表明此DTC具有实现简单、成本低， 性能高效等优点。
数字时间转换器 游标法 预相移 模式时钟管理器 同步触发 digital-to-time converter vernier method pre-phase shift MMCM synchronous trigger 强激光与粒子束
2023, 35(3): 035006
1 北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室，北京 100044
2 北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044
3 北京建筑大学建筑与城市规划学院，北京 100044
4 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083
长城是世界文化遗产，长城灰浆是其保护修缮中的关键材料。本研究通过X射线荧光光谱分析、X射线衍射分析、热重分析、场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱分析等对延庆及怀柔地区长城砌筑灰浆以及延庆长城不同部位灰浆的成分组成、晶体结构、微观形貌等进行系统剖析。结果表明，延庆和怀柔地区长城砌筑灰浆成分差异较大，怀柔灰浆中Mg、Si和有机物含量远高于延庆灰浆，这是由于怀柔灰浆石材原料中可能含有较多的菱镁矿，而且怀柔灰浆中含有少量的砂子。两地砌筑灰浆中均含有糯米，糯米使CaCO3晶粒尺寸变小，结构更致密。同一地区不同部位和用途的灰浆组成也存在差异:灌浆灰浆与其他种类的灰浆差异较大，含有较多的砂子和石子，石缝灰浆中含有少量的细砂；路面砌筑灰浆碳化不充分，含有少量的Mg(OH)2和Ca(OH)2；砖砌筑、勾缝、路面砌筑灰浆中检测到糯米的存在，灌浆和石缝灰浆中未检测到糯米。本研究将为长城修复灰浆的配制提供理论依据。
明代长城 灰浆 糯米 成分 微结构 差异 the Great Wall of Ming Dynasty mortar glutinous rice composition microstructure difference
针对半导体激光器中纳秒级脉宽的驱动电路脉冲宽度范围小、无法调节的问题，提出一种脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计方案。根据现场可编程逻辑门阵列（FPGA）技术和半导体激光的工作原理，搭建了半导体激光驱动电路的一般模型，并进行了仿真与实验分析。以FPGA开发板为控制核心，使用高速金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）驱动芯片DE375作为开关，实现驱动电源及半导体激光器的精密控制。该电路输出的脉冲电流幅值可达40 A，脉冲宽度为5~200 ns，重复频率为0~50 kHz，上升沿宽度小于5 ns，有效增强了半导体激光器驱动电路的功能。
激光器 半导体激光器 脉冲宽度调制 驱动电源 高速金属氧化物半导体场效应晶体管 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2114001
提出一种分区间曲线拟合方法来准确获取干涉条纹的中心点。该方法根据干涉条纹图灰度值分布规律, 首先对干涉条纹R值图进行高斯低通滤波, 在保留原始条纹信息的基础上去除噪声;然后,在滤波后的图像中选取法线方向的一列像素值,得出灰度分布曲线;最后,截取邻近峰值的一段图像,对增、减两个区间进行分段曲线拟合,求得两段曲线拟合函数的交点即为干涉条纹中心。实验证明,该方法具有较好的曲线拟合效果,其速度相对于Steger算法提高了近10倍。该算法能有效地根据干涉条纹灰度分布规律得到干涉条纹中心点,具有运算简便、精度高、抗干扰的特点。
测量 干涉位移测量 中心点提取 区间拟合 高斯滤波 激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0812002
强激光与粒子束
2019, 31(12): 124001
针对现有的测量系统中线结构光标定方法存在的局限性,设计了一种新的标定方法。该方法通过避免光条与靶标参照物上的棋盘相交,提高了特征点的提取精度,并通过增加用于拟合光平面的特征点数量来提高标定的精度。连接光条中心任意特征点与相机中心以形成一条直线;联立直线方程与靶标参照物平面方程,求解特征点在相机坐标系下的坐标,继而求解2条及以上的光条中心点在相机坐标系下的坐标;基于最小二乘法,利用所有光条中心特征点计算光平面在相机坐标系下的方程。实验结果表明,该方法的准确性和鲁棒性均优于现有的标定方法。
成像系统 线结构光 光平面标定 坐标转换 非接触测量 激光与光电子学进展
2019, 56(22): 221101
针对激光显示技术中的散斑干扰，提出了一种利用外腔半导体激光器来展宽光谱的散斑抑制方法。利用外腔半导体激光器中光反馈引起的自混合干涉效应，适当调节反馈强度使激光器进入相干坍塌态，以获得具有宽带发射特性的激光。然后将该宽带激光光源用于散斑测量系统，由于光谱展宽降低了激光的时间相干性，从而散斑现象能够得到有效抑制。实验结果表明，在自由空间反射光路中，当激光器处于相干坍塌态时，光谱展宽至6 nm且为多纵模振荡，散斑对比度降低至0.049。
激光显示 散斑抑制 自混合干涉效应 相干坍塌 laser display speckle suppression self-mixing interference effect coherence collapse
1 天津大学 电子信息工程学院，天津 300072
2 中国电力科学研究院 信息通信研究所，北京 100192
针对五步相移干涉测量，提出了一种新的质量图用于引导路径预测区域增长算法。首先基于分支设置处理残差点，直至相位图中所有残差点都被平衡。然后将包裹相位图按质量值分割为若干区域，把分支对应的质量值设为最低，按质量值由高到低顺序对每一区域的相位进行路径预测区域增长方式的去包裹，若区域间有交界，则通过调整偏移量的方法进行融合处理。软件仿真和实验验证结果表明，与传统区域增长算法相比，新算法准确度更高，计算速度更快。
区域增长 相位去包裹 质量图 五步相移 region-growing phase unwrapping quality-guided map five step phase shift
1 广西玉柴机器股份有限公司, 广西玉林 537005
2 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室
3 天津大学电子信息工程学院, 天津 300072
为了获取某种型号内燃机工件的三维形貌数据, 设计了线结构光非接触方式的移动扫描测量系统。探索出了以虚拟双目立体视觉原理为理论基础的相机光心平移轨迹所在直线的方向余弦标定的实现方法, 从而确定由系统中各局部坐标系变换到系统全局坐标系的旋转矩阵 R和平移向量 T, 进而求出系统中各个局部坐标系原点在系统全局坐标系下的坐标值, 最后得到相机光心移动轨迹所在直线的方向余弦。探索出利用相机的移动距离及方向余弦将局部坐标系数据转换至全局坐标系的计算方法, 扫描获取了某种型号柴油机缸盖的三维形貌点云数据, 在此基础上设计算法从中提取出气道口的中心坐标, 测量精度较高。采用逆向工程软件对工件进行了表面重构, 结果与实际表面特征信息吻合良好。
线结构光 三维形貌 虚拟双目立体视觉 line structured light three-dimensional morphology virtual stereo vision
