上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
光弹性实验中, 材料条纹值是联系光学现象和材料应力的唯一参数, 因而在每次实验前计量材料条纹值是非常必要的。条纹值的精确性与选取的实验计量点有密切的关联, 同时应考虑残余双折射和残余应力的影响。根据实验获取的全场数据, 在试件中选取多个点构成超定方程组, 结合相移技术, 运用最小二乘法确定材料条纹值。这种方法不仅能够确定条纹值, 而且可以得到试样中残余应力的参数。最后, 通过聚碳酸酯受压圆盘实验, 验证了新方法的可行性。
光弹性法 条纹值 等差线 相移法 photoelasticity fringe value isochromatic phase shifting
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
对于三维光弹模型, 次主应力及其方向沿入射光连续变化, 根据光学等效的原理, 可以将三维光弹模型等效为一个包含线性相位延迟器和旋光器的光学模型。在集成光弹法中, 对于每一个测量点, 研究者必需通过实验获取三个特征参数。提出了一种用于确定集成光弹中全场特征相位差的五步相移法, 给出了偏振光场中元器件的设置方法, 并运用Jones算子推导出相移法得出的光强公式。最后使用斜射法对径向受压圆盘进行实验, 验证了方法的有效性。
光学测量 三维光弹 集成光弹 相移法 特征相位 optical measurement three-dimensional photoelasticity integrated photoelasticity phase shifting characteristic isochromatic
Author Affiliations
Abstract
School of Optical Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
A method for isochromatic determination in three-fringe photoelasticity is presented. It combines the phase-shifting method with cubic polynomial curve-fitting technology to eliminate the errors caused by color repetition. We perform a demonstration of the method on a circular disc subjected to compressive loading and an injection-molded cover with residual stresses. The test results compare well with the theoretical results.
120.0120 Instrumentation, measurement, and metrology 120.5050 Phase measurement Chinese Optics Letters
2015, 13(10): 101202
1 浙江科技学院 信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310023
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
由于光谱盲源分离中的独立分量分析方法(ICA)在柴油品控参数近红外光谱定量分析时预测效果不理想, 稳定性不高, 本文提出了一种在稀疏特性下的盲源分离近红外光谱分析思路——近红外光谱稀疏分量分析法, 并用该方法预测了柴油沸点、密度、芳烃总量等品控参数。首先利用柴油校正集光谱样本训练冗余字典并完成光谱在该字典下的稀疏变换, 接着完成混合矩阵估计, 最后用混合矩阵与柴油品控参数建立回归预测模型。针对混合矩阵估计中光谱稀疏度不为一时聚状特征模糊导致无法确定聚类数的问题, 提出将AP聚类算法应用于聚类过程。实验表明, 近红外光谱稀疏分量分析法对柴油沸点、密度、芳烃总量预测的相关系数(R)、预测均方根误差(RMSEP)分别达到了98.91%,99.68%,99.43%和2.84,0.88×10-3,0.59, 性能优于ICA及全谱偏最小二乘(PLS)等传统方法。该方法可作为一种柴油品控参数检测的有效盲源分离定量分析方法, 并可推广于其它光谱检测领域。
近红外光谱 柴油检测 独立分量分析法 稀疏分量分析法 盲源分离 near-infrared spectroscopy diesel quality detection Independent Component Analysis(ICA) Sparse Component Analysis(SCA) Blind Source Separation(BSS)
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海200093
2 中国科学院 上海技术物理研究所,上海200083
为了实现模拟电路中电阻、电压或电流的数字控制调整的目的,通过使用PIC16F877A和AD5161实现一种电阻式数模转换电路设计。利用IIC总线对AD5161进行通信及设置,通过实测AD5161输出电阻值得到其工作特性,经误差处理和状态分析提高了电路线性度。验证该设计适用于工作电压小于AD5161供电电压的数字电阻输出调整场合,详细地描述了IIC总线通信过程,并给出了部分程序和具体流程图。
数字电位计 IIC总线 digital potentiometer inter integrated circuit bus AD5161 AD5161 PIC16F877A PIC16F877A
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海200093
设计了ST7920系列12864液晶显示模组符合Avalon MM接口规范的IP核， 建立了基于NiosⅡ的SOPC系统，实现了液晶屏的图形与字符显示。按照开发流程详细介绍了系统设计步骤与关键技术，其中LCD12864 IP核的硬件设计部分采用Verilog HDL编写并遵循Altera所建议的Avalon信号类型最新命名规则，LCD12864 IP核的软件设计部分给出了详细的C语言驱动代码与程序说明，并给出了图形显示的应用程序范例。对所设计的SOPC系统进行了实验验证，得到了理想的效果。
IP核 NiosⅡ NiosⅡ LCD12864 LCD12864 ST7920 ST7920 SOPC SOPC IP core
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
为了对汽车前照灯照度进行检测来保证行车的安全，现在相关技术行业主要把全屏幕摄像测试法应用在流水生产线上。针对该检测方法占地面积较大，而且在中心基准点 HV对准方面存在影响测量精度的问题，本文提出了在全屏幕测试法的基础上加以改进的设计方案。该方法根据菲涅尔透镜和球透镜的光学特性来对系统进行优化，采用光学软件 LightTools进行整个系统的仿真来验证系统设计的正确性。实验结果表明，采用球透镜的改进系统在前照灯照度的测量精度方面优于菲涅尔透镜。由于系统占地面积小，而且球透镜的聚光特性也能很好的解决 HV基点的对准问题，所以该系统具有很广泛的市场前景。
照度 全屏幕摄像测试法 菲涅尔透镜 球透镜 illuminance full screen video method Fesnel lenses globe lens
1 浙江科技学院近红外应用技术研究室, 杭州 310023
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
针对抑制近红外光谱噪声与保留光谱信号细节的矛盾, 提出一种基于噪声方差估计的小波域降噪方法。该法对光谱信号小波域高频系数建立了两状态高斯混合模型, 用 EM算法估计模型系数, 推证模型对噪声方差准确估计特性, 将估计得到的噪声方差建立了阈值降噪模型。实验建立黄酒近红外光谱快速预测酒精度偏最小二乘模型, 对比分析 Penalty阈值、Brige-Massart阈值和缺省阈值三种小波阈值降噪模型的降噪效果, 验证了该法比上述三种常规阈值降噪模型具有更优的降噪效果, 能有效应用于近红外光谱处理。
小波变换 高斯混合模型 降噪 方差估计 近红外光谱 Wavelet transform Gaussian mixture model noise reduction variance estimation near infrared spectroscopy
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 浙江科技学院信息与电子工程学院，杭州 310023
3 浙江科技学院自动化与电气工程学院，杭州 310023
4 浙江科技学院生物与化学工程学院，杭州 310023
本文以黄酒近红外透射光谱为研究对象，探讨光谱预处理方法对黄酒酒精度快速定量检测模型的影响，对比分析了采用平滑、一阶导数、二阶导数、多元散射校正、标准正态变换结合去势等五种传统方法和小波变换、傅里叶变换、正交信号校正等三种新方法预处理后光谱的偏最小二乘建模效果。结果表明，正交信号校正处理后，模型交叉验证R 和RMSECV 分别为0.998 和0.135 7，优于其他预处理方法。具有降噪性能的算法预处理性能要优于具有锐化性能的算法，说明了光谱中的随机噪声是影响建模精度的主要因素。研究结果为建立稳健的黄酒酒精度近红外快速检测模型提供了有效的预处理方法，对黄酒品质在线快速检测具有参考价值。
近红外光谱 预处理算法 黄酒 酒精度 正交信号校正 near infrared spectroscopy spectral pretreatment rice wine alcohol orthogonal signal correction
为了探讨三次方位相板在大景深CCD衍射受限成像系统中的作用和分析由三次方位相板引起的成像相移现象，采用原理对比分析及仿真实验的方法，得到了轴向离焦参数ψ和位相板系数α与成像系统调制传递函数及成像相移量s的关系函数，以及物方离焦量w为波长的0，50，150，300倍时普通成像系统与大景深成像系统的轮辐成像图。分析及实验结果表明，位相板以降低系统光学传递函数对轴向离焦量敏感程度的方式实现大景深成像，同时必然引起成像相移，且相移大小与景深放大倍数及位相板系数间存在一定对应关系。而适当控制景深放大倍数并合理选择位相板系数能够有效减小成像相移，获得满意的成像质量。
成像系统 景深 三次方位相板 相移 imaging system depth of field cubic phase plate phase shift
