水中硝酸根含量的实时监测是一个亟待解决的现实问题, 为了满足硝酸根监测的实时性要求, 避免采样、预处理等繁琐的步骤, 提出了一种新型的原位监测硝酸根传感器系统的研究设计, 介绍了系统的工作原理和构成, 该仪器利用双光束单波长标准测量法, 不仅能有效消除材料及粒子散射对测量的干扰, 而且简化了设计结构。并用紫外分光光度计进行了模拟实验, 实验证明, 这种新型的传感器系统能够满足指定水域的硝酸根实时监测要求。

针对现有光学加工抛光头运动方式由于光栅形或螺旋形等对称扫描方式带来的运动轨迹间的迭代误差，提出随机轨迹抛光运动方式。随机轨迹方法通过随机轨迹算法随机生成镜面离散点的抛光顺序和抛光轨迹，采用随机轨迹驻留时间补偿方法控制镜面离散点的驻留时间，对各个点进行相应大小的材料去除。实验结果显示，随机轨迹方法产生的抛光运动轨迹表现为混乱分布，从而把运动轨迹间的迭代误差均匀分布在整个镜面上，与规则运动轨迹方式相比降低了轨迹误差分布。

A new removal optimization method called submerged jet polishing (SJP) is reported. Experiments are conducted to obtain the removal shape. Results of SJP indicate that a Gaussian shape removal function can be obtained and that the removal rate is sensitive to variations in the standoff distance. SJP is applied to the corrective figuring of a BK7 optical glass. The flatness is improved from photovolatic (PV) 0.066 \lambda to 0.024 \lambda (\lambda=632.8 nm) after three iterations, and the root mean square (RMS) value is improved from 0.013 \lambda to 0.00395 \lambda. The experimental result indicates that SJP has a capability for ultra-precision figuring and can be applied in polishing complex-shaped surfaces.

针对计算机控制光学表面成形中光学表面存在中高频误差的问题，提出了一种基于驻留时间补偿的有效控制方法。分析了抛光误差的形成机理和影响因素，对系统的误差影响因素进行分类和定量描述，构建了抛光过程中磨损影响因子、浓度变化影响因子和系统影响因子。基于各影响因素的影响因子对抛光驻留时间的求解函数进行了修正，提出采用离散最小二乘法对修正的函数求解驻留时间。研究表明：这种补偿方法能提高计算机控制光学表面成形技术中加工模型的精度，减小光学表面的残余误差

研究了射流抛光材料去除面形不呈理想的对称形和重复抛光材料去除量的波动不稳性，分析认为射流抛光过程稳定性和误差因素会影响材料去除的不稳定性。分析了射流系统的误差影响因素，其主要由压力波动、磨粒沉降作用和流体的紊动作用等部分组成，并研究了各误差影响因素的产生机理和对材料去除的影响。通过仿真和实验分析，得到压力波动、磨粒沉降作用和流体紊动作用的波动范围，构建了基于各误差的材料去除稳定性的完整表达式，理论计算误差范围与实验误差范围吻合。

It is important for precise fabrication to research the material removal model of polishing. Simulation is done by computational fluid dynamics for fluid jet polishing (FJP). Numerical research and theoretical description for abrasive particles discrete system are taken by population balance modeling method, and experiments are taken to research the removal profile by vertical fluid jet polishing (VFJP). The results of experiment and simulation show that the removal profile of VFJP turns on a W-shaped profile. By analyzing the material removal mechanism of FJP that material is removed by particles impinging wear and wall movement erosion, the mathematical material removal model of VFJP is enduced. Comparing the mathematical material removal model with the experimental removal profile, it is found that the mathematical material removal model of VFJP is accurate.

冲击角度会影响冲击射流的动力特性,对射流抛光的材料去除面形和去除量大小有重要的影响。利用计算流体动力学理论进行了冲击角度对射流抛光中材料磨蚀的影响的仿真和实验研究,分析了冲击角度对冲击射流特性的影响,结合实验研究,基于射流厚度、壁面速度和压力等几个方面分析了冲击角度对材料去除面形的影响,得到了材料去除分布与冲击角度的去除模型的关系描述公式,其材料去除面形分布与实际抛光面形能很好的符合。

分析了喷射距离对射流抛光效果的影响, 基于计算流体动力学进行了喷射距离的分析和优化.通过构建射流抛光不同喷射距离的物理模型, 采用能更好地处理流线弯曲程度较大的流动的RNG k-ε紊流模型应用于射流抛光的数学建模, 使用SIMPLEC算法对射流模型进行数值计算, 得到了不同模型的射流抛光冲击射流流场及工件壁面上的冲击压力、紊动强度、壁流速度分布.根据射流抛光对冲击射流特性的要求, 比较和分析不同喷距模型的数值仿真结果, 结果显示, 射流抛光最优化喷距范围为喷嘴口径的10倍至12倍之间.

理论分析了射流抛光的紊动冲击射流特点,构建了射流抛光的垂直冲击射流模型和斜冲击射流模型。根据射流抛光冲击射流的特点,比较各种流体模型后,采用RNG k-ε模型应用于射流抛光模型的计算。利用计算流体力学理论的二阶迎风格式对抛光模型方程离散,用SIMPLEC数值计算方法对射流抛光过程的紊动冲击射流和离散相磨粒分布进行数值模拟,得到了射流抛光过程的连续流场和离散相磨粒与水溶液的耦合流场,同时计算出了抛光液射流在工件壁面上的压力、速度、紊动强度、剪切力分布和磨粒体积质量分布,分析了垂直射流抛光模型和斜冲击射流抛光模型紊流流场的特点。

在大型光学跟踪探测系统中, 频繁的自动对焦会导致光轴晃动, 引起拍摄的图像产生抖动, 对光学设备测量精度产生影响。针对实时光电探测设备的自动对焦技术, 提出一种对当前图像的清晰程度判断的快速算法。根据图像的清晰程度, 决定光学设备的自动对焦触发时间。首先对目标区域进行变换, 得到典型目标区域的梯度, 检测目标的边缘线及其方向, 对梯度数值拟合, 计算边缘的锐度分布。根据光学测量设备的分割精度要求事先确定阈值, 通过锐度分布函数值, 决定光学测量系统是否需要自动对焦。通过对上万帧不同序列图像的测试, 该算法判断的有效性达到93%。判断一帧图像的时间在2 ms以内。