一、光纤传感器测量表面粗糙度（论文文献综述）
王文娟[1]（2021）在《基于光谱共焦原理的表面粗糙度测量方法研究》文中研究表明表面粗糙度作为表征工件表面微观不平整度的重要技术指标,对其进行准确高效的测量尤为重要。现有接触式表面粗糙度测量方法存在检测速度较慢且易划伤被测表面等问题,近年来,光谱共焦测量技术以其可以实现非接触式测量,测量精度高等优点在粗糙度测量领域表现出良好的应用前景。本文基于光谱共焦原理,提出了一种基于白光LED光源的光纤式光谱共焦测量方法,实现了对被测物体表面粗糙度的非接触式测量。本文的主要研究内容如下:对几种常见的表面粗糙度测量方法进行了分析,为实现高精度、非接触式表面粗糙度的测量,设计了光谱共焦测量系统方案。开展了基于光谱共焦原理的表面粗糙度测量方法研究,在论述光谱共焦测量原理的基础上,对系统性能进行了分析。设计了光纤式光谱共焦测量系统结构,并利用ZEMAX光学设计软件完成了共焦光学系统及光谱测量系统的设计。在共焦光学结构的设计过程中,色散物镜的工作波段为400nm-700nm,轴向色散达到1.705mm,像差衍射到达极限。同时对色散物镜的成像情况进行分析,选择数值孔径为0.22的Y型光纤。在光谱测量系统的设计过程中,对系统各部件进行分析,同时设计了基于光栅和光电阵列探测器CCD的系统结构,光谱测量系统的分辨率可达0.5nm。设计了光谱信息处理算法,该算法包括光谱信息预处理、滤波去噪算法、峰值波长提取算法及数据拟合算法,消除了预处理过程中暗信号和噪声信号造成的影响,并解决了峰值波长与聚焦点距离之间的非线性拟合问题。依据光谱信号特点,采用中值滤波算法对随机噪声进行消除,为了确保准确寻峰,采用高斯算法完成峰值波长的提取。设计了全局最优分段拟合的方法,消除数据拟合过程中的病态问题,有效提高了数据拟合精度。最后,搭建并调试表面粗糙度测量系统,完成了光谱仪标定和系统标定,并选取粗糙度标称值为6.3μm端铣加工的比较样块进行检测。根据表面粗糙度评定方法,计算得到表面粗糙度参数Ra值为6.29μm,Rz值为29.52μm。
权志强[2]（2021）在《微纳结构非接触光学表征与片上光学效应研究》文中研究表明微纳结构往往赋予材料/器件独特的力学、物理及化学性能,其在光学领域的研究可以分为运用光学原理对器件表面的微纳结构实现非接触无损检测以及研究微纳结构在如何影响器件的光学性能两方面。对于微纳结构的非接触光学表征包括粗糙度检测以及纹理方向检测,通过结合纵向的粗糙度信息以及横向的纹理信息即可以实现对微纳结构的三维表征。基于光学的非接触式粗糙度检测方法包括白光干涉法、共聚焦显微镜测量法、散射法等。由于散射法的结构简单、检测方便等优势成为了粗糙度检测的重要检测方法;而在二维平面内对微纳结构的纹理方向检测目前依旧依赖于共聚焦显微镜此类的高精度大型仪器,快速便捷的非接触纹理方向检测尚未有所报道。本文基于Beckmann散射理论,提出了利用特种光纤实现对微纳结构粗糙度以及纹理方向的快速无损检测。同时,研究微纳结构如何改变器件的光学性能近年来也成为了片上器件研究方向的主要内容之一。具体方法是通过在金属薄层上刻蚀不同的微纳结构从而在金属/介质表面激发表面等离极化激元（SPPs）光场。激发出的SPPs光场具有传统光场无法比拟的优势:第一,SPPs光场被限制在金属与介质表面的亚波长尺度范围内,为光学器件的高度集成奠定了基础;第二,SPPs的调制方式多种多样,可以通过改变入射光的波长、相位、偏振等信息实现对片上SPPs光场的调制。值得注意的是,微纳结构的排布、形状对SPPs光场的分布具有巨大的影响,不同的微纳结构可以产生不同的片上SPPs光场。因此,研究不同微纳结构的片上光学效应具有重要的研究意义。本文将研究如何利用特种光纤实现对微纳结构的非接触光学表征以及设计特殊的片上微纳结构来实现不同的片上光学器件功能。基于Beckmann散射理论中表面粗糙度与镜面反射光强之间的关系,我们设计了基于环形芯光纤的高精度表面粗糙度传感器,实验测量值与样品标称值之间的相对误差为5%左右。给出了纹理取向与镜面反射光强之间的关系,并且提出了基于七芯光纤的纹理取向传感器。微纳结构的光学效应部分将设计特殊的微纳结构进而实现片上全光逻辑器件、结构光场产生器件功能。
刘佑祺[3]（2021）在《光纤传感器测量三维微观表面形貌系统的优化设计》文中提出随着测量技术的更新,光纤传感器作为一类重要的传感技术,被广泛应用于航空研究,国防军用,信息交互,医学仪器,机器生产自动化等领域。其作为一种非接触式传感测量的方式为微观表面形貌测量提供了一种新的测量方案,逐渐取代传统的接触测量方式,成为信息传感技术的先锋,本文设计了一套反射式强度调制型光纤位移传感器测量系统,目的是实现三维微观表面形貌的重构。研究内容如下:（1）分析光纤传感器表面形貌测量的理论。文中研究了光纤的光学特性,光纤传感器的测量原理,不同探头结构的调制特性以及反射式强度调制型光纤传感器的测量原理,并给出影响系统测量精度与稳定性的具体因素。（2）设计光强补偿系统。通过分析传统光强度补偿方法及其光强补偿效果,提出了本文使用的双通道光强补偿法以及智能算法补偿法,分别使用粒子群和萤火虫两种智能算法对BP神经网络进行了优化,同时分析了基于硬件和软件两大类光强补偿方法的性能。（3）构建反射式光纤传感器表面形貌测量系统。主要说明了测量系统硬件构成,以及硬件各部分基本特性以及参数选型,基于系统测量功能要求用labview模块化程序进行了系统控制软件设计,实验调试确保测量系统可以正常工作,标定减少初始误差,通过光强补偿方法优化了系统性能,最后分析了系统各种测量因素的影响,对三维表面微观形貌进行了测量重构。研究结果表明,本文研究的反射式光纤位移传感器测量系统实现三维微观形貌表面重构这一方案是可行的,并用硬件方面和软件方面的光强补偿提升了其测量准确度。
王锦仁,郭俊梅,张玉宾[4]（2020）在《基于光纤传感器的元件表面粗糙度测量方法》文中研究说明元件表面粗糙度属于机械加工中体现元件表面微观形态的核心参数,提出基于光纤传感器的元件表面粗糙度测量方法,根据定位装置变换光纤传感器探头中定位与距离,光源传输的光纤以光纤束的形式直射到元件上,经元件表面轮廓调节后出现反射与散射,部分光纤经过接收光纤束与光电转换变成光纤传感器测量信号;为了去除光源光强干扰,通过补偿电路增大光纤传感器测量信号的完整性,通过完整的光纤传感器测量信号准确获取元件表面原始轮廓信号,再采用FIR滤波器去除光纤传感器所获取的元件表面原始轮廓信号中的噪声;并将降噪后的元件表面原始轮廓信号传输至单片机,单片机采用光学散射法计算元件表面微观粗糙度,获取光传感器测量的元件表面粗糙度信息。经验证,针对不同粗糙程度的元件表面,所提方法均可准确测量元件表面的粗糙度。
黄孟姣[5]（2020）在《多光纤光栅的风电叶片疲劳测试系统的可靠性建模与分析》文中进行了进一步梳理风电叶片是风力涡轮机关键核心部件之一,它对风力涡轮机的效率和运行安全尤为重要。光纤布拉格光栅（Fibber Bragg grating,FBG）传感器具有灵敏度高、抗腐蚀、抗电磁干扰、波长编码等优点,可用于对风电叶片进行结构状态监测。但裸FBG径小质脆使用中必须对其进行封装保护,同时,封装后的FBG需经粘贴、连接的串联后进入测试系统,上述各个环节的质量问题均会引起测试结果的不可靠。论文针对风电叶片疲劳测试试验中应变测量传感系统的FBG传感器封装、粘贴以及多个传感器连接时的材料、工艺的不确定性带来的不可靠性问题,开展FBG传感器封装工艺、传感器粘胶类型、接入方式等可靠性建模与分析。论文主要研究内容包括以下方面:第一,分析基于FBG的风电叶片疲劳测试系统的组成,确定影响传感器可靠性的环节,将各环节视为典型的串联结构环节,建立基于风电叶片疲劳测试系统的可靠性模型;基于故障模式与影响分析法（Failure Mode and Effect Analysis,简称FMEA）,分析系统中每一元器件所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响,结合故障树分析法（Fault Tree Analysis,FTA）,分析系统每个故障底事件的发生概率和影响程度定义权重。第二,研究FBG传感器封装工艺对其可靠性的影响,设计专用热压模具,研制采用玻璃纤维增强复合材料（Glass Fiber Reinforced Plastics,GFRP）封装FBG传感器,并对所研制的GFRP/FBG传感器的应变传感性能进行测试;然后,建立单个GFRP/FBG传感器的可靠性模型。第三,研究装配工艺对风电叶片疲劳测试系统可靠性的影响。考虑研制GFRP/FBG时封装材料的宽度、厚度,制作后样本的表面粗糙度,以及安装时粘胶剂等因素对GFRP/FBG传感器应变传递率的改变而影响系统可靠性。采用实验的方法,分别研究多个GFRP/FBG间通过法兰和熔接串联、GFRP/FBG传感器两端交换接入光路的光功率损耗差异,以及一根光纤上有效串联GFRP/FBG传感器的个数等对系统可靠性的影响。第四,研究环境因素对叶片疲劳测试系统可靠性的影响,采用四点弯曲疲劳试验,对封装的GFRP/FBG样本进行高低温、湿热测试,获得所研制的GFRP/FBG传感器的疲劳性能退化规律,用以对其可靠性进行评估。
员康[6]（2020）在《多头反射式强度调制光线传感器的研制》文中研究说明本文借鉴光强补偿技术,光纤纤端出射光场分布,强度调制特性函数,微弱光电信号检测原理对光纤传感器进行了分析研究,提出了一种利用双光路强度调制光纤传感器,并且可根据实际应用需求加入透镜系统,可实现光纤传感器测量精度及线性范围的改变,同时也实现可增加探头和被测物之间的距离,期望在光纤传感器测量方法及技术方面取得突破,以达到在被测表面反射率变化的情况下进行测量,高精度,高效率的目的。首先,研究了光纤传感器发送光纤出射端光场分布,在发送光束在反射面发生镜面反射及漫反射的前提下,通过理论分析得到了光纤传感器的光强调制特性函数与光纤探头距反射面的距离之间的关系,建立光纤传感器进行位移测量的理论模型,运用Matlab仿真分析了反射面粗糙度改变及光纤自身参量对光强调制特性函数曲线的影响。重点研究了反射面为光滑镜面和完全漫反射面对调制特性的影响,以及光束在物体表面发生漫反射时光纤对轴间距,纤芯半径和光纤数值孔径对调制特性的影响。结果表明:镜面反射的强度调制特性明显优于漫反射面,调制函数峰值是漫反射的5倍,且随着反射面粗糙程度的依次增大,强度调制特性逐渐下降。就光纤传感器设计而言,在条件允许的范围内减小收发光纤轴间距,减小发送光纤芯径等使得光纤传感器的强度调制函数达到进行测量的最理想状态,实现传感器测量精度的提升。其次,通过探究强度补偿方法的原理及优缺点,设计了双光路强度调制光纤传感器的整体光路结构,对传感器所含光电器件进行设计选型,从整体上设计了强度调制光纤传感器的总体光路结构,其次完成各个光电器件的设计与选型。另外对光纤传感器的机械结构进行分析设计,包括显微物镜连接套筒设计,光纤探头固定装置设计,光纤探头固定套筒设计,分光元件的装夹及固定,连接立方块设计等,以连接立方块为基准进行机械机构设计,确保双光路结构的同轴性,减小传感器测量误差。完成对光纤传感器硬件电路的分析设计,在此基础上进行了脉冲调制电路的设计完成,采用NE555芯片实现脉宽可调的信号发生电路,该电路利用外部电阻的改变实现占空比的调整。依次设计了微弱信号的光电转换及放大电路,实现光信号到电信号的转换及放大处理,进行AD数据采集,并进行数字滤波与相敏检波,对杂散信号进行滤除,使得载有测量信息的信号得以通过。最后,依据设计的光纤传感器的整体光路结构,完成光纤传感器各机械结构部分的组装,实现强度调制光纤传感器的验证性实验。分别进行反射面为镜面反射及漫反射时的实验研究,对强度调制光纤传感器在位移测量方面的主要性能（线性范围及灵敏度）进行测试。实验结果表明传感器在镜面反射的测量灵敏度优于粗糙表面,且强度调制特性函数的后坡线性范围高于前坡线性范围。
赵爽[7]（2019）在《微细电火花加工的表面粗糙度评价方法研究》文中进行了进一步梳理在衡量被加工工件表面形貌的时候,加工面粗糙度是其重要指标之一,工件被加工之后的性能直接或间接的受加工面粗糙度的影响。为了保障微细电火花加工工艺技术在微型机械、微型系统领域的应用,针对微细电火花加工工件的加工面粗糙度评价方法的研究是十分必要的。针对微细电火花加工工件设计加工面粗糙度的评价方法、测量系统、估计模型,能够实现工件加工面粗糙度参数的在线、非接触、高精度以及高效评定,以达到高精度、复杂形状的微器件和微芯片的精细加工的目的。本文针对微细电火花加工这种加工工艺加工出的工件的加工面粗糙度评价问题进行了多方面的深入研究,重点解决加工面粗糙度评价涉及的基准线、基准面的确定的相关问题,在线、非接触测量系统的设计以及基于此系统下的加工面粗糙度的预测评价的问题,具体工作如下:针对工件加工面粗糙度二维基准线确定问题,采用基于完整矩阵运算的级联近似样条滤波算法,完成末端效应减轻、零相位特性和高计算效率数据滤波,同时确保高斯滤波器的滤波特性。针对三维基准面确定问题,通过高斯滤波快速算法,得到了工件加工面粗糙度的高斯滤波基准面,大大提高了滤波精度且计算量相对较小、计算速度快,显着改善了传统高斯滤波评定方法对微细电火花加工加工面粗糙度评定的不足之处。针对微细电火花加工工件在线测量的需求,研究了基于机器视觉的工件加工面粗糙度测量系统。设计了基于CCD相机的加工面粗糙度测量系统,完成了从图像获取、图像预处理、粗糙度评估的完整流程。考虑到基于激光散射的光纤传感器的优势,设计了基于多波长光纤传感器的加工面粗糙度测量系统,实现了工件加工面粗糙度的较高精度测量。针对微细电火花加工工件的粗糙度评价需求,考虑到基于机器视觉获取的工件表面图像及表面形貌数据,设计基于人工神经网络的加工面粗糙度评价算法:设计基于多项式网络的加工面粗糙度预测算法,结合以接触式测量方法获取的工件加工面粗糙度数据,对神经网络进行训练,建立粗糙度预测模型,实现工件表面纹理与加工面粗糙度之间的关系建立;考虑到神经模糊系统结合了神经网络和模糊系统的优势,设计了基于神经模糊系统的加工面粗糙度预测算法,建立实际加工面粗糙度与加工面图像纹理特征之间的关系,通过对加工面粗糙度的近似建模,可以有效地预测评价工件加工面粗糙度。
徐伟[8]（2018）在《基于光纤传感器的深孔内表面粗糙度测量方法研究》文中进行了进一步梳理表面粗糙度作为表征表面加工质量的主要参数,很大程度上影响着工件的性能。因此,表面粗糙度的测量与评定是生产过程控制和产品质量控制的重要依据。尽管目前测量工件表面粗糙度的方法很多,有的已经比较成熟,但是针对深孔内表面的全深度多母线粗糙度检测技术因其深径比大和内部空间小,发展还远远不够,依然存在测量效率低、操作难度大以及测量精度低等问题。针对上述问题,本文提出了一种基于光纤传感器阵列的深孔内表面粗糙度检测方法,实现了深孔内表面的全深度多母线粗糙度测量。首先推导了单光纤对结构的反射式强度调制型光纤传感器（Reflective Intensity Modulated Fiber Optical Sensor,RIM-FOS）的光强调制函数,然后通过计算机仿真了传感器特征参数对光强调制特性的影响,结合内表面粗糙度测量要求,确定了单路RIM-FOS的设计。并设计了基于RIM-FOS的光纤传感阵列,以及相应的光电检测电路,制定了传感器阵列的布设方案,在制作的孔状零件粗糙度试样上进行了传感器的标定试验,建立了标度转换关系曲线,并在搭建的试验平台上实现了粗糙度的全深度测量。论文的主要研究内容和结论如下:（1）理论分析了理想条件下单光纤对特征参数对光强调制特性的影响规律,结合内表面粗糙度测量要求,进行了单路RIM-FOS原理设计。（2）提出了光纤传感阵列方案,进行了阵列结构设计,并确定了光纤传感阵列的布设方案。（3）建立了单路RIM-FOS系统测量粗糙度值的数学模型。（4）设计了深孔内表面粗糙度测量系统硬件和软件。硬件部分包括:单光源驱动的光纤传感阵列,低噪声的光电检测电路等;软件部分包括:基于STM32开发板的多路信号采集、处理、存储、显示以及数据查询软件。（5）首先,搭建了特性测试平台,验证了各路RIM-FOS实际光强调制特性的一致性;然后,搭建了标定试验平台,进行了标定试验,拟合了不同孔径下具体的电压与粗糙度值换算公式;最后,搭建了深孔内表面粗糙度系统试验平台,试验得到了全深度、多母线测量性能,试验结果表明该系统粗糙度测量相对误差小于8%。
朱南南[9]（2016）在《超光滑表面特征光学检测的实验研究》文中研究说明零件表面的散射特性和表面粗糙度对产品的性能具有十分重要的影响,本文基于激光散射原理设计了用于检测表面粗糙度和表面散射特性的多波长光纤传感器。光纤传感器的探头采用特殊的几何设计,用650nm、1310nm和1550nm激光作为光源,选择2mm的工作距离作为最佳测量距离,对不同表面粗糙度的样品（aR=0.10mm,0.20mm,0.40mm,0.80mm）进行了测试和分析。实验结果表明:（1）同一波长下,随着表面粗糙度的增大,以外磨样品为反射面测得的反射强度减小。在粗糙度相同的条件下,随着入射波长的增大,反射强度增大。（2）多波长光纤传感器可以精确地测量表面粗糙度,并能有效地减小系统误差。系统误差分析得到传感器的相对误差范围大约为3.56%7.43%。（3）通过测得的散射强度比值与表面粗糙度的关系曲线可以看出粗糙面反射的散射强度比值与粗糙度具有良好的线性关系。（4）多波长光纤传感器测得的表面粗糙度的最小相对误差为2.92%,最大相对误差为13.4%,平均相对误差为7.48%。多波长光纤表面粗糙度传感器的测量精度是单波长光纤传感器的两倍。由于采用多波长光纤传感器测量表面粗糙度时,测量误差较大。为了更好地测量粗糙度,引入了支持向量机的概念,利用支持向量回归机来预测表面粗糙度。实验中采用的测试样本是研磨标准样品（aR=0.012mm,0.025mm,0.05mm,0.10mm）,选择作为光源的激光器波长分别为650nm和1310nm,测量粗糙表面散射强度的最佳工作距离为2.5mm3.5mm。利用LIBSVM软件对测量数据进行回归运算来获得目标值,结果表明:当入射波长为650nm时,回归预测的均方误差为6.40444×10-7,相关系数为0.999705,预测的平均相对误差为2.669%。当入射波长为1310nm时,回归预测的均方误差为6.72513×10-7,相关系数为0.999838,预测的平均相对误差为2.431%。随着入射波长的增大,表面粗糙度预测的平均误差减小。采用SVR计算可以使粗糙度预测的误差小于3%。入射光照射到粗糙表面上会在散射空间内形成散斑图像,而散斑场携带有大量粗糙表面的结构信息,因此,研究粗糙反射面形成的散斑场具有重大的意义。本文采用光束质量分析系统采集散斑图像,使用Matlab软件对散斑图像进行处理,通过空间平均法计算得到散斑对比度,利用二次多项式拟合建立散斑对比度与表面粗糙度的关系。实验结果表明:粗糙度越大,相对误差越小,相对误差最大值为12.5%;基于激光散斑平均对比度的表面粗糙度测量方法是可行的,这种方法具有非接触、效率高、装置简单等优点。综上所述,采用光纤传感法、支持向量机及微分散射法来测量表面粗糙度都是可行的。这也为光学工程中光学元件的精密测量提供了很大帮助。
朱南南,张骏[10]（2016）在《表面粗糙度激光散射检测的多波长光纤传感器》文中进行了进一步梳理材料表面的散射特性和表面粗糙度对产品的性能有十分重要的影响,基于激光散射原理设计了用于检测表面粗糙度和表面散射特性的多波长光纤传感器。光纤传感器的探头采用特殊的几何设计,用650 nm、1 310 nm和1 550 nm激光作为光源,选择2 mm的工作距离作为最佳测量距离,对不同表面粗糙度的样品进行了测试和分析。实验结果表明:同一波长下,随着表面粗糙度的增大,以外磨样品为反射面测得的反射强度减小;同一粗糙度下,入射波长越长,反射强度越大。多波长光纤传感器可以精确地测量表面粗糙度,并能有效地减小系统误差。系统误差分析得到传感器的相对误差范围大约为3.56%7.43%。
二、光纤传感器测量表面粗糙度（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光纤传感器测量表面粗糙度（论文提纲范文）
（1）基于光谱共焦原理的表面粗糙度测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 表面粗糙度概述 |
| 1.2.1 表面粗糙度定义 |
| 1.2.2 表面粗糙度对工件性能的影响 |
| 1.2.3 表面粗糙度相关规定 |
| 1.3 表面粗糙度测量技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 表面粗糙度测量方法 |
| 1.3.2 表面粗糙度测量国内外研究现状 |
| 1.4 光谱共焦测量技术国内外研究现状 |
| 1.4.1 光谱共焦技术国外研究现状 |
| 1.4.2 光谱共焦技术国内研究现状 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 2 基于光谱共焦系统的表面粗糙度测量原理 |
| 2.1 光谱共焦系统测量原理 |
| 2.2 基于光谱共焦测量技术的表面粗糙度测量方法 |
| 2.3 光谱共焦测量系统性能分析 |
| 2.3.1 焦点位置 |
| 2.3.2 测量范围 |
| 2.3.3 分辨率 |
| 2.3.4 灵敏度 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光纤式光谱共焦系统设计 |
| 3.1 光纤式光谱共焦测量系统结构 |
| 3.2 光源系统设计 |
| 3.3 共焦光学系统设计 |
| 3.3.1 主要参数分析 |
| 3.3.2 像差分析 |
| 3.3.3 色散物镜设计 |
| 3.3.4 光纤设计 |
| 3.4 光谱测量系统设计 |
| 3.4.1 光谱测量系统组成 |
| 3.4.2 分光部件设计 |
| 3.4.3 探测部件设计 |
| 3.4.4 系统仿真与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 系统实验与数据处理 |
| 4.1 实验平台搭建 |
| 4.2 光谱仪标定 |
| 4.3 系统标定与数据处理 |
| 4.3.1 标定实验方法 |
| 4.3.2 光谱信号预处理 |
| 4.3.3 峰值波长提取 |
| 4.3.4 曲线拟合 |
| 4.4 粗糙度实验与结果分析 |
| 4.5 影响测量结果的因素分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）微纳结构非接触光学表征与片上光学效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 研究背景 |
| §1.2 国内外研究现状 |
| §1.2.1 微纳结构的非接触光学表征 |
| §1.2.2 微纳结构的片上光学效应 |
| §1.3 论文的主要工作 |
| 第二章 环形芯光纤测量表面粗糙度理论模型 |
| §2.1 散射法测量表面粗糙度的基本原理 |
| §2.2 环形芯光纤的聚焦情况分析 |
| §2.3 环形芯光纤关于表面粗糙度的调制函数 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 散射法测量纹理方向理论模型 |
| §3.1 纹理方向与表面粗糙度的理论关系 |
| §3.2 七芯光纤聚焦情况分析 |
| §3.3 七芯光纤关于纹理方向的调制函数 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 微纳结构的片上光学效应 |
| §4.1 表面等离极化激元的形成 |
| §4.2 微纳结构的片上光学效应 |
| §4.2.1 单一矩形纳米槽对表面等离极化激元光场的调制 |
| §4.2.2 阵列结构对表面等离极化激元光场的调制 |
| §4.3 面内矢量对表面等离极化激元光场的调制 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 表面粗糙度的检测 |
| §5.1 测量系统结构与实验方案 |
| §5.2 传感器仿真与制作 |
| §5.2.1 传感器仿真 |
| §5.2.2 传感器制作 |
| §5.3 实验与数据分析 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 纹理方向的检测 |
| §6.1 测量系统结构与实验方案 |
| §6.2 传感器仿真 |
| §6.3 本章小结 |
| 第七章 片上微纳器件的设计 |
| §7.1 全光逻辑门的设计 |
| §7.2 片上无衍射光束的产生 |
| §7.3 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| §8.1 总结 |
| §8.1.1 微纳结构的非接触光学表征 |
| §8.1.2 微纳结构的片上光学效应 |
| §8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（3）光纤传感器测量三维微观表面形貌系统的优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及进展 |
| 1.2.1 光纤传感器的研究现状 |
| 1.2.2 RIM-FOS强度调制特性的研究现状 |
| 1.2.3 表面轮廓形貌测量方法概述以及不同方法的对比 |
| 1.2.4 光强补偿技术的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及框架 |
| 2 光纤传感器表面形貌测量的理论研究 |
| 2.1 反射式强度调制型光纤传感器测量原理 |
| 2.1.1 光纤传感器测量原理 |
| 2.1.2 光纤传感器强度调制原理 |
| 2.1.3 反射式强度型光纤传感器的几何分析 |
| 2.1.4 反射式强度调制型光纤传感器理论分析 |
| 2.2 表面形貌测量原理 |
| 2.3 本章总结 |
| 3 光强度补偿系统优化设计 |
| 3.1 传统光强度补偿方法 |
| 3.1.1 .光源负反馈稳定法 |
| 3.1.2 分光参考补偿法 |
| 3.1.3 双波长补偿法 |
| 3.1.4 网络补偿法 |
| 3.2 光强度补偿优化设计方法 |
| 3.2.1 双光路光强补偿法 |
| 3.2.2 神经网络补偿法研究与设计 |
| 3.3 本章总结 |
| 4 反射式光纤传感器表面形貌测量系统设计 |
| 4.1 测量系统硬件构成 |
| 4.1.1 光源选择 |
| 4.1.2 光纤探头的选择 |
| 4.1.3 光功率计选择 |
| 4.1.4 电动位移台的选择 |
| 4.2 系统软件功能设计 |
| 4.3 本章总结 |
| 5 系统测量实验及结果分析 |
| 5.1 影响系统因素分析 |
| 5.2 测量系统的标定 |
| 5.3 表面形貌测量实验 |
| 5.4 实验数据处理 |
| 5.4.1 实验数据预处理 |
| 5.4.2 基于神经网络法补偿光强度 |
| 5.5 还原工件表面微观形貌 |
| 5.6 本章总结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）基于光纤传感器的元件表面粗糙度测量方法（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 元件表面粗糙度测量研究 |
| (1)光纤传感器测量信号完整性补偿 |
| (2)FIR滤波器滤噪 |
| (3)基于光学散射法的粗糙度测量 |
| 3 性能测试 |
| 3.1 滤噪性能分析 |
| 3.2 测量精度分析 |
| 3.3 测量漂移分析 |
| 3.4 测量距离的变化与测量精度的关系分析 |
| 3.5 不同粗糙度与测量精度的关系分析 |
| 4 结束语 |
（5）多光纤光栅的风电叶片疲劳测试系统的可靠性建模与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 风电叶片疲劳测试系统的可靠性研究现状 |
| 1.2.1 风电叶片疲劳测试系统的组成 |
| 1.2.2 风电叶片疲劳测试系统的可靠性关键问题 |
| 1.2.3 风电叶片疲劳测试系统可靠性关键问题的研究现状 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 论文研究的主要内容 |
| 第二章 风电叶片疲劳测试系统的可靠性建模与分析 |
| 2.1 风电叶片疲劳测试系统的可靠性建模 |
| 2.2 基于FMEA的风电叶片疲劳测试系统可靠性分析 |
| 2.3 基于FTA的风电叶片疲劳测试系统可靠性分析 |
| 2.4 FBG传感器的GFRP封装及应变响应验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 装配工艺对风电叶片疲劳测试系统的可靠性影响 |
| 3.1 封装几何尺寸方面的可靠性影响分析 |
| 3.1.1 封装宽度对GFRP/FBG传感器的影响分析 |
| 3.1.2 封装厚度对GFRP/FBG传感器的影响分析 |
| 3.1.3 封装表面粗糙度对GFRP/FBG传感器的影响分析 |
| 3.2 表面粘接剂方面的可靠性影响分析 |
| 3.3 串联连接方面的可靠性影响分析 |
| 3.3.1 连接方式对光纤功率损耗的影响分析 |
| 3.3.2 接入方式对串联有效个数的影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 环境因素对风电叶片疲劳测试系统的可靠性影响 |
| 4.1 湿热方面的可靠性影响分析 |
| 4.2 高低温方面的可靠性影响分析 |
| 4.3 应力疲劳方面的可靠性影响分析 |
| 4.3.1 四点弯曲梁原理 |
| 4.3.2 加速疲劳试验目的及方案 |
| 4.4 加速疲劳试验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间取得研究成果 |
| 致谢 |
（6）多头反射式强度调制光线传感器的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 光纤传感器研究现状 |
| 1.2.1 光纤传感器的国内外研究现状 |
| 1.2.2 反射式强度调制光纤传感器的国内外发展现状 |
| 1.3 课题主要工作 |
| 1.3.1 主要研究内容及重点 |
| 1.3.2 课题研究方案 |
| 1.3.3 论文章节安排 |
| 2 强度调制型光纤传感器分析与仿真 |
| 2.1 反射式强度调制光纤传感器原理简介 |
| 2.2 反射式强度调制光纤传感器补偿方法分析 |
| 2.3 双光路光纤传感器原理分析 |
| 2.4 光纤出射光场分布模型 |
| 2.5 反射面镜面反射时光强调制模型 |
| 2.6 光纤结构参数对光强调制特性仿真 |
| 2.6.1 光纤对轴间距对调制特性的影响 |
| 2.6.2 发送光纤的芯径对强度调制特性的影响 |
| 2.6.3 接收光纤的芯径对强度调制特性的影响 |
| 2.6.4 数值孔径角对强度调制特性的影响 |
| 2.7 反射面为粗糙表面时光强调制模型 |
| 2.8 强度调制特性函数曲线仿真分析 |
| 2.8.1 反射面粗糙程度对调制特性影响的数值分析 |
| 2.8.2 光纤探头的结构参数对调制特性影响的数值分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 3 强度调制型光纤传感器总体设计 |
| 3.1 系统设计与选型 |
| 3.1.1 系统光源的选择 |
| 3.1.2 光纤探头的设计 |
| 3.1.3 光纤探头的结构设计 |
| 3.1.4 分光元件的选择 |
| 3.1.5 物镜的选择 |
| 3.2 系统结构设计 |
| 3.2.1 系统整体结构设计 |
| 3.2.2 显微物镜连接套筒设计 |
| 3.2.3 光纤探头固定装置设计 |
| 3.2.4 光纤探头固定套筒设计 |
| 3.2.5 分光元件的装夹及固定 |
| 3.2.6 连接立方块设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 强度调制型光纤传感器光电信号处理 |
| 4.1 光纤传感器电路模块设计 |
| 4.1.1 微处理器STM32F100 |
| 4.1.2 供电电路模块 |
| 4.1.3 电压跟随电路 |
| 4.1.4 单片机处理电路 |
| 4.2 微弱光电信号处理系统设计与实现 |
| 4.2.1 光源调制电路设计 |
| 4.2.2 光电转换电路设计 |
| 4.2.3 光电转换与放大电路 |
| 4.3 信号采集与处理模块设计 |
| 4.3.1 AD7654的原理分析 |
| 4.3.2 数据采集与数字滤波设计 |
| 4.3.3 数字相敏检波分析设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验研究与分析 |
| 5.1 实验搭建与测试 |
| 5.2 实验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（7）微细电火花加工的表面粗糙度评价方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微加工技术研究现状 |
| 1.2.2 微细加工加工面粗糙度测量技术研究现状 |
| 1.2.3 微细加工加工面粗糙度研究现状 |
| 1.2.4 微细加工加工面粗糙度评价方法研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及论文结构 |
| 第2章 微细电火花加工及粗糙度相关理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微细电火花加工技术 |
| 2.3 工件加工面粗糙度 |
| 2.3.1 工件表面形貌概述 |
| 2.3.2 加工面粗糙度参数 |
| 2.3.3 加工面粗糙度对被加工工件性能的影响 |
| 2.4 加工面粗糙度评定基准 |
| 2.4.1 中线制评定基准 |
| 2.4.2 高斯评定基准 |
| 2.4.3 分形几何法 |
| 2.4.4 motif法 |
| 2.5 基于机器视觉的图像处理技术 |
| 2.5.1 图像采集和数字化 |
| 2.5.2 图像处理和分析 |
| 2.5.3 解释 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于滤波算法的加工面粗糙度基准估计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于滤波的二维中线分离算法 |
| 3.2.1 高斯滤波算法 |
| 3.2.2 级联近似样条滤波算法 |
| 3.3 基于滤波的三维粗糙度估计 |
| 3.3.1 三维表面滤波 |
| 3.3.2 快速高斯滤波算法 |
| 3.4 仿真分析 |
| 3.4.1 基于滤波的二维中线分离算法仿真 |
| 3.4.2 基于滤波的三维粗糙度估计算法仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于机器视觉的加工面粗糙度测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于CCD相机的加工面粗糙度测量 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 基于CCD相机的图像获取 |
| 4.2.3 基于CCD相机的图像预处理 |
| 4.2.4 基于CCD相机的粗糙度评估 |
| 4.3 基于多波长光纤传感器的加工面粗糙度测量 |
| 4.3.1 基于多波长光纤传感器的图像获取 |
| 4.3.2 基于多波长光纤传感器图像的粗糙度评估 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.4.1 图像预处理算法仿真 |
| 4.4.2 基于CCD相机的粗糙度评估算法仿真 |
| 4.4.3 基于多波长光纤传感器的加工面粗糙度评估算法仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于神经网络算法的加工面粗糙度预测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 神经模糊系统架构 |
| 5.2.1 人工神经网络 |
| 5.2.2 模糊系统 |
| 5.2.3 神经模糊系统 |
| 5.3 基于多项式网络的加工面粗糙度预测算法 |
| 5.4 基于神经模糊系统的加工面粗糙度预测算法 |
| 5.5 仿真分析 |
| 5.5.1 基于多项式网络的加工面粗糙度预测算法仿真 |
| 5.5.2 基于神经模糊系统的加工面粗糙度预测算法仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）基于光纤传感器的深孔内表面粗糙度测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 表面粗糙度测量方法研究现状 |
| 1.2.1 接触式测量方法 |
| 1.2.2 非接触式测量方法 |
| 1.3 深孔内表面粗糙度测量方法研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容及结构 |
| 第二章 内表面粗糙度光纤传感器检测原理分析与设计 |
| 2.1 RIM-FOS工作原理 |
| 2.1.1 光强调制函数 |
| 2.1.2 RIM-FOS表面粗糙度测量原理分析 |
| 2.2 传感器特征参数对光强调制特性的影响规律 |
| 2.2.1 发送光纤纤芯半径影响因子 |
| 2.2.2 接收光纤纤芯芯径影响因子 |
| 2.2.3 发送光纤数值孔径影响因子 |
| 2.2.4 光纤轴间距影响因子 |
| 2.2.5 特征参数对光强调制特性的影响规律 |
| 2.3 单路RIM-FOS原理设计 |
| 2.3.1 光路设计 |
| 2.3.2 光纤参数选取 |
| 2.3.3 光纤束端面结构选择 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 阵列式深孔内表面粗糙度测量原理 |
| 3.1 光纤传感阵列检测原理与布设 |
| 3.1.1 光纤传感阵列检测原理 |
| 3.1.2 光纤传感阵列布设 |
| 3.2 深孔内表面粗糙测量系统总体工作原理 |
| 3.3 系统测量粗糙度数学模型 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 系统设计与试验平台搭建 |
| 4.1 光纤传感阵列结构设计 |
| 4.1.1 单路光纤传感器结构设计 |
| 4.1.2 阵列测头结构设计 |
| 4.2 光源模块 |
| 4.3 光电检测模块设计 |
| 4.3.1 光探测器选择 |
| 4.3.2 光电检测电路设计 |
| 4.3.3 光电检测模块搭建与调试 |
| 4.4 运动控制模块设计 |
| 4.5 数据采集与显示系统 |
| 4.6 试验平台搭建 |
| 4.6.1 特性测试系统试验平台搭建 |
| 4.6.2 特性标定系统试验平台搭建 |
| 4.6.3 深孔内表面粗糙度测量系统试验平台搭建 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 深孔内表面粗糙度系统试验分析 |
| 5.1 粗糙度评定理论 |
| 5.2 单路RIM-FOS实际特性测试 |
| 5.3 单路RIM-FOS特性标定 |
| 5.4 深孔内表面粗糙度测量系统性能试验与误差分析 |
| 5.4.1 系统测量稳定性试验分析 |
| 5.4.2 系统测量数据有效性试验分析 |
| 5.4.3 测量结果影响因素分析 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术成果 |
（9）超光滑表面特征光学检测的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和课题意义 |
| 1.2 表面粗糙度测量方法的研究现状 |
| 1.2.1 接触式测量法 |
| 1.2.2 非接触式测量法 |
| 1.2.2.1 光学测量法 |
| 1.2.2.2 在线测量方法 |
| 1.3 课题的研究内容与工作安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 多波长光纤传感器的理论分析与设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多波长光纤传感器的理论模型 |
| 2.2.1 单光纤对的光强调制函数 |
| 2.2.2 光纤束的光强调制函数 |
| 2.2.3 粗糙表面的光强调制函数 |
| 2.2.4 多波长光纤表面粗糙度传感器的理论 |
| 2.3 多波长光纤表面粗糙度传感器的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 多波长光纤传感器测量表面粗糙度的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多波长光纤传感器的测量系统 |
| 3.2.1 测量装置 |
| 3.2.2 测量原理 |
| 3.3 表面粗糙度的理论模拟与实验研究 |
| 3.3.1 粗糙表面的特征提取 |
| 3.3.2 最佳测量距离 |
| 3.3.3 测量系统的误差分析 |
| 3.4 表面粗糙度的测量 |
| 3.4.1 光源对测量范围的影响 |
| 3.4.2 粗糙度测量的误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于支持向量机MWFS表面粗糙度的测量 |
| 4.1 支持向量机的基本理论 |
| 4.1.1 支持向量回归机 |
| 4.1.2 核函数 |
| 4.2 实验结果与分析 |
| 4.2.1 取值范围 |
| 4.2.2 SVR表面粗糙度的预测 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 表面粗糙度微分散射测量法的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微分散射测量法的理论 |
| 5.2.1 粗糙面的散射理论 |
| 5.2.2 表面粗糙度特征值 |
| 5.3 微分散射法测量粗糙度的实验研究 |
| 5.3.1 实验装置与测量原理 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.3.2.1 图像处理 |
| 5.3.2.2 表面粗糙度的特征提取 |
| 5.3.2.3 结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文目录 |
（10）表面粗糙度激光散射检测的多波长光纤传感器（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 表面粗糙度的测量原理 |
| 2 实验装置 |
| 3 表面粗糙度的理论模拟与实验 |
| 3.1 粗糙表面的特征提取 |
| 3.2 表面粗糙度的测量及误差分析 |
| 4 结论 |
四、光纤传感器测量表面粗糙度（论文参考文献）
- [1]基于光谱共焦原理的表面粗糙度测量方法研究[D]. 王文娟. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]微纳结构非接触光学表征与片上光学效应研究[D]. 权志强. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [3]光纤传感器测量三维微观表面形貌系统的优化设计[D]. 刘佑祺. 中北大学, 2021(09)
- [4]基于光纤传感器的元件表面粗糙度测量方法[J]. 王锦仁,郭俊梅,张玉宾. 激光杂志, 2020(06)
- [5]多光纤光栅的风电叶片疲劳测试系统的可靠性建模与分析[D]. 黄孟姣. 广州大学, 2020
- [6]多头反射式强度调制光线传感器的研制[D]. 员康. 西安工业大学, 2020(04)
- [7]微细电火花加工的表面粗糙度评价方法研究[D]. 赵爽. 哈尔滨工程大学, 2019(04)
- [8]基于光纤传感器的深孔内表面粗糙度测量方法研究[D]. 徐伟. 江苏大学, 2018(03)
- [9]超光滑表面特征光学检测的实验研究[D]. 朱南南. 烟台大学, 2016(03)
- [10]表面粗糙度激光散射检测的多波长光纤传感器[J]. 朱南南,张骏. 红外与激光工程, 2016(05)