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正弦相位调制自混合干涉微位移测量精度分析 被引量：20
1
作者 郭冬梅 谈苏庆 王鸣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期845-850,共6页
为了提高自混合干涉仪的位移测量精度,提出将正弦相位调制技术引入自混合干涉中。相位调制由置于自混合干涉仪外腔中的电光晶体实现,相位解调由傅里叶分析的方法得到。对位移测量过程中各种可能的误差来源如电光晶体调制不稳定性、光在... 为了提高自混合干涉仪的位移测量精度,提出将正弦相位调制技术引入自混合干涉中。相位调制由置于自混合干涉仪外腔中的电光晶体实现,相位解调由傅里叶分析的方法得到。对位移测量过程中各种可能的误差来源如电光晶体调制不稳定性、光在外腔中的二次反馈效应等对测量精度的影响进行了模拟分析,从理论上得到了这种新的信号处理方法可以达到纳米级的测量精度。实验上,用高精度的商用压电陶瓷标定的结果验证了这种正弦相位调制自混合干涉仪在普通实验室噪声环境中可以达到纳米级的位移测量精度。 展开更多
关键词 激光技术 微位移测量 自混合干涉 误差分析
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基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量 被引量：14
2
作者 要利鑫 鲍其莲 《测控技术》 CSCD 2006年第6期13-15,共3页
微小位移量的精确测量是测控工程技术中一个重要的课题。介绍一种针对具体工程的、基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量方法。采用高精度电涡流位移传感器和虚拟仪器技术、合理设计测量机械机构和数据采集与处理系统,使... 微小位移量的精确测量是测控工程技术中一个重要的课题。介绍一种针对具体工程的、基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量方法。采用高精度电涡流位移传感器和虚拟仪器技术、合理设计测量机械机构和数据采集与处理系统,使计算机可以精确测量微小位移量,为准确分析数据结果提供了有利的先决条件,使测量系统精度大大提高。 展开更多
关键词 微小位移测量 虚拟仪器 电涡流位移传感器 挠性连接结构 低通滤波器
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电容式微位移传感器设计及其应用研究 被引量：14
3
作者 孙立宁 晏祖根 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第10期13-15,共3页
介绍了基于误差补偿的机器人系统原理,采用等电位环和驱动屏蔽电缆技术,设计了电容式微位移传感器及其信号调理电路。该电路包括改进型的电容运算放大器检测电路、精密全波整流电路和滤波电路等。试验结果表明:该电容式传感器的分辨力优... 介绍了基于误差补偿的机器人系统原理,采用等电位环和驱动屏蔽电缆技术,设计了电容式微位移传感器及其信号调理电路。该电路包括改进型的电容运算放大器检测电路、精密全波整流电路和滤波电路等。试验结果表明:该电容式传感器的分辨力优于0.1μm,全量程非线性度小于0.2%;利用该电容式传感器测试偏摆误差,并进行偏摆误差补偿,机器人的性能得到提高。 展开更多
关键词 电容式传感器 信号调理电路 微位移测量 机器人
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精密PSD微位移在线测量系统 被引量：13
4
作者 宋殿友 刘铁根 +1 位作者 丁小昆 李志宏 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期168-173,共6页
为了满足工业现场微位移测量的精密性实时性和可靠性要求,设计并制作了位置敏感器件(PSD)激光微位移测量系统.系统将调制带通滤波峰值检测等信号处理技术运用于激光三角法中,并利用PSD信号单通道处理方式,提高了系统的抗干扰能力.同时,... 为了满足工业现场微位移测量的精密性实时性和可靠性要求,设计并制作了位置敏感器件(PSD)激光微位移测量系统.系统将调制带通滤波峰值检测等信号处理技术运用于激光三角法中,并利用PSD信号单通道处理方式,提高了系统的抗干扰能力.同时,系统采用自适应控制方法改变激光的调制频率,从而调整电信号的增益系数以适应各种测量对象.实验表明,在没有滤光片的情况下,系统有效地消除了背景光和暗电流的影响,测量频率最高可达2,kHz,分辨率达到0.035%,稳定性误差小于0.090%,线性度好于1.2%,大大降低了温漂的影响. 展开更多
关键词 位置敏感器件 激光三角法 微位移测量 自适应调制 单通道
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基于LVDT的微小位置测量系统设计 被引量：10
5
作者 郭敏 李月贞 《现代电子技术》 2010年第7期151-153,共3页
给出一种基于线性可调差动变压器(LVDT)的微小位移测量系统。系统以DSP为核心处理器完成对差动变压器输出数据的采集,并对数据进行数字滤波处理和分析得到待测微小位移。测试结果表明本设计的测量精度达到0.1 mm,满足测量铜钢复合钢板... 给出一种基于线性可调差动变压器(LVDT)的微小位移测量系统。系统以DSP为核心处理器完成对差动变压器输出数据的采集,并对数据进行数字滤波处理和分析得到待测微小位移。测试结果表明本设计的测量精度达到0.1 mm,满足测量铜钢复合钢板国标标准的要求。系统适当修改便可应用于旋转式小型、线形、薄片形精密零件的非接触式无损位移测量。 展开更多
关键词 线性可调差动变压器 传感器 数字信号处理器 微小位移测量
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激光聚焦偏移测量微小位移方法研究 被引量：10
6
作者 陆惠宗 屠明亮 +2 位作者 纪晨东 董超 袁巨龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期461-466,共6页
非接触式纳米精度位移测量在科研和工业生产中有重要应用价值。本文阐述了一种基于激光聚焦偏移原理测量微小位移的方法,首先分析了此方法的测量精度、误差及在所选光学元器件下的量程,进而描述了实验装置,并利用该装置对一个平面反射... 非接触式纳米精度位移测量在科研和工业生产中有重要应用价值。本文阐述了一种基于激光聚焦偏移原理测量微小位移的方法,首先分析了此方法的测量精度、误差及在所选光学元器件下的量程,进而描述了实验装置,并利用该装置对一个平面反射镜的微小位移进行了测量,结果显示位移测量精度优于10 nm(1σ),与理论计算的结果吻合。实验结果表明,该方法对测量微小位移可达nm精度,可应用于工业生产中对主轴振动、轴承球圆度等的在线精密测量。 展开更多
关键词 微小位移 激光聚焦偏移 空间滤波 测量精度 长期稳定性
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激光自混合微位移测量的FFT相位提取方法 被引量：9
7
作者 张照云 高杨 +1 位作者 赵兴海 赵翔 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2010年第7期96-100,共5页
提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)提取相位的方法,分析自混合干涉信号,不增加系统复杂度就能将激光自混合(SMLD)微位移测量精度提高到纳米量级。在激光自混合微位移测量原理的基础上,介绍了FFT提取相位信号处理方法的思想,并对反馈光水... 提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)提取相位的方法,分析自混合干涉信号,不增加系统复杂度就能将激光自混合(SMLD)微位移测量精度提高到纳米量级。在激光自混合微位移测量原理的基础上,介绍了FFT提取相位信号处理方法的思想,并对反馈光水平、傅里叶变换周期大小、物体运动快慢、物体振动幅度大小4种影响因素进行了仿真分析。从仿真和实验结果可知,该信号处理方法适合低速、小幅度运动物体的测量。应用该方法,选择合适的反馈光水平、傅里叶变换周期,可使激光自混合微位移测量精度达到10nm以内。 展开更多
关键词 微位移测量 快速傅里叶变换 自混合干涉 激光测量
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基于可变相位延迟的激光干涉式亚纳米级微位移测量系统 被引量：9
8
作者 刘通 张刘 +2 位作者 张冠宇 陈晨 仲志成 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期377-382,共6页
激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等优势,所以基于干涉原理对激光光谱进行积分可以应用于微位移测量领域。在重力方法探测过程中,因地质结构不同引起万有引力差异而造成的探测质量块位移十分微小,通常为纳米级,所以研... 激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等优势,所以基于干涉原理对激光光谱进行积分可以应用于微位移测量领域。在重力方法探测过程中,因地质结构不同引起万有引力差异而造成的探测质量块位移十分微小,通常为纳米级,所以研制高精度纳米级微位移测量系统尤为重要。然而传统电容位移测量法在防止电磁干扰等方面存在不足。相比较而言,光学干涉法具备抗电磁干扰、环境适应性强等优点,且精度不亚于电容法。传统干涉系统光路复杂、难于集成,对重力仪的小型化与集成化不利。所以研制一种结构紧凑的光学干涉系统用于实现纳米级微位移测量成为亟需。基于可变相位延迟的激光干涉式方法,能够实现亚纳米级微位移测量,较传统干涉系统具备结构紧凑、易于集成的优势。本微位移测量系统由半导体激光器、起偏器、检偏器、楔形双折射晶体组和光谱仪组成。研究从以下方面展开:首先是确定测量系统方案,提出了偏振光干涉双路结构,以楔形双折射晶体组作为核心器件,将晶体间相对位移转化为o光和e光的差别化相位延迟,并对激光光谱进行积分,进而将位移变化转变为合成光强的变化;其次是建立测量位移物理模型,根据设计的双折射晶体组几何结构、位移过程与光路,确定光强变化与待测位移量之间的关系;第三是系统参数优化,为了使系统的测量误差和量程满足实际需求,利用已建立的物理模型,将测量误差和量程分别与晶体切割角度α、激光器激射波长λ建立函数关系。根据应用需求,确定适当的误差和量程取值范围,进而得到角度α和波长λ取值范围;最后加工晶体、搭建系统并进行测试。具体即以α和λ为调控参量,联合考虑"近似线性化"和"激光器光强波动误差"对系统量程进行优化仿真。同样,联合考虑"激光器光强波动误差" 展开更多
关键词 重力测量 微位移测量 可变相位延迟 激光干涉 双折射晶体组
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精量灌溉中的植物水分精密诊断技术 被引量：4
9
作者 李东升 汤晓华 +1 位作者 刘九庆 高晓红 《中国计量学院学报》 2003年第1期11-14,共4页
　针对目前我国水资源短缺的现状,提出基于植物水分诊断检测技术的闭环反馈控制节水灌溉系统.该系统的关键技术是研究可同时精确测量叶片厚度和温度的双参数融合式传感器,厚度测量的传感器原理实验已经完成.
关键词 植物叶片 精量灌溉 植物水分精密诊断技术 微位移测量 闭环反馈控制节水灌溉系统 双参数融合式传感器
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行走式尺蠖压电直线驱动器研究现状及关键技术综述 被引量：9
10
作者 马立 周莎莎 王坤 《微电机》 北大核心 2012年第7期82-85,共4页
尺蠖压电驱动器具有大行程、高精度、大输出力、快速响应、无磁场影响等优点,在超精密定位领域具有广泛的应用前景。而行走式尺蠖压电驱动器又以箝位机构结构简单、刚度和动态性能好,中间驱动机构偏摆小,整体体积小,运动稳定性好等特性... 尺蠖压电驱动器具有大行程、高精度、大输出力、快速响应、无磁场影响等优点,在超精密定位领域具有广泛的应用前景。而行走式尺蠖压电驱动器又以箝位机构结构简单、刚度和动态性能好,中间驱动机构偏摆小,整体体积小,运动稳定性好等特性引起世界各国的关注。在阐述行走式尺蠖压电驱动器的本质、组成结构及运动原理的基础上,对其国内外研究现状及其关键技术进行了分析,并对其发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 压电驱动器 尺蠖运动 箝位机构 微位移检测 PID控制
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触针式光电三维微位移测量系统设计及标定 被引量：9
11
作者 于唤唤 张宏伟 +1 位作者 张晓杰 刘敏 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2012年第7期616-623,共8页
提出了一种触针式微位移测量系统的设计方法。该系统通过悬臂梁探针感知微位移变化,通过光学方法对微位移进行放大,并根据微位移测量系统的光路建立了该系统的数学模型,并对数学模型中的系统参数的标定方法进行了分析。完成了微位移测... 提出了一种触针式微位移测量系统的设计方法。该系统通过悬臂梁探针感知微位移变化,通过光学方法对微位移进行放大,并根据微位移测量系统的光路建立了该系统的数学模型,并对数学模型中的系统参数的标定方法进行了分析。完成了微位移测量系统中铍青铜材料低弹性系数的悬臂梁和耐磨探针的设计,最后搭建了系统的实验平台,并在此硬件的基础上完成了参数标定实验和量块及圆柱样件的测量实验,并对圆柱测量数据进行了测头半径补偿,系统测量曲面的精度达到了7 m。实验表明该系统能够很好地应用于微纳测量实验中。 展开更多
关键词 微位移测量 悬臂梁 参数标定 半径补偿
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基于数字散斑相关方法的微位移测量 被引量：8
12
作者 张怀清 蒲琪 +1 位作者 代祥俊 云海 《山东理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第1期49-52,共4页
介绍了数字散斑相关方法的基本原理,利用模拟散斑图分析了3种常用亚像素算法的性能.根据数字散斑相关方法测量微位移的特点,采用爬山搜索法进行整像素搜索,采用计算量小、计算精度高的基于梯度的算法进行亚像素搜索.利用千分表和数字散... 介绍了数字散斑相关方法的基本原理,利用模拟散斑图分析了3种常用亚像素算法的性能.根据数字散斑相关方法测量微位移的特点,采用爬山搜索法进行整像素搜索,采用计算量小、计算精度高的基于梯度的算法进行亚像素搜索.利用千分表和数字散斑相关方法对有机玻璃梁试件三点弯曲中心挠度进行了测量,并与有限元计算结果进行了比较.结果表明,数字散斑相关方法测量微位移的实验系统是可靠的,在此基础上测量了试件加载位置附近区域的全场位移. 展开更多
关键词 数字散斑相关 微位移测量 梯度算法
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基于反射式塑料光纤传感器的微位移测量技术研究 被引量：7
13
作者 贾旻 孙伟 《电子测试》 2017年第5期45-46,39,共3页
近年来,高精度的位移测量精度要求越来越高,为响应这一需求,本文依据待测位移量可由反射光强变化得出的原理设计了一种基于塑料光纤的位移传感器。本文所涉及的光纤位移传感器以静态拉伸式杨氏模量测量实验中钢丝长度的微小变化为待测... 近年来,高精度的位移测量精度要求越来越高,为响应这一需求,本文依据待测位移量可由反射光强变化得出的原理设计了一种基于塑料光纤的位移传感器。本文所涉及的光纤位移传感器以静态拉伸式杨氏模量测量实验中钢丝长度的微小变化为待测量进行设计。在整个传感器系统制作完成后,结果显示,在0~3mm的位移范围内,测量输出与实际位移成线性关系且线性度为0.6%,在较大位移区间内实现了具有良好线性度的测量,同时,根据实验结果测得灵敏度为2.13m V/μm,保证了测量的精准度。这种设计方法的使用扩大了塑料光纤的应用领域,同时,优化了传感器的精准度和线性化精度等性能指标。, 展开更多
关键词 微位移测量 塑料光纤 光纤位移传感器
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基于透射式激光空气隙干涉的纳米分辨率精密位移测量 被引量：7
14
作者 王子轩 冀聪 +3 位作者 王晶 杨钢 王肖隆 林强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期181-185,共5页
基于透射式激光空气隙干涉原理,建立微位移测量系统,实现纳米分辨率的物体微小位移测量。利用外加微小位移并将前后光强度相减的图像处理方法,有效地提高激光干涉图像的信噪比,将掩没于杂散噪声中的干涉条纹提取出来。实验结果表明,该... 基于透射式激光空气隙干涉原理,建立微位移测量系统,实现纳米分辨率的物体微小位移测量。利用外加微小位移并将前后光强度相减的图像处理方法,有效地提高激光干涉图像的信噪比,将掩没于杂散噪声中的干涉条纹提取出来。实验结果表明,该系统的相对位移测量分辨率优于10 nm,绝对位移测量不确定度优于5%。该系统结构紧凑,安装、使用方便,测量分辨率达到nm级,可实现快速、便捷、稳定的测量,适用于临时性的高分辨率精密位移测量需求。 展开更多
关键词 测量 微位移测量 激光干涉 图像处理 高分辨率 空气隙干涉仪
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基于模板匹配算法的压电微位移器位移量原位测量技术 被引量：6
15
作者 王道档 杨甬英 +2 位作者 骆永洁 刘东 卓永模 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期530-535,共6页
针对压电微位移器的位移量高精度测量需要,基于模板匹配算法提出了一种新颖的位移量原位测量方法。利用改进型的Twyman-Green干涉系统对压电微位移器的电压——位移特性曲线进行原位测量,根据模板匹配算法实时计算干涉条纹的移动量,进... 针对压电微位移器的位移量高精度测量需要,基于模板匹配算法提出了一种新颖的位移量原位测量方法。利用改进型的Twyman-Green干涉系统对压电微位移器的电压——位移特性曲线进行原位测量,根据模板匹配算法实时计算干涉条纹的移动量,进而得到对应的压电微位移量,并对相关实验测量结果进行了分析与验证。结果表明,该测量技术具有较高的测量效率以及较好的随机噪声抑制能力,其测量精度和分辨率均可达到纳米量级。该方法属于非接触式测量,具有较高的可靠性,在微位移的高精度原位自动测量中具有较好的实用性。 展开更多
关键词 微位移测量 模板匹配 泰曼——格林干涉系统 原位测量
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传感技术在精确检测植物水分中的应用研究 被引量：4
16
作者 蒋云飞 刘九庆 韩玉杰 《林业机械与木工设备》 北大核心 2004年第12期49-51,共3页
将传感技术应用于植物水分的精确检测,从而达到节水的目的。其关键技术是研究可同时精确测量叶片厚度微变化和温度的双参数融合式传感器,测量叶片厚度微变化的传感器原理实验已经完成。
关键词 传感技术 精确检测 植物水分 叶片厚度 叶片温度 节水灌溉
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皮米量级微位移信号处理分辨力的光纤布拉格光栅探针系统 被引量：6
17
作者 刘芳芳 杨子涵 +2 位作者 焦宇辉 李红莉 夏豪杰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期755-764,共10页
为了实现超高分辨力的微位移测量,建立了基于光纤布拉格光栅传感的高灵敏度探针系统,研究了静态锁相放大技术,用于检测小于纳米量级的微位移信号。根据光纤布拉格光栅传感原理,设计了高灵敏度的双光栅自补偿解调系统结构。基于信号特征... 为了实现超高分辨力的微位移测量,建立了基于光纤布拉格光栅传感的高灵敏度探针系统,研究了静态锁相放大技术,用于检测小于纳米量级的微位移信号。根据光纤布拉格光栅传感原理,设计了高灵敏度的双光栅自补偿解调系统结构。基于信号特征研究了静态锁相放大技术,用于实时检测处理微弱测量信号。最后,通过探针系统的性能测试实验可获得灵敏度和分辨力等参数。实验结果表明:探针系统在接触区域的微位移测量范围约为1μm,灵敏度为-15.33 mV/nm,短期噪声极差的均值为0.83 mV,标准差为0.32 mV,信号处理分辨力约为0.06 nm(60 pm),其标准差为0.02 nm(20 pm)。该系统采用光纤布拉格光栅传感技术达到了皮米量级的微位移信号处理分辨力,满足微纳测量系统的抗干扰性强、重复性好等要求,且系统成本较低。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 微位移测量 信号处理分辨力 皮米量级 高灵敏度探针系统 静态锁相放大
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基于单目视觉与激光源倾置的微位移测量系统研究
18
作者 游志刚 朱兴龙 尹珺瑶 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第4期49-52,共4页
设计了一种基于单目视觉与激光源倾置的微位移测量系统。首先,根据系统的测量原理,建立了斑点图像中心坐标值与微位移之间的关系,并得出了斑点图像中心坐标值是由纵向位变与切向位变组成的;其次,通过实验发现,当微位移变化较小时,切向... 设计了一种基于单目视觉与激光源倾置的微位移测量系统。首先,根据系统的测量原理,建立了斑点图像中心坐标值与微位移之间的关系,并得出了斑点图像中心坐标值是由纵向位变与切向位变组成的;其次,通过实验发现,当微位移变化较小时,切向位变对斑点图像中心坐标值的影响较大;然后,通过标定实验建立以切向位变为主导的测量函数模型;最后,对该测量函数模型进行了实验验证,并对测量误差进行了分析。实验结果表明:在0~1 mm的位移测量范围内,采用标定的测量函数模型对物体微位移进行测量的最大绝对误差为1.16μm,满足系统测量精度的要求。 展开更多
关键词 单目视觉 激光源倾置 微位移测量
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基于空间频域算法的白光干涉微位移测量法 被引量：6
19
作者 王军 陈磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期874-877,共4页
为了满足光学及精密机械领域精密测量的要求,提高微位移器位移量的测量精度,在对传统的接触式干涉仪改造的基础上,采用空间频域算法计算出了白光干涉图零级条纹的中心位置,并根据零级条纹中心的移动量得到待测的微位移量。该方法能够测... 为了满足光学及精密机械领域精密测量的要求,提高微位移器位移量的测量精度,在对传统的接触式干涉仪改造的基础上,采用空间频域算法计算出了白光干涉图零级条纹的中心位置,并根据零级条纹中心的移动量得到待测的微位移量。该方法能够测量连续和阶跃变化的位移量。实验以压电陶瓷微位移装置(PZT)为例,测试了其电压-位移曲线,测量重复性达到1nm。结果表明,该方案稳定有效,不易受噪声和色散的影响,测量重复性好。 展开更多
关键词 光干涉计量 微位移测量 空间频域算法 接触式干涉仪
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一种新型抗畸变激光光斑检测算法研究
20
作者 吴启元 李武森 陈文建 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1063-1068,共6页
为了研究大坝内部的沉降和水平位移,设计了一种精密的微位移测量装置。其中,基于二维图像处理的激光光斑位移检测算法为该装置重要的组成部分。本文提出了一种抗畸变激光光斑中心检测算法,通过对原始光斑进行阈值分割,得出光斑发散部分... 为了研究大坝内部的沉降和水平位移,设计了一种精密的微位移测量装置。其中,基于二维图像处理的激光光斑位移检测算法为该装置重要的组成部分。本文提出了一种抗畸变激光光斑中心检测算法,通过对原始光斑进行阈值分割,得出光斑发散部分的图像,并通过闭操作和高斯滤波对之进行降噪和平滑。然后,用sobel算子对其进行边缘检测,从而得出较为光滑的边缘轮廓。最后,对其进行抗畸变激光光斑中心检测算法的处理,确定光斑中心。同时,又通过实验装置来采集一系列激光光斑图像,并用传统激光光斑中心检测算法和抗畸变激光光斑中心检测算法对其进行了处理并进行比较。结果表明,抗畸变激光光斑中心检测算法精度最高,有效消除了远距离光斑的畸变对光斑中心计算的影响。 展开更多
关键词 大坝监测 激光光斑中心检测 微位移测量
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