光電技術與機械測量拓展領域

光學測量是一門光電技術與機械測量結合的高科技技術。光學測量主要應用在現代工業檢測以及工業界的產品開發、模具設計、手扳製作、原版雕刻、RP快速成型、電路檢測等領域。並且為了使機加工的產品能達到設計精度和質量要求，非接觸檢測技術的應用也廣泛應用在機械製造行業中，例如可以運用高性能計算機及軟體技術、光學、光學成像技術使其達到預期效果。除此之外，光學測量在一些前沿科研領域如材料特性研究,海洋資源開發,航空航天領域,環境檢測，流體力學領域也有比較廣泛的應用。

材料特性研究

光學測量在材料特性研究中有著不容輕視的作用。超導材料因其獨特的物理特性如零電阻效應、邁斯納效應、約瑟夫森效應等在能源、交通和微電子等領域具有廣泛的應用前景，然而在超導材料的大部分應用中，超導材料通常處在極低溫、電、磁複雜環境,其熱失配及自身所承載的電磁力往往導致超導材料發生變形。

超導材料模型

而已有的研究表明超導體的三個基本參數即臨界溫度,臨界電流密度和臨界磁場均與力學變形有關，而目前常用的材料內部損傷觀測技術如 X 射線、CT 掃描等均難以在此極端環境下有效開展。因此，在極低溫、電磁複雜環境下尋找新的超導材料內部損傷的觀測方法即磁光技術將有望解決超導材料臨界電流隨應變退化這一困擾學術界多年的關鍵科學問題。

海洋資源開發

開發利用海洋資源的過程中，對波浪進行監測，獲得第一手的波浪資料，在航海安全、海洋工程設計與施工、海洋與海岸水動力的基礎研究、波浪 結構 地基耦合作用研究、海洋災害監測預警以及國家海洋發展戰略中具有舉足輕重的地位。而光學波浪測量儀利用圖像處理對波高進行測量，通過使用攝像機對波浪表面進行拍攝，得到波浪的運動畫面，對圖像進行處理得到波浪的波高、周期等特徵要素。隨著圖像處理技術的不斷進步，光學影像在測量波浪中應用很廣泛，包括測量波高、測量波浪量、進行水陸交界識別等。

光學三維測量技術是集光、機、電和計算機技術於一體的智能化、可視化的高新技術， 主要用於對物體空間外形和結構進行掃描， 以得到物體的三維輪廓， 獲得物體表面點的三維空間坐標。在航空航天領域，航空三維激光掃描系統中的激光雷達發射接收系統將激光沿待測目標一個特定方向進行掃描，接收系統接收反射或散射回來的光信號，再將其數字化並記錄下來。因此系統的掃描角度，飛機位置和姿態角及其他參數都可以記錄得到。若將三維激光掃描儀和航空攝像機裝載在飛機上， 利用激光測距原理和航空攝影測量原理， 快速獲取大面積地球表面三維數據的技術。通過基於全球定位系統(GPS) 和慣性測量裝置 (IMU) 的機載定位定向系統(POS) 聯接，就構成當今世界上攝影測量與遙感領域最先進的 LIDAR 對地觀測系統。

經過處理的航空三維激光掃描系統的三維掃描圖

「海水中多種有機污染物的現場光學分析技術」是光學測量在污染物檢測方面的應用的一個體現。基本原理是根據海水中不同的有機污染物用特定波長的光來激發後 ,發出某一特定頻段的熒光來判定污染物的種類 ,並根據所發現的熒光的強度來測量污染物的濃度。該技術最大特點就是能夠實現多種有機污染物的現場、實時、連續測量 ,改傳統的實驗室測量為現場測量 ,使測量更加快速、直接 ;改單一測量為綜合測量 ,可以同時測量多種污染物 ,功能更加齊全 ,使用範圍更加廣泛。該項技術一旦研製成功並投入使用 ,將在很大程度上解決我國目前只能依靠實驗室方法分析海水中污染物的測試手段單一、設備老化的現狀 ,節約人力、物力資源

流體力學研究

PIV 粒子成像測速儀是用於流體力學研究的精密測量儀器 ,可廣泛應用於水利流體機械的研究。其基本原理為測量流場中示蹤粒子在一定時間間隔內的位移，從而獲得流場速度的定量信息。PIV 系統主要由 5 部分構成 :光源 、攝像頭 、同步控制系統 、圖像採集和矢量計算 。整個系統的時序控制由同步器實現，同步器依次觸發激光器在確定的時間發出激光脈衝 ,脈衝光束經過光臂傳輸到測量位置 ,由一組透鏡展開成光片照亮流場中分布的粒子 。在激光照亮流場的同時 , 攝像頭進入工作狀態 ,使得被照亮的流場成像 。CCD 得到的圖像經由介面板傳輸到計算機的系統內存 。得到的圖像在計算機中可以存儲 ,也可以直接進行速度矢量計算 。計算得到的速度矢量分布在軟體中進行顯示處理 。隨著計算機技術和圖像處理技術的發展以及計算機及其介面技術的進一步發展 ,PIV技術不僅能測試流場的瞬時流動特性,還可以完成與時間相關的流動特性(如時均速度 、湍流度 、 雷諾應力等)的測試.這樣，PIV技術可以集流場的時間和空間的相關統計量分析為一體，這對現代流體力學研究的發展將產生深遠影響。

二維粒子圖像測速儀

三維PIV系統

而這兩個系統的區別是二維粒子圖像測速儀只需一個跨幀CCD相機，三維PIV系統需要兩個跨幀CCD相機。

時間分辨PIV系統

相較於前兩個系統，時間分辨PIV系統的不同部件則是高重頻Nd∶YLF或Nd：YAG激光器以及高幀頻CMOS相機。

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