發(fā)布時間：2020-11-13 04:10

　　 大口徑光學(xué)元件損傷高信噪比檢測系統(tǒng)是保證慣性約束核聚變(ICF)系統(tǒng)正常工作的重要部分,其主要任務(wù)是能夠快速準(zhǔn)確的對終端光學(xué)組件中的各個大口徑光學(xué)元件的損傷進(jìn)行高信噪比檢測,識別出光學(xué)元件的損傷缺陷,從而對光學(xué)元件的健康情況進(jìn)行評估。本文利用內(nèi)全反射側(cè)照明原理,結(jié)合機(jī)器視覺相關(guān)技術(shù),搭建了一套大口徑光學(xué)元件損傷檢測系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中深入分析光學(xué)元件在內(nèi)全反射側(cè)照明條件下的光場特性,以及真實損傷點的成像原理與偽損傷點的成像原因,最后研究了剔除偽損傷圖像的關(guān)鍵技術(shù)。本文的主要研究工作如下:綜合分析光學(xué)元件損傷檢測原理與照明方式,搭建了一套大口徑光學(xué)元件損傷高信噪比檢測系統(tǒng),針對終端光學(xué)元件組件的特殊結(jié)構(gòu),設(shè)計了點光源與線光源照明方式,通過Trace Pro仿真計算了兩種照明方式下的光學(xué)元件表面內(nèi)部光場,得到點光源照明下的光通量均值大、線光源照明下的光通量分布均勻的結(jié)果,并通過實驗對這一結(jié)果進(jìn)行驗證。在理論上,通過電磁波在隨機(jī)表面的散射理論計算了損傷點表面對內(nèi)全反射激光的散射,使用角譜法計算鏡頭對散射激光的成像,得到了真實損傷點的成像特性;然后通過理論與實驗結(jié)合的方法得到了損傷圖像中偽損傷存在的主要原因。最后對在線損傷圖像中的偽損傷剔除技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,利用局部信噪比算法對在線損傷圖像進(jìn)行損傷提取。結(jié)合共聚焦顯微鏡對光學(xué)元件離線測量的數(shù)據(jù)生成樣本數(shù)據(jù),通過超限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM)與多層感知形式的超限學(xué)習(xí)機(jī)(H-ELM)分別對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,得到分類模型。通過對比ELM與H-ELM算法的分類精度,最終確定采用隱藏層神經(jīng)元個數(shù)為60、最小二乘法計算參數(shù)為1?108的H-ELM算法作為最終偽損傷剔除算法,剔除的準(zhǔn)確率達(dá)到了95.1%。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TP391.41;TL632
【部分圖文】：

部分都是像石油、煤炭這樣的非再生能源，對環(huán)境的污染比較嚴(yán)重。人們越來越希望使在可控的核能源都是核裂變能量，即使核裂核子所釋放的能量僅僅相當(dāng)于核聚變中每個望對核聚變實現(xiàn)人工可控。經(jīng)過研究表明，變 (Inertial confinement Fusion, ICF)和磁ent Fusion, MCF)[1]。上世紀(jì) 60 年代，激光束核聚變技術(shù)從而被提出。為了創(chuàng)造核聚變體的 100μm 薄殼球型的靶丸放置在系統(tǒng)靶實施均勻照射，使其表面的溫度迅速增高，產(chǎn)生反沖壓力從而產(chǎn)生核聚變所需要的高溫力達(dá)到一定的程度時，靶丸中的氘、氚氣體能激光對靶丸進(jìn)行均勻照射過程就需要大行傳輸，終端光學(xué)元件對激光光束的引導(dǎo)示

出光、入光表面光學(xué)元件損傷隨打靶次數(shù)增長曲F 系統(tǒng)中，每次打靶都會使用 432 塊終端光激光都極可能對光學(xué)元件造成損傷，所以必行檢測，準(zhǔn)確的識別出光學(xué)元件表面中的所時地進(jìn)行修復(fù)或者更換。所以大口徑光學(xué)元的成功率，保證了終端光學(xué)元件以及整個靶靶的費(fèi)用。本論文在前人研究的基礎(chǔ)上，改光學(xué)元件損傷點的成像特性，并提高了在線大口徑光學(xué)元件損傷檢測技術(shù)研究在科學(xué)研義。現(xiàn)狀現(xiàn)狀

圖 1-3 NIF 中的 LODI 光路圖2007 年，終端光學(xué)元件在線檢測系統(tǒng)在 LLNL 實驗室搭建成功，該控制軟件系統(tǒng)、成像定位系統(tǒng)、望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)和損傷檢測分析軟件，系統(tǒng)示意圖如圖 1-4 所示[9][10]。望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)是放置在 ICF 系統(tǒng)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，每次打靶完成后望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)通過定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確集終端光學(xué)元件的損傷圖像；最終利用光學(xué)分析軟件對損傷圖像進(jìn)析，并對光學(xué)元件的損傷狀況進(jìn)行評估。由于該系統(tǒng)是在線檢測系只能檢測直徑大于 100μm 以上的損傷。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 郭亞晶;唐順興;姜秀青;朱寶強(qiáng);林尊琪;;基于振鏡掃描方式的光學(xué)元件表面損傷檢測[J];光學(xué)學(xué)報;2017年06期

2 孫成明;趙飛;張澤;;基于TracePro的空間目標(biāo)光學(xué)散射特性建模與仿真[J];光子學(xué)報;2014年11期

3 彭志濤;魏曉峰;元浩宇;傅學(xué)軍;陳德懷;孫志紅;劉華;徐隆波;;全內(nèi)反射照明光學(xué)元件損傷檢測信噪比分析[J];紅外與激光工程;2011年06期

4 徐隆波;彭志濤;孫志紅;劉華;元浩宇;;驅(qū)動器終端光學(xué)組件損傷在線檢測技術(shù)[J];紅外與激光工程;2009年04期

5 尹偉;徐世珍;祖小濤;蔣曉東;袁曉東;呂海兵;王成程;鄭萬國;;355nm激光作用下熔石英損傷增長[J];強(qiáng)激光與粒子束;2008年12期

6 林冬冬;曹益平;李大海;;多個布儒斯特窗大型光學(xué)元件的損傷在線檢測[J];強(qiáng)激光與粒子束;2007年07期

7 丁厚昌;黃錦華;;受控核聚變研究的進(jìn)展和展望[J];自然雜志;2006年03期

8 段利華,張問輝,胡建平,雷向陽,王萬錄;3ω激光輻照下熔石英的損傷增長研究[J];激光雜志;2005年02期

9 任冰強(qiáng),黃惠杰,張維新,趙永凱,韓廣禮,杜龍龍,王樹森,路敦武;光學(xué)元件損傷在線檢測裝置及實驗研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;2004年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 朱楊;空間光學(xué)系統(tǒng)雜散輻射抑制研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

2 郭旸;高性能并行FDTD仿真平臺設(shè)計方法及其應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 李宛珊;超材料麥克斯韋方程組的能量守恒分裂時域有限差分格式：方法、理論和應(yīng)用[D];山東大學(xué);2015年

4 馮博;慣性約束聚變終端光學(xué)元件損傷在線檢測技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

5 彭志濤;強(qiáng)激光復(fù)雜光機(jī)組件光學(xué)元件激光損傷在線檢測技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2011年

6 李娟;粗糙面及其與目標(biāo)復(fù)合電磁散射的FDTD方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 任婷婷;基于超限學(xué)習(xí)機(jī)的幾種增量算法研究[D];浙江師范大學(xué);2016年

2 范航愷;基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的序列特異性預(yù)測研究[D];云南大學(xué);2016年

3 趙雁飛;基于稀疏表示和超限學(xué)習(xí)機(jī)的智能地標(biāo)識別算法[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

4 王東;在線核極限學(xué)習(xí)機(jī)的改進(jìn)與應(yīng)用研究[D];安徽財經(jīng)大學(xué);2015年

5 呂旭冬;基于機(jī)器學(xué)習(xí)的終端光學(xué)元件損傷識別及分類研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 于長波;液芯光纖照明系統(tǒng)的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

7 王光華;PCA和GA-ELM在立體圖像質(zhì)量客觀評價中的應(yīng)用[D];天津大學(xué);2014年

8 劉楠;大通量光學(xué)元件損傷在線檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 陸春華;基于機(jī)器視覺的大口徑精密表面疵病檢測系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2008年

10 李艾星;基于機(jī)器視覺的大口徑精密光學(xué)元件表面疵病的識別研究[D];重慶大學(xué);2007年

本文編號：2881705