直接反射在线可视铁谱暗场显微成像特性分析

李博; 袁勋; 尹智; 吴伟; 邵军; 马富银

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2) : 189 -200.

李博, 袁勋, 尹智, 吴伟, 邵军, 马富银

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摘要

为评估直接反射在线可视铁谱(OLVF)暗场显微成像特性，提出了一种磨粒暗场显微成像模型。基于朗伯余弦和光后向散射理论建立了直接反射OLVF显微成像系统的反射光辐照度叠加模型，以实现磨粒暗场显微成像质量的定量评价；仿真计算互补金属氧化物半导体(CMOS)像面的反差透视比，分析了光学倍率、油液衰减系数和后向散射角变化对磨粒暗场显微成像清晰度的影响规律，确定了磨粒暗场显微成像的最优光学倍率为2.2和油液衰减系数大于2.0;明确CMOS像面的反差透视比在0.210～0.846范围内变化，直接反射OLVF可通过暗场显微成像获得较高清晰度的磨粒图像，其磨粒探测精度约为10μm。磨粒图像采集实验测试结果表明：直接反射OLVF暗场显微成像不仅能够从油液衰减系数大于2.28的原油、柴油机油中可靠捕获磨粒视觉信息，而且可从油液衰减系数小于2.0的液压油、齿轮油中获取磨粒谱片图像，解决了不同油液中金属磨粒探测问题，为在线监测采油装备磨损提供了可能性。