專利名稱：光學(xué)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量方法和裝置，用該方法和裝置可以確定測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量參量以及該目標(biāo)是否是一個(gè)有效的目標(biāo)，確定有效目標(biāo)的第一參量，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量，確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量。確定目標(biāo)的第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量并確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量并確定有效目標(biāo)的第一參量，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量和第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量并確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量，確定有效目標(biāo)的第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量，以及確定有效目標(biāo)的第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量。
為了在許多具有不同直徑的羊毛纖維樣品中測(cè)量平均纖維直徑和直徑分布，已經(jīng)發(fā)展了一系列的方法和裝置。
用于平均纖維直徑測(cè)量的兩類裝置是1.僅給出平均直徑估計(jì)數(shù)的裝置。
2.同時(shí)給出在一批試樣之內(nèi)纖維直徑分布，包括試樣纖維直徑變化量的統(tǒng)計(jì)信息的裝置。
近來(lái)，在某些情況下已采用由羊毛纖維直徑分布所獲取的信息。
為了精確地評(píng)估纖維直徑的分布，必須進(jìn)行大量的測(cè)量工作。
一種測(cè)定平均纖維直徑和直徑分布的特殊方法涉及用一種校正分度鏡在光學(xué)顯微鏡下來(lái)量度纖維的直徑，以進(jìn)行纖維直徑的測(cè)量。這種方法緩慢，乏味并容易產(chǎn)生測(cè)量誤差，這些差錯(cuò)由許多來(lái)源，包括光學(xué)上、纖維的狀態(tài)，以及操作者的判斷所引起。用這種技術(shù)測(cè)量幾千根纖維要花費(fèi)好幾小時(shí)才能完成。
由Lynch和Micnie提出一種確定纖維直徑分布的裝置，題為“纖維直徑測(cè)量的光學(xué)陰影法和裝置”，它公開(kāi)在澳大利亞專利No.472，862中。
在上述裝置中，光束通過(guò)一個(gè)透明的測(cè)量槽，并射到一個(gè)光電傳感器上。
使分散并懸浮在清沏液體中的纖維通過(guò)測(cè)量槽流動(dòng)，并遮斷光束，纖維適當(dāng)?shù)匚展馐浣Y(jié)果使受檢測(cè)光強(qiáng)度的降低是纖維直徑函數(shù)。
該裝置包括一拼合的光檢測(cè)器和處理機(jī)，以抑制當(dāng)纖維端部落在光束之內(nèi)時(shí)的儀器指示數(shù)。對(duì)于可接受的測(cè)量來(lái)源，確保由拼合光檢測(cè)器的兩個(gè)檢測(cè)元件獲得的信號(hào)幅度的差別小于10%就足夠了。
根據(jù)Lynch和Michie專利所制造的儀器多年來(lái)已用于測(cè)量羊毛和其它纖維的直徑分布。
現(xiàn)時(shí)，對(duì)一系列的測(cè)量缺陷，有一些是涉及到個(gè)別纖維測(cè)量的有效性問(wèn)題越來(lái)越明顯了。
首先，在組合檢測(cè)器的兩半上相等光的吸收不足以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性及其它的測(cè)量問(wèn)題。例如，已觀察到，在長(zhǎng)度比光束直徑小時(shí)，某些纖維的直徑測(cè)量偏離大于30%，即使測(cè)量可預(yù)以接受，這些纖維還含有由依次抑制測(cè)量的拼合檢測(cè)器回路的兩半給出不相等的響應(yīng)。另外，已觀察到那些沒(méi)有與光束完全交叉的纖維的測(cè)量，當(dāng)他們本應(yīng)該被抑制時(shí)卻被接受了。
其次，Lynch和Michie的建議是假定在運(yùn)載液中纖維碎片應(yīng)稀釋成使兩根纖維同時(shí)處在光束中的幾率可以被忽略。
事實(shí)上，已發(fā)現(xiàn)，對(duì)于每秒100根纖維的典型測(cè)量速率來(lái)說(shuō)，兩根纖維同時(shí)出現(xiàn)在光束中的比率是大的。結(jié)果是作為成雙值的實(shí)際分布頂點(diǎn)的第二頂點(diǎn)出現(xiàn)在直徑分布曲線中。該第二頂點(diǎn)在第二微分統(tǒng)計(jì)上對(duì)變化量有大的影響。
Lynch和Michie并沒(méi)有提出抑制代表兩根被測(cè)量的纖維同時(shí)出現(xiàn)在光束中的信號(hào)的方法，但是該裝置的實(shí)際構(gòu)造中已包含了一種機(jī)構(gòu)，即把該裝置對(duì)雙峰值的信號(hào)響應(yīng)看作代表兩根光纖同時(shí)出現(xiàn)在光束中，并因此受到抑制。
測(cè)試表明，雙峰檢測(cè)器并不總能夠測(cè)知所有的多纖維試樣。
本發(fā)明的目的在于提供方法和裝置，用來(lái)確定目標(biāo)的測(cè)量參量以及該目標(biāo)是否為有效目標(biāo)，以及用來(lái)確定有效目標(biāo)的第一參量，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量，用來(lái)確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量，確定目標(biāo)的第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量并確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量，用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量和第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量，用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量并確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量，用于確定有效目標(biāo)的第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量，以及用于確定有效目標(biāo)的第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量。
本發(fā)明的第一實(shí)施例提供了一種確定目標(biāo)的測(cè)量參量以及該目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的方法，它包括(a)使一有效的能束通過(guò)有效的相互作用空間傳輸。
(b)對(duì)有效能束引起的在有效的相互作用空間中的有效輸出能量進(jìn)行檢測(cè)，它是在與有效的相互作用空間有關(guān)的有效輸出能量的至少一個(gè)有效焦平面上進(jìn)行的，而后由檢測(cè)到的有效輸出能量來(lái)確定有效的參量。
(c)由有效參量確定有效輸出能量是否是由在該有效空間中以及在確定的一個(gè)目標(biāo)上的一個(gè)目標(biāo)和有效能束之間的相互作用產(chǎn)生的。
(d)將該目標(biāo)定位在測(cè)量用的相互作用空間中。
(e)使測(cè)量能束通過(guò)測(cè)量相互作用空間與該目標(biāo)相互作用，以便產(chǎn)生測(cè)量輸出能量。
(f)對(duì)與測(cè)量相互作用空間有關(guān)的測(cè)量輸出能量的至少一個(gè)焦平面中的至少部分測(cè)量輸出能量進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量焦平面是與有效焦平面不同的，并由檢測(cè)出的測(cè)量輸出能量來(lái)確定測(cè)量參量;和(g)由有效參量確定該目標(biāo)是否是一個(gè)有效目標(biāo)。
本發(fā)明的第二實(shí)施例提供了確定有效目標(biāo)的第一參量的方法，它包括第一實(shí)施例的方法，并且在確定有效目標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加以下步驟，(i′)由測(cè)量參量確定該有效目標(biāo)的第一參量;
(j′)確定有效目標(biāo)的第一參量作為可接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明的第三實(shí)施例提供了確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量的方法，它包括第一實(shí)施例的方法，并在確定有效目標(biāo)的基礎(chǔ)上，加上，(h′)確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明的第四實(shí)施例提供了確定無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的方法，它包括第一實(shí)施例的方法，并在確定無(wú)效目標(biāo)的基礎(chǔ)上，加上，(h″)確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為一個(gè)不可能接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明的第五實(shí)施例提供了確定目標(biāo)的第一參量，并確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量的方法，它包括第一實(shí)施例的步驟(a)-(g)，及(i)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量，并在確定無(wú)效目標(biāo)基礎(chǔ)上加上下述步驟，(j″)確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量作為一個(gè)不能接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明的第六實(shí)施例提供了一種確定有效目標(biāo)測(cè)量參量和確定無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的方法，它包括第一實(shí)施例的步驟(a)-(g)，以及(Ⅰ)在確定有效目標(biāo)上，由(h′)確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受的有效目標(biāo)參量;
(Ⅱ)在確定無(wú)效目標(biāo)上，由(h″)確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明第七實(shí)施例提供了一種確定有效目標(biāo)測(cè)量參量和確定有效目標(biāo)第一參量的方法，它包括第一實(shí)施例的步驟(a)-(g)，和在確定有效目標(biāo)基礎(chǔ)上，加上，(h′)確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受的有效目標(biāo)參量;
(i′)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量;
(j′)確定有效的目標(biāo)的第一參量作為可接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明的第八實(shí)施例提供了一種確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量和第一參量以及確定無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的方法，它包括第一實(shí)施例的步驟(a)-(g)，和(Ⅰ)在確定有效目標(biāo)的基礎(chǔ)上，加上，(h′)確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受的有效目標(biāo)參量。
(i′)由該測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量。
(j′)確定有效目標(biāo)的第一參量作為可接受的有效目標(biāo)參量;
(Ⅱ)在確定無(wú)效目標(biāo)的基礎(chǔ)上，加上，(h″)確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明的第九實(shí)施例提供了一種確定有效目標(biāo)測(cè)量參量和確定無(wú)效目標(biāo)第一參量的方法，它包括第一實(shí)施例的步驟(a)-(g);和(Ⅰ)在確定有效目標(biāo)基礎(chǔ)上，加上，(h′)確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受的有效目標(biāo)參量。
(Ⅱ)在確定無(wú)效目標(biāo)的基礎(chǔ)上，加上，(i″)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量。
(j″)確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明的第十實(shí)施例提供了一種確定有效目標(biāo)第一參量和確定無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的方法，它包括第一實(shí)施例的步驟(a)-(g)，以及(Ⅰ)在確定有效目標(biāo)基礎(chǔ)上，加上，(i′)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量;
(j′)確定有效目標(biāo)的第一參量作為可接受的有效目標(biāo)參量。
(Ⅱ)在確定無(wú)效目標(biāo)基礎(chǔ)上，加上，(h″)確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量。
本發(fā)明第十一實(shí)施例提供了確定有效目標(biāo)第一參量和無(wú)效目標(biāo)第一參量的方法，它包括
第一實(shí)施例的步驟(a)-(g)，和(i)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量;
(Ⅰ)在確定有效目標(biāo)基礎(chǔ)上，加上，(j′)確定有效目標(biāo)的第一參量作為可接受的有效目標(biāo)參量。
(Ⅱ)在確定無(wú)效目標(biāo)基礎(chǔ)上，加上(j″)確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量。
通常，第一實(shí)施例的方法還包括下述適當(dāng)?shù)目蓤?zhí)行的程序中的至少一個(gè)步驟(j)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量;
(k)將目標(biāo)測(cè)量參量?jī)?chǔ)存起來(lái);
(l)將目標(biāo)第一參量?jī)?chǔ)存起來(lái);
(m)對(duì)目標(biāo)測(cè)量參量作檢索;
(n)對(duì)目標(biāo)第一參量作檢索;
(o)將目標(biāo)有效參量?jī)?chǔ)存起來(lái);
(p)對(duì)目標(biāo)有效參量作檢索;
(q)儲(chǔ)存目標(biāo)正確值;
(r)檢索目標(biāo)正確值;
(h′)確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受的有效目標(biāo)參量;
(i′)由測(cè)量參量確定有效目標(biāo)的第一參量;
(j′)確定有效目標(biāo)的第一參量作為可接受的有效目標(biāo)參量;
(k′)儲(chǔ)存有效目標(biāo)的測(cè)量參量;
(l′)儲(chǔ)存有效目標(biāo)的第一參量;
(m′)檢索有效目標(biāo)的測(cè)量參量;
(n′)檢索有效目標(biāo)的第一參量;
(h″)確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量;
(i″)由測(cè)量參量確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量;
(j″)確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量;
(k″)儲(chǔ)存無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量;
(l″)儲(chǔ)存無(wú)效目標(biāo)的第一參量;
(m″)檢索無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量;
(n″)檢索無(wú)效目標(biāo)的第一參量。
通常，有效的能束是與測(cè)量能束相同的，并且是一束由準(zhǔn)直光束照明的針孔產(chǎn)生的擴(kuò)大的光束，或者是一束準(zhǔn)直光束;
有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間相同，并且是一個(gè)相互作用空間;有效參量是利用以光形式出現(xiàn)的有效輸出能量產(chǎn)生的相互作用空間圖像的至少部分的強(qiáng)度;而測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)測(cè)量輸出能量是由不為目標(biāo)吸收的光產(chǎn)生的一個(gè)衍射圖案。
典型的光束是激光光束。
本方法中可包括將由能束產(chǎn)生的輸出能量聚焦在相互作用空間中，并在焦平面上產(chǎn)生相互作用空間的至少一部分的至少一個(gè)圖像的步驟。該圖像可以是虛像，也可以是實(shí)像，可以在焦平面中，也可以在焦平面之外。
在第一至第十一實(shí)例中，有效與測(cè)量相互作用空間可以是相同的，包括相同的相互作用空間的各部分，或是不同的相互作用空間。
如果有效的相互作用空間是與測(cè)量相互作用空間相同，那未，在測(cè)量相互作用空間的步驟中，確定在有效相互作用空間中與有效能束相互作用以產(chǎn)生有效輸出能量而使有效參量得以檢測(cè)的目標(biāo)的步驟可以是與由有效參量來(lái)確定在有效空間中有效目標(biāo)和有效光束之間的相互作用是否產(chǎn)生有效輸出能量的步驟是相同的。
在第一至第十一實(shí)施例中，有效的和測(cè)量能量束可以是相同的能束，包括相同能束的部分，或是不同的能束。
第一至第十一實(shí)施例的各個(gè)方法可以重復(fù)多次，可以包括確定與多個(gè)測(cè)量參量和/或第一和/或有效參量和/或目標(biāo)有效值有關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息。
第一至第十一實(shí)施例的方法還可以包括輸出和/或給出無(wú)效的和/或有效的第一參量和/或有效的參量和/或測(cè)量參量和/或由有效參量確定有效空間中有效目標(biāo)與有效能束之間的相互作用是否產(chǎn)生有效的輸出能量。
第一至第十一實(shí)施例的方法可包括使一目標(biāo)通過(guò)有效的和測(cè)量的空間。
通常，有效能量束是與測(cè)量能量束相同的，而它是由一準(zhǔn)直光束照明的針孔產(chǎn)生的擴(kuò)大光束，或者是一準(zhǔn)直光束。
有效相互作用空間是與測(cè)量相互作用空間相同的，而且是一個(gè)相互作用空間。
有效參量是利用以光的形式出現(xiàn)的有效輸出能量產(chǎn)生的相互作用空間的圖像的至少一部分的強(qiáng)度。
測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)的測(cè)量輸出能量形成一衍射圖案。
有效的目標(biāo)包括由綿羊羊毛纖維和山羊羊毛纖維組成的群體所選擇的纖維;而且，
在有效和測(cè)量相互作用空間中的預(yù)先選定位置和取向中有預(yù)定的長(zhǎng)度，而第一參量就是該纖維的直徑。
本發(fā)明第十二實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定目標(biāo)的測(cè)量參量和該目標(biāo)是否是一個(gè)有效目標(biāo)的裝置，它包括(a)一個(gè)使有效能束通過(guò)有效相互作用空間的能源;
(b)一個(gè)有效的檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)在有效的相互作用空間中由有效能束產(chǎn)生的有效輸出能量，檢測(cè)至少是在與有效相互作用空間有關(guān)的有效輸出能量的一個(gè)有效焦平面上進(jìn)行的，還有與有效檢測(cè)器結(jié)合起來(lái)，由檢測(cè)的有效輸出能量來(lái)確定有效參量的裝置，有效檢測(cè)量與有效能源配合工作;
(c)檢測(cè)裝置，用于由有效參量確定是否在有效空間中目標(biāo)和有效能束之間的相互作用產(chǎn)生有效的輸出能量，檢測(cè)裝置與有效檢測(cè)量配合工作;
(d)將目標(biāo)(c)定位在測(cè)量相互作用空間中的位置，該定位裝置是與檢測(cè)裝置相結(jié)合工作;
(e)一個(gè)使傳輸測(cè)量能束通過(guò)測(cè)量相互作用空間與目標(biāo)作用，以便產(chǎn)生測(cè)量輸出能量的能量源;
(f)一個(gè)測(cè)量檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)與測(cè)量相互作用空間有關(guān)的測(cè)量輸出能量的至少一個(gè)測(cè)量焦平面中測(cè)量輸出能量的至少一部分，該測(cè)量焦平面與有效焦平面不同，還有和測(cè)量檢測(cè)器配合工作的，由檢測(cè)到的測(cè)量輸出能量確定測(cè)量參量的裝置，測(cè)量檢測(cè)器與測(cè)量能源配合工作;
(g)由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置，該裝置與有效檢測(cè)器配合工作。
本發(fā)明第十三實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定有效參量和目標(biāo)的第一參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置，和，與測(cè)量檢測(cè)器配合工作，由測(cè)量參量確定目標(biāo)第一參量的裝置。
本發(fā)明第十四實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定有效目標(biāo)的第一參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，用于由測(cè)量參量確定有效目標(biāo)的第一參量和用于確定有效目標(biāo)的第一參量作為可接受的有效目標(biāo)參量的裝置，該裝置和測(cè)量檢測(cè)器配合工作;以及用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置。
本發(fā)明的第十五實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定有效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受的有效目標(biāo)參量的裝置。
本發(fā)明的第十六實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量為不可接受的有效目標(biāo)參量的裝置。
本發(fā)明的第十七實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定目標(biāo)的第一參量和確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量的裝置，它包括
第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，及由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量和用于確定作為不能接受的有效目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)第一參量的裝置。
本發(fā)明的第十八實(shí)施例提供了一個(gè)確定有效目標(biāo)測(cè)量參量和確定無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于確定作為可接受的有效目標(biāo)參量的有效目標(biāo)的測(cè)量參量和用于確定作為不能接受的有效目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置。
本發(fā)明的第十九實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定有效目標(biāo)測(cè)量參量和確定有效目標(biāo)第一參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于確定作為可接受有效目標(biāo)參量的有效目標(biāo)的測(cè)量參量和用于確定作為可接受的有效目標(biāo)參量的有效目標(biāo)的第一參量的裝置。
本發(fā)明的第二十實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量和第一參量并確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于從有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于確定作為可接受的有效目標(biāo)參量的有效目標(biāo)測(cè)量參量以及用于確定作為可接受的有效目標(biāo)參量的有效目標(biāo)的第一參量和用于確定作為可接受的目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量的裝置。
本發(fā)明的第二十一實(shí)施例提供了一個(gè)用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量以及用于確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于從有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于確定作為可接受有效目標(biāo)參量的有效目標(biāo)測(cè)量參量，以及用于確定作為不能接受的有效目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)的第一參量的裝置。
本發(fā)明第二十二實(shí)施例提供了一種用于確定有效目標(biāo)的第一參量和確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，以及由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量和確定作為可接受的有效目標(biāo)參量的有效目標(biāo)第一參量，以及確定作為不能接受的有效目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量的裝置。
本發(fā)明第二十三實(shí)施例提供一種用于確定有效目標(biāo)的第一參量和確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量的裝置，它包括第十二實(shí)施例的裝置;和，與測(cè)量檢測(cè)器和用于從有效參量確定該目標(biāo)是否為一個(gè)有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于從測(cè)量參量確定有效目標(biāo)的第一參量和用來(lái)確定作為不可接受的有效目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)的第一參量的裝置。
通常，第十二實(shí)施例裝置還包括下述各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)(i)與測(cè)量檢測(cè)器配合工作的用于由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量的裝置;
(k)用于和測(cè)量檢測(cè)器配合工作的以儲(chǔ)存目標(biāo)的測(cè)量參量的裝置;
(l)用于和檢測(cè)第一參量的裝置配合工作以儲(chǔ)存目標(biāo)第一參量的裝置;
(m)用于和儲(chǔ)存測(cè)量參量的裝置配合工作以檢索目標(biāo)第一參量的裝置;
(o)用于和有效檢測(cè)器配合工作以儲(chǔ)存目標(biāo)有效參量的裝置;
(p)用于和儲(chǔ)存有效參量的裝置配合工作以檢索目標(biāo)有效參量的裝置;
(q)用于和確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作以儲(chǔ)存目標(biāo)有效值的裝置;
(r)用于和儲(chǔ)存目標(biāo)有效值的裝置配合工作以檢索目標(biāo)有效值的裝置;
(h′)用于與確定目標(biāo)是否為一有效目標(biāo)的裝置和測(cè)量檢測(cè)器配合工作以確定作為可接受目標(biāo)參量的有效目標(biāo)測(cè)量的裝置;
(i′)用于與確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置和測(cè)量檢測(cè)器配合工作的，以由測(cè)量參量確定有效目標(biāo)的第一參量;
(j′)用于與確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置，以及確定有效目標(biāo)(或目標(biāo))第一參量的裝置配合工作以確定作為可接受的有效目標(biāo)參量的第一參量的裝置;
(k′)用于與確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置以及和測(cè)量檢測(cè)器配合工作以儲(chǔ)存有效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置;
(l′)用于與確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置，以及確定有效目標(biāo)(或目標(biāo))第一參量的裝置配合工作以儲(chǔ)存有效目標(biāo)第一參量的裝置;
(m′)用于與確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置以及儲(chǔ)存有效目標(biāo)(或目標(biāo))測(cè)量參量的裝置配合工作以檢索有效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置;
(n′)用于與確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置以及儲(chǔ)存有效目標(biāo)(或目標(biāo))第一參量的裝置配合工作以檢索有效目標(biāo)第一參量的裝置;
(h″)用于與確定目標(biāo)是否為無(wú)效目標(biāo)的裝置和測(cè)量檢測(cè)器配合工作以確定作為可接受的無(wú)效目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置;
(i″)用于與確定目標(biāo)是否為無(wú)效目標(biāo)的裝置和測(cè)量檢測(cè)器配合工作以由測(cè)量參量確定無(wú)效目標(biāo)第一參量的裝置;
(j″)用于與確定目標(biāo)是否為無(wú)效目標(biāo)的裝置和確定無(wú)效目標(biāo)(或目標(biāo))第一參量的裝置配合工作，以確定作為可接受無(wú)效目標(biāo)參量的無(wú)效目標(biāo)第一參量的裝置;
(k″)用于與確定目標(biāo)是否為無(wú)效目標(biāo)的裝置和測(cè)量檢測(cè)器配合工作以儲(chǔ)存無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置;
(l″)用于與確定目標(biāo)是否為無(wú)效目標(biāo)的裝置和確定無(wú)效目標(biāo)(或目標(biāo))第一參量的裝置配合工作以儲(chǔ)存無(wú)效目標(biāo)第一參量的裝置;
(m″)用于與確定目標(biāo)是否為無(wú)效目標(biāo)的裝置和儲(chǔ)存無(wú)效目標(biāo)(或目標(biāo))測(cè)量參量的裝置配合工作以檢索無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置;
(n″)用于與確定目標(biāo)是否為無(wú)效目標(biāo)的裝置和儲(chǔ)存無(wú)效目標(biāo)(或目標(biāo))第一參量的裝置配合工作以檢索無(wú)效目標(biāo)第一參量的裝置。
用于確定、儲(chǔ)存和檢索測(cè)量參量和/或第一參量的裝置可在目標(biāo)有效性確定之前來(lái)執(zhí)行這樣的一些步驟。
為方便測(cè)量，有效能源與測(cè)量能源是相同的;
有效能束與測(cè)量能束是相同的，并且它是由一準(zhǔn)直光束照明的針孔產(chǎn)生的擴(kuò)大光束或準(zhǔn)直光束;
有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間相同，并且是同一相互作用空間;而，有效測(cè)量是利用以光形式的有效輸出能量所產(chǎn)生的相互作用空間圖像的至少一部分的強(qiáng)度;而，測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)測(cè)量輸出能量呈衍射圖案。
通常，有效能源與測(cè)量能源是相同的;
有效能束與測(cè)量能束是相同的，而且它是由一準(zhǔn)直光束照明的針孔產(chǎn)生的擴(kuò)大光束或準(zhǔn)直光束;
有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間是相同的，而且是同一相互作用空間;
有效參量利用以光形式的有效輸出能量所產(chǎn)生的相互作用空間圖像的至少一部分的強(qiáng)度;
測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)測(cè)量輸出能量是呈衍射圖案的;
有效目標(biāo)包括從綿羊羊毛和山羊羊毛纖維組成的組合中選擇的纖維;并且，該纖維在有效和測(cè)量相互作用空間中的預(yù)定位置和取向上有預(yù)定的長(zhǎng)度，而第一參量是該纖維的直徑。
典型的測(cè)量裝置還包括用于確定與大量的有效目標(biāo)的直徑有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
具體地說(shuō)，有效輸出能量是光能;而該裝置還包括一光聚焦器，它與有效光源和有效檢測(cè)器配合，將有效的相互作用空間的圖像形成在有效檢測(cè)器上。
典型地，測(cè)量輸出能量是光能;而該裝置還包括一聚焦器，它與測(cè)量光源和測(cè)量檢測(cè)器配合工作將測(cè)量相互作用空間的圖像形成在測(cè)量檢測(cè)器上。
為方便測(cè)量，本發(fā)明裝置還可以包括使目標(biāo)通過(guò)測(cè)量和有效的相互作用空間的裝置，它與有效能源，測(cè)量能源和定位裝置配合工作。
具體地說(shuō)，光源是激光器。
該裝置可以包括一個(gè)將相互作用空間中的能束產(chǎn)生的輸出能量進(jìn)行聚焦的聚焦鏡，以在焦平面上提供一個(gè)相互作用空間的至少一部分的圖像，該圖像可以是虛像或?qū)嵪?，可以聚焦也可以不聚焦在有效檢測(cè)器和/或測(cè)量檢測(cè)器上。
有效和測(cè)量裝置可以是相同，也可以包括共同的部件，還可以包括相互不同的。
有效和測(cè)量能源可以是相同，可以包括共同的部件，也可以包括相互不同的。
測(cè)量參量和有效參量可以相同或者彼此不同。如果他們是相同的，則他們?cè)谀撤矫婵梢圆煌?，例如他們可以用不同精確度進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)量參量和有效參量都可用于確定第一參量和/或目標(biāo)有效值(但彼此有不同的分辨率)。
測(cè)量和有效檢測(cè)器可以是相同的，可以包括共同部件，也可以是彼此不同的。
有效和測(cè)量輸出能量的檢測(cè)可以同時(shí)進(jìn)行，可以在交迭時(shí)間或不同時(shí)間中進(jìn)行，和/或可以用測(cè)量參量來(lái)確定測(cè)量的有效性，和/或用有效參量來(lái)確定第一參量。
有效和測(cè)量相互作用空間可以是相同的相互作用空間，包括有相同部分的相互作用空間，或者不同部分的相互作用空間。
有效和測(cè)量能束可以是相同的能束，包括相同部分的能束，或是不同部分的能束。
本發(fā)明裝置還可包括輸出和/或給出無(wú)效的和/或有效的第一參量和/或有效參量和/或測(cè)量參量，和/或由有效參量得出的在有效空間中有效目標(biāo)和有效能束之間相互作用是否產(chǎn)生有效輸出能量確定的裝置。該輸出裝置可與確定第一和/或有效參量的裝置，和/或儲(chǔ)存測(cè)量參量和/或第一和/或有效參量的裝置，有效和/或測(cè)量檢測(cè)器配合工作。
輸出可以以數(shù)據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)顯示的形式。數(shù)據(jù)信號(hào)或數(shù)據(jù)顯示的例子包括，寫成穿孔帶，寫在紙上，電子顯示屏(液晶顯示屏、電光屏、氣體等離子屏、視頻監(jiān)控器等)，數(shù)字或模擬電信號(hào)、聲信號(hào)、磁信號(hào)、電磁信號(hào)等。
本發(fā)明裝置可以包括用于確定與大量測(cè)量和/或第一和/或有效參量，和/或目標(biāo)有效值有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的裝置，該裝置可與確定第一和/或有效參量的裝置，和/或儲(chǔ)存測(cè)量參量和/或第一和/或有效參量的裝置，和/或有效和/或測(cè)量檢測(cè)器等配合工作。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的例子包括，平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、變動(dòng)系數(shù)、方差、偏斜度、峭度，和其它有關(guān)平均值的動(dòng)差、仿樣擬合、線性擬合、指數(shù)、對(duì)數(shù)、倍數(shù)和多項(xiàng)式回歸、分?jǐn)?shù)擬合、眾值和中位值等的動(dòng)差，分布擬合包括正態(tài)、高斯、費(fèi)米、泊松;二項(xiàng)式、維泊爾、拋物線、頻度、幾率、累積和頂部分布的分布擬合，包括運(yùn)動(dòng)中位值，平均與最小二乘方等的數(shù)據(jù)擬合，表格例如直方圖和二路聯(lián)表格構(gòu)成，曲線圖，預(yù)報(bào)，概率統(tǒng)計(jì)，模擬，圖形判別，時(shí)間(t)測(cè)量，X平方測(cè)試，取樣量，韋考森(Wilcoxon)代碼列試驗(yàn)，列疊加試驗(yàn)，Kolmogorov-Smirnov測(cè)試和邊界值以及極限統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)處理。有關(guān)統(tǒng)計(jì)技術(shù)的更詳細(xì)說(shuō)明公開(kāi)在G.E.P.Box，W.G，Hunter和J.S.Hunter的“StatisticsforExperimenters”文中，該文于美國(guó)紐約的JohnWiley&Sons公司在1978年出版，在此可用作參考。
通常，對(duì)輸出能量的多焦平面進(jìn)行檢測(cè)。
一個(gè)有效目標(biāo)應(yīng)該有一個(gè)可測(cè)量的參量，它是有效的。這樣的可測(cè)量參量的例子包括，有效形狀、直徑、寬度、長(zhǎng)度、化學(xué)成分、色彩、單元數(shù)目、厚度、面積、吸收率、反射率、透射率、介電常數(shù)、拉曼散射分布、熒光、表面結(jié)構(gòu)或其它表面細(xì)節(jié)，位置、取向、表面張力、表面粗糙度、表面分布或密度之類參量。例如，在纖維目標(biāo)情況下，第一參量是直徑，例如，一個(gè)有效目標(biāo)可以是一根完整地處在有效和測(cè)量空間(可以是相同的空間中)橫切于有效和測(cè)量能束(可以是相同的能束)的中央移動(dòng)的纖維。
第一參量可以是形狀、直徑、面積、化學(xué)分布、色彩、單元數(shù)目、厚度、寬度、長(zhǎng)度、吸收率、反射率、透射率介電常數(shù)、拉曼散射分布、熒光、表面結(jié)構(gòu)或其它表面細(xì)節(jié)，位置、取向、表面張力、表面粗糙度、表面分布或密度等，例如，在纖維目標(biāo)情況下，第一參量可以是直徑。
當(dāng)一個(gè)目標(biāo)完全橫切于能束中心，而且沒(méi)有其它目標(biāo)處在能束中時(shí)，有效的第一參量可以是測(cè)量位置和取向。如果在相互作用空間中不存在目標(biāo)，或者如果在相互作用空間的能束中存在多于一個(gè)的目標(biāo)，或者如果目標(biāo)并不完全橫切在相互作用空間的能束中，或者如果在相互作用空間的能束中的目標(biāo)不是一個(gè)單體目標(biāo)，則有效值可能是假的。
能源可以是相干的，部分相干的，或非相干的，而且可采用一種固態(tài)粒子束，諸如中子，質(zhì)子或電子束?；颚亮Ｗ邮?，聲波，或電磁輻射，例如γ射線。X射線，紫外光。可見(jiàn)光，紅外光或微波。通常所用能源是波長(zhǎng)在遠(yuǎn)紫外至遠(yuǎn)紅外范圍的電磁輻射源。
光源的例子包括，白熾燈、例如鎢絲燈;蒸汽燈，例如含硫和碘蒸汽的鹵素?zé)?放電燈，例如氙弧燈和錄弧燈;固態(tài)光源，例如光電二極管，超發(fā)光二極管光發(fā)射二極管，激光二極管，場(chǎng)致發(fā)光光源，倍頻激光器，氬/氪激光器，氖激光器，氦氖激光器，氙激光器和氪激光器，一氧化碳和二氧化碳激光器;金屬離子激光器，例如鈣、鋅、汞和鍶離子激光器，鉛鹽激光器，金屬蒸汽激光器，例如銅蒸汽激光器，氮激光器，紅寶石激光器，碘激光器，釹玻璃和釹-YAG激光器，染料激光器，例如采用羅丹明640，曙紅620或羅丹明590染料的染料激光器，以及一種加涂料的纖維激光器。
該能源可以是一個(gè)針孔能源，它可包括一能量纖維，其出射端可以有效地充當(dāng)一針孔光源。
能束可以是準(zhǔn)直的，擴(kuò)束的或會(huì)聚的。
相互作用空間中的能束可以取衍射圖形。
輸出能量可以是透射的和/或反射的。
輸出能量以能包含能束的相互作用和/或非相互作用部分。
橫切于有效檢測(cè)器輸出能量可以是由處在相互作用空間中目標(biāo)的一部分吸收能量而形成的衍射圖形的一部分。
如果光源為一針孔光源，而能束是通過(guò)針孔的能量通路產(chǎn)生的衍射圖形，則在焦平面上的輸出能量可以取由針孔產(chǎn)生的衍射圖形和由能束相互作用空間中部分目標(biāo)之間相互作用形成的衍射圖形的光學(xué)迭加形式。
本裝置可以包含使目標(biāo)通過(guò)相互作用空間傳送的裝置，而傳送裝置與定位裝置配合工作。傳送裝置可以是一種樣品承載座，例如傳送帶，樣品架或是一種流體蒸汽(流體包括液體和氣體)槽位于一直線形或轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)上。流體蒸汽可以由一個(gè)槽來(lái)限定，目標(biāo)在槽中定向。相互作用空間可以由能束的中心部分和槽的交叉部分來(lái)限定。槽可以采取澳大利亞專利No.472，862和No.599，053所描述的形式，在此可作參考。
本裝置包括一個(gè)和能源和/或目標(biāo)和/或樣品傳送座相配合，以使能束相對(duì)于相互作用空間中的目標(biāo)進(jìn)行掃描的掃描器。該掃描器可以是，壓電組件，磁芯/磁線圈組合件，機(jī)械振動(dòng)器，電子機(jī)械振動(dòng)器，機(jī)械的或電子機(jī)械掃描機(jī)構(gòu)，例如伺服電機(jī)，聲耦合電光掃描裝置或任何其它合適的裝置。
能源可以包括一位于該源和相互作用空間之間的第一能束偏析器，在此能束的一部分通過(guò)第一偏折器傳送，因此第一偏折器與光源配合以改變相互作用空間中至少部分能束的形狀，尺寸、波長(zhǎng)、強(qiáng)度、偏振、相位、傳播方向或焦點(diǎn)。
在相互作用空間和有效檢測(cè)器和/或測(cè)量檢測(cè)器之間的輸出能量光路中可以設(shè)置第二偏折器，輸出能量通過(guò)第二偏折器傳送，第二偏折器改變能束的尺寸、形狀、強(qiáng)度、偏振、相位、傳播方向、焦點(diǎn)和波長(zhǎng)等。第二能量偏折器可以分離出有效和測(cè)量的輸出能量。
第一和第二能量偏折器可以包含能量聚束器可能量反射器。
聚束器可以是折射透鏡，包括顯微物鏡，反射透鏡，和/或全息照相光學(xué)元件。如果能量是一種頻率不在紫外至近紅外光范圍中的，即是其它形式的能量，則要用模擬聚焦元件來(lái)代替光學(xué)聚焦元件。
反射器可以是鏡子或部分鍍銀的鏡子，分束器包括偏振相關(guān)的分束器，能量波導(dǎo)分束器(例如光纖耦合器)或波長(zhǎng)相關(guān)的分束器等。光纖耦合器可以是一種聚焦式雙錐形耦合器，拋光的筒體耦合器，帶有光纖輸出入端的集裝形或蝕刻耦合器，或集成光學(xué)耦合器，以及基于光刻或離子擴(kuò)散制造技術(shù)的平面波導(dǎo)裝置或其它類似的耦合器。
目標(biāo)可以是液態(tài)或固態(tài)或其它物態(tài)，例如，包括礦物體，諸如鉆石或其它晶體，有機(jī)或無(wú)機(jī)物，纖維狀物體，任何形狀目標(biāo)，球狀物或柱狀物。通常的目標(biāo)是纖維狀物或紡織或纏繞的纖維狀物。
纖維狀物(目標(biāo))可以是人造纖維或天然纖維。纖維可以是玻璃絲纖維、麻纖維、麻蕉纖維、絲纖維、黃麻纖維、亞麻纖維或纖維素纖維(包括紙、再生紙、谷類的桿、甘蔗桿、木材、木屑、蔗渣、木片)，再生纖維，例如粘膠絲、人造絲、銅銨人造絲、乙酸纖維素、劍麻纖維、碳纖維、不銹鋼纖維、蔬菜纖維狀材料、聚烯烴纖維，例如聚乙烯和聚丙烯、鋼纖維、硼纖維、銅纖維、黃銅纖維、聚四氟乙烯纖維、滌淪纖維、聚酯薄膜纖維、鋁纖維、鋁合金纖維、酰胺纖維、聚丙烯纖維或吸收纖維，例如尼龍66聚丙烯腈、或聚乙烯醇和吸收型聚酯或聚丙烯，食用蔬菜纖維素，例如小麥纖維，非食用蔬菜纖維，例如木漿或棉花纖維，毛發(fā)，例如人類毛發(fā)，山羊毛、牛毛、或羽毛，紗線，包括毛線、棉線、線、金屬絲、光纖等。
具體地說(shuō)，有效目標(biāo)包括由玻璃絲纖維、麻纖維、尼龍纖維、玻璃纖維、粘絲纖維、聚酯纖維、麻蕉纖維、絲纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、纖維素纖維，再生纖維、碳纖維、不銹鋼纖維、蔬菜纖維、聚烯烴纖維、鋼纖維、硼纖維、鋼纖維、黃銅纖維、聚四氟乙烯纖維、滌淪纖維、聚酯薄膜纖維、鋁纖維、鋁合金纖維、酰氨纖維、聚丙烯纖維、尼龍66聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇，食用蔬菜纖維、非食用蔬菜纖維、木漿纖維、棉花纖維、動(dòng)物纖維、肉纖維、綿羊毛纖維、毛發(fā)、人類頭發(fā)、山羊毛、牛毛、紗線、棉線、絲線、金屬線和光纖維組成的集合體中所選擇的纖維。
通過(guò)，有效目標(biāo)在有效和測(cè)量的相互作用空間中，在預(yù)定的位置和取向上有預(yù)定的長(zhǎng)度。
測(cè)量和/或有效檢測(cè)器可包括，檢測(cè)元件和/或檢測(cè)孔的列陣。列陣中一個(gè)檢測(cè)孔可以是與有效和/或測(cè)量焦平面配合，以收集一部分輸出能量，并將其導(dǎo)向測(cè)量和/或有效檢測(cè)器的能量導(dǎo)向裝置的能量入口部分。列陣中的檢測(cè)元件可以是光二極管，光電倍增管，ccd陣列，或其它類似的元件。
該陣列可以是一種三維的或線性的列陣。
輸出能量可以是一束，而該陣列可以繞能束中心軸呈對(duì)稱布置。該陣列可布置成直線、正方形、長(zhǎng)方形、圓形、六角形、螺旋形、球形、立方體或任意排列的。在陣列中的某些孔或檢測(cè)元件可以是長(zhǎng)條形的、圓形、橢圓形、正方形、三角形、六角形、菱形或任意的形狀。
檢測(cè)孔或檢測(cè)元件可以相對(duì)于焦平面和/或測(cè)量焦平面和/或測(cè)量和/或有效相互作用空間移動(dòng)或固定。
能量導(dǎo)向器可以是板狀波導(dǎo)。該波導(dǎo)可以是一種單模板狀波導(dǎo)。
能量導(dǎo)向器可以是一種導(dǎo)能纖維。
能量導(dǎo)向器可以是一種多模光纖。
能量導(dǎo)向器可以是一種單模光纖。例如，一種四根微芯光纖，它是單模的，在633nm波長(zhǎng)時(shí)具有一定的折射率分布。當(dāng)讀數(shù)孔徑為NA，光纖芯半徑為a，而光的波長(zhǎng)λ服從下述關(guān)系或2×π×NA×a/λ≤2.405更具體地說(shuō)2×π×NA×a/λ≤0.6時(shí)，光纖變成單模光纖。
該能量導(dǎo)向器可以是一種光纖束。
該光纖可以是包括玻璃或塑料元件或他們的組合。
能源和檢測(cè)量能量導(dǎo)向器部分可以是相同的。
有效檢測(cè)器和/或測(cè)量檢測(cè)器可以包括一系列的檢測(cè)元件。
當(dāng)有效輸出能量為光時(shí)，有效檢測(cè)器可以包括一種與檢測(cè)元件耦合的光纖。
當(dāng)測(cè)量輸出能量為光時(shí)，測(cè)量檢測(cè)器可以包括一種與檢測(cè)元件耦合的元件。
有效檢測(cè)器、測(cè)量檢測(cè)器、確定第一參量的裝置、和/或有效裝置和/或定位裝置可以包括計(jì)算機(jī)，它可以包含光的、電的、光電子的、機(jī)械或磁的部件，或者可以涉及光和/或電的外差作用，求積分操作，多面積檢測(cè)器或鎖相回路等技術(shù)。確定第一參量的裝置可以記錄并分析由測(cè)量檢測(cè)器和/或有效檢測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)，或可以記錄并分析第一參量和/或有效參量和/或測(cè)量參量和/或目標(biāo)的有效值。確定第一參量的裝置通常包括計(jì)算機(jī)。
定位裝置可以包括計(jì)時(shí)器和/或計(jì)數(shù)器。
相互作用通常是折射、衍射、反射、漫射、熒光、受激發(fā)射、熾熱、陰影遮擋、偏振轉(zhuǎn)動(dòng)、相位延遲和其它偏振效應(yīng)、吸收、光學(xué)吸收、干涉效應(yīng)、和頻產(chǎn)生，產(chǎn)生衍射圖案的條件，折射、相變，第二、三和四次諧波的產(chǎn)生、差頻產(chǎn)生、光雙穩(wěn)態(tài)、自漂白、拉曼散射和拍老恩散射等現(xiàn)象之一或他們的組合?？梢陨婕坝蔁帷⒄凵渎矢淖?、電荷累積或電遷移引起的非線性效應(yīng)。
第一參量與測(cè)量參量可以是相同的，或者包含某些相同的因素，或者他們可以是彼此不相同的。
有效參量和測(cè)量參量可以是諸如能量強(qiáng)度(包括與空間和時(shí)間有關(guān)的強(qiáng)度分布圖案，如作為或不作為時(shí)間函數(shù)的圖像或強(qiáng)度峰值或波谷)、振幅、波長(zhǎng)或頻率調(diào)制、相位、偏振、波長(zhǎng)、傳播方向等。
本發(fā)明裝置還可以包括一塊用于遮擋掉有效和/或測(cè)量和/或有效輸出和/或測(cè)量輸出能束的一部分的擋板。
在本文中，焦平面包括確定目標(biāo)是否真正明顯形成(例如由聚焦鏡產(chǎn)生的)于不同距離上的衍射平面。需注意，一個(gè)物體處在焦點(diǎn)上的圖像是目標(biāo)平面中的衍射面，它可以是放大的或縮小的。還需注意，聚焦鏡可用來(lái)產(chǎn)生與實(shí)像相對(duì)的虛像。


圖1按本發(fā)明簡(jiǎn)要圖示一種用來(lái)確定大量的羊毛纖維直徑的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的裝置;
圖2簡(jiǎn)要圖示另一種用來(lái)確定大量羊毛纖維直徑的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的裝置;
圖3詳細(xì)表示圖1裝置中的處理機(jī);
圖4表示圖1裝置中的幾何關(guān)系;
圖5表示圖1裝置中的處理機(jī)/計(jì)時(shí)器;
圖6(a)表示一根15微米直徑的羊毛纖維在圖4的裝置100的端部107的平面中的反轉(zhuǎn)圖像;
圖6(b)表示一根15微米直徑的羊毛纖維在圖1的裝置100的檢測(cè)器118平面中的反轉(zhuǎn)圖像;
圖7(a)-(d)表示由圖1的裝置100的計(jì)算機(jī)113e通過(guò)圖5的處理機(jī)/計(jì)時(shí)器113的連線114f傳至狀態(tài)機(jī)器113f的典型信號(hào)。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D1，一個(gè)用來(lái)確定大量的羊毛纖維的直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的裝置，包括一個(gè)有效的和測(cè)量的激光光源，即氦-氖激光器101，一個(gè)直徑為276微米的針孔102，它形成一針孔衍射有效和測(cè)量的擴(kuò)大激光束，該激光束通過(guò)由該擴(kuò)大激光束的中心衍射光斑與第一衍射環(huán)的交接線以及與該擴(kuò)大激光束的傳播方向不成正交的取向的傾斜的測(cè)試槽105所限定的有效和測(cè)量相互作用空間。測(cè)試槽105的中心和針孔102之間的光路長(zhǎng)度為90毫米。不產(chǎn)生偏振的分束器103相對(duì)于針孔102和激光器101定位設(shè)置，以將擴(kuò)大激光束的一部分導(dǎo)向1毫米直徑的參照檢測(cè)器109，該檢測(cè)器通過(guò)連線111與處理機(jī)110電連接。針孔102和檢測(cè)器109之間的光路長(zhǎng)度為208毫米。當(dāng)裝置100運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，異丙醇-羊毛粘合液中的羊毛纖維流經(jīng)測(cè)試槽105，通常在粘合液通過(guò)測(cè)試槽105流動(dòng)的方向成非零度時(shí)，對(duì)由激光101在相互作用空間中的擴(kuò)大激光束產(chǎn)生漫射，衍射，反射、吸收、折射和其它作用。
對(duì)測(cè)試槽105的詳細(xì)描述見(jiàn)澳大利亞專利No.599053中所述。不產(chǎn)生偏振的分束器104和顯微物鏡106相對(duì)于激光器101，針孔102和測(cè)試槽105有效地布置，利用相互作用空間來(lái)的有效輸出光，以在對(duì)18根光纖環(huán)束108的端平面的有效和測(cè)量相互作用空間中產(chǎn)生羊毛纖維的聚焦放大透射圖像，該光纖束在端部107處由16根直徑為0.5毫米的芯的色層厚為10微米的塑料光纖，以及一根單模光纖的直徑為2.597毫米的環(huán)所圍繞的中心的纖維構(gòu)成。槽105的中心和物鏡106的前主平面之間的光路長(zhǎng)為42.4毫米，而物鏡106的后主平面和端部107之間的光路長(zhǎng)為228.2毫米。
所以在端部107處槽105中心圖像放大了5.4倍。束108中的每根纖維連接到17個(gè)光電二極管檢測(cè)器的每一個(gè)光電二極管檢測(cè)器上，這些檢測(cè)器包括用來(lái)檢測(cè)由相互作用空間中有效和測(cè)量光束產(chǎn)生的有效輸出能量流過(guò)每一光纖的光強(qiáng)度。處理機(jī)/計(jì)時(shí)器113由連線114與檢測(cè)器112電連接。處理機(jī)/計(jì)時(shí)器同時(shí)也通過(guò)線116與計(jì)算機(jī)電連接，通過(guò)線117與處理機(jī)110電連接。1毫米直徑的檢測(cè)器118通過(guò)線119與處理機(jī)110電連接。處理機(jī)110通過(guò)連線120與計(jì)算機(jī)115電連接。檢測(cè)器118相對(duì)于激光器101，針孔102和槽105有效定位，以檢測(cè)以衍射圖形式的測(cè)量輸出光，槽105中心和檢測(cè)器118之間的光路長(zhǎng)度為118毫米。
參照?qǐng)D4，所示裝置100的幾何關(guān)系圖，由直徑D的針孔102，在槽105平面上由直徑為d的羊毛纖維產(chǎn)生的，在檢測(cè)器118上所觀測(cè)到的衍射圖形強(qiáng)度可由下述數(shù)學(xué)式給出
I(v)≈(△Xm，l+△Xm，u)2+(△Ym，l+△Ym，u)2(1)其中，ΔXm,l=∫-∞-(v+Δv/2)A(v+p)cosπ·p2/2dp]]>(2)ΔYm,l=∫-∞-(v+Δv/2)A(v+p)sinπ·p2/2dp]]>(3)ΔXm,u=∫-(v-Δv/2)∞A(v+p)cosπ·p2/2dp]]>(4)ΔYm,u=∫-(v-Δv/2)∞A(v+p)sinπ·p2/2dp]]>(5)在等式(2)-(5)中，A(V+P)為槽105平面中的照度場(chǎng)幅度。檢測(cè)器118上的等效歸一化位置由下述式(6)給出
V=x/［(1+b/a)b.λ/2］]]>規(guī)一化的羊毛纖維直徑為ΔV=d［2(a+b)/a.b.λ ］,]]>式中a是從針孔102到槽105的中心之間的光路長(zhǎng)度，b是槽105的中心和檢測(cè)器118之間的光路長(zhǎng)度，而λ是激光器101發(fā)出的光波長(zhǎng)。
當(dāng)針孔102受到激光器101的激光均勻照明時(shí)，在槽105中心平面上的照度場(chǎng)幅度是圓對(duì)稱的，由式(8)給出A(X.Y)＝2J1(Z)/Z(8)其中J1(Z)是第一類的一級(jí)貝塞爾(Bessel)函數(shù)，而Z=(π,D/(a+b)λ)(x2+y2)]]>(9)為了計(jì)算出等式(1)的衍射圖案強(qiáng)度1(v)ly＝y(tǒng)，沿著任何離軸的線y＝y(tǒng)，用等式(8)來(lái)算出等式(2)～(5)中的夫瑯和費(fèi)場(chǎng)幅度。
對(duì)于不同的光學(xué)系統(tǒng)，為了取得幾何上相擬的裝置100的構(gòu)形，對(duì)于給定的羊毛纖維，在檢測(cè)器118上的衍射圖案將隨著兩種構(gòu)形的檢測(cè)器尺寸的變化而以相同比例變化。如果所用新裝置100的檢測(cè)器118的半徑(用帶點(diǎn)的變量表示)相對(duì)于老的檢測(cè)器118的半徑R由式(10)來(lái)表示R′＝KR(10)那么，可得到在幾何學(xué)上的相似性，而有，b′＝kb(11)a′＝k.b/[(1+b/a)k-1](12)D′/D＝(a′+b′)/(a+b)·k(13)因此，等式(10)、(11)、(12)和(13)限定了一個(gè)新的裝置100，它在幾何學(xué)關(guān)系上與老的裝置相似，而因此當(dāng)羊毛纖維通過(guò)相互作用空間時(shí)，以相同精確的方式響應(yīng)。例如，假定具有半徑R＝0.5毫米的檢測(cè)器118，D＝276.5微米，而(a，b)＝(90，118)毫米的裝置100，用新的半徑R′＝1毫米的檢測(cè)器118來(lái)代替，則比例系數(shù)現(xiàn)在為K＝2，而新的測(cè)量槽105和檢測(cè)器118的平面必須預(yù)以布置在(a′，b′)＝(65，235)毫米處，而新的針孔102直徑是D′＝200微米，則新的裝置100就有與表的裝置相同的響應(yīng)。
對(duì)上述的兩種幾何布置來(lái)說(shuō)，隨著羊毛纖維沿?cái)U(kuò)大的激光束的軸向位置不同而顯示出羊毛纖維直徑具有表觀上的變化。因此，由于槽105有一定的寬度，通常是2毫米，而使測(cè)量到的直徑存在一定的不確定度。對(duì)一根30微米的纖維來(lái)說(shuō)，該不確定度通常為+1至1.9%。但是，可以改變圖1裝置的尺寸，使羊毛纖維沿?cái)U(kuò)大的激光束的軸上的軸向位置不同，而實(shí)際上不存在表觀直徑的變化。這種改變可以通過(guò)使a＝b，或使a和b趨于無(wú)窮大，或使R趨于零來(lái)得到。因此，對(duì)于一種幾何上與上述兩者類似的安排來(lái)說(shuō)，可以使a′＝b′＝101.9毫米，D′＝313.3微米，R′＝0.434毫米。
如果實(shí)際上相互作用光的總量都由檢測(cè)器118所收集，則原與直徑無(wú)關(guān)的參量，如羊毛纖維的含髓狀態(tài)和顏色，甚至位置和朝向都可能到直徑的確定，因此也影響測(cè)量的精確度。因此，在裝置100中，檢測(cè)器118相對(duì)于槽105的定位可以定成不收集到太多的在槽中與羊毛纖維相互作用的由相互作用空間發(fā)出的光，而將羊毛纖維直徑的確定限在所要求的精確度之內(nèi)。在需要確保精確度的情況下，可以將檢測(cè)器靠近槽105放置，但是為了具有最佳的精確度，應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離槽105放置，以減少與直徑無(wú)關(guān)的參量對(duì)羊毛纖維直徑確定的影響。
由于由針孔102發(fā)出的擴(kuò)束光的性質(zhì)，致使在槽105和檢測(cè)器108之間離開(kāi)的上限存在著限制。一種用于測(cè)定與羊毛纖維直徑參量無(wú)關(guān)的纖維直徑的改進(jìn)的實(shí)際裝置，其中測(cè)量檢測(cè)器被安置在與相互作用空間在實(shí)效上存在著無(wú)限大的距離上，對(duì)此可參見(jiàn)圖2所示。
通過(guò)找到由中心光纖收集到最大光強(qiáng)的方法將端部107在相互作用空間中的針孔衍射像中定出中心，由于使端部107定位而使相互作用空間中針孔衍射像聚焦在端部107上，以使當(dāng)羊毛纖維通過(guò)槽105時(shí)，由束108單模光纖所收集的光強(qiáng)實(shí)際上接近一種頂峰狀分布。通常，將端部107上成環(huán)狀的光纖互相緊靠一起地聚集起來(lái)，以減少他們之間的分離程度。相互作用空間在端部107上的放大率應(yīng)安排成使得在端部107上束108的環(huán)中160.5毫米的光纖正好位于端部107上圖像的針孔衍射圖案的第一最小值的外側(cè)，以接收由第一衍射環(huán)來(lái)的光。例如，如果選擇不同直徑的光纖，或改變環(huán)中的光纖數(shù)目，則調(diào)節(jié)物鏡106相對(duì)于槽105和端部107的位置，而使得端部107上的束108環(huán)中的光纖正好位于端部107上圖像的針孔衍射圖案的第一最小值折外側(cè)。
因?yàn)樵诙瞬?07上相互作用空間中羊毛纖維圖像是經(jīng)過(guò)聚焦的，所以有關(guān)羊毛纖維的位置和朝向的數(shù)據(jù)可由圖像容易地取得。如果端部107從相互作用空間的聚焦圖像中移開(kāi)，則羊毛纖維的位置和朝向就難以迅速地得到。
如圖5所示，處理機(jī)/計(jì)時(shí)器113包括由連線114與檢測(cè)器112以及由連線114a與放大器113b電連接的電流-電壓轉(zhuǎn)換器113a。放大器113b通過(guò)連線114b與三極巴特澳期(ButterWorth)濾波器113C電連接，并通過(guò)連線114d與模擬除法器113d電連接。模擬除法器通過(guò)連線114e與比較器113e電連接，而通過(guò)連線114c與濾波器113c電連接。比較器113e與示態(tài)器113f通過(guò)連線114f電連接。示態(tài)器113f同樣是作為一種用來(lái)確定在相互作用空間中和擴(kuò)大的激光束相互作用以產(chǎn)生有效的輸出能量，也就是由電流測(cè)量表示的相同羊毛纖維產(chǎn)生的測(cè)量輸出光，示態(tài)器113f通過(guò)連線114g與計(jì)時(shí)器113g，通過(guò)連線114h與倒數(shù)計(jì)時(shí)器113h，通過(guò)連線114j與振幅比較器113j，通過(guò)連線114k與多路儲(chǔ)存器113k，通過(guò)連線116a與116與計(jì)算機(jī)115，以及通過(guò)連線117與處理機(jī)等電連接。多路儲(chǔ)存裝置113k通過(guò)連線116與計(jì)算機(jī)115電連接。
如圖3中所示，處理機(jī)110包括，通過(guò)連線111與檢測(cè)器109，由連線119與檢測(cè)器118，由連線119g與計(jì)算器110f，以及通過(guò)連線119c與閾檢測(cè)器110c等電連接的放大器/除法器/補(bǔ)償器。換標(biāo)器110b由連線119c與閾檢測(cè)器110c并通過(guò)連線119b與峰值檢測(cè)器110d電連接。閾檢測(cè)器110c由連線117與處理機(jī)/計(jì)時(shí)器113電連接，由連線120a和120與計(jì)算機(jī)115，由連線119d與峰值計(jì)數(shù)器110e和連線119e與峰值有效儲(chǔ)存器110h等電連接。峰值檢測(cè)器110d通過(guò)連線117a和117與處理機(jī)/計(jì)時(shí)器113，由連線119f與峰值計(jì)數(shù)器110e，由連線119j與計(jì)算器110f，以及由連線119h與測(cè)量值儲(chǔ)存器110g電連接。峰值計(jì)數(shù)器110e由連線120b和120與計(jì)算機(jī)115電連接，計(jì)算器110f由連線119i與峰值有效儲(chǔ)存器110h電連接，峰值有效儲(chǔ)存器110h由連線120c和120與計(jì)算機(jī)115電連接，而測(cè)量值儲(chǔ)存器110g由連線120d和120與計(jì)算機(jī)115電連接。
在操作中，確定大量的羊毛纖維直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的方法包括使由激光器101發(fā)出的有效和測(cè)量激光束通過(guò)針孔102，而后通過(guò)分束器103以在槽105中的相互作用空間中形成針孔衍射圖形，并在檢測(cè)器109的平面上形成參照的針孔衍射圖形，檢測(cè)器109檢測(cè)參照的針孔衍射圖形的強(qiáng)度以產(chǎn)生參照信號(hào)。檢測(cè)器109產(chǎn)生的參照信號(hào)通過(guò)連線111輸?shù)教幚頇C(jī)110，在那里由放大器/除法器/定標(biāo)器放大而產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)放大的參照信號(hào)。探測(cè)器109的周邊圍繞在與參照針孔衍射圖形的第一最小值的相同位置中。在相互作用空間中不存在羊毛纖維的情況下，在檢測(cè)器118平面中形成了本底的針孔衍射圖形，該圖形由檢測(cè)器檢測(cè)并產(chǎn)生兩個(gè)本底信號(hào)，設(shè)定本底信號(hào)為Ab和Bb。由檢測(cè)器118的上下兩半部產(chǎn)生的本底信號(hào)分別由連線119傳輸?shù)教幚頇C(jī)110，由放大器/除法器/定標(biāo)器110a放大，并除以同時(shí)獲得的放大參照信號(hào)以產(chǎn)生規(guī)化的本底信號(hào)Abn和Bbn。檢測(cè)器118的周邊圍繞著本底針孔衍射圖形的第一最小值的相同位置，利用放大器/除法器/定標(biāo)器110a，通過(guò)調(diào)節(jié)總量BL使歸一化本底信號(hào)Abn+Bbn之和置零。
使異丙醇-羊毛粘合液中的羊毛通過(guò)相互作用空間以產(chǎn)生測(cè)量輸出光，該輸出光具有由包括針孔衍射圖形和羊毛纖維與擴(kuò)大激光束在相互作用空間中相互作用產(chǎn)生的衍射圖形的光學(xué)疊加形成的衍射圖形形式，測(cè)量輸出光通過(guò)分束器104而由檢測(cè)器118所檢測(cè)，而由組合檢測(cè)器118的上下兩半部產(chǎn)生兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)，設(shè)定為測(cè)量信號(hào)Am和Bm。由檢測(cè)器118來(lái)的測(cè)量信號(hào)分別由連線119傳到處理機(jī)110，放大并除以同時(shí)獲得的放大參照信號(hào)，以產(chǎn)生歸一化的測(cè)量信號(hào)Amn和Bmn，并使他們通過(guò)連線119g送到計(jì)算器110f。
利用放大器/除法器/定標(biāo)器110a使歸一化測(cè)量信號(hào)Amn+Bmn之和抵消掉BL，然后通過(guò)連線119a傳送到定標(biāo)器/變換器110b。定標(biāo)器/變換器110b標(biāo)定并變換信號(hào)，以產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)M，在此定標(biāo)，使M保持在與最大容許測(cè)量信號(hào)Mm相應(yīng)的對(duì)最大直徑纖維測(cè)量的處理器110的動(dòng)程之內(nèi)。值M通過(guò)連線119c傳送到閾檢測(cè)器110c，并通過(guò)連線119b傳送到峰值檢測(cè)器110d。
當(dāng)閾檢測(cè)器確認(rèn)測(cè)得的信號(hào)超出通常的閾值Mm的1%-10%時(shí)，就通過(guò)連線117向處理機(jī)/計(jì)時(shí)器113傳送出一個(gè)超閾值信號(hào)，通過(guò)連線119e使峰值有效儲(chǔ)存器110h中的峰值有效信號(hào)Vp置于“FALSE”(錯(cuò)誤)上，并通過(guò)連線119d使峰值計(jì)數(shù)器置零。當(dāng)羊毛纖維通過(guò)相互作用空間時(shí)，由于在相互作用空間中羊毛纖維對(duì)擴(kuò)大激光束的吸收，測(cè)量信號(hào)M超過(guò)一極大值，該極大值也就由峰檢測(cè)器所檢測(cè)的峰值，該峰值的出現(xiàn)通常在100微秒之內(nèi)，較典型的是在5秒之內(nèi)。由此，通過(guò)連線119f使峰值計(jì)數(shù)器110c讀數(shù)遞增，峰值檢測(cè)信號(hào)通過(guò)連線117a和117送到處理機(jī)/計(jì)時(shí)器，測(cè)量信號(hào)M的最大值Mp通過(guò)連線119h送到測(cè)量?jī)?chǔ)存器110g，測(cè)量?jī)?chǔ)存器110g儲(chǔ)存Mp，當(dāng)通過(guò)連線119j接受到峰檢測(cè)器110d的指令時(shí)，計(jì)算器110f就通過(guò)連線119g從放大器/除法器/定標(biāo)器110a接受到數(shù)值A(chǔ)mn和Bmn，然后計(jì)算器110f計(jì)算出｜(Amn-Bmn)｜，該值能指示出羊毛纖維是否在峰值時(shí)間完全通過(guò)相互作用空間移動(dòng)。如果結(jié)果小于Mp值的10%，大于3%，則計(jì)算器通過(guò)連線119i，置峰值有效儲(chǔ)存器110h中的峰值有效信號(hào)Vp為“TRUE”(正確)。如果當(dāng)M保持超過(guò)閾值時(shí)，峰值檢測(cè)器110d在測(cè)量信號(hào)M中檢測(cè)到一秒的峰值，則峰值計(jì)數(shù)器110e通過(guò)連線119f遞增了一秒時(shí)間。
當(dāng)閾檢測(cè)器110c檢測(cè)出測(cè)量信號(hào)M低于閾值時(shí)，它就通過(guò)連線120a和120向計(jì)算機(jī)115送出一數(shù)據(jù)有效的信號(hào)，由此計(jì)算機(jī)115就通過(guò)連線120d和120讀出儲(chǔ)存在測(cè)量?jī)?chǔ)存器110g中的測(cè)量信號(hào)Mp的峰值，通過(guò)連線120c和120讀出儲(chǔ)存在峰值有效儲(chǔ)存器110中的峰值有效信號(hào)Vp，并通過(guò)連線120b和120讀出儲(chǔ)存在峰值計(jì)數(shù)器110e中的值。
由相互作用空間來(lái)的有效輸出光經(jīng)過(guò)分束器104偏折，并由物鏡106聚焦，以在束108的端部107平面是產(chǎn)生位于相互作用空間中羊毛纖維的聚焦放大透射圖像。在端部107上被投射在束108光纖芯上的光被導(dǎo)向檢測(cè)器112和17個(gè)光電二極管檢測(cè)器陣列上，17個(gè)光電二極管檢測(cè)器的每一個(gè)分別檢測(cè)到由他們相應(yīng)的在束108上的光纖傳來(lái)的光的強(qiáng)度，以產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)連線114輸入到電源-電壓變換器113a。變換器113a輸出分別與由檢測(cè)器112相應(yīng)的光電二極管所檢測(cè)到的各個(gè)光強(qiáng)成正例的電壓。各個(gè)輸出電壓通過(guò)連線114a傳送到放大器113b。由放大器113b放大并限制各個(gè)輸出電壓的幅寬，以產(chǎn)生放大信號(hào)，這些放大信號(hào)通過(guò)連線114b傳到三極butterworth濾波器113c的輸入端，并通過(guò)連線114d傳送到模擬除法器113d的計(jì)數(shù)管輸入端。濾波器113c產(chǎn)生跟蹤由檢測(cè)器112中相應(yīng)光電二極管檢測(cè)到的本底強(qiáng)度(實(shí)際一為電流)的低頻信號(hào)。在濾波器中各個(gè)butterworth濾波器的輸出通過(guò)連線114c傳送到模擬除法器113d的分母輸入端。在除法器113d中各個(gè)模擬除法器的作用是使檢測(cè)器112所檢測(cè)到的各信號(hào)歸一化，以使這些信號(hào)的每一個(gè)能夠與比較器113e中的共同電壓基準(zhǔn)進(jìn)行比較。因此，由回路113a，113b，113c和113d所執(zhí)行的歸一化過(guò)程準(zhǔn)許束108中的各光纖之間有所變化。如果不進(jìn)行歸一化步驟，則光纖束108的制造與裝配將是非常困難和高成本的。除法器113d中各個(gè)模擬除法器的歸一化的輸出通過(guò)連線114e饋送到比較器113e。比較器113e將由除法器113d通過(guò)連線114e的歸一化輸出信號(hào)電平與電壓基準(zhǔn)進(jìn)行比較，以產(chǎn)生代表聚焦在端部107的各光纖上圖像的17位二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼。
二進(jìn)制碼由回路113e傳送到包含通過(guò)連線114i與幅度比較器113j電連接的示態(tài)器113f的變量檢測(cè)回路。變量檢測(cè)回路的功能是用于檢測(cè)和鎖住通過(guò)連線114f由比較器113e傳送的電流二進(jìn)制碼的任何變化，每當(dāng)發(fā)生這種變化時(shí)，由透鏡106聚焦在端部107的圖像中就存在著顯著的改變。
在超閾值信號(hào)饋送到示態(tài)器113f之前，通過(guò)連線117，計(jì)算機(jī)115使示態(tài)器113f通過(guò)連線116和116a，而示態(tài)器113f使多通道儲(chǔ)存回路113k中的儲(chǔ)存量指示器復(fù)位，通過(guò)連線114k接到儲(chǔ)存回路113k的起點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)超閾信號(hào)從處理機(jī)110通過(guò)連線117被接收時(shí)，示態(tài)器113f就開(kāi)始數(shù)據(jù)的收集過(guò)程。在數(shù)據(jù)收集過(guò)程開(kāi)始時(shí)，計(jì)時(shí)器113g通過(guò)連線114g由示態(tài)器113f置零，并開(kāi)始計(jì)數(shù)，而在示態(tài)器113f中設(shè)置一個(gè)占位信號(hào)發(fā)送器，該發(fā)送器可以通過(guò)連線116a和116由計(jì)算機(jī)115所鑒控。在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中，示態(tài)器113f將第一個(gè)二進(jìn)制碼作為一個(gè)二進(jìn)制值儲(chǔ)存在一輸入寄存器中。利用輻度幅度比較器113j和連線114i將該儲(chǔ)存器的存數(shù)與電流二進(jìn)制碼進(jìn)行比較。示態(tài)器113f通過(guò)連線114i檢出比較器113j中的不等量，并將變化匯編到由比較器113e來(lái)的數(shù)碼中，隨著通過(guò)連線114g從計(jì)時(shí)器113g讀出時(shí)間的同時(shí)，通過(guò)連線114k將它送到多通道儲(chǔ)存回路113k，增大了多通道儲(chǔ)存器回路113k中存儲(chǔ)量的指示，通過(guò)連線114k并將新的數(shù)碼儲(chǔ)存到使不等量移動(dòng)到幅度比較器113j的輸入儲(chǔ)存器中。當(dāng)峰值檢測(cè)信號(hào)由處理機(jī)110通過(guò)連線117被示態(tài)器113f接收時(shí)，通過(guò)連線114h使倒數(shù)計(jì)時(shí)器起動(dòng)。倒數(shù)計(jì)時(shí)器通常在60微秒內(nèi)仃下來(lái)，它由示態(tài)器113f通過(guò)連線114h進(jìn)行檢測(cè)。由此，從比較器113e通過(guò)連線114f輸出的最后一個(gè)數(shù)碼和由計(jì)算器113g通過(guò)連線114g輸出的相應(yīng)時(shí)間經(jīng)示態(tài)器113f匯編，然后通過(guò)連線114k送到多路儲(chǔ)存器113k，數(shù)據(jù)收集過(guò)程結(jié)束，而占位信號(hào)發(fā)送器清機(jī)。
計(jì)算機(jī)115通過(guò)連線116和116a鑒控著示態(tài)器113f的數(shù)據(jù)占位發(fā)送，以確定數(shù)據(jù)的讀出和處理是否有效。如果計(jì)算機(jī)115通過(guò)連線120a和120從閾檢測(cè)器110c接收到數(shù)據(jù)有效信號(hào)，它就通過(guò)連線120d和120讀出從測(cè)量?jī)?chǔ)存器110g來(lái)的測(cè)量信號(hào)的最大值Mp，通過(guò)連線120c和120該出從峰值有效儲(chǔ)存器110h來(lái)的峰值有效信號(hào)Vp，并通過(guò)連線120b和120讀出儲(chǔ)存在峰值計(jì)數(shù)器中的數(shù)值。然后，計(jì)算機(jī)115通過(guò)連線116以相反次序讀出儲(chǔ)存在多路儲(chǔ)存器113k中的數(shù)碼和時(shí)間，監(jiān)控著時(shí)間，直至所監(jiān)控時(shí)間小于計(jì)算值為止。計(jì)算值是一個(gè)預(yù)定的量，通常為120微秒，小于計(jì)算機(jī)115的第一時(shí)間標(biāo)值的讀入。例如，如果數(shù)據(jù)采集過(guò)程在160微秒的時(shí)間標(biāo)值上結(jié)束，則當(dāng)所監(jiān)控的時(shí)間標(biāo)值小于40微秒時(shí)，計(jì)算機(jī)115就停止讀入數(shù)據(jù)。
在讀入數(shù)據(jù)之后，計(jì)算機(jī)115就根據(jù)峰值有效信號(hào)的數(shù)據(jù)Vp和儲(chǔ)存在峰值計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)數(shù)目來(lái)確定一根羊毛纖維是否有可能完全跨越相互作用空間，以產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)最大值Mp。如果是，則計(jì)算機(jī)115從讀入的數(shù)碼確認(rèn)，該羊毛纖維完全跨越過(guò)相互作用空間的時(shí)間中最大值Mp是否被確定，并儲(chǔ)存起來(lái)了。如果確認(rèn)是真的，則計(jì)算機(jī)115利用校正查詢表，由Mp計(jì)算出羊毛纖維的直徑，并將其儲(chǔ)存在它的儲(chǔ)存器中。
裝置100重復(fù)上述程序，并由此從所儲(chǔ)存的羊毛纖維直徑的數(shù)據(jù)來(lái)確定平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
一根15微米直徑的羊毛纖維在端部107平面中的反轉(zhuǎn)圖像由圖6(a)中所示。15微米直徑的羊毛纖維在檢測(cè)器118平面中的典型反轉(zhuǎn)圖像描繪在圖6(b)中。需注意，圖6(a)的圖像表示了羊毛纖維的位置，朝向，含髓程度和顏色等特性，而圖6(b)中沒(méi)有區(qū)分出這些特性。圖7(a)-(d)表示由比較器113e通過(guò)連線114f至示態(tài)器113f所傳送的典型信號(hào)。其中，圖7(a)是由一有效羊毛纖維，即，在有效的位置和朝向中完全橫跨相互作用空間的羊毛纖維，例如由圖6(a)所描繪的羊毛纖維所產(chǎn)生的結(jié)果，圖7(b)是一無(wú)效目標(biāo)，即，一根沒(méi)有完全橫跨相互作用空間的羊毛碎屑通過(guò)相互作用空間的結(jié)果。圖7(c)是一無(wú)效目標(biāo)，即，同時(shí)通過(guò)相互作用空間的兩根纖維所形成的結(jié)果。圖7(d)是一無(wú)效目標(biāo)，即，一根沒(méi)有完全橫跨相互作用空間的羊毛纖維，通過(guò)相互作用空間的結(jié)果。
參見(jiàn)圖2，這是用于確定一批羊毛纖維直徑的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的裝置200，其中包括一有效的和測(cè)量用的，在光學(xué)上隔離的激光二極管201，它將有效和測(cè)量的激光射入單模光纖202的芯。光纖202與帶有窗口203、204、205和206的單模耦合器209進(jìn)行光學(xué)上的連接。耦合器209的窗205與帶有出口端208的單模光纖連接。耦合器209的窗204由光纖210與光電二極管211作光學(xué)上連接。光電二極管211與激光二極管的電源213通過(guò)連線212電連接。電源213通過(guò)連線214與激光器201電連接。耦合器209的窗206通過(guò)光纖215與光電二極管216光連接。二極管216通過(guò)連線217與計(jì)算機(jī)218電連接。準(zhǔn)直透鏡219將由光纖207的芯在端部208發(fā)出的有效和測(cè)量激光準(zhǔn)直，以形成具有近似于高斯分布的約350微米直徑的準(zhǔn)直的有效筆測(cè)量激光束。該準(zhǔn)直激光束通過(guò)一個(gè)由光束和呈傾斜的，其方向不與準(zhǔn)直光束的傳播方向正交折測(cè)量槽220的相互作用所限定的有效和相互作用空間。對(duì)槽220的詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)澳大利亞專利No.599，053。
當(dāng)裝置200操作時(shí)，在異丙醇-粘合液中的羊毛纖維通常以與粘液流過(guò)槽220的方向不成零度角地通過(guò)220，與準(zhǔn)直光束相互作用而產(chǎn)生漫射、反射、衍射、吸收、折射和其它作用。部分反射鏡221反射由相互作用空間來(lái)的測(cè)量輸出光，其一部分再射入纖維207的端部208，并由二極管216所檢測(cè)。部分反射鏡221透過(guò)由相互作用空間所產(chǎn)生的有效輸出光。透鏡222有效地作相對(duì)端部208、透鏡219和槽222的定位，以利用透過(guò)部分反射鏡221的有效輸出光來(lái)產(chǎn)生形成在光纖束224的端部223平面中的由相互作用空間中羊毛纖維形成的可見(jiàn)的高質(zhì)量的衍射圖案，光纖束224由12根400微米的玻璃芯和12.5微米厚塑料包層的纖維組成，在其端部223處緊密地靠在一起構(gòu)成一種圖形對(duì)稱的纜芯束結(jié)構(gòu)。束224與有效檢測(cè)器和通過(guò)連線226與計(jì)算機(jī)218電接的中樞網(wǎng)絡(luò)光學(xué)連接。樣品座229機(jī)械地固定在通過(guò)連線227與計(jì)算機(jī)218電連接的機(jī)械載物臺(tái)228上。
操作時(shí)，確定一批羊毛纖維直徑的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的方法包括將有效和測(cè)量激光束從二極管201導(dǎo)向端部208，其中要通過(guò)纖維202，耦合器209的窗口203和205，以及纖維207，從端部208處光由一個(gè)通常處在0.1的讀數(shù)光圈射出。透鏡219將由端部208射出的有效和測(cè)量光準(zhǔn)直，以形成一束通過(guò)槽220的準(zhǔn)直了的有效和測(cè)量光束。當(dāng)在相互作用空間中沒(méi)有羊毛纖維的情況下，準(zhǔn)直光束通過(guò)槽220，并作為無(wú)關(guān)的測(cè)量光由部分反射鏡221部分反射回去通過(guò)槽220。無(wú)關(guān)的測(cè)量光仍然是準(zhǔn)直的，它由透鏡219聚焦在端部208上，射入光纖207的芯，并通過(guò)光纖207和窗口205進(jìn)入中心耦合器。該進(jìn)入耦合器209的無(wú)關(guān)測(cè)量光的一部分由窗口206離開(kāi)耦合器209，由光纖215導(dǎo)向二極管216，在此被檢測(cè)，而產(chǎn)生通過(guò)連線217饋送到計(jì)算機(jī)218的本底信號(hào)Mb。使異丙醇-羊毛粘合液中的羊毛纖維通過(guò)相互作用空間，以部分吸收準(zhǔn)直的有效和測(cè)量光束，由此而產(chǎn)生有效和測(cè)量的輸出光束。部分輸出光由部分反射鏡221反射回去，并通過(guò)槽220，在槽中，它再次和羊毛纖維相互作用，以形成測(cè)量輸出光束。一部分測(cè)量輸出光束在端部208處射入到光纖207的芯，它的一部分通過(guò)光纖207，耦合器209的窗口205和206，以及光纖215，導(dǎo)向二極管216，在這里被檢測(cè)，以產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)連線217饋送至計(jì)算機(jī)218的測(cè)量信號(hào)Mm。由于光纖207端部的208的芯、透鏡219和部分反射221的幾何關(guān)系，有效和測(cè)量光源201實(shí)際上是處在無(wú)窮遠(yuǎn)的，而測(cè)量光電二極管216實(shí)際上也是處在無(wú)窮遠(yuǎn)。因此，測(cè)量信號(hào)Mm實(shí)際上與纖維直徑無(wú)關(guān)的參量，諸如沿著準(zhǔn)直有效和測(cè)量光束徑向位置、纖維含髓度、及纖維顏色等無(wú)關(guān)，而當(dāng)單根羊毛纖維完全橫跨著相互作用空間中的準(zhǔn)直有效和測(cè)量光束，并定心在準(zhǔn)直的有效和測(cè)量光束中時(shí)，信號(hào)Mm將幾乎只是與纖維的直徑有關(guān)。(注意，由于準(zhǔn)直有效和測(cè)量光束的偏振，而存在某一些不明顯的朝向影響)。當(dāng)Mm通過(guò)最小值時(shí)，計(jì)算機(jī)218就中斷了其當(dāng)時(shí)的操作，將最小值Mmm，產(chǎn)生最小值的最小時(shí)間和最后的本底信號(hào)Mb儲(chǔ)存在臨時(shí)儲(chǔ)存器中。
由激光器201產(chǎn)生的射入光纖202芯的激光的光功率通過(guò)以下的反饋控制方法保持恒定值。由激光器201射入光纖202的芯上的一定量光通過(guò)光纖202，耦合器209的窗口203和204，以及光纖210，導(dǎo)向光電二極管211，由它檢測(cè)該光的光量，并產(chǎn)生一個(gè)光等級(jí)信號(hào)，該信號(hào)與由二極管211所檢測(cè)到的光等級(jí)成比例。該光等級(jí)信號(hào)通過(guò)連線212傳送給電源213。電源213調(diào)節(jié)通過(guò)連線214饋送給二極管201的電流，以使光等級(jí)信號(hào)保持恒定在某個(gè)預(yù)定的值上。
作為有效輸出光，通過(guò)部分反射鏡的有效和測(cè)量光束部分由透鏡222聚焦，以在光纖束224的端部223上形成高質(zhì)量的衍射圖案。一部分高度可見(jiàn)的衍射圖案在端部223處進(jìn)入束224中的光纖芯，并被導(dǎo)向有效檢測(cè)器和中樞網(wǎng)絡(luò)225，并在這里受到檢測(cè)。有效檢測(cè)器和中樞網(wǎng)絡(luò)225事先已被“設(shè)定”去識(shí)別單根羊毛纖維完全跨越相互作用空間中準(zhǔn)直的有效和測(cè)量光束，并設(shè)定在準(zhǔn)直的有效和測(cè)量光束定心的時(shí)間。當(dāng)有效檢測(cè)器和中樞網(wǎng)絡(luò)225遇到這樣一個(gè)信號(hào)時(shí)，就通連線226，隨著有效檢測(cè)器和中樞網(wǎng)絡(luò)通過(guò)束224接收相應(yīng)的有效輸出光的有效真實(shí)時(shí)間，并將真實(shí)的有效信號(hào)輸送給計(jì)算機(jī)218。然后，計(jì)算機(jī)218中斷其現(xiàn)行的工作，而將有效真實(shí)時(shí)間儲(chǔ)存，并增加了一個(gè)有效纖維計(jì)數(shù)。
在不忙于儲(chǔ)存測(cè)量和有效信號(hào)時(shí)，計(jì)算機(jī)218使各個(gè)有效真實(shí)時(shí)間和相應(yīng)的最小時(shí)間作對(duì)照，利用公式Oc＝100(1-Mmm/Mb)，由相應(yīng)的最小值Mmm和本底信號(hào)Mb計(jì)算出吸收的百分比Oc值。然后，利用校正曲線吸收百分比來(lái)確定纖維直徑(該曲線的獲取將在下面述說(shuō))，并將纖維直徑儲(chǔ)存在常設(shè)的儲(chǔ)存器中。將和有效真實(shí)時(shí)間不完全相應(yīng)的最小值，本底信號(hào)和最小時(shí)間棄掉，將與最小值次數(shù)不完全相應(yīng)的有效真實(shí)次數(shù)去掉，而對(duì)于每一有效真實(shí)次數(shù)的棄掉將降低有效的纖維計(jì)數(shù)。
重復(fù)上述過(guò)程，直到有效的纖維計(jì)數(shù)達(dá)到一個(gè)預(yù)定的量，通常取1，000-10，000，在這段時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)218將比較維持最小值的次數(shù)和有效真實(shí)次數(shù)，并將相應(yīng)的纖維直徑進(jìn)行確定，并儲(chǔ)存在常設(shè)的儲(chǔ)存器中。一旦將所有纖維直徑儲(chǔ)存在常設(shè)儲(chǔ)存器中，計(jì)算機(jī)218就由常設(shè)儲(chǔ)存的羊毛纖維直徑來(lái)確定平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
校正曲線按下述方法得到。將一系列的具有已知的一段在5微米-200微米范圍中的直徑的線狀纖維放置在樣品座229上。然后，計(jì)算機(jī)218通過(guò)連線227指揮機(jī)械載物臺(tái)228，將校準(zhǔn)樣品傳送通過(guò)準(zhǔn)直的有效和測(cè)量光束。在校正樣品中，每根纖維通過(guò)準(zhǔn)直有效和測(cè)量光束的傳送產(chǎn)生的最小值Mmm與在各次接受的Mmm信號(hào)之間，由計(jì)算機(jī)218所接受的本底信號(hào)Mb一起被計(jì)算機(jī)218所儲(chǔ)存。而各個(gè)最小值Mmm和相應(yīng)的已知直徑相配合。將上述過(guò)程重復(fù)多次，通常超過(guò)10次，然后作出吸收百分比與已知直徑的校正曲線，并將該曲線儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)218中。
在另一種操作方法中，裝置200按下述方法來(lái)確定平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。即，將包含未知直徑的羊毛纖維樣品放在樣品座229上，并通過(guò)準(zhǔn)直有效和測(cè)量光束的傳送，并如上述那樣來(lái)確定纖維直徑的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。在這一實(shí)例中，當(dāng)樣品通過(guò)光時(shí)，有效和測(cè)量相互作用空間由樣品座上的樣品和準(zhǔn)直的有效和測(cè)量光束的交叉線來(lái)限定。因?yàn)?，由羊毛纖維和透鏡222在束224的端部223上所產(chǎn)生的高度可見(jiàn)的衍射圖像與上述的是不同的，因此由有效檢測(cè)器和中樞網(wǎng)絡(luò)225所用的計(jì)算方法也將是不同的。
本發(fā)明的方法和裝置可以用來(lái)確定一個(gè)目標(biāo)的第一參量、例如形狀、直徑、面積、化學(xué)成分、色彩、部件數(shù)目、厚度、寬度、長(zhǎng)度、吸收率、反射率、透過(guò)率、介電常數(shù)、拉曼散射分布、熒光、表面紋理結(jié)構(gòu)和其它表面細(xì)節(jié)、位置、朝向、表面張力、表面粗糙度、表面輪廓或密度等。例如在纖維作為測(cè)量目標(biāo)時(shí)，第一參量可以是直徑。本方法可以容易地對(duì)一組目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并容易由該測(cè)量來(lái)迅速地確定出在統(tǒng)計(jì)意義上的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種確定目標(biāo)測(cè)量參量以及該目標(biāo)是否為一有效目標(biāo)的方法，包括(a)將一有效能束傳送通過(guò)一個(gè)有效的相互作用空間；(b)檢測(cè)該有效能束在該有效相互作用空間中產(chǎn)生的有效輸出能量，檢測(cè)是在與有效相互作用空間有關(guān)的有效輸出能量的至少一個(gè)有效焦平面上進(jìn)行的，而后由檢測(cè)到的有效輸出能量來(lái)確定一個(gè)有效的參量；(c)從有效參量來(lái)確定是否由在有效空間中的目標(biāo)和有效能束之間的相互作用，并在確定的一個(gè)目標(biāo)上產(chǎn)生有效的輸出能量；(d)將目標(biāo)定位在一測(cè)量的相互作用空間中；(e)將測(cè)量能束傳送通過(guò)測(cè)量相互作用空間與目標(biāo)相互作用，以產(chǎn)生測(cè)量輸出能量；(f)在與測(cè)量相互作用空間有關(guān)的測(cè)量輸出能量的至少一個(gè)焦平面上對(duì)測(cè)量輸出能量的至少一部分進(jìn)行檢測(cè)，該測(cè)量焦平面不同于有效焦平面，并由檢測(cè)到的測(cè)量輸出能量來(lái)確定一個(gè)測(cè)量參量；以及(g)由有效參量來(lái)確定該目標(biāo)是否為一個(gè)有效目標(biāo)。
2.一種確定一有效目標(biāo)第一參量的方法，包括權(quán)利要求1的方法;以及，在確定一個(gè)有效目標(biāo)時(shí)，加上(i′)由測(cè)量參量確定該有效目標(biāo)的第一參量;(j′)確定該有效目標(biāo)的第一參量作為一個(gè)可接受的有效目標(biāo)參量。
3.一種確定有效目標(biāo)測(cè)量參量的方法，包括權(quán)利要求1的方法;以及，在確定一有效目標(biāo)時(shí)，加上，(h′)確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為一個(gè)可接受的有效目標(biāo)參量。
4.一種確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的方法，包括權(quán)利要求1的方法;以及，在確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)時(shí)，加上，(h″)確定該無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為一個(gè)不能接受的有效目標(biāo)參量。
5.一種確定一個(gè)目標(biāo)的第一參量和確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)第一參量的方法，包括權(quán)利要求1的步驟(a)至(g);(i)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量;以及在確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)時(shí)加上，(j″)確定該無(wú)效目標(biāo)的第一參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量。
6.一種確定有效目標(biāo)測(cè)量參量，并確定一無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的方法，包括權(quán)利要求1的步驟(a)至(g);以及，(Ⅰ)在確定一有效目標(biāo)時(shí)，加上，(h′)確定該有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為一個(gè)可接受的有效目標(biāo)參量;(Ⅱ)在確定一無(wú)效目標(biāo)時(shí)，加上，(h″)確定該無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為一個(gè)不可接受的有效目標(biāo)參量。
7.一種確定一有效目標(biāo)的第一參量，并確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量的方法，包括權(quán)利要求1的步驟(a)至(g);和，(Ⅰ)在確定一有效目標(biāo)蛙，(i′)由測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量;(j″)確定該有效目標(biāo)的第一參量作為一個(gè)可接受的有效目標(biāo)參量;(Ⅱ)在確定一無(wú)效目標(biāo)時(shí)，(h″)確定該無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為一不可接受的無(wú)效目標(biāo)參量。
8.權(quán)利要求1至7的任何一種方法，其中，有效能束是與測(cè)量能束相同的，并且是由一準(zhǔn)直光束所照射的一個(gè)針孔產(chǎn)生的擴(kuò)大的光束;有效相互作用空間是與測(cè)量相互作用空間相同的，而且是同一相互作用空間;有效參量是利用有效輸出能量所產(chǎn)生的由相互作用空間圖像的至少一部分來(lái)的強(qiáng)度，有效輸出能量是以光的形式出現(xiàn);而，測(cè)量參量，測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度、所說(shuō)測(cè)量輸出能量成一衍射圖案。
9.權(quán)利要求1至7的任一種方法，其中，有效能束是與測(cè)量能束相同的，而且是一準(zhǔn)直光束;有效相互作用空間是與測(cè)量相互作用空間相同的，而且是同一個(gè)相互作用空間;有效參量是利用有效輸出能量所產(chǎn)生的相互作用空間圖像的至少一部分的強(qiáng)度，有效輸出能量以光的形式出現(xiàn);測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)測(cè)量輸出能量呈一種衍射圖案。
10.權(quán)利要求1至7的任一種方法。其中，有效目標(biāo)包括由玻璃絲纖維、麻纖維、尼龍纖維、玻璃纖維、粘絲纖維、聚酯纖維、麻蕉纖維、絲纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、纖維素纖維、再生纖維、劍麻纖維;碳纖維、不銹鋼纖維、蔬菜纖維、聚烯烴纖維、鋼纖維、硼纖維、銅纖維、黃銅纖維、特氟隆纖維;滌綸纖維、聚酯薄膜纖維、鋁纖維、鋁合金纖維、聚酰氨纖維、聚丙烯纖維、尼龍66聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維、食用蔬菜纖維、非食用蔬菜纖維、木屑纖維、棉花纖維、動(dòng)物纖維、肉纖維、綿羊毛纖維、毛發(fā)、人頭發(fā)、山羊毛、牛毛、紗線、毛線、棉線、小索、金屬絲和光纖組成的群體中選擇的一種纖維;而且，在有效和測(cè)量相互作用空間中預(yù)定位置和取向中有一預(yù)先選定的長(zhǎng)度。
11.權(quán)利要求1至7的任一方法，其中，有效能束與測(cè)量能束相同，而且是由一準(zhǔn)直光束照明的針孔形成的一束擴(kuò)大的光束;有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間相同，而且是同一個(gè)相互作用空間;有效參量是利用有效輸出能量產(chǎn)生的相互作用空間的圖像的至少一部分的強(qiáng)度，有效輸出能量是呈光的形式出現(xiàn);測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)的測(cè)量輸出能量呈一衍射圖案;有效目標(biāo)包括，由綿羊毛纖維和山羊毛組成的群體中所選擇的一根纖維;而且，在有效和測(cè)量相互作用空間中的預(yù)定位置和取向中有預(yù)定的長(zhǎng)度。而第一參量是纖維的直徑;該方法還包括將權(quán)利要求1至7的任一方法重復(fù)多次，并確定與多個(gè)有效目標(biāo)直徑有關(guān)的統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。
12.權(quán)利要求1至7的任一方法，其中，有效能束與測(cè)量能束是相同的，而且是一種準(zhǔn)直光束;有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間是相同的，而且是同一個(gè)相互作用空間;有效參量是利用有效輸出能量產(chǎn)生的相互作用空間的至少部分圖像產(chǎn)生的強(qiáng)度，有效輸出能量是以光的形式出現(xiàn);測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)測(cè)量輸出能量呈一衍射圖案;有效目標(biāo)包括，由綿羊毛纖維和山羊毛組成的群體中選擇的一根纖維;而且，在有效和測(cè)量相互作用空間中的預(yù)定位置和取向中有預(yù)定的長(zhǎng)度，而第一參量是纖維的直徑;而該方法還包括重復(fù)權(quán)利要求1至7的方法多次，并確定與多個(gè)有效目標(biāo)直徑有關(guān)的統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。
13.一種確定一個(gè)目標(biāo)測(cè)量參量和該目標(biāo)是否為一有效目標(biāo)的裝置，包括(a)一個(gè)用于傳送有效能束通過(guò)一有效相互作用空間的有效能束;(b)一個(gè)用于檢測(cè)從有效能束在有效相互作用空間中產(chǎn)生的有效輸出能量的有效檢測(cè)器，檢測(cè)是在與有效相互作用空間有關(guān)的有效輸出能量的至少一個(gè)有效焦平面中進(jìn)行的，以及與有效檢測(cè)器配合工作用來(lái)從檢測(cè)到的有效輸出能量確定有效參量的裝置，有效檢測(cè)器是與有效能源配合工作的;(c)由有效參量確定是否從在有效空間中的目標(biāo)和有效能束之間相互作用產(chǎn)生有效輸出能量的校驗(yàn)裝置，該校驗(yàn)裝置與有效檢測(cè)器配合工作。(d)為了將(c)中的目標(biāo)定位在測(cè)量相互作用空間中的裝置，該裝置用于定位，它是與校驗(yàn)裝置配合工作的;(e)一個(gè)測(cè)量能源，用于傳送測(cè)量能束通過(guò)測(cè)量相互作用空間與目標(biāo)相互作用，從而產(chǎn)生測(cè)量輸出能量;(f)一個(gè)測(cè)量檢測(cè)器，用于檢測(cè)與測(cè)量相互作用空間有關(guān)的測(cè)量輸出能量的至少一個(gè)測(cè)量焦平面中測(cè)量輸出能量的至少一部分，該測(cè)量焦平面是不同于有效焦平面的，以及與測(cè)量檢測(cè)器配合工作由檢測(cè)到的測(cè)量輸出能量確定測(cè)量參量的裝置，測(cè)量檢測(cè)器與測(cè)量能源相配合工作;以及，(g)由有效參量確定目標(biāo)是否為一有效目標(biāo)的裝置，該確定裝置是與有效檢測(cè)器配合工作的。
14.一個(gè)確定目標(biāo)有效參量和第一參量的裝置，包括權(quán)利要求13的裝置;和與測(cè)量檢測(cè)器配合工作，用以由測(cè)量參量確定目標(biāo)第一參量的裝置。
15.一個(gè)用于確定一有效目標(biāo)的第一參量的裝置，包括權(quán)利要求13的裝置;與測(cè)量檢測(cè)器和用于從有效參量確定目標(biāo)是否為一有效目標(biāo)的裝置相配合工作，用于從測(cè)量參量確定有效目標(biāo)第一參量，并用于確定有效目標(biāo)第一參量作為一個(gè)可接受的有效目標(biāo)參量的裝置。
16.一個(gè)用于確定一有效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置，包括權(quán)利要求13的裝置;與測(cè)量檢測(cè)器和用于從有效參量確定目標(biāo)是否為一有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受有效目標(biāo)參量的裝置。
17.一種用于確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量的裝置，包括權(quán)利要求13的裝置;與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為一有效目標(biāo)的裝置配合工作，確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量的裝置。
18.一種用于確定一個(gè)目標(biāo)的第一參量和確定一個(gè)無(wú)效目標(biāo)的第一參量的裝置，包括權(quán)利要求13的裝置;與測(cè)量檢測(cè)器和由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于從測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量，以及用于確定無(wú)效目標(biāo)的第一參量作為一個(gè)不能接受的有效目標(biāo)參量的裝置。
19.一個(gè)用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量，并確定無(wú)效目標(biāo)和測(cè)量參量的裝置，包括權(quán)利要求13的裝置;及，與測(cè)量檢測(cè)器和用于從有效參量確定目標(biāo)是否為有效參量的裝置配合工作，用于確定有效目標(biāo)的測(cè)量參量作為可接受有效目標(biāo)參量和用于確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量作為不可接受的有效目標(biāo)參量的裝置。
20.一個(gè)用于確定有效目標(biāo)的第一參量和確定無(wú)效目標(biāo)的測(cè)量參量的裝置，包括權(quán)利要求13的裝置;及，與測(cè)量檢測(cè)器和用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作，用于從測(cè)量參量確定目標(biāo)的第一參量和用于確定有效目標(biāo)第一參量作為可接受有效目標(biāo)參量，以及用于確定無(wú)效目標(biāo)測(cè)量參量作為不能接受的有效目標(biāo)參量的裝置。
21.權(quán)利要求13至20的任一種裝置，其中，有效能源與測(cè)量能源是相同的;有效能束與測(cè)量能束是相同的，而且是由一準(zhǔn)直光束照射的針孔產(chǎn)生的一束擴(kuò)大光束;有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間相同，并且是同一個(gè)相互作用空間;而，有效參量是利用有效輸出能量產(chǎn)生的至少部分相互作用空間的圖像來(lái)確定的強(qiáng)度，有效輸出能量是以光的形式出現(xiàn);而，測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)測(cè)量輸出能量呈一衍射圖案。
22.權(quán)利要求10至20的任一裝置，其中，有效能源與測(cè)量能源相同;有效能束與測(cè)量能束相同，而且是一準(zhǔn)直光束;有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間相同，而且是同一個(gè)相互作用空間;有效參量是利用有效輸出能量產(chǎn)生的相互作用空間圖像的至少一部分來(lái)的強(qiáng)度，有效輸出能量呈光的形式;而，測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的強(qiáng)度，所說(shuō)測(cè)量輸出能量是一衍射圖案。
23.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，其中，一個(gè)有效目標(biāo)包括，由玻璃絲纖維、麻纖維、尼龍纖維、玻璃纖維、粘絲纖維、聚酯纖維、麻蕉纖維、絲纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、纖維素纖維、再生纖維、劍麻纖維、碳纖維、不銹鋼纖維、蔬菜纖維、聚烯烴纖維、鋼纖維、硼纖維、銅纖維、黃銅纖維、特氟隆纖維、滌綸纖維、聚酯薄膜纖維、鋁纖維、鋁合金纖維、聚酰氨纖維、聚丙烯纖維、尼龍66聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維、食用蔬菜纖維、非食用蔬菜纖維、木屑纖維、棉花纖維、動(dòng)物纖維、肉纖維、綿羊毛纖維、毛發(fā)、人頭發(fā)、山羊毛、牛毛、線、毛線、棉線、弦線、金屬絲和光纖等組成的群體中選擇的纖維;而且，在有效和相互作用空間中的預(yù)定位置和取向中有預(yù)定的長(zhǎng)度。
24.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)的裝置，其中，有效能源與測(cè)量能源相同;有效能束與測(cè)量能束相同，而且是由一準(zhǔn)直光束照射的針孔產(chǎn)生的擴(kuò)大光束;有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間相同，而且是同一個(gè)相互作用空間;有效參量是利用有效輸出能量產(chǎn)生的相互作用空間圖像的至少一部分的光強(qiáng)，有效輸出能量以光的形式出現(xiàn);測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的光強(qiáng)，所說(shuō)的測(cè)量輸出能量呈一衍射圖案;有效目標(biāo)包括，由綿羊毛纖維和山羊毛組成的群體選擇的纖維;而且，在有效和測(cè)量的相互作用空間中的預(yù)定位置和取向中有預(yù)定的長(zhǎng)度。而第一參量為該纖維的直徑;該裝置還包括確定與大量有效目標(biāo)的直徑有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的裝置。
25.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，其中，有效能源與測(cè)量能源相同;有效能束與測(cè)量能束相同，而且是一束準(zhǔn)直光束;有效相互作用空間與測(cè)量相互作用空間相同，而且是同一個(gè)相互作用空間;有效參量是利用有效輸出能量產(chǎn)生的相互作用空間圖像至少一部分的光強(qiáng)，有效輸出能量呈光的形式出現(xiàn);測(cè)量參量是測(cè)量輸出能量的至少一部分的光強(qiáng)，所說(shuō)測(cè)量輸出能量是一衍射圖案;有效目標(biāo)包括，從綿羊毛纖維和山羊毛組成的群體中所選擇的纖維;而且，在有效和相互作用空間中的預(yù)定位置和取向中有預(yù)定的長(zhǎng)度，而第一參量是該纖維的直徑，該裝置還包括，確定與大量有效目標(biāo)直徑有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的裝置。
26.權(quán)利要求13至20的任一裝置，其中，有效輸出能量是光，而且還包括，一個(gè)聚光裝置，與有效光源和有效檢測(cè)器配合工作，以在有效檢測(cè)器上形成有效相互作用空間的圖像。
27.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，其中，測(cè)量輸出能量是光，而且還包括，一個(gè)聚光器，與測(cè)量能源和測(cè)量檢測(cè)器配合工作，以在測(cè)量檢測(cè)器上形成測(cè)量的相互作用空間圖像。
28.權(quán)利要求14、15、18和20的任一項(xiàng)裝置，還包括，儲(chǔ)存和檢索測(cè)量參量和目標(biāo)有效值，以及儲(chǔ)存第一參量的裝置，它與測(cè)量檢測(cè)器和用于確定第一參量的裝置，以及用于由有效參量確定目標(biāo)是否為有效目標(biāo)的裝置配合工作。
29.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，還包括，傳送目標(biāo)通過(guò)測(cè)量和有效相互作用空間的裝置，它與有效能源、測(cè)量能源和用于定位的裝置配合工作。
30.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，其中，有效檢測(cè)器包括一系列檢測(cè)元件。
31.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，其中，測(cè)量檢測(cè)器包括一系列檢測(cè)元件。
32.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，其中，有效輸出能源是光，而且，有效檢測(cè)器包括一與檢測(cè)元件耦合的光纖。
33.權(quán)利要求13至20的任一項(xiàng)裝置，其中，測(cè)量輸出能量是光，而且，測(cè)量檢測(cè)器包括一與檢測(cè)元件耦合的光纖。
全文摘要
一種用于測(cè)定多根羊毛纖維直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的裝置(100)，包括氦氖激光器(101)和針孔(102)，該針孔形成一束穿過(guò)試樣槽(105)的擴(kuò)大激光束。分束器(103)相對(duì)針孔和激光器設(shè)置成將部分激光束引向通過(guò)連線(111)與處理機(jī)(110)電連接的參照檢測(cè)器(109)。裝置(100)運(yùn)轉(zhuǎn)期間處在異丙醇-羊毛粘合液中的羊毛纖維通常以與該液通過(guò)試樣槽流動(dòng)的方向成非零度角通過(guò)，并與槽中激光束相互作用。
文檔編號(hào)G01B11/08GK1073007SQ9211138
公開(kāi)日1993年6月9日 申請(qǐng)日期1992年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月6日
發(fā)明者C·J·坎特拉爾, T·P·達(dá)斯, M·格拉斯, W·漢弗萊斯, L·J·韋爾斯 申請(qǐng)人:聯(lián)邦科學(xué)及工業(yè)研究組織