CN1073007A - 光学方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测定多根羊毛纤维直径平均值和标准 偏差的装置(100)，包括氦氖激光器(101)和针孔 (102)，该针孔形成一束穿过试样槽(105)的扩大激 光束。分束器(103)相对针孔和激光器设置成将部 分激光束引向通过连线(111)与处理机(110)电连接 的参照检测器(109)。装置(100)运转期间处在异丙 醇-羊毛粘合液中的羊毛纤维通常以与该液通过试 样槽流动的方向成非零度角通过，并与槽中激光束相 互作用。

Description

本发明涉及一种测量方法和装置，用该方法和装置可以确定测量目标的测量参量以及该目标是否是一个有效的目标，确定有效目标的第一参量，确定有效目标的测量参量，确定一个无效目标的测量参量。确定目标的第一参量并确定无效目标的第一参量，确定有效目标的测量参量并确定无效目标的测量参量，确定有效目标的测量参量并确定有效目标的第一参量，确定有效目标的测量参量和第一参量并确定无效目标的测量参量，确定有效目标的测量参量并确定无效目标的第一参量，确定有效目标的第一参量并确定无效目标的测量参量，以及确定有效目标的第一参量并确定无效目标的第一参量。

为了在许多具有不同直径的羊毛纤维样品中测量平均纤维直径和直径分布，已经发展了一系列的方法和装置。

用于平均纤维直径测量的两类装置是：

1.仅给出平均直径估计数的装置。

2.同时给出在一批试样之内纤维直径分布，包括试样纤维直径变化量的统计信息的装置。

近来，在某些情况下已采用由羊毛纤维直径分布所获取的信息。

为了精确地评估纤维直径的分布，必须进行大量的测量工作。

一种测定平均纤维直径和直径分布的特殊方法涉及用一种校正分度镜在光学显微镜下来量度纤维的直径，以进行纤维直径的测量。这种方法缓慢，乏味并容易产生测量误差，这些差错由许多来源，包括光学上、纤维的状态，以及操作者的判断所引起。用这种技术测量几千根纤维要花费好几小时才能完成。

由Lynch和Micnie提出一种确定纤维直径分布的装置，题为“纤维直径测量的光学阴影法和装置”，它公开在澳大利亚专利No.472，862中。

在上述装置中，光束通过一个透明的测量槽，并射到一个光电传感器上。

使分散并悬浮在清沏液体中的纤维通过测量槽流动，并遮断光束，纤维适当地吸收光束其结果使受检测光强度的降低是纤维直径函数。

该装置包括一拼合的光检测器和处理机，以抑制当纤维端部落在光束之内时的仪器指示数。对于可接受的测量来源，确保由拼合光检测器的两个检测元件获得的信号幅度的差别小于10%就足够了。

根据Lynch和Michie专利所制造的仪器多年来已用于测量羊毛和其它纤维的直径分布。

现时，对一系列的测量缺陷，有一些是涉及到个别纤维测量的有效性问题越来越明显了。

首先，在组合检测器的两半上相等光的吸收不足以保证测量的准确性及其它的测量问题。例如，已观察到，在长度比光束直径小时，某些纤维的直径测量偏离大于30%，即使测量可预以接受，这些纤维还含有由依次抑制测量的拼合检测器回路的两半给出不相等的响应。另外，已观察到那些没有与光束完全交叉的纤维的测量，当他们本应该被抑制时却被接受了。

其次，Lynch和Michie的建议是假定在运载液中纤维碎片应稀释成使两根纤维同时处在光束中的几率可以被忽略。

事实上，已发现，对于每秒100根纤维的典型测量速率来说，两根纤维同时出现在光束中的比率是大的。结果是作为成双值的实际分布顶点的第二顶点出现在直径分布曲线中。该第二顶点在第二微分统计上对变化量有大的影响。

Lynch和Michie并没有提出抑制代表两根被测量的纤维同时出现在光束中的信号的方法，但是该装置的实际构造中已包含了一种机构，即把该装置对双峰值的信号响应看作代表两根光纤同时出现在光束中，并因此受到抑制。

测试表明，双峰检测器并不总能够测知所有的多纤维试样。

本发明的目的在于提供方法和装置，用来确定目标的测量参量以及该目标是否为有效目标，以及用来确定有效目标的第一参量，确定有效目标的测量参量，用来确定无效目标的测量参量，确定目标的第一参量并确定无效目标的第一参量，确定有效目标的测量参量并确定无效目标的测量参量，用于确定有效目标的测量参量和第一参量并确定无效目标的测量参量，用于确定有效目标的测量参量并确定无效目标的第一参量，用于确定有效目标的第一参量并确定无效目标的测量参量，以及用于确定有效目标的第一参量并确定无效目标的第一参量。

本发明的第一实施例提供了一种确定目标的测量参量以及该目标是否为有效目标的方法，它包括：

（a）使一有效的能束通过有效的相互作用空间传输。

（b）对有效能束引起的在有效的相互作用空间中的有效输出能量进行检测，它是在与有效的相互作用空间有关的有效输出能量的至少一个有效焦平面上进行的，而后由检测到的有效输出能量来确定有效的参量。

（c）由有效参量确定有效输出能量是否是由在该有效空间中以及在确定的一个目标上的一个目标和有效能束之间的相互作用产生的。

（d）将该目标定位在测量用的相互作用空间中。

（e）使测量能束通过测量相互作用空间与该目标相互作用，以便产生测量输出能量。

（f）对与测量相互作用空间有关的测量输出能量的至少一个焦平面中的至少部分测量输出能量进行检测，测量焦平面是与有效焦平面不同的，并由检测出的测量输出能量来确定测量参量;和

（g）由有效参量确定该目标是否是一个有效目标。

本发明的第二实施例提供了确定有效目标的第一参量的方法，它包括：

第一实施例的方法，并且在确定有效目标的基础上，增加以下步骤，

（i′）由测量参量确定该有效目标的第一参量;

（j′）确定有效目标的第一参量作为可接受的有效目标参量。

本发明的第三实施例提供了确定有效目标的测量参量的方法，它包括：

第一实施例的方法，并在确定有效目标的基础上，加上，

（h′）确定有效目标的测量参量作为可接受的有效目标参量。

本发明的第四实施例提供了确定无效目标测量参量的方法，它包括：

第一实施例的方法，并在确定无效目标的基础上，加上，

（h″）确定无效目标的测量参量作为一个不可能接受的有效目标参量。

本发明的第五实施例提供了确定目标的第一参量，并确定无效目标的第一参量的方法，它包括：

第一实施例的步骤（a）-（g），及

（i）由测量参量确定目标的第一参量，并在确定无效目标基础上加上下述步骤，

（j″）确定无效目标的第一参量作为一个不能接受的有效目标参量。

本发明的第六实施例提供了一种确定有效目标测量参量和确定无效目标测量参量的方法，它包括：

第一实施例的步骤（a）-（g），以及（Ⅰ）在确定有效目标上，

由（h′）确定有效目标的测量参量作为可接受的有效目标参量;

（Ⅱ）在确定无效目标上，

由（h″）确定无效目标的测量参量作为不能接受的有效目标参量。

本发明第七实施例提供了一种确定有效目标测量参量和确定有效目标第一参量的方法，它包括：

第一实施例的步骤（a）-（g），和在确定有效目标基础上，加上，

（h′）确定有效目标的测量参量作为可接受的有效目标参量;

（i′）由测量参量确定目标的第一参量;

（j′）确定有效的目标的第一参量作为可接受的有效目标参量。

本发明的第八实施例提供了一种确定有效目标的测量参量和第一参量以及确定无效目标测量参量的方法，它包括：

第一实施例的步骤（a）-（g），和（Ⅰ）在确定有效目标的基础上，加上，

（h′）确定有效目标的测量参量作为可接受的有效目标参量。

（i′）由该测量参量确定目标的第一参量。

（j′）确定有效目标的第一参量作为可接受的有效目标参量;

（Ⅱ）在确定无效目标的基础上，加上，

（h″）确定无效目标的测量参量作为不能接受的有效目标参量。

本发明的第九实施例提供了一种确定有效目标测量参量和确定无效目标第一参量的方法，它包括：

第一实施例的步骤（a）-（g）;和（Ⅰ）在确定有效目标基础上，加上，

（h′）确定有效目标的测量参量作为可接受的有效目标参量。

（Ⅱ）在确定无效目标的基础上，加上，

（i″）由测量参量确定目标的第一参量。

（j″）确定无效目标的第一参量作为不能接受的有效目标参量。

本发明的第十实施例提供了一种确定有效目标第一参量和确定无效目标测量参量的方法，它包括：

第一实施例的步骤（a）-（g），以及（Ⅰ）在确定有效目标基础上，加上，

（i′）由测量参量确定目标的第一参量;

（j′）确定有效目标的第一参量作为可接受的有效目标参量。

（Ⅱ）在确定无效目标基础上，加上，

（h″）确定无效目标的测量参量作为不能接受的有效目标参量。

本发明第十一实施例提供了确定有效目标第一参量和无效目标第一参量的方法，它包括：

第一实施例的步骤（a）-（g），和

（i）由测量参量确定目标的第一参量;

（Ⅰ）在确定有效目标基础上，加上，

（j′）确定有效目标的第一参量作为可接受的有效目标参量。

（Ⅱ）在确定无效目标基础上，加上

（j″）确定无效目标的第一参量作为不能接受的有效目标参量。

通常，第一实施例的方法还包括下述适当的可执行的程序中的至少一个步骤：

（j）由测量参量确定目标的第一参量;

（k）将目标测量参量储存起来;

（l）将目标第一参量储存起来;

（m）对目标测量参量作检索;

（n）对目标第一参量作检索;

（o）将目标有效参量储存起来;

（p）对目标有效参量作检索;

（q）储存目标正确值;

（r）检索目标正确值;

（h′）确定有效目标的测量参量作为可接受的有效目标参量;

（i′）由测量参量确定有效目标的第一参量;

（j′）确定有效目标的第一参量作为可接受的有效目标参量;

（k′）储存有效目标的测量参量;

（l′）储存有效目标的第一参量;

（m′）检索有效目标的测量参量;

（n′）检索有效目标的第一参量;

（h″）确定无效目标的测量参量作为不能接受的有效目标参量;

（i″）由测量参量确定无效目标的第一参量;

（j″）确定无效目标的第一参量作为不能接受的有效目标参量;

（k″）储存无效目标的测量参量;

（l″）储存无效目标的第一参量;

（m″）检索无效目标的测量参量;

（n″）检索无效目标的第一参量。

通常，有效的能束是与测量能束相同的，并且是一束由准直光束照明的针孔产生的扩大的光束，或者是一束准直光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间相同，并且是一个相互作用空间;有效参量是利用以光形式出现的有效输出能量产生的相互作用空间图像的至少部分的强度;而

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说测量输出能量是由不为目标吸收的光产生的一个衍射图案。

典型的光束是激光光束。

本方法中可包括将由能束产生的输出能量聚焦在相互作用空间中，并在焦平面上产生相互作用空间的至少一部分的至少一个图像的步骤。该图像可以是虚像，也可以是实像，可以在焦平面中，也可以在焦平面之外。

在第一至第十一实例中，有效与测量相互作用空间可以是相同的，包括相同的相互作用空间的各部分，或是不同的相互作用空间。

如果有效的相互作用空间是与测量相互作用空间相同，那未，在测量相互作用空间的步骤中，确定在有效相互作用空间中与有效能束相互作用以产生有效输出能量而使有效参量得以检测的目标的步骤可以是与由有效参量来确定在有效空间中有效目标和有效光束之间的相互作用是否产生有效输出能量的步骤是相同的。

在第一至第十一实施例中，有效的和测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。

第一至第十一实施例的各个方法可以重复多次，可以包括：

确定与多个测量参量和/或第一和/或有效参量和/或目标有效值有关的统计信息。

第一至第十一实施例的方法还可以包括：

输出和/或给出无效的和/或有效的第一参量和/或有效的参量和/或测量参量和/或由有效参量确定有效空间中有效目标与有效能束之间的相互作用是否产生有效的输出能量。

第一至第十一实施例的方法可包括：

使一目标通过有效的和测量的空间。

通常，有效能量束是与测量能量束相同的，而它是由一准直光束照明的针孔产生的扩大光束，或者是一准直光束。

有效相互作用空间是与测量相互作用空间相同的，而且是一个相互作用空间。

有效参量是利用以光的形式出现的有效输出能量产生的相互作用空间的图像的至少一部分的强度。

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说的测量输出能量形成一衍射图案。

有效的目标包括由绵羊羊毛纤维和山羊羊毛纤维组成的群体所选择的纤维;而且，

在有效和测量相互作用空间中的预先选定位置和取向中有预定的长度，而第一参量就是该纤维的直径。

本发明第十二实施例提供了一个用于确定目标的测量参量和该目标是否是一个有效目标的装置，它包括：

（a）一个使有效能束通过有效相互作用空间的能源;

（b）一个有效的检测器，用来检测在有效的相互作用空间中由有效能束产生的有效输出能量，检测至少是在与有效相互作用空间有关的有效输出能量的一个有效焦平面上进行的，还有与有效检测器结合起来，由检测的有效输出能量来确定有效参量的装置，有效检测量与有效能源配合工作;

（c）检测装置，用于由有效参量确定是否在有效空间中目标和有效能束之间的相互作用产生有效的输出能量，检测装置与有效检测量配合工作;

（d）将目标（c）定位在测量相互作用空间中的位置，该定位装置是与检测装置相结合工作;

（e）一个使传输测量能束通过测量相互作用空间与目标作用，以便产生测量输出能量的能量源;

（f）一个测量检测器，用来检测与测量相互作用空间有关的测量输出能量的至少一个测量焦平面中测量输出能量的至少一部分，该测量焦平面与有效焦平面不同，还有和测量检测器配合工作的，由检测到的测量输出能量确定测量参量的装置，测量检测器与测量能源配合工作;

（g）由有效参量确定目标是否为有效目标的装置，该装置与有效检测器配合工作。

本发明第十三实施例提供了一个用于确定有效参量和目标的第一参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置，和，

与测量检测器配合工作，由测量参量确定目标第一参量的装置。

本发明第十四实施例提供了一个用于确定有效目标的第一参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

用于由测量参量确定有效目标的第一参量和用于确定有效目标的第一参量作为可接受的有效目标参量的装置，该装置和测量检测器配合工作;以及用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置。

本发明的第十五实施例提供了一个用于确定有效目标测量参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，确定有效目标的测量参量作为可接受的有效目标参量的装置。

本发明的第十六实施例提供了一个用于确定有效目标的测量参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，确定无效目标的测量参量为不可接受的有效目标参量的装置。

本发明的第十七实施例提供了一个用于确定目标的第一参量和确定无效目标的第一参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，及由测量参量确定目标的第一参量和用于确定作为不能接受的有效目标参量的无效目标第一参量的装置。

本发明的第十八实施例提供了一个确定有效目标测量参量和确定无效目标测量参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，用于确定作为可接受的有效目标参量的有效目标的测量参量和用于确定作为不能接受的有效目标参量的无效目标测量参量的装置。

本发明的第十九实施例提供了一个用于确定有效目标测量参量和确定有效目标第一参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，用于确定作为可接受有效目标参量的有效目标的测量参量和用于确定作为可接受的有效目标参量的有效目标的第一参量的装置。

本发明的第二十实施例提供了一个用于确定有效目标的测量参量和第一参量并确定无效目标的测量参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于从有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，用于确定作为可接受的有效目标参量的有效目标测量参量以及用于确定作为可接受的有效目标参量的有效目标的第一参量和用于确定作为可接受的目标参量的无效目标的测量参量的装置。

本发明的第二十一实施例提供了一个用于确定有效目标的测量参量以及用于确定无效目标的第一参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于从有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，用于确定作为可接受有效目标参量的有效目标测量参量，以及用于确定作为不能接受的有效目标参量的无效目标的第一参量的装置。

本发明第二十二实施例提供了一种用于确定有效目标的第一参量和确定无效目标的测量参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，以及由测量参量确定目标的第一参量和确定作为可接受的有效目标参量的有效目标第一参量，以及确定作为不能接受的有效目标参量的无效目标的测量参量的装置。

本发明第二十三实施例提供一种用于确定有效目标的第一参量和确定无效目标的第一参量的装置，它包括：

第十二实施例的装置;和，

与测量检测器和用于从有效参量确定该目标是否为一个有效目标的装置配合工作，用于从测量参量确定有效目标的第一参量和用来确定作为不可接受的有效目标参量的无效目标的第一参量的装置。

通常，第十二实施例装置还包括下述各项中的至少一项：

（i）与测量检测器配合工作的用于由测量参量确定目标的第一参量的装置;

（k）用于和测量检测器配合工作的以储存目标的测量参量的装置;

（l）用于和检测第一参量的装置配合工作以储存目标第一参量的装置;

（m）用于和储存测量参量的装置配合工作以检索目标第一参量的装置;

（o）用于和有效检测器配合工作以储存目标有效参量的装置;

（p）用于和储存有效参量的装置配合工作以检索目标有效参量的装置;

（q）用于和确定目标是否为有效目标的装置配合工作以储存目标有效值的装置;

（r）用于和储存目标有效值的装置配合工作以检索目标有效值的装置;

（h′）用于与确定目标是否为一有效目标的装置和测量检测器配合工作以确定作为可接受目标参量的有效目标测量的装置;

（i′）用于与确定目标是否为有效目标的装置和测量检测器配合工作的，以由测量参量确定有效目标的第一参量;

（j′）用于与确定目标是否为有效目标的装置，以及确定有效目标（或目标）第一参量的装置配合工作以确定作为可接受的有效目标参量的第一参量的装置;

（k′）用于与确定目标是否为有效目标的装置以及和测量检测器配合工作以储存有效目标测量参量的装置;

（l′）用于与确定目标是否为有效目标的装置，以及确定有效目标（或目标）第一参量的装置配合工作以储存有效目标第一参量的装置;

（m′）用于与确定目标是否为有效目标的装置以及储存有效目标（或目标）测量参量的装置配合工作以检索有效目标测量参量的装置;

（n′）用于与确定目标是否为有效目标的装置以及储存有效目标（或目标）第一参量的装置配合工作以检索有效目标第一参量的装置;

（h″）用于与确定目标是否为无效目标的装置和测量检测器配合工作以确定作为可接受的无效目标参量的无效目标测量参量的装置;

（i″）用于与确定目标是否为无效目标的装置和测量检测器配合工作以由测量参量确定无效目标第一参量的装置;

（j″）用于与确定目标是否为无效目标的装置和确定无效目标（或目标）第一参量的装置配合工作，以确定作为可接受无效目标参量的无效目标第一参量的装置;

（k″）用于与确定目标是否为无效目标的装置和测量检测器配合工作以储存无效目标测量参量的装置;

（l″）用于与确定目标是否为无效目标的装置和确定无效目标（或目标）第一参量的装置配合工作以储存无效目标第一参量的装置;

（m″）用于与确定目标是否为无效目标的装置和储存无效目标（或目标）测量参量的装置配合工作以检索无效目标测量参量的装置;

（n″）用于与确定目标是否为无效目标的装置和储存无效目标（或目标）第一参量的装置配合工作以检索无效目标第一参量的装置。

用于确定、储存和检索测量参量和/或第一参量的装置可在目标有效性确定之前来执行这样的一些步骤。

为方便测量，有效能源与测量能源是相同的;

有效能束与测量能束是相同的，并且它是由一准直光束照明的针孔产生的扩大光束或准直光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间相同，并且是同一相互作用空间;而，

有效测量是利用以光形式的有效输出能量所产生的相互作用空间图像的至少一部分的强度;而，

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说测量输出能量呈衍射图案。

通常，有效能源与测量能源是相同的;

有效能束与测量能束是相同的，而且它是由一准直光束照明的针孔产生的扩大光束或准直光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间是相同的，而且是同一相互作用空间;

有效参量利用以光形式的有效输出能量所产生的相互作用空间图像的至少一部分的强度;

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说测量输出能量是呈衍射图案的;

有效目标包括从绵羊羊毛和山羊羊毛纤维组成的组合中选择的纤维;并且，

该纤维在有效和测量相互作用空间中的预定位置和取向上有预定的长度，而第一参量是该纤维的直径。

典型的测量装置还包括用于确定与大量的有效目标的直径有关的统计数据。

具体地说，有效输出能量是光能;而

该装置还包括一光聚焦器，它与有效光源和有效检测器配合，将有效的相互作用空间的图像形成在有效检测器上。

典型地，测量输出能量是光能;而

该装置还包括一聚焦器，它与测量光源和测量检测器配合工作将测量相互作用空间的图像形成在测量检测器上。

为方便测量，本发明装置还可以包括：

使目标通过测量和有效的相互作用空间的装置，它与有效能源，测量能源和定位装置配合工作。

具体地说，光源是激光器。

该装置可以包括一个将相互作用空间中的能束产生的输出能量进行聚焦的聚焦镜，以在焦平面上提供一个相互作用空间的至少一部分的图像，该图像可以是虚像或实像，可以聚焦也可以不聚焦在有效检测器和/或测量检测器上。

有效和测量装置可以是相同，也可以包括共同的部件，还可以包括相互不同的。

有效和测量能源可以是相同，可以包括共同的部件，也可以包括相互不同的。

测量参量和有效参量可以相同或者彼此不同。如果他们是相同的，则他们在某方面可以不同，例如他们可以用不同精确度进行检测。测量参量和有效参量都可用于确定第一参量和/或目标有效值（但彼此有不同的分辨率）。

测量和有效检测器可以是相同的，可以包括共同部件，也可以是彼此不同的。

有效和测量输出能量的检测可以同时进行，可以在交迭时间或不同时间中进行，和/或可以用测量参量来确定测量的有效性，和/或用有效参量来确定第一参量。

有效和测量相互作用空间可以是相同的相互作用空间，包括有相同部分的相互作用空间，或者不同部分的相互作用空间。

有效和测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。

本发明装置还可包括：

输出和/或给出无效的和/或有效的第一参量和/或有效参量和/或测量参量，和/或由有效参量得出的在有效空间中有效目标和有效能束之间相互作用是否产生有效输出能量确定的装置。该输出装置可与确定第一和/或有效参量的装置，和/或储存测量参量和/或第一和/或有效参量的装置，有效和/或测量检测器配合工作。

输出可以以数据信号或数据显示的形式。数据信号或数据显示的例子包括，写成穿孔带，写在纸上，电子显示屏（液晶显示屏、电光屏、气体等离子屏、视频监控器等），数字或模拟电信号、声信号、磁信号、电磁信号等。

本发明装置可以包括：

用于确定与大量测量和/或第一和/或有效参量，和/或目标有效值有关的统计数据的装置，该装置可与确定第一和/或有效参量的装置，和/或储存测量参量和/或第一和/或有效参量的装置，和/或有效和/或测量检测器等配合工作。

统计数据的例子包括，平均值、标准偏差、变动系数、方差、偏斜度、峭度，和其它有关平均值的动差、仿样拟合、线性拟合、指数、对数、倍数和多项式回归、分数拟合、众值和中位值等的动差，分布拟合包括正态、高斯、费米、泊松;二项式、维泊尔、抛物线、频度、几率、累积和顶部分布的分布拟合，包括运动中位值，平均与最小二乘方等的数据拟合，表格例如直方图和二路联表格构成，曲线图，预报，概率统计，模拟，图形判别，时间（t）测量，X平方测试，取样量，韦考森（Wilcoxon）代码列试验，列叠加试验，Kolmogorov-Smirnov测试和边界值以及极限统计等数据处理。有关统计技术的更详细说明公开在G.E.P.Box，W.G，Hunter和J.S.Hunter的“Statistics    for    Experimenters”文中，该文于美国纽约的John    Wiley    &    Sons公司在1978年出版，在此可用作参考。

通常，对输出能量的多焦平面进行检测。

一个有效目标应该有一个可测量的参量，它是有效的。这样的可测量参量的例子包括，有效形状、直径、宽度、长度、化学成分、色彩、单元数目、厚度、面积、吸收率、反射率、透射率、介电常数、拉曼散射分布、荧光、表面结构或其它表面细节，位置、取向、表面张力、表面粗糙度、表面分布或密度之类参量。例如，在纤维目标情况下，第一参量是直径，例如，一个有效目标可以是一根完整地处在有效和测量空间（可以是相同的空间中）横切于有效和测量能束（可以是相同的能束）的中央移动的纤维。

第一参量可以是形状、直径、面积、化学分布、色彩、单元数目、厚度、宽度、长度、吸收率、反射率、透射率介电常数、拉曼散射分布、荧光、表面结构或其它表面细节，位置、取向、表面张力、表面粗糙度、表面分布或密度等，例如，在纤维目标情况下，第一参量可以是直径。

当一个目标完全横切于能束中心，而且没有其它目标处在能束中时，有效的第一参量可以是测量位置和取向。如果在相互作用空间中不存在目标，或者如果在相互作用空间的能束中存在多于一个的目标，或者如果目标并不完全横切在相互作用空间的能束中，或者如果在相互作用空间的能束中的目标不是一个单体目标，则有效值可能是假的。

能源可以是相干的，部分相干的，或非相干的，而且可采用一种固态粒子束，诸如中子，质子或电子束。或α粒子束，声波，或电磁辐射，例如γ射线。X射线，紫外光。可见光，红外光或微波。通常所用能源是波长在远紫外至远红外范围的电磁辐射源。

光源的例子包括，白炽灯、例如钨丝灯;蒸汽灯，例如含硫和碘蒸汽的卤素灯;放电灯，例如氙弧灯和录弧灯;固态光源，例如光电二极管，超发光二极管光发射二极管，激光二极管，场致发光光源，倍频激光器，氩/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;金属离子激光器，例如钙、锌、汞和锶离子激光器，铅盐激光器，金属蒸汽激光器，例如铜蒸汽激光器，氮激光器，红宝石激光器，碘激光器，钕玻璃和钕-YAG激光器，染料激光器，例如采用罗丹明640，曙红620或罗丹明590染料的染料激光器，以及一种加涂料的纤维激光器。

该能源可以是一个针孔能源，它可包括一能量纤维，其出射端可以有效地充当一针孔光源。

能束可以是准直的，扩束的或会聚的。

相互作用空间中的能束可以取衍射图形。

输出能量可以是透射的和/或反射的。

输出能量以能包含能束的相互作用和/或非相互作用部分。

横切于有效检测器输出能量可以是由处在相互作用空间中目标的一部分吸收能量而形成的衍射图形的一部分。

如果光源为一针孔光源，而能束是通过针孔的能量通路产生的衍射图形，则在焦平面上的输出能量可以取由针孔产生的衍射图形和由能束相互作用空间中部分目标之间相互作用形成的衍射图形的光学迭加形式。

本装置可以包含使目标通过相互作用空间传送的装置，而传送装置与定位装置配合工作。传送装置可以是一种样品承载座，例如传送带，样品架或是一种流体蒸汽（流体包括液体和气体）槽位于一直线形或转动台上。流体蒸汽可以由一个槽来限定，目标在槽中定向。相互作用空间可以由能束的中心部分和槽的交叉部分来限定。槽可以采取澳大利亚专利No.472，862和No.599，053所描述的形式，在此可作参考。

本装置包括一个和能源和/或目标和/或样品传送座相配合，以使能束相对于相互作用空间中的目标进行扫描的扫描器。该扫描器可以是，压电组件，磁芯/磁线圈组合件，机械振动器，电子机械振动器，机械的或电子机械扫描机构，例如伺服电机，声耦合电光扫描装置或任何其它合适的装置。

能源可以包括一位于该源和相互作用空间之间的第一能束偏析器，在此能束的一部分通过第一偏折器传送，因此第一偏折器与光源配合以改变相互作用空间中至少部分能束的形状，尺寸、波长、强度、偏振、相位、传播方向或焦点。

在相互作用空间和有效检测器和/或测量检测器之间的输出能量光路中可以设置第二偏折器，输出能量通过第二偏折器传送，第二偏折器改变能束的尺寸、形状、强度、偏振、相位、传播方向、焦点和波长等。第二能量偏折器可以分离出有效和测量的输出能量。

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镜，包括显微物镜，反射透镜，和/或全息照相光学元件。如果能量是一种频率不在紫外至近红外光范围中的，即是其它形式的能量，则要用模拟聚焦元件来代替光学聚焦元件。

反射器可以是镜子或部分镀银的镜子，分束器包括偏振相关的分束器，能量波导分束器（例如光纤耦合器）或波长相关的分束器等。光纤耦合器可以是一种聚焦式双锥形耦合器，抛光的筒体耦合器，带有光纤输出入端的集装形或蚀刻耦合器，或集成光学耦合器，以及基于光刻或离子扩散制造技术的平面波导装置或其它类似的耦合器。

目标可以是液态或固态或其它物态，例如，包括矿物体，诸如钻石或其它晶体，有机或无机物，纤维状物体，任何形状目标，球状物或柱状物。通常的目标是纤维状物或纺织或缠绕的纤维状物。

纤维状物（目标）可以是人造纤维或天然纤维。纤维可以是玻璃丝纤维、麻纤维、麻蕉纤维、丝纤维、黄麻纤维、亚麻纤维或纤维素纤维（包括纸、再生纸、谷类的杆、甘蔗杆、木材、木屑、蔗渣、木片），再生纤维，例如粘胶丝、人造丝、铜铵人造丝、乙酸纤维素、剑麻纤维、碳纤维、不锈钢纤维、蔬菜纤维状材料、聚烯烃纤维，例如聚乙烯和聚丙烯、钢纤维、硼纤维、铜纤维、黄铜纤维、聚四氟乙烯纤维、涤沦纤维、聚酯薄膜纤维、铝纤维、铝合金纤维、酰胺纤维、聚丙烯纤维或吸收纤维，例如尼龙66聚丙烯腈、或聚乙烯醇和吸收型聚酯或聚丙烯，食用蔬菜纤维素，例如小麦纤维，非食用蔬菜纤维，例如木浆或棉花纤维，毛发，例如人类毛发，山羊毛、牛毛、或羽毛，纱线，包括毛线、棉线、线、金属丝、光纤等。

具体地说，有效目标包括由玻璃丝纤维、麻纤维、尼龙纤维、玻璃纤维、粘丝纤维、聚酯纤维、麻蕉纤维、丝纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、纤维素纤维，再生纤维、碳纤维、不锈钢纤维、蔬菜纤维、聚烯烃纤维、钢纤维、硼纤维、钢纤维、黄铜纤维、聚四氟乙烯纤维、涤沦纤维、聚酯薄膜纤维、铝纤维、铝合金纤维、酰氨纤维、聚丙烯纤维、尼龙66聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇，食用蔬菜纤维、非食用蔬菜纤维、木浆纤维、棉花纤维、动物纤维、肉纤维、绵羊毛纤维、毛发、人类头发、山羊毛、牛毛、纱线、棉线、丝线、金属线和光纤维组成的集合体中所选择的纤维。

通过，有效目标在有效和测量的相互作用空间中，在预定的位置和取向上有预定的长度。

测量和/或有效检测器可包括，检测元件和/或检测孔的列阵。列阵中一个检测孔可以是与有效和/或测量焦平面配合，以收集一部分输出能量，并将其导向测量和/或有效检测器的能量导向装置的能量入口部分。列阵中的检测元件可以是光二极管，光电倍增管，ccd阵列，或其它类似的元件。

该阵列可以是一种三维的或线性的列阵。

输出能量可以是一束，而该阵列可以绕能束中心轴呈对称布置。该阵列可布置成直线、正方形、长方形、圆形、六角形、螺旋形、球形、立方体或任意排列的。在阵列中的某些孔或检测元件可以是长条形的、圆形、椭圆形、正方形、三角形、六角形、菱形或任意的形状。

检测孔或检测元件可以相对于焦平面和/或测量焦平面和/或测量和/或有效相互作用空间移动或固定。

能量导向器可以是板状波导。该波导可以是一种单模板状波导。

能量导向器可以是一种导能纤维。

能量导向器可以是一种多模光纤。

能量导向器可以是一种单模光纤。例如，一种四根微芯光纤，它是单模的，在633nm    波长时具有一定的折射率分布。当读数孔径为NA，光纤芯半径为a，而光的波长λ服从下述关系或：

2×π×NA×a/λ≤2.405

更具体地说2×π×NA×a/λ≤0.6时，光纤变成单模光纤。

该能量导向器可以是一种光纤束。

该光纤可以是包括玻璃或塑料元件或他们的组合。

能源和检测量能量导向器部分可以是相同的。

有效检测器和/或测量检测器可以包括一系列的检测元件。

当有效输出能量为光时，有效检测器可以包括一种与检测元件耦合的光纤。

当测量输出能量为光时，测量检测器可以包括一种与检测元件耦合的元件。

有效检测器、测量检测器、确定第一参量的装置、和/或有效装置和/或定位装置可以包括计算机，它可以包含光的、电的、光电子的、机械或磁的部件，或者可以涉及光和/或电的外差作用，求积分操作，多面积检测器或锁相回路等技术。确定第一参量的装置可以记录并分析由测量检测器和/或有效检测器产生的信号，或可以记录并分析第一参量和/或有效参量和/或测量参量和/或目标的有效值。确定第一参量的装置通常包括计算机。

定位装置可以包括计时器和/或计数器。

相互作用通常是折射、衍射、反射、漫射、荧光、受激发射、炽热、阴影遮挡、偏振转动、相位延迟和其它偏振效应、吸收、光学吸收、干涉效应、和频产生，产生衍射图案的条件，折射、相变，第二、三和四次谐波的产生、差频产生、光双稳态、自漂白、拉曼散射和拍老恩散射等现象之一或他们的组合。可以涉及由热、折射率改变、电荷累积或电迁移引起的非线性效应。

第一参量与测量参量可以是相同的，或者包含某些相同的因素，或者他们可以是彼此不相同的。

有效参量和测量参量可以是诸如能量强度（包括与空间和时间有关的强度分布图案，如作为或不作为时间函数的图像或强度峰值或波谷）、振幅、波长或频率调制、相位、偏振、波长、传播方向等。

本发明装置还可以包括：

一块用于遮挡掉有效和/或测量和/或有效输出和/或测量输出能束的一部分的挡板。

在本文中，焦平面包括确定目标是否真正明显形成（例如由聚焦镜产生的）于不同距离上的衍射平面。需注意，一个物体处在焦点上的图像是目标平面中的衍射面，它可以是放大的或缩小的。还需注意，聚焦镜可用来产生与实像相对的虚像。

图1按本发明简要图示一种用来确定大量的羊毛纤维直径的平均值和标准偏差的装置;

图2简要图示另一种用来确定大量羊毛纤维直径的平均值和标准偏差的装置;

图3详细表示图1装置中的处理机;

图4表示图1装置中的几何关系;

图5表示图1装置中的处理机/计时器;

图6（a）表示一根15微米直径的羊毛纤维在图4的装置100的端部107的平面中的反转图像;

图6（b）表示一根15微米直径的羊毛纤维在图1的装置100的检测器118平面中的反转图像;

图7（a）-（d）表示由图1的装置100的计算机113e通过图5的处理机/计时器113的连线114f传至状态机器113f的典型信号。

现在，参照图1，一个用来确定大量的羊毛纤维的直径平均值和标准偏差的装置，包括一个有效的和测量的激光光源，即氦-氖激光器101，一个直径为276微米的针孔102，它形成一针孔衍射有效和测量的扩大激光束，该激光束通过由该扩大激光束的中心衍射光斑与第一衍射环的交接线以及与该扩大激光束的传播方向不成正交的取向的倾斜的测试槽105所限定的有效和测量相互作用空间。测试槽105的中心和针孔102之间的光路长度为90毫米。不产生偏振的分束器103相对于针孔102和激光器101定位设置，以将扩大激光束的一部分导向1毫米直径的参照检测器109，该检测器通过连线111与处理机110电连接。针孔102和检测器109之间的光路长度为208毫米。当装置100运转时，异丙醇-羊毛粘合液中的羊毛纤维流经测试槽105，通常在粘合液通过测试槽105流动的方向成非零度时，对由激光101在相互作用空间中的扩大激光束产生漫射，衍射，反射、吸收、折射和其它作用。

对测试槽105的详细描述见澳大利亚专利No.599053中所述。不产生偏振的分束器104和显微物镜106相对于激光器101，针孔102和测试槽105有效地布置，利用相互作用空间来的有效输出光，以在对18根光纤环束108的端平面的有效和测量相互作用空间中产生羊毛纤维的聚焦放大透射图像，该光纤束在端部107处由16根直径为0.5毫米的芯的色层厚为10微米的塑料光纤，以及一根单模光纤的直径为2.597毫米的环所围绕的中心的纤维构成。槽105的中心和物镜106的前主平面之间的光路长为42.4毫米，而物镜106的后主平面和端部107之间的光路长为228.2毫米。

所以在端部107处槽105中心图像放大了5.4倍。束108中的每根纤维连接到17个光电二极管检测器的每一个光电二极管检测器上，这些检测器包括用来检测由相互作用空间中有效和测量光束产生的有效输出能量流过每一光纤的光强度。处理机/计时器113由连线114与检测器112电连接。处理机/计时器同时也通过线116与计算机电连接，通过线117与处理机110电连接。1毫米直径的检测器118通过线119与处理机110电连接。处理机110通过连线120与计算机115电连接。检测器118相对于激光器101，针孔102和槽105有效定位，以检测以衍射图形式的测量输出光，槽105中心和检测器118之间的光路长度为118毫米。

参照图4，所示装置100的几何关系图，由直径D的针孔102，在槽105平面上由直径为d的羊毛纤维产生的，在检测器118上所观测到的衍射图形强度可由下述数学式给出：

I（v）≈（△X_m，l+△X_m，u）²+（△Y_m，l+△Y_m，u）²（1）

其中，

${\mathrm{\Delta X}}_{\mathrm{m,l}}={\∫}_{\mathrm{-\infty }}^{\mathrm{-(v+\Delta v/2)}}{\mathrm{A(v+p)cos\pi ·p}}^2\mathrm{/2dp}$ （2）

${\mathrm{\Delta Y}}_{\mathrm{m,l}}={\∫}_{\mathrm{-\infty }}^{\mathrm{-(v+\Delta v/2)}}{\mathrm{A(v+p)sin\pi ·p}}^2\mathrm{/2dp}$ （3）

${\mathrm{\Delta X}}_{\mathrm{m,u}}={\∫}_{\mathrm{-(v-\Delta v/2)}}^{\infty }{\mathrm{A(v+p)cos\pi ·p}}^2\mathrm{/2dp}$ （4）

${\mathrm{\Delta Y}}_{\mathrm{m,u}}={\∫}_{\mathrm{-(v-\Delta v/2)}}^{\infty }{\mathrm{A(v+p)sin\pi ·p}}^2\mathrm{/2dp}$ （5）

在等式（2）-（5）中，A（V+P）为槽105平面中的照度场幅度。检测器118上的等效归一化位置由下述式（6）给出：

$\mathrm{V=x/}\sqrt{\mathrm{［(1+b/a)b.\lambda /2］}}$

规一化的羊毛纤维直径为：

$\mathrm{\Delta V=d}\sqrt{\mathrm{［2(a+b)/a.b.\lambda \; ］,}}$

式中：a是从针孔102到槽105的中心之间的光路长度，b是槽105的中心和检测器118之间的光路长度，而λ是激光器101发出的光波长。

当针孔102受到激光器101的激光均匀照明时，在槽105中心平面上的照度场幅度是圆对称的，由式（8）给出：

A（X.Y）＝2J₁（Z）/Z（8）

其中J₁（Z）是第一类的一级贝塞尔（Bessel）函数，而

$\mathrm{Z=(\pi ,D/(a+b)\lambda )}\sqrt{\mathrm{(x}{}^2\mathrm{+y}{}^2)}$ （9）

为了计算出等式（1）的衍射图案强度1（v）l_y＝y，沿着任何离轴的线y＝y，用等式（8）来算出等式（2）～（5）中的夫琅和费场幅度。

对于不同的光学系统，为了取得几何上相拟的装置100的构形，对于给定的羊毛纤维，在检测器118上的衍射图案将随着两种构形的检测器尺寸的变化而以相同比例变化。如果所用新装置100的检测器118的半径（用带点的变量表示）相对于老的检测器118的半径R由式（10）来表示：

R′＝KR（10）

那么，可得到在几何学上的相似性，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）限定了一个新的装置100，它在几何学关系上与老的装置相似，而因此当羊毛纤维通过相互作用空间时，以相同精确的方式响应。例如，假定具有半径R＝0.5毫米的检测器118，D＝276.5微米，而（a，b）＝（90，118）毫米的装置100，用新的半径R′＝1毫米的检测器118来代替，则比例系数现在为K＝2，而新的测量槽105和检测器118的平面必须预以布置在（a′，b′）＝（65，235）毫米处，而新的针孔102直径是D′＝200微米，则新的装置100就有与表的装置相同的响应。

对上述的两种几何布置来说，随着羊毛纤维沿扩大的激光束的轴向位置不同而显示出羊毛纤维直径具有表观上的变化。因此，由于槽105有一定的宽度，通常是2毫米，而使测量到的直径存在一定的不确定度。对一根30微米的纤维来说，该不确定度通常为+1至1.9%。但是，可以改变图1装置的尺寸，使羊毛纤维沿扩大的激光束的轴上的轴向位置不同，而实际上不存在表观直径的变化。这种改变可以通过使a＝b，或使a和b趋于无穷大，或使R趋于零来得到。因此，对于一种几何上与上述两者类似的安排来说，可以使a′＝b′＝101.9毫米，D′＝313.3微米，R′＝0.434毫米。

如果实际上相互作用光的总量都由检测器118所收集，则原与直径无关的参量，如羊毛纤维的含髓状态和颜色，甚至位置和朝向都可能到直径的确定，因此也影响测量的精确度。因此，在装置100中，检测器118相对于槽105的定位可以定成不收集到太多的在槽中与羊毛纤维相互作用的由相互作用空间发出的光，而将羊毛纤维直径的确定限在所要求的精确度之内。在需要确保精确度的情况下，可以将检测器靠近槽105放置，但是为了具有最佳的精确度，应该尽可能远离槽105放置，以减少与直径无关的参量对羊毛纤维直径确定的影响。

由于由针孔102发出的扩束光的性质，致使在槽105和检测器108之间离开的上限存在着限制。一种用于测定与羊毛纤维直径参量无关的纤维直径的改进的实际装置，其中测量检测器被安置在与相互作用空间在实效上存在着无限大的距离上，对此可参见图2所示。

通过找到由中心光纤收集到最大光强的方法将端部107在相互作用空间中的针孔衍射像中定出中心，由于使端部107定位而使相互作用空间中针孔衍射像聚焦在端部107上，以使当羊毛纤维通过槽105时，由束108单模光纤所收集的光强实际上接近一种顶峰状分布。通常，将端部107上成环状的光纤互相紧靠一起地聚集起来，以减少他们之间的分离程度。相互作用空间在端部107上的放大率应安排成使得在端部107上束108的环中160.5毫米的光纤正好位于端部107上图像的针孔衍射图案的第一最小值的外侧，以接收由第一衍射环来的光。例如，如果选择不同直径的光纤，或改变环中的光纤数目，则调节物镜106相对于槽105和端部107的位置，而使得端部107上的束108环中的光纤正好位于端部107上图像的针孔衍射图案的第一最小值折外侧。

因为在端部107上相互作用空间中羊毛纤维图像是经过聚焦的，所以有关羊毛纤维的位置和朝向的数据可由图像容易地取得。如果端部107从相互作用空间的聚焦图像中移开，则羊毛纤维的位置和朝向就难以迅速地得到。

如图5所示，处理机/计时器113包括由连线114与检测器112以及由连线114a与放大器113b电连接的电流-电压转换器113a。放大器113b通过连线114b与三极巴特澳期（Butter    Worth）滤波器113C电连接，并通过连线114d与模拟除法器113d电连接。模拟除法器通过连线114e与比较器113e电连接，而通过连线114c与滤波器113c电连接。比较器113e与示态器113f通过连线114f电连接。示态器113f同样是作为一种用来确定在相互作用空间中和扩大的激光束相互作用以产生有效的输出能量，也就是由电流测量表示的相同羊毛纤维产生的测量输出光，示态器113f通过连线114g与计时器113g，通过连线114h与倒数计时器113h，通过连线114j与振幅比较器113j，通过连线114k与多路储存器113k，通过连线116a与116与计算机115，以及通过连线117与处理机等电连接。多路储存装置113k通过连线116与计算机115电连接。

如图3中所示，处理机110包括，通过连线111与检测器109，由连线119与检测器118，由连线119g与计算器110f，以及通过连线119c与阈检测器110c等电连接的放大器/除法器/补偿器。换标器110b由连线119c与阈检测器110c并通过连线119b与峰值检测器110d电连接。阈检测器110c由连线117与处理机/计时器113电连接，由连线120a和120与计算机115，由连线119d与峰值计数器110e和连线119e与峰值有效储存器110h等电连接。峰值检测器110d通过连线117a和117与处理机/计时器113，由连线119f与峰值计数器110e，由连线119j与计算器110f，以及由连线119h与测量值储存器110g电连接。峰值计数器110e由连线120b和120与计算机115电连接，计算器110f由连线119i与峰值有效储存器110h电连接，峰值有效储存器110h由连线120c和120与计算机115电连接，而测量值储存器110g由连线120d和120与计算机115电连接。

在操作中，确定大量的羊毛纤维直径平均值和标准偏差的方法包括：使由激光器101发出的有效和测量激光束通过针孔102，而后通过分束器103以在槽105中的相互作用空间中形成针孔衍射图形，并在检测器109的平面上形成参照的针孔衍射图形，检测器109检测参照的针孔衍射图形的强度以产生参照信号。检测器109产生的参照信号通过连线111输到处理机110，在那里由放大器/除法器/定标器放大而产生一个经放大的参照信号。探测器109的周边围绕在与参照针孔衍射图形的第一最小值的相同位置中。在相互作用空间中不存在羊毛纤维的情况下，在检测器118平面中形成了本底的针孔衍射图形，该图形由检测器检测并产生两个本底信号，设定本底信号为Ab和Bb。由检测器118的上下两半部产生的本底信号分别由连线119传输到处理机110，由放大器/除法器/定标器110a放大，并除以同时获得的放大参照信号以产生规化的本底信号Abn和Bbn。检测器118的周边围绕着本底针孔衍射图形的第一最小值的相同位置，利用放大器/除法器/定标器110a，通过调节总量BL使归一化本底信号Abn+Bbn之和置零。

使异丙醇-羊毛粘合液中的羊毛通过相互作用空间以产生测量输出光，该输出光具有由包括针孔衍射图形和羊毛纤维与扩大激光束在相互作用空间中相互作用产生的衍射图形的光学叠加形成的衍射图形形式，测量输出光通过分束器104而由检测器118所检测，而由组合检测器118的上下两半部产生两个检测信号，设定为测量信号Am和Bm。由检测器118来的测量信号分别由连线119传到处理机110，放大并除以同时获得的放大参照信号，以产生归一化的测量信号Amn和Bmn，并使他们通过连线119g送到计算器110f。

利用放大器/除法器/定标器110a使归一化测量信号Amn+Bmn之和抵消掉BL，然后通过连线119a传送到定标器/变换器110b。定标器/变换器110b标定并变换信号，以产生测量信号M，在此定标，使M保持在与最大容许测量信号Mm相应的对最大直径纤维测量的处理器110的动程之内。值M通过连线119c传送到阈检测器110c，并通过连线119b传送到峰值检测器110d。

当阈检测器确认测得的信号超出通常的阈值Mm的1%-10%时，就通过连线117向处理机/计时器113传送出一个超阈值信号，通过连线119e使峰值有效储存器110h中的峰值有效信号Vp置于“FALSE”（错误）上，并通过连线119d使峰值计数器置零。当羊毛纤维通过相互作用空间时，由于在相互作用空间中羊毛纤维对扩大激光束的吸收，测量信号M超过一极大值，该极大值也就由峰检测器所检测的峰值，该峰值的出现通常在100微秒之内，较典型的是在5秒之内。由此，通过连线119f使峰值计数器110c读数递增，峰值检测信号通过连线117a和117送到处理机/计时器，测量信号M的最大值Mp通过连线119h送到测量储存器110g，测量储存器110g储存Mp，当通过连线119j接受到峰检测器110d的指令时，计算器110f就通过连线119g从放大器/除法器/定标器110a接受到数值Amn和Bmn，然后计算器110f计算出｜（Amn-Bmn）｜，该值能指示出羊毛纤维是否在峰值时间完全通过相互作用空间移动。如果结果小于Mp值的10%，大于3%，则计算器通过连线119i，置峰值有效储存器110h中的峰值有效信号Vp为“TRUE”（正确）。如果当M保持超过阈值时，峰值检测器110d在测量信号M中检测到一秒的峰值，则峰值计数器110e通过连线119f递增了一秒时间。

当阈检测器110c检测出测量信号M低于阈值时，它就通过连线120a和120向计算机115送出一数据有效的信号，由此计算机115就通过连线120d和120读出储存在测量储存器110g中的测量信号Mp的峰值，通过连线120c和120读出储存在峰值有效储存器110中的峰值有效信号Vp，并通过连线120b和120读出储存在峰值计数器110e中的值。

由相互作用空间来的有效输出光经过分束器104偏折，并由物镜106聚焦，以在束108的端部107平面是产生位于相互作用空间中羊毛纤维的聚焦放大透射图像。在端部107上被投射在束108光纤芯上的光被导向检测器112和17个光电二极管检测器阵列上，17个光电二极管检测器的每一个分别检测到由他们相应的在束108上的光纤传来的光的强度，以产生一个输出信号，该信号通过连线114输入到电源-电压变换器113a。变换器113a输出分别与由检测器112相应的光电二极管所检测到的各个光强成正例的电压。各个输出电压通过连线114a传送到放大器113b。由放大器113b放大并限制各个输出电压的幅宽，以产生放大信号，这些放大信号通过连线114b传到三极butterworth滤波器113c的输入端，并通过连线114d传送到模拟除法器113d的计数管输入端。滤波器113c产生跟踪由检测器112中相应光电二极管检测到的本底强度（实际一为电流）的低频信号。在滤波器中各个butterworth滤波器的输出通过连线114c传送到模拟除法器113d的分母输入端。在除法器113d中各个模拟除法器的作用是使检测器112所检测到的各信号归一化，以使这些信号的每一个能够与比较器113e中的共同电压基准进行比较。因此，由回路113a，113b，113c和113d所执行的归一化过程准许束108中的各光纤之间有所变化。如果不进行归一化步骤，则光纤束108的制造与装配将是非常困难和高成本的。除法器113d中各个模拟除法器的归一化的输出通过连线114e馈送到比较器113e。比较器113e将由除法器113d通过连线114e的归一化输出信号电平与电压基准进行比较，以产生代表聚焦在端部107的各光纤上图像的17位二进制数据码。

二进制码由回路113e传送到包含通过连线114i与幅度比较器113j电连接的示态器113f的变量检测回路。变量检测回路的功能是用于检测和锁住通过连线114f由比较器113e传送的电流二进制码的任何变化，每当发生这种变化时，由透镜106聚焦在端部107的图像中就存在着显著的改变。

在超阈值信号馈送到示态器113f之前，通过连线117，计算机115使示态器113f通过连线116和116a，而示态器113f使多通道储存回路113k中的储存量指示器复位，通过连线114k接到储存回路113k的起点。当一个超阈信号从处理机110通过连线117被接收时，示态器113f就开始数据的收集过程。在数据收集过程开始时，计时器113g通过连线114g由示态器113f置零，并开始计数，而在示态器113f中设置一个占位信号发送器，该发送器可以通过连线116a和116由计算机115所鉴控。在数据收集过程中，示态器113f将第一个二进制码作为一个二进制值储存在一输入寄存器中。利用辐度幅度比较器113j和连线114i将该储存器的存数与电流二进制码进行比较。示态器113f通过连线114i检出比较器113j中的不等量，并将变化汇编到由比较器113e来的数码中，随着通过连线114g从计时器113g读出时间的同时，通过连线114k将它送到多通道储存回路113k，增大了多通道储存器回路113k中存储量的指示，通过连线114k并将新的数码储存到使不等量移动到幅度比较器113j的输入储存器中。当峰值检测信号由处理机110通过连线117被示态器113f接收时，通过连线114h使倒数计时器起动。倒数计时器通常在60微秒内仃下来，它由示态器113f通过连线114h进行检测。由此，从比较器113e通过连线114f输出的最后一个数码和由计算器113g通过连线114g输出的相应时间经示态器113f汇编，然后通过连线114k送到多路储存器113k，数据收集过程结束，而占位信号发送器清机。

计算机115通过连线116和116a鉴控着示态器113f的数据占位发送，以确定数据的读出和处理是否有效。如果计算机115通过连线120a和120从阈检测器110c接收到数据有效信号，它就通过连线120d和120读出从测量储存器110g来的测量信号的最大值Mp，通过连线120c和120该出从峰值有效储存器110h来的峰值有效信号Vp，并通过连线120b和120读出储存在峰值计数器中的数值。然后，计算机115通过连线116以相反次序读出储存在多路储存器113k中的数码和时间，监控着时间，直至所监控时间小于计算值为止。计算值是一个预定的量，通常为120微秒，小于计算机115的第一时间标值的读入。例如，如果数据采集过程在160微秒的时间标值上结束，则当所监控的时间标值小于40微秒时，计算机115就停止读入数据。

在读入数据之后，计算机115就根据峰值有效信号的数据Vp和储存在峰值计数器中的计数数目来确定一根羊毛纤维是否有可能完全跨越相互作用空间，以产生测量信号最大值Mp。如果是，则计算机115从读入的数码确认，该羊毛纤维完全跨越过相互作用空间的时间中最大值Mp是否被确定，并储存起来了。如果确认是真的，则计算机115利用校正查询表，由Mp计算出羊毛纤维的直径，并将其储存在它的储存器中。

装置100重复上述程序，并由此从所储存的羊毛纤维直径的数据来确定平均值和标准偏差。

一根15微米直径的羊毛纤维在端部107平面中的反转图像由图6（a）中所示。15微米直径的羊毛纤维在检测器118平面中的典型反转图像描绘在图6（b）中。需注意，图6（a）的图像表示了羊毛纤维的位置，朝向，含髓程度和颜色等特性，而图6（b）中没有区分出这些特性。图7（a）-（d）表示由比较器113e通过连线114f至示态器113f所传送的典型信号。其中，图7（a）是由一有效羊毛纤维，即，在有效的位置和朝向中完全横跨相互作用空间的羊毛纤维，例如由图6（a）所描绘的羊毛纤维所产生的结果，图7（b）是一无效目标，即，一根没有完全横跨相互作用空间的羊毛碎屑通过相互作用空间的结果。图7（c）是一无效目标，即，同时通过相互作用空间的两根纤维所形成的结果。图7（d）是一无效目标，即，一根没有完全横跨相互作用空间的羊毛纤维，通过相互作用空间的结果。

参见图2，这是用于确定一批羊毛纤维直径的平均值和标准偏差的装置200，其中包括一有效的和测量用的，在光学上隔离的激光二极管201，它将有效和测量的激光射入单模光纤202的芯。光纤202与带有窗口203、204、205和206的单模耦合器209进行光学上的连接。耦合器209的窗205与带有出口端208的单模光纤连接。耦合器209的窗204由光纤210与光电二极管211作光学上连接。光电二极管211与激光二极管的电源213通过连线212电连接。电源213通过连线214与激光器201电连接。耦合器209的窗206通过光纤215与光电二极管216光连接。二极管216通过连线217与计算机218电连接。准直透镜219将由光纤207的芯在端部208发出的有效和测量激光准直，以形成具有近似于高斯分布的约350微米直径的准直的有效笔测量激光束。该准直激光束通过一个由光束和呈倾斜的，其方向不与准直光束的传播方向正交折测量槽220的相互作用所限定的有效和相互作用空间。对槽220的详细说明可参见澳大利亚专利No.599，053。

当装置200操作时，在异丙醇-粘合液中的羊毛纤维通常以与粘液流过槽220的方向不成零度角地通过220，与准直光束相互作用而产生漫射、反射、衍射、吸收、折射和其它作用。部分反射镜221反射由相互作用空间来的测量输出光，其一部分再射入纤维207的端部208，并由二极管216所检测。部分反射镜221透过由相互作用空间所产生的有效输出光。透镜222有效地作相对端部208、透镜219和槽222的定位，以利用透过部分反射镜221的有效输出光来产生形成在光纤束224的端部223平面中的由相互作用空间中羊毛纤维形成的可见的高质量的衍射图案，光纤束224由12根400微米的玻璃芯和12.5微米厚塑料包层的纤维组成，在其端部223处紧密地靠在一起构成一种图形对称的缆芯束结构。束224与有效检测器和通过连线226与计算机218电接的中枢网络光学连接。样品座229机械地固定在通过连线227与计算机218电连接的机械载物台228上。

操作时，确定一批羊毛纤维直径的平均值和标准偏差的方法包括：将有效和测量激光束从二极管201导向端部208，其中要通过纤维202，耦合器209的窗口203和205，以及纤维207，从端部208处光由一个通常处在0.1的读数光圈射出。透镜219将由端部208射出的有效和测量光准直，以形成一束通过槽220的准直了的有效和测量光束。当在相互作用空间中没有羊毛纤维的情况下，准直光束通过槽220，并作为无关的测量光由部分反射镜221部分反射回去通过槽220。无关的测量光仍然是准直的，它由透镜219聚焦在端部208上，射入光纤207的芯，并通过光纤207和窗口205进入中心耦合器。该进入耦合器209的无关测量光的一部分由窗口206离开耦合器209，由光纤215导向二极管216，在此被检测，而产生通过连线217馈送到计算机218的本底信号Mb。使异丙醇-羊毛粘合液中的羊毛纤维通过相互作用空间，以部分吸收准直的有效和测量光束，由此而产生有效和测量的输出光束。部分输出光由部分反射镜221反射回去，并通过槽220，在槽中，它再次和羊毛纤维相互作用，以形成测量输出光束。一部分测量输出光束在端部208处射入到光纤207的芯，它的一部分通过光纤207，耦合器209的窗口205和206，以及光纤215，导向二极管216，在这里被检测，以产生一个通过连线217馈送至计算机218的测量信号Mm。由于光纤207端部的208的芯、透镜219和部分反射221的几何关系，有效和测量光源201实际上是处在无穷远的，而测量光电二极管216实际上也是处在无穷远。因此，测量信号Mm实际上与纤维直径无关的参量，诸如沿着准直有效和测量光束径向位置、纤维含髓度、及纤维颜色等无关，而当单根羊毛纤维完全横跨着相互作用空间中的准直有效和测量光束，并定心在准直的有效和测量光束中时，信号Mm将几乎只是与纤维的直径有关。（注意，由于准直有效和测量光束的偏振，而存在某一些不明显的朝向影响）。当Mm通过最小值时，计算机218就中断了其当时的操作，将最小值Mmm，产生最小值的最小时间和最后的本底信号Mb储存在临时储存器中。

由激光器201产生的射入光纤202芯的激光的光功率通过以下的反馈控制方法保持恒定值。由激光器201射入光纤202的芯上的一定量光通过光纤202，耦合器209的窗口203和204，以及光纤210，导向光电二极管211，由它检测该光的光量，并产生一个光等级信号，该信号与由二极管211所检测到的光等级成比例。该光等级信号通过连线212传送给电源213。电源213调节通过连线214馈送给二极管201的电流，以使光等级信号保持恒定在某个预定的值上。

作为有效输出光，通过部分反射镜的有效和测量光束部分由透镜222聚焦，以在光纤束224的端部223上形成高质量的衍射图案。一部分高度可见的衍射图案在端部223处进入束224中的光纤芯，并被导向有效检测器和中枢网络225，并在这里受到检测。有效检测器和中枢网络225事先已被“设定”去识别单根羊毛纤维完全跨越相互作用空间中准直的有效和测量光束，并设定在准直的有效和测量光束定心的时间。当有效检测器和中枢网络225遇到这样一个信号时，就通连线226，随着有效检测器和中枢网络通过束224接收相应的有效输出光的有效真实时间，并将真实的有效信号输送给计算机218。然后，计算机218中断其现行的工作，而将有效真实时间储存，并增加了一个有效纤维计数。

在不忙于储存测量和有效信号时，计算机218使各个有效真实时间和相应的最小时间作对照，利用公式：Oc＝100（1-Mmm/Mb），由相应的最小值Mmm和本底信号Mb计算出吸收的百分比Oc值。然后，利用校正曲线吸收百分比来确定纤维直径（该曲线的获取将在下面述说），并将纤维直径储存在常设的储存器中。将和有效真实时间不完全相应的最小值，本底信号和最小时间弃掉，将与最小值次数不完全相应的有效真实次数去掉，而对于每一有效真实次数的弃掉将降低有效的纤维计数。

重复上述过程，直到有效的纤维计数达到一个预定的量，通常取1，000-10，000，在这段时间内，计算机218将比较维持最小值的次数和有效真实次数，并将相应的纤维直径进行确定，并储存在常设的储存器中。一旦将所有纤维直径储存在常设储存器中，计算机218就由常设储存的羊毛纤维直径来确定平均值和标准偏差。

校正曲线按下述方法得到。将一系列的具有已知的一段在5微米-200微米范围中的直径的线状纤维放置在样品座229上。然后，计算机218通过连线227指挥机械载物台228，将校准样品传送通过准直的有效和测量光束。在校正样品中，每根纤维通过准直有效和测量光束的传送产生的最小值Mmm与在各次接受的Mmm信号之间，由计算机218所接受的本底信号Mb一起被计算机218所储存。而各个最小值Mmm和相应的已知直径相配合。将上述过程重复多次，通常超过10次，然后作出吸收百分比与已知直径的校正曲线，并将该曲线储存在计算机218中。

在另一种操作方法中，装置200按下述方法来确定平均值和标准偏差。即，将包含未知直径的羊毛纤维样品放在样品座229上，并通过准直有效和测量光束的传送，并如上述那样来确定纤维直径的平均值和标准偏差。在这一实例中，当样品通过光时，有效和测量相互作用空间由样品座上的样品和准直的有效和测量光束的交叉线来限定。因为，由羊毛纤维和透镜222在束224的端部223上所产生的高度可见的衍射图像与上述的是不同的，因此由有效检测器和中枢网络225所用的计算方法也将是不同的。

本发明的方法和装置可以用来确定一个目标的第一参量、例如形状、直径、面积、化学成分、色彩、部件数目、厚度、宽度、长度、吸收率、反射率、透过率、介电常数、拉曼散射分布、荧光、表面纹理结构和其它表面细节、位置、朝向、表面张力、表面粗糙度、表面轮廓或密度等。例如在纤维作为测量目标时，第一参量可以是直径。本方法可以容易地对一组目标进行测量，并容易由该测量来迅速地确定出在统计意义上的数据。

Claims (33)

1、一种确定目标测量参量以及该目标是否为一有效目标的方法，包括：

(a)将一有效能束传送通过一个有效的相互作用空间；

(b)检测该有效能束在该有效相互作用空间中产生的有效输出能量，检测是在与有效相互作用空间有关的有效输出能量的至少一个有效焦平面上进行的，而后由检测到的有效输出能量来确定一个有效的参量；

(c)从有效参量来确定是否由在有效空间中的目标和有效能束之间的相互作用，并在确定的一个目标上产生有效的输出能量；

(d)将目标定位在一测量的相互作用空间中；

(e)将测量能束传送通过测量相互作用空间与目标相互作用，以产生测量输出能量；

(f)在与测量相互作用空间有关的测量输出能量的至少一个焦平面上对测量输出能量的至少一部分进行检测，该测量焦平面不同于有效焦平面，并由检测到的测量输出能量来确定一个测量参量；以及

(g)由有效参量来确定该目标是否为一个有效目标。

2、一种确定一有效目标第一参量的方法，包括：

权利要求1的方法;以及，在确定一个有效目标时，加上

（i′）由测量参量确定该有效目标的第一参量;

（j′）确定该有效目标的第一参量作为一个可接受的有效目标参量。

3、一种确定有效目标测量参量的方法，包括：

权利要求1的方法;以及，在确定一有效目标时，加上，

（h′）确定有效目标的测量参量作为一个可接受的有效目标参量。

4、一种确定一个无效目标测量参量的方法，包括：

权利要求1的方法;以及，在确定一个无效目标时，加上，

（h″）确定该无效目标的测量参量作为一个不能接受的有效目标参量。

5、一种确定一个目标的第一参量和确定一个无效目标第一参量的方法，包括：

权利要求1的步骤（a）至（g）;

（i）由测量参量确定目标的第一参量;以及在确定一个无效目标时加上，

（j″）确定该无效目标的第一参量作为不能接受的有效目标参量。

6、一种确定有效目标测量参量，并确定一无效目标测量参量的方法，包括：

权利要求1的步骤（a）至（g）;以及，

（Ⅰ）在确定一有效目标时，加上，

（h′）确定该有效目标的测量参量作为一个可接受的有效目标参量;

（Ⅱ）在确定一无效目标时，加上，

（h″）确定该无效目标的测量参量作为一个不可接受的有效目标参量。

7、一种确定一有效目标的第一参量，并确定一个无效目标的测量参量的方法，包括：

权利要求1的步骤（a）至（g）;和，

（Ⅰ）在确定一有效目标蛙，

（i′）由测量参量确定目标的第一参量;

（j″）确定该有效目标的第一参量作为一个可接受的有效目标参量;

（Ⅱ）在确定一无效目标时，

（h″）确定该无效目标的测量参量作为一不可接受的无效目标参量。

8、权利要求1至7的任何一种方法，其中，

有效能束是与测量能束相同的，并且是由一准直光束所照射的一个针孔产生的扩大的光束;

有效相互作用空间是与测量相互作用空间相同的，而且是同一相互作用空间;

有效参量是利用有效输出能量所产生的由相互作用空间图像的至少一部分来的强度，有效输出能量是以光的形式出现;而，

测量参量，测量输出能量的至少一部分的强度、所说测量输出能量成一衍射图案。

9、权利要求1至7的任一种方法，其中，

有效能束是与测量能束相同的，而且是一准直光束;

有效相互作用空间是与测量相互作用空间相同的，而且是同一个相互作用空间;

有效参量是利用有效输出能量所产生的相互作用空间图像的至少一部分的强度，有效输出能量以光的形式出现;

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说测量输出能量呈一种衍射图案。

10、权利要求1至7的任一种方法。其中，

有效目标包括由玻璃丝纤维、麻纤维、尼龙纤维、玻璃纤维、粘丝纤维、聚酯纤维、麻蕉纤维、丝纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、纤维素纤维、再生纤维、剑麻纤维;碳纤维、不锈钢纤维、蔬菜纤维、聚烯烃纤维、钢纤维、硼纤维、铜纤维、黄铜纤维、特氟隆纤维;涤纶纤维、聚酯薄膜纤维、铝纤维、铝合金纤维、聚酰氨纤维、聚丙烯纤维、尼龙66聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、食用蔬菜纤维、非食用蔬菜纤维、木屑纤维、棉花纤维、动物纤维、肉纤维、绵羊毛纤维、毛发、人头发、山羊毛、牛毛、纱线、毛线、棉线、小索、金属丝和光纤组成的群体中选择的一种纤维;而且，

在有效和测量相互作用空间中预定位置和取向中有一预先选定的长度。

11、权利要求1至7的任一方法，其中，

有效能束与测量能束相同，而且是由一准直光束照明的针孔形成的一束扩大的光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间相同，而且是同一个相互作用空间;

有效参量是利用有效输出能量产生的相互作用空间的图像的至少一部分的强度，有效输出能量是呈光的形式出现;

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说的测量输出能量呈一衍射图案;

有效目标包括，由绵羊毛纤维和山羊毛组成的群体中所选择的一根纤维;而且，

在有效和测量相互作用空间中的预定位置和取向中有预定的长度。而第一参量是纤维的直径;该方法还包括：

将权利要求1至7的任一方法重复多次，并确定与多个有效目标直径有关的统计的数据。

12、权利要求1至7的任一方法，其中，

有效能束与测量能束是相同的，而且是一种准直光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间是相同的，而且是同一个相互作用空间;

有效参量是利用有效输出能量产生的相互作用空间的至少部分图像产生的强度，有效输出能量是以光的形式出现;

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说测量输出能量呈一衍射图案;

有效目标包括，由绵羊毛纤维和山羊毛组成的群体中选择的一根纤维;而且，

在有效和测量相互作用空间中的预定位置和取向中有预定的长度，而第一参量是纤维的直径;而该方法还包括：

重复权利要求1至7的方法多次，并确定与多个有效目标直径有关的统计的数据。

13、一种确定一个目标测量参量和该目标是否为一有效目标的装置，包括：

（a）一个用于传送有效能束通过一有效相互作用空间的有效能束;

（b）一个用于检测从有效能束在有效相互作用空间中产生的有效输出能量的有效检测器，检测是在与有效相互作用空间有关的有效输出能量的至少一个有效焦平面中进行的，以及与有效检测器配合工作用来从检测到的有效输出能量确定有效参量的装置，有效检测器是与有效能源配合工作的;

（c）由有效参量确定是否从在有效空间中的目标和有效能束之间相互作用产生有效输出能量的校验装置，该校验装置与有效检测器配合工作。

（d）为了将（c）中的目标定位在测量相互作用空间中的装置，该装置用于定位，它是与校验装置配合工作的;

（e）一个测量能源，用于传送测量能束通过测量相互作用空间与目标相互作用，从而产生测量输出能量;

（f）一个测量检测器，用于检测与测量相互作用空间有关的测量输出能量的至少一个测量焦平面中测量输出能量的至少一部分，该测量焦平面是不同于有效焦平面的，以及与测量检测器配合工作由检测到的测量输出能量确定测量参量的装置，测量检测器与测量能源相配合工作;以及，

（g）由有效参量确定目标是否为一有效目标的装置，该确定装置是与有效检测器配合工作的。

14、一个确定目标有效参量和第一参量的装置，包括：

权利要求13的装置;和

与测量检测器配合工作，用以由测量参量确定目标第一参量的装置。

15、一个用于确定一有效目标的第一参量的装置，包括：

权利要求13的装置;

与测量检测器和用于从有效参量确定目标是否为一有效目标的装置相配合工作，用于从测量参量确定有效目标第一参量，并用于确定有效目标第一参量作为一个可接受的有效目标参量的装置。

16、一个用于确定一有效目标测量参量的装置，包括：

权利要求13的装置;

与测量检测器和用于从有效参量确定目标是否为一有效目标的装置配合工作，用于确定有效目标的测量参量作为可接受有效目标参量的装置。

17、一种用于确定一个无效目标测量参量的装置，包括：

权利要求13的装置;

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为一有效目标的装置配合工作，确定无效目标的测量参量作为不能接受的有效目标参量的装置。

18、一种用于确定一个目标的第一参量和确定一个无效目标的第一参量的装置，包括：

权利要求13的装置;

与测量检测器和由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，用于从测量参量确定目标的第一参量，以及用于确定无效目标的第一参量作为一个不能接受的有效目标参量的装置。

19、一个用于确定有效目标的测量参量，并确定无效目标和测量参量的装置，包括：

权利要求13的装置;及，

与测量检测器和用于从有效参量确定目标是否为有效参量的装置配合工作，用于确定有效目标的测量参量作为可接受有效目标参量和用于确定无效目标的测量参量作为不可接受的有效目标参量的装置。

20、一个用于确定有效目标的第一参量和确定无效目标的测量参量的装置，包括：

权利要求13的装置;及，

与测量检测器和用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作，用于从测量参量确定目标的第一参量和用于确定有效目标第一参量作为可接受有效目标参量，以及用于确定无效目标测量参量作为不能接受的有效目标参量的装置。

21、权利要求13至20的任一种装置，其中，

有效能源与测量能源是相同的;

有效能束与测量能束是相同的，而且是由一准直光束照射的针孔产生的一束扩大光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间相同，并且是同一个相互作用空间;而，

有效参量是利用有效输出能量产生的至少部分相互作用空间的图像来确定的强度，有效输出能量是以光的形式出现;而，

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说测量输出能量呈一衍射图案。

22、权利要求10至20的任一装置，其中，

有效能源与测量能源相同;

有效能束与测量能束相同，而且是一准直光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间相同，而且是同一个相互作用空间;

有效参量是利用有效输出能量产生的相互作用空间图像的至少一部分来的强度，有效输出能量呈光的形式;而，

测量参量是测量输出能量的至少一部分的强度，所说测量输出能量是一衍射图案。

23、权利要求13至20的任一项装置，其中，

一个有效目标包括，由玻璃丝纤维、麻纤维、尼龙纤维、玻璃纤维、粘丝纤维、聚酯纤维、麻蕉纤维、丝纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、纤维素纤维、再生纤维、剑麻纤维、碳纤维、不锈钢纤维、蔬菜纤维、聚烯烃纤维、钢纤维、硼纤维、铜纤维、黄铜纤维、特氟隆纤维、涤纶纤维、聚酯薄膜纤维、铝纤维、铝合金纤维、聚酰氨纤维、聚丙烯纤维、尼龙66聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、食用蔬菜纤维、非食用蔬菜纤维、木屑纤维、棉花纤维、动物纤维、肉纤维、绵羊毛纤维、毛发、人头发、山羊毛、牛毛、线、毛线、棉线、弦线、金属丝和光纤等组成的群体中选择的纤维;而且，

在有效和相互作用空间中的预定位置和取向中有预定的长度。

24、权利要求13至20的任一项的装置，其中，

有效能源与测量能源相同;

有效能束与测量能束相同，而且是由一准直光束照射的针孔产生的扩大光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间相同，而且是同一个相互作用空间;

有效参量是利用有效输出能量产生的相互作用空间图像的至少一部分的光强，有效输出能量以光的形式出现;

测量参量是测量输出能量的至少一部分的光强，所说的测量输出能量呈一衍射图案;

有效目标包括，由绵羊毛纤维和山羊毛组成的群体选择的纤维;

而且，

在有效和测量的相互作用空间中的预定位置和取向中有预定的长度。而第一参量为该纤维的直径;该装置还包括：

确定与大量有效目标的直径有关的统计数据的装置。

25、权利要求13至20的任一项装置，其中，

有效能源与测量能源相同;

有效能束与测量能束相同，而且是一束准直光束;

有效相互作用空间与测量相互作用空间相同，而且是同一个相互作用空间;

有效参量是利用有效输出能量产生的相互作用空间图像至少一部分的光强，有效输出能量呈光的形式出现;

测量参量是测量输出能量的至少一部分的光强，所说测量输出能量是一衍射图案;

有效目标包括，从绵羊毛纤维和山羊毛组成的群体中所选择的纤维;而且，

在有效和相互作用空间中的预定位置和取向中有预定的长度，而第一参量是该纤维的直径，该装置还包括，

确定与大量有效目标直径有关的统计数据的装置。

26、权利要求13至20的任一装置，其中，

有效输出能量是光，而且还包括，

一个聚光装置，与有效光源和有效检测器配合工作，以在有效检测器上形成有效相互作用空间的图像。

27、权利要求13至20的任一项装置，其中，

测量输出能量是光，而且还包括，

一个聚光器，与测量能源和测量检测器配合工作，以在测量检测器上形成测量的相互作用空间图像。

28、权利要求14、15、18和20的任一项装置，还包括，储存和检索测量参量和目标有效值，以及储存第一参量的装置，它与测量检测器和用于确定第一参量的装置，以及用于由有效参量确定目标是否为有效目标的装置配合工作。

29、权利要求13至20的任一项装置，还包括，

传送目标通过测量和有效相互作用空间的装置，它与有效能源、测量能源和用于定位的装置配合工作。

30、权利要求13至20的任一项装置，其中，

有效检测器包括一系列检测元件。

31、权利要求13至20的任一项装置，其中，

测量检测器包括一系列检测元件。

32、权利要求13至20的任一项装置，其中，

有效输出能源是光，而且，

有效检测器包括一与检测元件耦合的光纤。

33、权利要求13至20的任一项装置，其中，

测量输出能量是光，而且，

测量检测器包括一与检测元件耦合的光纤。

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