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最新刊期
2008 年 第 11 期
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高分辨力空间相机的光学系统研究
摘要：高分辨力空间相机的光学系统决定相机的外形尺寸和布局，为了相机的小型、轻量化和结构稳定，对某一种光学设计指标要求，分析比较多种光学系统结构是有必要的。本文针对在太阳同步轨道上用TDI CCD 推扫方式成像的高分辨力可见光相机，设轨道高度为500公里，地面像元分辨力达到 0.5米，用 CODE V 软件分析研究了六种可能的相机光学系统结构，得到不同相对孔径和不同视场角的光学设计结果，并给出了可供参考的六种光学系统设计结果数据。在实际工程应用时应根据不同的地面覆盖宽度的需求确定光学系统视场角，然后根据不同的视场角选定能满足这个视场角要求并尺寸最小的光学系统结构形式。关键词：空间相机;高分辨力可见光相机;光学系统设计;光学传递函数- 66
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发布时间：2020-08-13 -
棉-涤混纺面料中棉含量的近红外光谱分析
摘要：为得到分析精度较高的用于检测棉-涤混纺面料里含棉量的近红外光谱分析模型。首先，利用50个棉-涤混纺面料作为对象，自行设计采样装置，采集其近红外光谱，然后，经一阶、二阶导数，Savitzky-Golay滤波等方法预处理，结合偏最小二乘法，建立了四个棉成分的定量分析模型。结果表明：Savitzky-Golay滤波对定标结果几乎没有影响；经一阶导数预处理后的光谱数据结合偏最小二乘法建立的模型具有较高的分析精度，定标均方差和预测均方差分别达到了0.022、0.018，分析误差控制在±0.05以内。基本满足了纺织领域快速定量检测的精度需求。同时，文章还分析了近红外光谱技术在该应用领域的研究重点。关键词：近红外光谱;纺织面料;偏最小二乘;预处理- 52
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发布时间：2020-08-13 -
空间紫外遥感仪器漫反射板真空紫外辐照特性研究
摘要：漫反射板漫反射率值的变化将直接影响空间紫外遥感仪器在轨辐射定标结果及探测结果。基于空间紫外辐照环境，构建了漫反射板真空紫外辐照特性研究装置，利用该装置对空间紫外遥感仪器AL+MgF2漫反射板的真空紫外辐照特性进行了研究。实验结果表明，真空紫外辐照加速了漫反射板漫反射率值的衰减；漫反射板在160-300nm整个波段出现衰减现象；衰减程度随辐照时间的增加不断增大；各波长处的衰减呈线性规律变化，衰减速率随波长的不同而不同。对可能引起衰减的原因进行了初步分析。关键词：真空紫外辐照;AL+MgF2漫反射板;空间环境;衰减- 41
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发布时间：2020-08-13 -
基于LED光谱分布可调光源的设计
摘要：发光二极管（LED）是一种半导体固体发光器件。在可见-近红外波段的光辐射测量和光电探测器的定标中，发光二极管显示出高辐射亮度、高电光转换效率、可组合调配光谱分布、发光性能稳定等独特优点，可作为辐射度学,光度学和色度学研究的新型参考光源。本文介绍了一种光谱分布可调光源的设计，它由积分球和大量不同颜色的LED组成。在可见波段，这种光源能产生不同光谱分布，可以模拟很多不同光源的光谱分布。光源设计通过仿真使光源的光谱分布模拟目标光源的光谱分布，并设计了电源控制箱精确地控制每个LED模块。这种新型光源在光辐射测量中可以作为一种传递标准。关键词：发光二极管;可调光源;光辐射测量;光谱分布- 52
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发布时间：2020-08-13 -
谐衍射/折射太赫兹多波段成像系统的研究
摘要：太赫兹波是一种非常有科学价值的电磁波。文中利用谐衍射元件独特的色散性质，将谐衍射透镜应用于14-50µm太赫兹成像系统中，使系统在15.8-16.2µm, 18.5-20µm，23-25µm，30.5-33.5µm和46-50µm五个谐振波段内的轴向像差最大为0.75mm。各谐振波段内的放大率是波长的函数，图像重构时将引起像元的配准误差，利用光学二组元法设计的变焦结构成功地解决了这一问题。设计结果表明：系统像高恒定为6.74mm；变焦结构还具有很好像差补偿作用；在10对线/mm时，光学传递函数在五个谐振波段内均达到衍射极限；实现了轻、小、易加工的设计要求。关键词：太赫兹波;谐衍射透镜;多波段;变焦光学系统- 69
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发布时间：2020-08-13 -
基于AFM的单晶铜薄膜压痕的分子动力学模拟
摘要：使用三维分子动力学方法对基于AFM的单晶铜薄膜压痕过程进行了研究。采用对势Morse势计算试件原子之间，试件原子和压头原子之间的相互作用。模拟了不同压入深度的压痕过程，分析了压入深度对压头应力、系统势能变化的影响。结果显示单晶铜薄膜的纳米压痕的力学机理是非晶态产生的变形。当压入深度增加时，系统势能变化增大，压头应力变化增大，体现出强烈的尺寸效应。关键词：原子力显微镜;压痕;分子动力学;单晶铜- 76
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发布时间：2020-08-13 -
一种新型单元的频率选择表面
摘要：本文通过对传统的十字单元进行改进，设计了一种新型单元的频率选择表面（FSS）。利用模式匹配法，对传统十字单元FSS和这种新型单元FSS从理论上进行了对比分析，对TE波入射时角度变化和大角度入射时极化方式变化对中心频率的影响两个方面进行了研究，并采用镀膜和光刻技术制备了新型单元FSS的实验样件，在微波暗室中进行测试，得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。结果表明：传统十字单元FSS不能实现中心频率的角度稳定性，TE波0°到45°时中心频率漂移300MHz，并且45°入射时中心频率的极化稳定性很差，漂移量为800MHz，而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性，TE波０°到45°入射中心频率漂移量仅为100MHz，同时对于大的入射角度，具有中心频率的极化稳定性。关键词：频率选择表面（FSS）;极化稳定性;谐振频率;角度稳定性- 30
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发布时间：2020-08-13 -
投影光刻离轴照明用衍射光学元件设计
摘要：离轴照明（OAI：Off-axis Illumination）作为一种重要的分辨率增强技术（RET：Resolution Enhancement Technology）被广泛的应用于投影光刻系统。使用衍射光学元件（DOE：Diffractive Optical Element）作为光刻照明系统的光束整形器件，能够在保持较高照明效率的基础上精确控制离轴照明光束的形状及光强分布。本文利用基于傅立叶变换的分步迭代方法进行了该类DOE的优化设计。DOE采用了多台阶位相结构，设计所得8台阶DOE设计结果分别实现了偶极、四极、环形及Bulls-Eye等照明方式，其照明效率都达到了80%以上，与目标光强分布的均方根偏差均小于7％。关键词：衍射光学;分辨率增强;照明;光束整形- 54
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发布时间：2020-08-13 -
大口径折反射式变焦距物镜的设计
摘要：本文介绍了一种大口径变焦距物镜的设计方法，该方法将整体光学系统分为前后两个部分，在前端光学系统采用反射式的结构来满足大口径的要求，后端光学系统采用将变焦距物镜倒接的方式，在系统的一次像面处进行组合，通过对后端倒接变焦距物镜的优化设计保证系统的成像质量。同时，通过具体的实例加以验证说明，从设计的结果看这种设计方法是可行的，并能保证系统结构的简单紧凑，解决了大口径光学系统在实现连续变焦时光学系统设计困难的问题。关键词：变焦距;光学系统;大口径;成像质量- 58
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发布时间：2020-08-13 -
光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用
摘要：介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形，该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验，超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm，转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。关键词：光纤传感器;低温;超导转子;电磁力- 52
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发布时间：2020-08-13 -
一种新型的波导矩阵光开关
摘要：在分析马赫-曾德尔干涉仪（MZI）基本结构的基础上，定义了二种开关形式，以二者作为结构单元，采用Banyan网络结构，提出了一种新型的可实现1：k(k＞1)多路连接的波导矩阵光开关，以2×2、4×4矩阵光开关为例，给出了该类光开关的结构和功能。对MZI结构进行了性能模拟和优化，分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系，并由此对整个开关的插入损耗进行了分析。基于PLC技术制作出相应的MZI开关单元及2×2、4×4波导SiO2光开关实物，测试结果与仿真结果基本吻合，开关时间均小于1ms，该类光开关能够很好地实现多路开关的功能。关键词：集成光学;Banyan网络;光开关;氧化硅波导- 44
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发布时间：2020-08-13 -
三次位相传播中的波像差及在CGH中衍射级次的分离
摘要：设计利用计算全息图（CGH）作为零位补偿器来检测三次位相板的光学系统，最重要的两个理论问题是三次位相在空间传播过程中产生的波像差的具体形式和经过CGH衍射后衍射级次的分离。本文阐述了三次位相在传播过程中会产生高阶像差，详细推导了三次位相在传播过程中产生的波像差的理论公式。由公式得到高阶项随着传播距离l的增大而增大，且满足一个指数增大的关系。讨论了检测光波经过CGH衍射后衍射级次的分离的理论过程。根据用Zemax设计的一个用CGH检测三次位相板的检测系统作为模拟的实验验证，无论是传播过程中的波像差还是衍射级次的分离，都得到了与理论推导相吻合的结果。关键词：光学检测;计算全息;三次位相;波像差;级次分离- 37
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发布时间：2020-08-13 -
利用空间光调制器的衍射特性提高VLC输出相关峰值
摘要：VLC中，由于SLM像素的周期性结构，在匹配滤波面上产生目标图像的多级衍射谱。通过在不同级衍射谱处加载匹配滤波器进行匹配滤波，理论分析表明各级谱输出的相关点在输出面上位置相同，相干叠加的结果使输出相关峰值提高。实验验证表明该方法能有效提高VLC的输出相关峰值。关键词：光学相关识别;Vander Luget相关器;空间光调制器;相关峰;干涉;衍射- 40
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发布时间：2020-08-13 -
高精度测量光学玻璃折射率的一种新方法
摘要：准确测量光学玻璃的折射率已成为了保证光学系统成像质量非常重要的环节。本文介绍了光学玻璃折射率测试方法和国内外发展现状。提出了一种利用测量棱镜三个顶角所对应的三个最小偏向角的折射率测量新方法，该方法的特点是测量精度随被测光学玻璃的折射率增大而提高。在精度0.5²的测角仪上，折射率测量精度高于1x10-6。文中推导出了新方法的计算公式，并对精度做了理论分析。该方法由于测量精度高，有较好的应用前景。关键词：折射率;高精度测量;最小偏向角- 65
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发布时间：2020-08-13 -
激光二极管阵列侧泵浦Nd:YAG板条热效应的研究
摘要：为了解决激光二极管阵列侧面泵浦激光板条引起的热效应问题，对于激光板条温度模式分布进行了研究。通过激光板条工作特点分析，建立了符合实际情况的热模型。基于热传导理论，建构了Poisson方程新的求解方法，得出了侧泵板条温度场与热形变场的一般解析表达式。该解析方法不仅解决了将板条内部热流线径向假设造成的温场计算误差问题，而且解决了数值分析方法带来的计算精度不高的问题。研究结果表明：使用输出功率为30W的激光二极管阵列侧面泵浦Nd:YAG板条，考虑耦合到板条侧面的高斯光斑半径为150μm、板条钕离子掺杂质量分数为1.0at.%，板条泵浦面具有102.3 oC的最高温升，泵浦面与通光端面同时发生1.54μm和2.66μm的最大热形变。并定量研究了激光二极管阵列不同泵浦功率以及不同泵浦光斑下Nd:YAG板条温度场的分布情况。研究结果可以用于侧泵板条激光器谐振腔的设计之中，为减小激光系统的热效应提供了理论依据。关键词：固体激光器;侧面泵浦;Nd:YAG板条;热效应;解析分析.- 30
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发布时间：2020-08-13 -
离轴三反光学镜头像面畸变的标定方法
摘要：介绍了一种离轴三反光学镜头像面畸变的标定方法和步骤，以及建立标定系统的原理和组成。对三反系统镜头像面畸变进行了分析，建立了畸变的数学模型，应用最小二乘多元回归的方法，求得镜头的成像像面方向的畸变。实际标定结果表明:该方法对像面绝对畸变的标定精度可以优于2μm（1σ），相对测量精度优于1×10-4（1σ）。该方法可以满足离轴三反镜头高精度畸变标定要求，具有实际应用价值。关键词：离轴三反镜头;畸变;数学模型;标定- 44
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发布时间：2020-08-13 -
基于莫尔条纹测量扭转变形角的方案研究
摘要：为了精确检测大型光电测量设备之间的三维变形，提出了基于双光栅干涉产生莫尔条纹测量的一种高精度光学测角方法。采用平行光管模拟设备，通过微调机械结构调节平行光管的扭转角来模拟三维物体的扭转变形，在独立的地基平台上进行测量实验。通过实验比较不同的设计方案，采用使CCD靶面在平行光管内像面处安装固定的实验方案；并采用滤波细化等图像处理方法对采集的莫尔条纹进行处理得到条纹宽度，进而根据条纹宽度变化通过数学模型计算出扭转变形量。实验结果表明，当微调机构使平行光管在±7'的视场范围内旋转时，该方案可以得到较为清晰的莫尔条纹图像，经过算法处理后，当莫尔条纹宽度在1615~1712 范围内时，扭转角的测量精度为4.3"(3 )。该方法满足了设备间扭转角高精度测量的要求，为提高光电测量设备的测量精度奠定了基础。关键词：扭转变形;角度测量;莫尔条纹;方案分析;图像处理- 51
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发布时间：2020-08-13 -
光电经纬仪子母弹多目标提取方法
摘要：光电经纬仪子母弹测量系统提供子母弹弹道等参数，为弹头最终完成作战使命、达到理想毁伤效果提供第一手科学数据。本文对子母弹多目标提取算法进行了研究。首先对数字图像采用改进的最大类间方差法（OSTU）进行二值处理，分别提取目标的形心位置、目标的面积大小，同时对目标区域进行标记；设定面积阈值，根据目标的面积大小，初步判断目标粘连与遮挡;然后再根据粘连目标区域灰度直方图波峰、波谷的变化情况分离目标；目标求灰度平均值；采用Hough变换拟合算法获得目标中轴线，然后计算目标的倾角。在匹配过程中，采用卡尔曼滤波，预测目标匹配搜索区域；在获得目标形心位置、面积大小、灰度平均值、目标倾角后，利用改进的特征函数来完成序列图像子母弹多目标的数据关联，实现了子母弹多子弹目标提取。实验结果表明，目标提取的正确率可达90%。本文采用的数学模型正确、算法合理，有效的获得了序列图像子母弹多目标参数。关键词：光电经纬仪;子母弹多目标;OSTU方法;卡尔曼滤波- 46
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发布时间：2020-08-13 -
靶场测量中多镜头大视场视频图像拼接
摘要：目的：为了得到靶场测量中需要的大视场全景视频图像，建立了多镜头大视场视频图像自动拼接系统，对该系统所采用的图像匹配、标记重叠区、无缝拼接等算法进行研究。方法：首先，介绍小波变换和小波包原理。接着，分析了根据小波系数进行匹配的小波变换图像匹配算法。然后，分析了比较旋转标记重叠区算法,即先匹配出多个拟重叠区，旋转后再做匹配计算，进而标记出唯一重叠区。最后分析了基于小波包变换的图像无缝拼接算法，即对图像作小波包变换，按频率融合小波系数,再根据这些系数恢复图像。结果：实验结果表明：本系统将四个 1.1°×0.88°的视场拼接得到一个大约3.3°×1.76°的大视场,拼接图像平滑无明显裂缝,处理速度可达10帧/s。结论：基本满足了靶场测量中大视场视频图像的需求。关键词：大视场;小波变换;小波包;图像匹配;无缝拼接- 40
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发布时间：2020-08-13 -
实时特征级数据融合系统在光电经纬仪的应用
摘要：为满足光电经纬仪跟踪实时性的要求，保证跟踪的精度与可靠性，设计并研制了符合多指令多数据流（MIMD）架构的计算系统，采用卡尔曼滤波方式，对多个脱靶量信息进行数据融合。简要介绍了经纬仪的工作原理，对含有多个成像系统的经纬仪数据融合问题进行了数学推导，该推导证明对数据融合求解需要大量的数值计算。为满足上述计算要求，保障实时性，开发出一套的具有双DSP+单FPGA的三个运算单元的专用并行计算系统。描述了三个运算单元的连接方式，分析了每个运算单元的实时运算的时间开销。对专用计算系统进行了硬件仿真，结果表明，在具有三个成像系统的光电经纬仪中，CCD采样频率为50Hz时，光电编码器采样频率为800hz时，该系统可以满足1.25ms的实时性要求。关键词：实时性 数据融合 光电跟踪 并行计算;实时性;数据融合;光电跟踪;并行计算- 70
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发布时间：2020-08-13 -
大口径空间光学遥感器的碳纤维复合材料精密支撑构件的结构稳定性研究
摘要：为了研究应用于大口径空间光学遥感器中由碳纤维复合材料（CFRP）制成的精密支撑构件的结构稳定性，设计并研制了连接在主、次镜间的CFRP连接筒。对该连接筒建立等效力学模型、计算相关参数和确定铺层的合理形式，运用有限元法对连接筒进行分析计算，通过试验验证连接筒的结构稳定性。首先，由给定的主、次镜间角度变化量计算出连接筒前端面的最大挠度，根据实际载荷情况建立等效力学模型，计算连接筒轴向弹性模量，结合复合材料层压板理论，确定碳纤维铺层的合理形式。然后，运用ANSYS软件对有限元模型进行分析，计算主、次镜间的角度变化量和支撑结构的模态分布。最后，通过量级逐增的力学试验，采用光学测量的方法测量主、次镜间角度变化量，验证CFRP连接筒的结构稳定性。试验结果表明：主、次镜间角度变化量小于10″，CFRP支撑构件一阶基频大于75Hz。CFRP支撑构件满足主、次镜间角度变化量要求，具有较好的结构稳定性。关键词：空间光学遥感器;碳纤维复合材料;结构稳定性;光学测量- 44
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发布时间：2020-08-13 -
定量化故障树分析技术在空间相机软件开发中的应用
摘要：为保证空间相机软件系统可靠安全地运行，采用定量化故障树方法对其进行可靠性分析。由于故障知识获取及故障树结构确定困难，提出了一种基于粗糙集的软件故障树建立方法。针对软件故障原因错综复杂，无法获取大量有效数据的情况，给出一种采用vague集方法对底事件进行建模，从而计算底事件相对重要度和顶事件发生概率的定量分析方法。根据分析结果指导软件的可靠性设计并确定测试重点。实验结果表明：使用提出的故障树分析方法，有效地指导了设计人员通过容错差错和避错等设计措施提高系统的可靠性。本方法解决了由于软件部件可靠性指标很难精确量化，无法进行定量分析的问题，使得空间相机的软件可靠性可以定量分析。关键词：软件可靠性;故障树分析（FTA）;粗糙集;vague集- 60
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发布时间：2020-08-13 -
大功率焦平面器件热控制研究
摘要：为了实现大功率焦平面器件的热控制，根据焦面组件的结构特点，通过仿真计算与试验相结合的方法，对大功率焦平面的热控设计进行了研究。首先，介绍了大功率焦平面器件的主要热设计要求，分析了大功率焦平面器件、小散热空间并安装在移动构件上的焦面组件热设计的特点。接着，利用I-DEAS有限元分析软件建立热分析计算模型，利用TMG模块进行分析计算。然后，进行试验验证，并根据试验给出了焦平面器件升温拟合曲线。最后，根据热设计实例提出如何合理的选择大功率焦平面器件的热控制方式。结果表明，50W大功率焦平面器件连续工作2min时，在有12℃冷源的情况下，能够控制焦平面器件小于35℃。满足焦平面器件设计要求。关键词：CCD;焦平面;焦平面器件;焦面组件;热控- 57
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基于ICL7667实现步进电机高频斩波控制
摘要：为了提高小内阻步进电机驱动系统中功率MOSFET的开关速度，采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器，从而实现步进电机的高频斩波控制。首先，针对电阻分压式驱动电路测试和仿真中出现的功率MOSFET的漏级输出未处于截止和深度饱和状态的问题，对所采用的功率MOSFET的栅极电容特性、开关时间等进行了研究，发现栅极电容的充放电过程影响了功率MOSFET的开关速度。接着，提出了提高功率MOSFET开关速度的方法。最后，采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器实现了步进电机的高频斩波控制。仿真和试验结果表明：电阻分压式驱动电路在斩波频率不大于20kHz时,功率MOSFET的漏级输出能处于截止和深度饱和的状态；采用ICL7667的驱动电路，可以保证斩波频率为200kHz时，功率MOSFET的漏级输出仍处于截止和深度饱和的状态。采用ICL7667的驱动电路，使得其斩波频率比电阻分压式驱动电路的斩波频率提高了10倍，可保证小内阻步进电机在高速斩波信号的控制下正确运行。关键词：ICL7667;功率MOSFET;步进电机;MOSFET驱动器;开关特性- 59
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飞行器姿态对空间相机像移补偿的影响
摘要：为了实现高精度的像移补偿，通过分析飞行器姿态对像移补偿结果的影响，提出空间相机对飞行器姿态精度的要求。首先，根据调制传递函数对像移匹配特性的要求进行分析，确定允许的像移匹配误差。然后，用蒙特卡洛法（即统计试验法）对像移速度误差进行分析和计算。最后，确定满足空间相机像移补偿要求的姿态精度。通过计算得出，满足96级TDI-CCD像移匹配误差要求的飞行器指向精度应优于0.1°，姿态稳定度应优于0.005°/s。方法简单，易于实现，适用于空间相机像移补偿系统的研究。关键词：空间相机;姿态;像移补偿;传递函数;蒙特卡洛法- 40
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现代应用光学
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用于微反射镜制作的叠层光刻胶牺牲层工艺及残余应力控制
摘要：对应用于微反射镜制作的叠层光刻胶牺牲层工艺及微反射镜表面残余应力控制进行了研究。讨论了光刻胶牺牲层在电镀时的污染问题，提出电镀结束后重新制作光刻胶牺牲层的方法来保证牺牲层表面质量。同时提出蒸发-电镀相结合的工艺解决了上层光刻胶溶剂穿过中间结构层浸入底层光刻胶的问题，并通过控制蒸发与电镀过程中应力状态不同的两层金属薄膜的厚度解决了微反射镜镜面存在残余应力问题。最后成功释放了长620μm、宽500μm、厚2μm、悬空高为12μm的微反射镜结构。关键词：微反射镜;叠层光刻胶;牺牲层;残余应力- 61
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大速比摩擦传动中的柔轮精度分析
摘要：大速比摩擦传动，是一个具有传动精度高传动速比大的新型传动装置。柔轮是大速比摩擦传动结构中的关键件之一。在负载作用下，柔轮会发生微小变形。本文分别用弹性力学理论和有限元分析方法对柔轮建模，并用ANSYS软件分析了柔轮在不同载荷作用下的变形量；设计并制作了测量柔轮变形量的装置，在微小变形情况下，用0.2角秒电子水平仪测量了柔轮在不同载荷作用下的角度变形量，给出了一组柔轮理论变形量与实际变形量的对比数据。本文最后认为，柔轮变形的理论计算值可以设置在驱动系统的控制程序中，通过软件消除变载时的扭曲变形误差，从而提高传动系统精度。关键词：柔轮;微小变形;变形精度- 68
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基于CFD的氢气／空气当量比对微尺度燃烧室燃烧特性影响的分析
摘要：以美国麻省理工学院（MIT）研制的硅基六晶片微燃烧室为研究对象，提出利用二维CFD（计算流体动力学）数值模拟的方法，研究在保持微尺度燃烧室进口氢气／空气流量不变的情况下，改变氢气／空气当量比对燃烧室燃烧特性的影响。整个模拟计算主要包括氢气／空气的流动路径、微燃烧室的内部区域以及整个燃烧室的墙壁面；同时在计算过程中我们考虑了氢气／空气的流体动力学特性、传热学特性和详细的基元反应机理。结果表明，利用二维CFD数值模拟的方法研究微尺度燃烧室燃烧特性可行，与国外实际测量结果较为相似，为今后微型燃气轮机燃烧室的研制及改进提供了一定的参考依据。关键词：当量比;微燃烧室;燃烧特性;CFD- 54
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直列微喷嘴制作工艺及数字化微喷射实验
摘要：采用玻璃微管道拉制工艺制作的单孔微喷嘴存在着容易脆断，微管道长度不易控制，微喷射效率低等问题。为此设计了一种新的微喷嘴制作工艺，该工艺延续了微喷嘴拉制工艺中非IC工艺和低成本的制作特点，仍以低流阻的圆截面为喷口形状，通过材料流变运动和冷却时收缩率不同将多根微管道紧密嵌入到塑料管中；通过毛细腐蚀作用，制作出变内径的锥形管，同时也达到了控制微喷管长度的目的。制作了内径50μm的4孔微喷嘴和10孔微喷嘴，锥管长为750μm，微喷管长2.5mm。使用制作的微喷嘴在微流体数字化驱动平台上进行了水性液体在油相和气相中的微喷射实验，制备了80μm的微滴和微滴阵列。实验表明该工艺制作的直列微喷嘴可以在微流体数字化驱动下实现较好的数字化微喷射效果。关键词：微流体;微喷嘴;微流体数字化;微阵列;微喷射- 41
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发布时间：2020-08-13 -
航空武器投放装置加装亚机构的方法
摘要：针对航空武器投放装置误投外挂物的问题，运用有限元技术对挂钩和扇形摇臂及扇形轮进行了分析，找出了导致误投外挂物的基本原因；在不改变投放装置结构的情况下，提出了加装亚机构的方法。运用计算机辅助三维运动分析和干涉检查技术，设计了适应微小空间的亚机构；采用计算机辅助静力学、动力学和热弹性稳定性工程分析（CAE）技术，从投放时序、能量需求、挡铁的刚度和强度以及热弹性方面对亚机构的结构稳定性进行了研究。计算、实验检测和空中挂飞结果表明，其挡铁动作消耗功率理论值为10 w，实测值为14w，动作电压实测值为7V，动作时序理论值为0.0038s，远远小于投放装置本身的性能指标；亚机构的运动安全可靠，避免了与本体各运动附件之间相互干涉，为工程上应用提供了依据。关键词：航空武器;投放装置;扇形臂;扇形轮;亚机构- 28
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发布时间：2020-08-13 -
船体变形测量新技术的应用研究
摘要：提出了一种基于图像网络传输技术的船体变形测量系统设计方法，并对该方法进行了理论和实际应用验证。文章对船体变形测量系统进行了介绍，对分布处理式变形测量系统与集中处理式变形测量系统的特点进行了比对，指出了新型变形测量系统的技术优势，并对其时间性能特性进行了分析，论证了该系统在技术上的可行性。该变形测量系统对于16路测量传感器的实际一次采集处理时间少于15ms，能够满足船体变形测量系统的数据采集需求。关键词：变形测量;网络图像传输;时间特性- 40
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发布时间：2020-08-13 -
面向对象的大尺寸测量不确定度分析
摘要：测量结果必须说明不确定度。常规尺寸的解析法和标准比对法难以适用于评价大尺寸测量不确定度，尤其是特定拟合任务结果的不确定度。针对大尺寸测量的特殊性，研究基于蒙特卡罗的评价方法评价大尺寸特定测量对象的不确定度，并用计算机可视化直观表示离散点云。利用离线仿真评价测量不确定度，用于设计最优采样策略。以激光跟踪仪测量大型圆形截面工件分析为例，给出测点对称、均匀分布和半径约束等优化测量思想。最后应用于激光跟踪仪测量隧道构件的实例当中。仿真和实际实验表明，蒙特卡罗评价和离散点云表示法可准确、直观评价大尺寸测量特定测量对象的不确定度，制定的最优采样策略可提高测量精度。关键词：大尺寸测量;不确定度;蒙特卡罗;面向对象;激光跟踪仪- 57
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发布时间：2020-08-13 -
内外轴式磁性联轴器的最优化设计
摘要：精密磁性联轴器是真空机械手的核心部件。精确分析和优化设计直接影响着真空机械手的传动性能，也避免了高昂的实验费用。对磁性联轴器的分析与设计的国内外研究现状做了评述，建立了实用的优化设计评判指标和数学模型。改进了等效磁荷法，从求解效率和求解精度两方面，将其与改进前的等效磁荷法、片电流方法和三维有限元法进行了比较。将正交实验法引入优化过程中，提出了一种实用的磁性联轴器优化设计方案。求解结果表明：改进的等效磁荷法的求解精度比原方法提高了约6％，求解效率提高了117％。片电流法求解效率极高，但误差大，比三维有限元法高约30％。通过正交实验法，仅需使用九组分析模型即可获得适合的初始参数值，结合标准的最优值搜索技术可方便获得多组最优参数设计值。该方案满足磁性联轴器优化设计的稳定可靠、精度高、方便实用等要求。关键词：磁性联轴器;等效磁荷法;片电流方法;有限元法;正交试验法- 51
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发布时间：2020-08-13
微纳技术与精密机械
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基于一种高安全VPN的嵌入式PPPoE接入研究
摘要：为充分利用公共网络资源来提供优质信息安全服务，提出了一种高强度的VPN安全通信解决方案，该方案将VPN的安全协议脱离开操作系统，嵌入到网络设备(安全网卡)之中，使得任何程序在使用网络设备时无法绕开安全协议，从而使系统在完成保密通信的同时具有防止主动攻击的能力。介绍了安全网卡的硬件平台和内部软件结构；讨论了该VPN的多种接入方式。给出了在安全网卡内部基于PPPoE协议ADSL宽带接入VPN的实现方法，经验证该方法达到了预期的结果。关键词：虚拟专用网;PPPoE;网络安全;安全隧道- 42
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发布时间：2020-08-13 -
采用外触发方式实现CCD摄像机的全自动调光控制
摘要：针对传统的CCD摄像系统自动调光方法在工程使用中存在的不足，提出一种新型的CCD摄像系统的全自动调光方法。它采用外触发电子快门和可变光阑相组合进行调光，外触发电子快门调光为主，可变光阑调光为辅。采用外触发方式实现CCD摄像机的电子快门时间调节，由单片机控制电机调节可变光阑的通光口径，以使像面照度适中。反馈控制量由图像目标区域的均值电平获得，从而实现最佳全自动调光。简要叙述了新型调光系统的组成和工作原理。Matlab仿真结果表明，与传统调光方法相比，新型调光方法调光拍摄的图像对应的直方图分布更宽广且更均匀，功率谱幅值也更高，达到7.5dB以上。其图像更清晰，对比度更高，目标层次对比也更加明显，满足现代CCD摄像系统的最佳全自动调光要求。关键词：外触发;CCD摄像机;调光系统;电子快门;可变光阑- 39
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发布时间：2020-08-13 -
基于空间自适应和正则化技术的盲目图像复原
摘要：在原非负支撑域递归逆滤波（NAS-RIF）算法基础上，本文提出一种基于空间自适应和正则化技术的改进算法。在代价函数中，引入两项空间自适应的加权项，分别用来确保图像复原的逼真和平滑，自适应加权项需根据观察图像的局部特性和噪声方差求得。并加入正则化项，以达到抑制噪声的目的。本文提出了根据观察图像来估计噪声方差的方法，因而不需要知道噪声方差的先验条件。在求解中，采用共轭梯度算法来进行求解。对不同背景和不同信噪比的图像进行了仿真实验。结果表明：改进后的算法比原来的算法复原效果更好。关键词：盲目图像复原;空间自适应;正则化;非负支撑域递归逆滤波;噪声方差估计- 54
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发布时间：2020-08-13 -
基于空间编码投影法测量三维大物体面形
摘要：三维图像拼接技术是实现大型物体形貌测量的关键技术。本文在图像控制点约束的基础上，提出了一种实现三维图像拼接的新方法，即将一伪随机空间编码投射到一大型物体表面，然后用CCD在不同视角拍摄不同视场中的物体，利用重叠区域相同的某一窗口特征点进行配准，采用四元组法求取坐标转换矩阵，从而实现大范围自由曲面三维形貌的测量。实验结果表明：基于空间编码的图像拼接新方法，可以实现大尺度三维面形的测量。关键词：空间编码;3D测量;3D图像配准;3D图像拼接- 48
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发布时间：2020-08-13 -
基于一维靶标的多视觉传感器全局校准
摘要：基于交比不变性原理和一维靶标点共线的特点，提出了一种多视觉传感器全局校准方法。以一个视觉传感器坐标系为基础，建立全局坐标系，称该视觉传感器为基础视觉传感器。将一维靶标在基础视觉传感器和待校准视觉传感器前合适位置摆放至少两次。对每个视觉传感器，根据拍摄得到的三个或三个以上靶标点图像坐标，由交比不变性原理，求解不在视场区域的靶标点图像坐标。结合靶标点之间的距离约束，求解待校准视觉传感器到基础视觉传感器的转换矩阵。根据一维靶标特征点共线的特点，通过捆绑调整方式得到转换矩阵的最优解。最后通过两两视觉传感器校准的方式完成多视觉传感器全局校准。该方法不需外部辅助设备、简单灵活，实用性强。试验证明全局校准精度可达0.041mm。关键词：全局校准;一维靶标;交比不变性;多视觉传感器- 58
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发布时间：2020-08-13 -
基于图像的线轮廓度评价算法研究
摘要：根据微型零件的成像特点，为了实现其轮廓的高精度测量，提出了一种基于离散点的轮廓度评价算法——被测轮廓与理论轮廓离散点间的最小距离法：首先提取出被测轮廓的边缘点信息，其次依据理论轮廓计算出一系列间距极小的坐标点并建立坐标系将被测轮廓点与理论轮廓点对应，最后计算出每个被测轮廓点到最近理论轮廓点的距离作为该点的轮廓度误差。实验结果证明，精度优于1.5个像素，此方法可有效的提高了线轮廓度的评价精度和效率。关键词：线轮廓度误差;微型零件;最小距离法;离散点- 43
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发布时间：2020-08-13 -
适用于光电跟踪初始目标区域的估计方法
摘要：在光电跟踪中，由于噪声对非对称目标比较敏感，传统质心算法定位效果不好，而宏像素划分算法具有较好的抗噪声能力，但计算量太大。采用宏像素法来估计初始目标区域减少了计算量。对目标占4×4 pixel左右，大小为128×128 pixel的非对称光斑图像，选择宏像素大小为36 pixel，目标宏像素扩大2个像素区域，可在较少的运算时间、较好的抗噪声能力间达到最佳化。在SNR为5 dB时，r值达到1。动态图像模拟表明，改进算法处理速度可达18~20 frame/s。关键词：光电跟踪;质心算法;宏像素;宏像素划分算法- 59
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发布时间：2020-08-13 -
小波图像融合改善超声图像横向分辨率的研究
摘要：针对超声图像分辨率较低，尤其是横向分辨率低的特点，采用基于插值和小波图像融合相结合的方法对相控阵超声图像进行了多种方式的对比试验，结果表明：算法采用区域能量大小判定的设计思想对改善超声图像的分辨率是可行的，其中利用小波分解将经过插值放大的待融合图像分解为低频部分和高频部分，然后将低频部分采用平均法，高频部分采用区域能量最大的融合方式对改善超声图像的分辨率取得了较好的效果。关键词：图像融合;超声成像;图像空间分辨率;超分辨率;小波变换- 52
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发布时间：2020-08-13 -
基于Ray Casting的医学体数据场绘制算法
摘要：在医学体可视化中，Ray Casting算法由于具有高的计算需求、模糊的绘制质量和复杂的分类等缺陷，限制了该算法的进一步应用。为此，本文定义了一种多种因素相结合的光学属性赋值方法，该方法将物体距离视点的距离与物体距离光源的距离有效结合起来。在此基础上提出了一种高效精确的医学体绘制算法，该算法首先将医学体数据场进行分类，对于前景体素集采用LOD(Layer of Detail)技术进行重采样，进而将采样点用上述定义进行赋值；最后将背景体素采用基于空间跳跃的加速技术进行显示。实验结果表明对于512×512×482×2 Byte大小的体数据，在普通微机上能够达到2.5 fps的绘制速度；而且组织器官显示清晰，符合人的视觉特征。关键词：医学体数据场;实时绘制;Ray Casting;重采样;LOD- 47
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发布时间：2020-08-13 -
基于活动轮廓模型和Contourlet多分辨率分析分割血管内超声图像
摘要：血管内超声斑块图像的分割对动脉粥样硬化疾病的诊断有重要价值。针对传统分割方法初始化和鲁棒性两个问题，提出一种基于活动轮廓模型和Contourlet多分辨率分析分割血管内超声斑块图像的新方法。该方法运用Contourlet变换将原图像分解为多分辨率低通分量和多分辨率带通分量方向性子带。对低通分量进行模板匹配，确定血管内腔边界和中外膜边界的初始轮廓；对带通分量方向性子带进行扩散滤波，抑制噪声的同时尽可能保留有用边缘，并结合边界矢量场使轮廓演化得到最终分割结果，从而提高了分割算法的鲁棒性。对100幅仿真图像和120幅实际图像的分割结果表明，该方法能自动、精确地提取血管的两条边界。相对于传统活动轮廓模型法，该方法分割实际图像的平均距离误差提高了3.04像素，面积差异百分比提高了6.30%。关键词：活动轮廓模型;Contourlet变换;多分辨率分析;血管内超声图像分割- 48
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发布时间：2020-08-13
信息科学
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