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最新刊期
2010 年 第 5 期
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880 nm半导体激光器列阵及光纤耦合模块
摘要：为了使半导体激光泵浦Nd∶YVO4固体激光器能获得大功率、高光束质量、线偏振的激光输出，利用PICS3D软件设计了InGaAs/GaAs应变量子阱结构，制作了发射波长为880 nm的大功率半导体激光器列阵。该激光器列阵激射区单元宽为100 μm，周期为200 μm，填充因子为50%，激光器列阵CS封装模块室温连续输出功率达60.8 W，光谱半高全宽(FWHM)为2.4 nm。为进一步改善大功率半导体激光器列阵的光束质量，增加半导体激光端面泵浦功率密度，采用阶梯反射镜组对880 nm大功率半导体激光器列阵进行了光束整形，利用阶梯镜金属表面反射率受近红外波长变化影响小的特点，研制出高稳定性、大功率光纤耦合模块。模块输出功率为44.9 W，光-光耦合效率达73.8%，尾纤芯径Φ为400 μm，数值孔径（NA）为0.22。关键词：880 nm半导体激光器列阵；光纤耦合；阶梯镜- 52
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发布时间：2020-08-12 -
线扫描准共焦荧光成像
摘要：为了克服目前生物芯片荧光检测方法中诸如系统结构复杂、检测速度慢、灵敏度低、成本高等缺点，提出了一种新型生物芯片荧光检测方法——线扫描准共焦荧光成像法，并搭建了初步原理性装置。用线扫描代替共聚焦中的点扫描，将二维扫描变为一维扫描，在保持高灵敏度的同时，增加了探测速度，简化了系统，降低了成本。为了验证方法的可行性，使用搭建的原理性装置对手工点样的低密度DNA生物芯片进行了荧光成像检测。实验结果显示，系统的空间分辨率＜18 μm，在使用像素平均法降噪后，测量浓度为0.03 μmol/l的探针溶液所得信噪比为5.5×102。这项技术综合了面成像检测方法的低成本、结构简单的优势和点共焦方法具有的高分辨率的优点，适合在实验室中对生物芯片进行检测研究。关键词：线扫描；生物芯片；微阵列；荧光成像- 61
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发布时间：2020-08-12 -
大型地面目标红外辐射亮度外场模拟系统
摘要：为实现大型地面目标红外辐射亮度的外场模拟，研制了一套红外辐射外场模拟系统。采用一种电加热布作为红外辐射材料，将其粘贴于长方形充气靶表面，通过温度控制系统控制电加热布表面温度来实现红外辐射亮度的外场模拟。为提高模拟精度，采用长波热像仪作为温度控制系统中的一个环节，建立了热像仪测温结果与温控系统设定值及环境温度之间的关系公式，为给定辐射亮度条件下红外辐射材料表面温度的设置提供参考。另外，也考虑了靶场环境对红外辐射材料辐射亮度的影响。大量外场试验证明，提出的方法能够在一定精度范围内实现目标红外辐射亮度的外场模拟，其模拟精度换算为辐射温度约为2 ℃。关键词：红外模拟；外场模拟；红外辐射亮度；红外成像仪- 64
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发布时间：2020-08-12 -
激光外差干涉的非线性误差补偿
摘要：为了补偿用激光外差干涉法进行纳米测量产生的非线性误差，进行了非线性误差补偿的实验研究。根据镀膜实体角锥棱镜反射光的偏振特性，推导出当激光器出射光束存在偏振椭圆化时，测量角锥棱镜以运动方向为轴线的轴向旋转对非线性误差一次谐波的影响模型。分析表明，测量角锥棱镜以其运动方向为轴线的轴向旋转会减小非线性误差一次谐波。实验显示，当测量角锥棱镜轴向旋转角从0°增加到100°时，非线性误差从3.48 nm减小到1.39 nm，实现了非线性误差一次谐波减小为原来的40%。该方法避免了现有的非线性误差补偿方法光路系统和电路系统复杂的缺点，系统实现很简单。关键词：激光外差干涉术;非线性误差;一次谐波；误差补偿- 106
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发布时间：2020-08-12 -
多镜头成像拼接方法在经纬仪系统中的应用
摘要：为了获得大视场高分辨率的图像，提出了多镜头成像拼接的方法，并将该方法应用于经纬仪系统中。首先，结合经纬仪特点对几种可能的拼接形式进行了分析，并以4个镜头十字型两维拼接形式为例，建立了数学模型。然后，确定拼接镜头间的夹角以及相对位置关系，同时对经纬仪跟踪架的结构尺寸提出设计要求。最后，对拼接夹角精度进行复核标定。设计结果表明：在相机靶面像元数为1 280×1 024，像元尺寸为12 μm，镜头焦距为400 mm的条件下，可获得方位方向最大6.6°，俯仰方向最大3.52°的视场。两个方向的拼接夹角的最大误差均在10″以内，能够满足图像拼接时单幅图像坐标转换到经纬仪坐标系下数据处理的需要，达到了增大视场的目的，扩展了经纬仪的应用领域。关键词：多镜头成像拼接；光电经纬仪;高分辨率；大视场- 45
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发布时间：2020-08-12 -
微型膜结构全光纤珐珀干涉高温传感器
摘要：制作了一种微型膜结构的全光纤在线珐珀干涉式高温传感器。该传感器是在单模光纤端面依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段研磨的多模光纤膜片而构成的，因此，温度引起的珐珀腔光程差改变量由空芯光纤的热膨胀和温度引起腔内压强改变从而改变膜片的扰度两部分组成，从而使相同温度变化下传感器的光程差变化量更大，分辨率更高。实验结果表明，在100 ~650 ℃，该传感器单位温度变化的光程差变化量约为1.029 nm，温度分辨率约为1.5 ℃，测量线性度约为0.996 7，且滞回小，重复性好。这种膜结构的全光纤珐珀干涉式高温传感器因其体积小，温度分辨率高，将在多点高温测量领域有好的应用前景。关键词：光纤传感；高温传感器；珐珀干涉仪；膜结构- 70
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发布时间：2020-08-12 -
用夏克-哈特曼探测器测量人眼波前像差
摘要：为了精确测量人眼的高低阶像差，设计并搭建了一套人眼波前像差精确测量光学系统。该系统采用夏克-哈特曼波前探测器进行波前探测，可以在不同瞳孔、不同视场和不同调焦状态下精确测量人眼的波前像差。用ZEMAX软件对系统进行模拟分析，验证了该系统的探测精度，讨论了系统的调焦性能。用该系统实验分析了人眼各阶像差的分布情况、瞳孔大小和调焦状态对人眼波前像差的影响，以及人眼波前像差的时间和空间变化特性（变化频率约3 Hz，等晕角约为1.5°）。结果表明, 该系统精度高（PV <1/20λ），操作方便，是人眼波像差的研究和个性化角膜手术的有力工具。关键词：夏克-哈特曼波前传感器；人眼；波像差；杂散光- 45
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发布时间：2020-08-12 -
由正交傅里叶-梅林矩定位的双光纤耦合微内尺度测量
摘要：为了解决微内尺度的精密测量问题，提出了一种基于正交傅里叶-梅林矩(OFMM’s)定位的双光纤耦合瞄准触发式微内尺度测量方法。该方法通过耦合器实现光能量在不同光纤间的反向传输，把双光纤传感器测头的横向位移量转化为光束的偏转量，通过显微成像系统把此偏转量转化为CCD图像捕捉系统更大的横向位移量。为提高测量精度，运用OFMM’s的幅值旋转不变性和独特的图像形状细节特征的描述能力对CCD图像捕捉系统的图像信号进行亚像素定位；根据OFMM’s的实际位置进行补偿以提高输出图像边缘的定位精度，从而提高测量精度。对OFMM’s的定位精度及传感器性能进行了实验验证，并依据JJF(黑)8-2008，利用自行研制的微小孔径测量机实现了对直径为200 μm、深2 000 μm深盲孔的直径测量，其测量重复性不确定度优于0.25 μm。关键词：微内尺度测量；双光纤耦合；反向传输；正交傅里叶-梅林矩- 48
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发布时间：2020-08-12 -
大口径光学元件的机械手抛光
摘要：为满足大口径光学元件多模式组合加工技术（MCM）的需要，研制了JP-01型数控抛光机械手。该机械手采用柱坐标结构，ρ-θ极坐标运动方式，ρ、θ两轴联动完成MCM加工所需各种运动。运用齐次坐标变换理论和Preston 方程，在分析机械手抛光过程中工件表面上任意一点的相对速度、压强及抛光时间的基础上，建立了机械手抛光的材料去除数学模型，同时求解了JP-01型机械手的位姿转换矩阵。运用所建立的数学模型对MCM加工中修正环带误差和局部误差时单个抛光盘常用运动模式的材料去除特性进行了计算机模拟。应用JP-01型机械手对一口径为240 mm，F数为1.5的球面反射镜进行了确定性抛光实验，最终面形精度达到14.6 nm（RMS）。实验表明，所测得数据与理论分析数据吻合，建立的数学模型能真实反映材料去除分布特性，可以指导抛光实现确定性加工，JP-01型机械手能够提供MCM加工所需运动形式。关键词：大口径光学元件；机械手；确定性加工；材料去除- 74
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发布时间：2020-08-12 -
FY-3A紫外臭氧垂直探测仪数据预处理及验证
摘要：开发了提取FY-3A紫外臭氧垂直探测仪遥感数据并进行处理的星上数据预处理软件。预处理包括引入仪器光谱响应度地面辐射定标数据，进行角度响应修正、非线性修正、换档比及漫反板衰减修正等。介绍了软件修正功能的原理，结合紫外臭氧垂直探测仪的在轨测量模式建立了相应数据修正算法和模型，并将修正算法和模型转化为功能丰富的星上数据预处理软件。使用该软件得到了在轨测试的太阳紫外光谱预处理数据，并以此为例给出了验证结果。分析比对表明，FY-3A星紫外臭氧垂直探测仪的全部软件功能均已得到实现，所测太阳紫外光谱与国外仪器数据比对其一致性达到±5%以内，验证了数据预处理软件的正确性。关键词：紫外臭氧探测仪；臭氧垂直廓线;反演;星上数据预处理- 48
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发布时间：2020-08-12 -
利用光纤曲率传感器重建三维曲面结构
摘要：为了实现对弯曲结构的三维空间数据的测量与重建，建立了光纤曲率传感器的准分布式测量系统。对该系统中传感器的布置方式、空间弯曲曲率和扭转角的测量及三维结构重建方法进行了研究。首先，将光纤曲率传感器绕成环形，布置在柔性基底的两个对称表面，组成准分布式测量系统。根据线性叠加原理，同时测量出结构的弯曲和扭转变形。使用光纤曲率传感器提供的弯曲和扭转信息，采用微分几何的方法，建立由曲线切线和曲率确定的运动坐标系，在运动坐标系中根据空间结构的扭转角确定密切平面。然后，在密切平面中进行曲线的弯曲计算和运动坐标系的变换分析，并进行拟合过程的公式推导。最后，对该方法进行了试算验证，并利用准分布式测量系统对两支点间距为500 mm的简支梁进行了结构重建。结果显示，在相邻两检测点进行20点插值时，简支梁曲线的最大偏差为1.1 mm，表明设计的系统和重建方法能够较高精度地实现曲面结构的三维重建。关键词：光纤曲率传感器；曲率测量；曲线拟合；结构重建；准分布式测量系统- 38
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发布时间：2020-08-12
现代应用光学
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同轴轻型空间遥感器支撑桁架的设计与试验
摘要：为满足空间遥感器的高度轻量化要求，提高其结构的基频，减少100 Hz以下低频振动的影响，研究了高比刚度的轻型支撑桁架结构。针对同轴长焦距光学系统，基于三角形稳定的原理设计了一种6杆碳纤维复合材料桁架结构，并基于有限元法完成了其优化设计，使其质量降低了11%。为验证其可行性，研制了力学模拟件，进行了工程分析和动力学试验，并讨论了分析和试验的误差来源。分析和试验显示，模拟件的固有频率超过了120 Hz，表明所设计的支撑桁架合理可行，能够满足长焦距空间遥感器的使用要求。该结构在质量为13 kg的前提下，解决了目前该型遥感器基频较低的难题，该设计已成功应用于某相机结构中。关键词：空间遥感器；支撑桁架;模态分析;力学模拟件;振动试验- 46
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发布时间：2020-08-12 -
空间索杆铰接式伸展臂参数设计与精度测量
摘要：结合空间索杆铰接式伸展臂在航天工程中的应用，基于伸展臂从航天器伸出且前端支撑负载的在轨工作状态，运用欧拉梁理论建立了悬臂式伸展臂理论分析模型。分析了工作状态下伸展臂与负载系统的固有频率和根部弯曲强度，提出了基于伸展臂固有频率限制和根部弯矩限制的伸展臂参数设计方法。通过算例分析了伸展臂线密度、半径、纵杆截面面积等主要设计参数与伸展臂固有频率和根部弯矩之间的关系。研制了伸展臂原理样机，其弯曲刚度和抗弯强度分别为0.388 MN•m2和562.12 N•m，验证了伸展臂具有较高的刚度和强度。对伸展臂物理样机的地面重复展开定位精度进行了测量实验,其轴向、水平、竖直方向上的重复展开精度分别为0.127 mm、0.645 mm和0.588 mm，证明了伸展臂具有较高的重复展开定位精度。关键词：空间索杆铰接式伸展臂；模型；固有频率；弯曲强度；定位精度- 53
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发布时间：2020-08-12 -
大型精密转台高精度角度微驱动装置的研制
摘要：针对用于标定和检测的大型精密转台（要求其定位误差≤±0.5″），研制了高精度角度微驱动装置。介绍了转台的总体结构，给出了角度微驱动装置的驱动原理和构成。该角度微驱动装置主要通过一个角位移转换机构把精密直线位移转化为精密角位移来实现高的角度分辨率，其在驱动转台旋转的过程中几乎不给转台带来轴向力和径向力，因此不影响转台的轴系精度。为了满足定位要求，转台设计采用了粗精结合、二次定位的方法，即先采用力矩电机进行粗定位，然后使用角度微驱动装置来实现精定位。最后，从理论上计算了角度微驱动装置的分辨率并进行了测试和应用验证，证明此角度微驱动装置的分辨率优于0.08″,满足转台定位精度要求。关键词：大型精密转台；角度微驱动装置；角位移转换机构- 71
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发布时间：2020-08-12 -
精密实验平台的非线性摩擦建模与补偿
摘要：非线性摩擦是影响高精度机械伺服系统动静态性能的主要因素之一。针对精密实验平台随行程位置不同表现出不同的摩擦特性，提出了一种基于LuGre模型的改进型摩擦建模方法，以速度和行程位置信号作为模型的输入变量，并用遗传算法对该模型的动静态参数进行辨识。基于改进型摩擦模型，分别通过精密实验运动平台及其相应的伺服仿真平台进行了摩擦现象和摩擦前馈补偿的实验和仿真。实验结果表明，摩擦补偿后的跟踪误差值约为补偿前的1/3，系统的静差也由原来1.4 μm减小到0.4 μm，与仿真平台摩擦补偿前后的现象基本一致。该改进型LuGre摩擦模型能直观、精确地描述实验平台的摩擦特性，基于该摩擦模型的前馈补偿减小了系统的跟踪误差，提高了系统的定位精度。关键词：伺服系统;摩擦建模;摩擦补偿;遗传算法- 75
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发布时间：2020-08-12 -
光电对抗半物理仿真系统航迹生成方法
摘要：为了建立能体现飞行器姿态变化及实际运动特性的航迹模型，提出了在光电对抗半物理仿真系统中利用变参数控制生成目标航迹的方法。该方法依据飞行轨迹控制原理，把飞机飞行动力学模型作为被控对象，在分析轨迹控制参数特点的基础上，构造了以控制误差为自变量的比例参数和微分参数函数模型。通过这些函数，变参数模型能够根据瞬时误差实时改变参数大小，从而适应飞行器轨迹运动过程中的非线性特点，减小生成航迹的误差。最后，利用某型飞机数据进行了数学仿真试验。结果表明：该方法产生的航迹与给定航迹最大距离相对误差为3.9%，稳定后相对误差为0.1%；航向最大相对误差为1.8%，稳定后相对误差为0.056%。另外，该方法具有通用性，可以满足仿真系统中对目标航迹模拟的要求。关键词：光电对抗；目标航迹；轨迹控制；变参数模型；仿真- 47
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发布时间：2020-08-12 -
金属质个性化手术模板的全数字化快速设计及制造
摘要：为满足手术模板对快速成型、精确定位和个性化的要求，基于逆向工程结合正向建模设计和选区激光熔化快速成型技术提出了一种全数字化设计、制造金属质个性化手术模板的方法。分析了手术模板的医学需求，从成型方式以及扫描策略两方面提出缩减成型时间、减轻成型件重量以及减少热变形的方案。分别研究了致密态成型和非致密态成型两种工艺，其中非致密态成型采用高扫描速度实现，成型过程采用邻层互错、正交及分区扫描策略。利用上述方法，成功设计了一套手术模板，并分别利用致密态以及非致密态两种方式对模板成型。结果表明，模板尺寸精度达±0.5 mm；另外，与致密态成型方式相比，非致密态方式的成型时间减少了43.3%，模板重量减轻了18%。该方法成型的手术模板已成功应用于临床。关键词：全数字化设计；金属质个性化手术模板；激光熔化；快速成型- 50
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发布时间：2020-08-12 -
飞行器制导控制半实物系统采样步长的优化设计
摘要：为了提高飞行器制导控制系统半实物仿真的仿真精度，提出通过合理选择采样步长，优化仿真实时性来协调系统计算能力与仿真精度之间关系的思想。建立了制导控制半实物仿真系统的模型，依据采样控制原理推论出约束半实物仿真采样步长的主要条件。依据优化原则，建立了满足数值计算精度及稳定性的约束条件，推导出优化的采样步长。最后，对制导控制系统进行半实物仿真。系统软件采用C语言编写了飞行器的六自由度运动方程，硬件为三轴转台系统和Vxworks操作系统的嵌入式仿真机，并在转台内框加入陀螺实现稳定控制。结果表明，在优化设计的采样步长1 ms下，系统的实时性能够满足制导控制仿真精度及稳定性要求。在不增加系统软硬件负担的情况下，提升了半实物系统的置信度。关键词：飞行器制导；制导控制系统；半实物仿真；实时性；采样控制；六自由度仿真- 38
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发布时间：2020-08-12 -
UV-LIGA技术制作微型螺旋形加速度开关
摘要：微型加速度开关是用于空间飞行体中感受加速度并完成致动的重要惯性器件。本文采用UV-LIGA技术，结合SU-8厚胶工艺、微电铸工艺以及牺牲层技术，制作了微型螺旋形加速度开关。研究了牺牲层工艺、SU-8光刻技术以及螺旋形弹簧形变控制等微细加工的工艺细节；分析了多种牺牲层材料的特性，优选了与工艺相适应的Zn牺牲层体系，解决了微结构易脱落的工艺问题。通过优化微电铸工艺来减小金属膜层的内应力，优化牺牲层释放工艺来避免腐蚀过程对弹簧膜结构的冲击。实验结果表明，通过工艺优化可得到平整的微型螺旋形弹簧—质量块结构，螺旋弹簧厚度为20 μm，质量块厚度达200 μm，本文的工作可为大批量、低成本地研制微型加速度开关提供工艺基础。关键词：UV-LIGA；SU-8光刻；加速度触发开关；牺牲层技术- 41
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发布时间：2020-08-12 -
临近空间光学遥感器热设计
摘要：为了保证光学遥感器在平流层空间热环境中安全可靠地工作，对工作在平流层内的光学遥感器进行了热分析。分析了运行在25 km以上空间的飞艇要经历的平流层的环境特点，包括平流层内的大气密度、温度分布等。建立了平流层光学遥感器的传热数学模型，分析了遥感器的迎风面、侧面和背风面在顺风飞行和逆风飞行情况下的对流情况，计算得到在逆风飞行和顺风飞行时迎风面、侧面、背风面的对流换热系数分别为5.009，8.259，3.33 W/(m2•K)和2.609，2.959，1.005 W/(m2•K)。最后，根据稳态换热平衡方程，利用热分析软件分析了光学遥感器在两种极端工况下的温度场分布。结果显示，采用热控措施后光学遥感器的轴向温差从15°减小到了2.7℃,飞艇与空气的对流换热系数随着它们之间的相对速度的增大而增大。结果表明，本文采用的热控手段可以减小遥感器的温差，这为进一步开展平流层光学遥感器的热分析奠定了基础。关键词：平流层;光学遥感器;对流换热- 65
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发布时间：2020-08-12 -
高性能MEMS电容压力传感器的设计及其热分析
摘要：为了进一步提高接触式电容压力传感器的性能，设计了一种高性能双凹槽结构的接触式电容压力传感器，并对该传感器在高温环境中的总体性能进行了分析。推导了热传导和热弹性理论，并对影响传感器热分析的各个因素与温度的依赖关系进行了描述；在整个分析过程中，使用ANSYS软件并结合有限元方法对全尺寸传感器的热效应进行模拟。结果表明，在接触工作状态双凹槽接触式电容压力传感器的温度对输入（压力）-输出（电容）特性的影响是线性的，且线性范围内初始压力随温度的升高而降低；当温度载荷为550 K时，双凹槽结构的灵敏度为1.21×10-6 pF/Pa，比传统单凹槽的0.8×10-6 pF/Pa高出50%，表明该压力传感器有着非常优异的高温特性。关键词：双凹槽接触式电容压力传感器(DTMCPS);热分析;有限元法- 51
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发布时间：2020-08-12
微纳技术与精密机械
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频率选择表面A夹层雷达罩的传输特性
摘要：基于互导纳法设计了A夹层频率选择表面(FSS)罩壁结构并制作了平面试件和圆锥形雷达罩试件,验证了复合结构的一体化加工工艺。在微波暗室中对平板试件和FSS锥形罩进行了测试将部分测试结果与计算结果进行了比较。结果表明，A夹层加载的双层FSS带内传输损耗较小,具有一定的平顶特性,且带宽的入射角和极化稳定性较好。60°斜入射时,双层FSS的TE和TM极化的-3 dB带宽之差比相应单层FSS减小1.3 GHz;蜂窝夹芯层厚度较大时(1/4λ左右),A夹层两侧的单层FSS之间耦合较小,因而双层FSS的谐振频率与单层相同。曲面FSS雷达罩的传输特性与天线极化状态和测试方位均有关系,在主极化平面内与平面试件的结果一致,表明局部近场测试时曲率的影响较小,设计时可采取局部平面近似。关键词：频率选择表面(FSS);传输特性;雷达罩;A夹层- 53
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航天级光电编码器的信号处理系统设计
摘要：为了实现航天级光电编码器的小型化，减小航天设备的体积、重量并满足其冷备份要求，设计了具有双读数系统的航天级光电编码器信号处理系统。首先，介绍了双读数系统航天级光电编码器的精码和粗码信号处理方法以及信号处理系统的小型化和可靠性设计；然后，从光电编码器误差产生的原因及空间分布特征出发，对双读数系统航天级光电编码器进行了精度分析；最后，采用比较法，以23位高精度光电编码器作为角度基准，对该光电编码器进行了精度检测。实验结果表明：应用该信号处理系统的双读数系统光电编码器的分辨力为20″，精度σ≤30″。该系统已在工程项目中得到应用，实践表明系统的设计满足航天设备的技术要求。关键词：光电编码器；信号处理；精度分析；双读数系统- 70
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聚合物微器件压力自适应超声波精密联接
摘要：将超声波联接技术应用于聚合物微器件的联接，搭建了超声波精密联接系统。为了保证微器件在精密联接中的形状精度，选用工作频率为60 kHz的超声换能器及驱动电源为微器件提供高频、低振幅的超声波振动；以高细分步进电机驱动直线导轨控制超声波工具头的纵向移动，精确控制超声波工具头的位置，并结合力传感器实现了超声波联接过程中聚合物材料力学性能的实时检测。针对联接表面特性差异引起的联接质量不一致问题，提出了基于材料力学性能反馈的压力自适应联接方法，可以对不同零件提供自适应的超声波能量。应用该系统对PMMA材料微器件进行了联接实验，实验结果表明，该方法大幅提高了超声波联接的稳定性，实现了聚合物微器件的超声波精密联接关键词：聚合物微器件;超声波联接;精密联接；压力自适应- 38
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大型车载光电跟踪设备隔振基础的主动控制
摘要：为了保证大型车载光电跟踪设备的稳定工作，提出了一种跟踪架的隔振方法。采用空气弹簧加上电磁作动器实施减振，其电磁作动器采取差动布置方案，使电磁作动器的输出力与控制电流成线性关系。对几种控制方法进行了对比分析，选用绝对速度反馈控制，保证隔振基础对高频振动的隔振能力，同时避免低频振动时产生共振。最后，通过MATLAB进行仿真分析。仿真和实验结果显示，z向低频振动振幅已从5×10-5 m减至1.8×10-5 m，θx向低频振动振幅从2.2×10-5 m减至0.6×10-5 m，θy向低频振动振幅从2.0×10-5 m减至0.4×10-5 m，同时能够避免产生共振，表明采用绝对速度反馈主动控制方法可以起到较好的减振作用。关键词：车载光电跟踪设备；主动控制；电磁作动器；隔振；MATLAB；空气弹簧- 88
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单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试的系统集成
摘要：为了对微米尺度薄膜材料的力学性能进行测试，开发了一套成本较低的单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试系统。首先，根据有限元模拟优化设计测试样片，使其能够易于夹持、准确对中，以利于应力和应变的测量。接着采用三维非硅UV-LIGA微加工技术制备了Ni薄膜样片。根据单轴拉伸测试过程和硬件构成，以Visual Basic为平台编译了一套数据采集与分析系统。最后，应用该测试系统完成对电镀Ni薄膜材料性能的测试。实验结果表明，该系统能够精确测试试样应变，精度达到0.01 μm，拉伸力精度达到mN级。得到的电镀Ni薄膜材料的杨氏模量约为94.5 GPa,抗拉强度约为1.76 GPa。该系统基本满足微米尺度材料单轴微拉伸力学性能测试的需要。关键词：材料力学测试；微机电系统；单轴微拉伸；有限元模拟；UV-LIGA；杨氏模量；镍- 83
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发布时间：2020-08-12 -
多断层融合的肺CT肿瘤靶区超分辨率重建
摘要：针对由曝光不均、噪声等因素引起的病灶区CT数据漏检、边界模糊等问题，设计了一种多方向神经网络（NN）插值算法。通过融合各断层层内和层间信息，对病灶区进行精确超分辨率重建。首先，将预测网络拓展为多方向三维空间；然后，根据肿瘤特殊灰度分布特征，设计最优初始权值；最后，预测漏检数据，提高病灶区分辨率。将本文算法与当前具有代表性的3种超分辨率重建算法PCGLS法、180°线性插值、单方向神经网络方法进行比较，结果表明：本文方法实时性更好，迭代次数平均减少25.9%，重建图像病灶区定位更精确，空间分辨率更高，质心偏离度平均降低27.1%，中心偏离度平均降低23.0%，病灶面积平均减少21.5%，平均PSNR提高了1.59 dB。本算法不但适用于肺部CT图像，也可以根据具体图像特征推广到其他生物信号和遥感图像等领域中。关键词：CT图像；超分辨率重建；靶区重建；信息融合；三维预测- 75
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发布时间：2020-08-12 -
光电跟踪设备数字视频图像信息光纤传输系统设计
摘要：为提高光电跟踪设备中数字视频图像信息的传输带宽，增强图像传输抗电磁干扰能力并减轻导电环配线工作量，开发了应用于光电跟踪设备的数字视频图像信息光纤传输系统。利用光纤传输抗干扰性强、带宽高等优势改善了数字视频图像信息的传输质量，增大了数据传输的容量。在发送端将并行的数字视频信息串行化，提供给光纤模块，电信号转换为光信号，通过光纤传输到接收端；在接收端光纤模块将光信号还原为高速的电信号，再经解串行化还原为原有的数据格式。场同步、行同步以及数据信息组合传输，经处理的时钟信号作为全局时钟单独传输。实验结果表明：利用光纤传输高速数字视频信息，图像正确，带宽达到1.25 Gbit，相机时钟频率可达62.5 MHz，数据传输延时为222 ns左右，最大为236 ns，时钟信号的边沿可对齐数据的有效位置。关键词：光电跟踪设备；光纤传输;数字视频;时钟恢复- 73
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发布时间：2020-08-12 -
工业CT图像环形伪影校正
摘要：为了去除工业CT图像中的环形伪影，提高CT重建图像质量以及后续处理和量化分析的精度，提出了一种基于投影正弦图的新型校正方法。首先，采用S-L滤波器对原始投影数据进行滤波，增强伪影信息。接着，对滤波后的投影数据进行线积分，并采用差分处理，进一步增大伪影与工件轮廓的差异。然后，按照插值次数对差分后的投影数据进行插值平均，并根据正态分布选取自动查找伪影的位置。最后，结合线性插值与线性外推的方法对环形伪影处投影数据进行校正。对含有环形伪影的实际CT图像进行了校正实验，结果表明，与基于极坐标变换、小波-FFT滤波的校正方法相比，该方法校正后的灰度图像信噪比增益达1.688 dB，有效地消除了环形伪影，同时又很好地保持了图像边缘及分辨率。对探测器故障或性能不稳定引起的间断的环形伪影校正效果良好。关键词：计算机断层扫描；CT图像；环形伪影；伪影定位；线性插值- 50
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发布时间：2020-08-12 -
采用双线性插值收缩的图像修复方法
摘要：针对Criminisi等人提出的基于样本的图像修复算法存在修复耗时长、效率低的问题，提出一种采用双线性插值算法收缩待修复的图像，并结合样本块进行图像修复的方法。首先，采用双线型插值算法将待修复图像的长宽同时收缩0.2～0.5倍，在收缩图像的目标区域中计算优先级最高的目标像素点,并在源区域中搜索最佳匹配修复块。然后，在待修复图像中根据一定规则找到对应的优先级最高的目标像素点和最佳匹配修复块，并将其填充到待修复图像的修复区域，循环运行直到目标区域修复完毕。实验结果表明，采用本文提出的算法进行图像修复时，其时效约为Criminisi等人提出的算法的5～40倍，该方法可以在获得高的修复效率同时保持良好的修复质量。关键词：图像修复；收缩图像；样本匹配；双线性插值；效率- 83
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发布时间：2020-08-12
信息科学
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