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最新刊期
2011 年 第 5 期
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大屏背投激光显示广角镜头的设计
摘要：研究了背投激光显示广角投影镜头的设计,并给出了1个162.6 cm(64 in)背投激光显示广角镜头的设计实例。投影镜头前的光学引擎采用数字光处理显示方式,并应用数字微镜晶片(DMD)进行数字光学处理。系统焦距为7.38 mm;设计波长为F,d,C;F数为2.46;全视场达到100°;在空间调制器DMD的Nyquist频率处,90%以上视场的MTF>0.6。系统渐晕系数为负,提高了投影显示像面边缘的光照度;全视场畸变<1.4%;1个像元尺寸内集中了点目标能量的90%以上。系统中使用了1个直角棱镜对光路进行折叠,减小了镜头长度,使棱镜展开后系统全长为259 mm。此外,该镜头只使用了1个二次项为0的非球面(高次项至8次),保证了镜头加工的可行性。设计结果显示,本文提出的设计方法有利于降低投影系统成本,实现产业化生产。关键词：背投式激光显示系统;广角镜头;数字微镜晶片- 62
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发布时间：2020-08-12 -
太阳辐照500 m口径球面射电望远镜的温度分布
摘要：为了掌握500 m口径球面射电望远镜(FAST)在太阳辐照下的温度分布,弱化它的"太阳灶"问题,保护馈源舱内相关仪器,对太阳辐照FAST温度场进行了研究,包括太阳相关参数研究、"太阳灶"问题解析及热流计算、台址地貌对FAST的阳光遮挡及不同工况下的FAST温度分布等。结果表明,FAST馈源舱温度分布不仅与反射面反射率、孔隙率和辐照时间有关,而且与馈源舱防护罩的反射率、材料、焦舱位置、微波入口直径等因素有关。当反射面反射率为0.2、孔隙率为0.4时,馈源舱最高温度为47.56 ℃,时间约在T12:00;反射面最高温度为68.34 ℃时,时间是在T14:00,此时与反射面最低温度为35.03 ℃时的温差为33.31 ℃;文章还计算了形成太阳灶的时间域,最后为FAST的相关设计及使用提出了意见和建议。关键词：500 m口径球面射电望远镜;太阳灶;馈源舱;反射面;温度分布- 52
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发布时间：2020-08-12 -
Y孔分形频率选择表面的设计
摘要：提出了将分形理论应用于频率选择表面(FSS)设计,以使单屏FSS具有多频谐振特性,进一步满足现代通信设备对多频带及集成化的要求。首先,以结构对称、抗交叉极化特性好的Y孔单元为例,经过递归、迭代产生二阶Y孔分形单元,给出计算单元几何分布的公式。然后,结合Floquet周期条件,应用全波周期矩量法得到描述FSS表面电流分布的电场积分方程,定量分析了入射电磁波在不同极化方式下Y孔分形FSS单元的极子长度、孔径宽度等结构参数及排布方式对其频率响应特性的影响。最后,采用成熟的镀膜、光刻工艺制备Y环分形FSS样件并在半电波暗室进行FSS传输特性测试。结果表明,在第一谐振波长的经验估算值约为0.79×(4倍极子长度),孔径宽度W由1 mm增至1.5 mm时,带宽展宽了650 MHz,角度稳定性对单元排布方式较敏感。得到的测试结果与数值结果一致,表明单屏分形FSS具有多频谐振的特性,其透过率及-3 dB带宽均可通过参数优化满足工程应用基本要求。关键词：频率选择表面(FSS);分形单元;周期矩量法;多频带- 55
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发布时间：2020-08-12 -
X射线CT系统投影旋转中心的测量
摘要：为了精确测量X射线CT成像系统的投影旋转中心坐标,校准投影几何坐标系,消除由其定位误差引起的CT图像伪影,在概述现有方法优缺点的基础上,分析推导了两个引理:"质点扫描一圈,其投影地址的积分为零"以及"任意两质点扫描投影正弦线的交点坐标之和为零"。依据上述引理,设定合适阈值对扫描得到的正弦图进行二值化分割,根据分割结果得到所有穿过物体射线的投影地址,计算这些投影地址的均值获得了投影旋转中心的坐标。实验结果表明,该方法能够高精度地测量投影旋转中心,有效地提高旋转中心校正后的重建图像质量,重复测量精度为0.08个像素。关键词：X射线CT成像;旋转中心;投影地址- 48
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多像素光子计数器在单光子探测中的应用
摘要：为提高多像素光子计数器(MPPC)的光子探测效率,量子效率和动态探测范围,研究了MPPC的光子探测性能,特别是光子分辨能力。以MPPC作为光子探测器件,采用半导体制冷降噪技术及信号外触发技术将其温度稳定在15 ℃,暗噪声降低为6.5×10-4count/pulse;采用统计学方法,利用泊松分布拟合MPPC输出信号。结果显示,衰减后的入射脉冲光强分布符合泊松分布的特性;根据MPPC的光子探测效率,分析计算出MPPC的能量分辨率;综合脉冲分布特性及能量分辨率,得出了入射到MPPC上的光脉冲能量的平均值。实验结果表明,MPPC在532 nm波长下,能量分辨率为1.96×10-18 J;不同衰减倍率下,入射到MPPC的光脉冲平均光子数分别为1.665和4.201;显示MPPC具有光子分辨能力,适用于大动态范围的弱光探测。关键词：光子计数器;多像素;光子分辨;能量分辨率;泊松分布- 54
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利用晶体多重衍射进行同步辐射光子能量标定
摘要：介绍了多重衍射的基本原理,包括多重衍射的指标化、衍射光强度的计算和入射光方向的确定,并根据晶体多重衍射现象提出了入射X光能量的标定方法。从理论上讲,使用该标定方法在角度扫描精度为1″时,光子能量标定精度可达到1 eV。在上海光源14B衍射光束线上对提出的标定方法进行了实验验证,在10 keV处用Si(111)为主衍射收集了180°Φ扫描衍射谱,对其中的衍射谷进行了指标化,并根据指标化的结果计算得到标定能量为10.06 keV。该实验结果与理论结果相符,验证了在角度扫描精度满足实验要求时,通过该标定方法可进行高精度的光子能量标定。关键词：多重衍射;同步辐射;光子能量标定;Φ扫描;衍射谷- 59
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大功率TEA CO2激光器的电磁辐射测试及屏蔽方舱设计
摘要：为了抑制大功率TEA CO2激光器对其他电子设备的电磁干扰,在测量并分析激光器的近场电磁辐射特性的基础上,设计了电磁屏蔽方舱并进行了实验验证。根据大功率TEA CO2激光器的工作原理,分析了激光器工作过程中的主要电磁辐射源;结合电磁辐射理论与激光器的实际结构,确定了电磁辐射测试的主要部位为火花开关、主回路、激光器出光口处。分析测试结果,得到了激光器近场不同方位的主要辐射频率及辐射场特性,据此设计了屏蔽方舱,并在屏蔽方舱门处进行了屏蔽效能验证。结果表明:大功率TEA CO2激光器在近场区的电磁辐射源为磁场源,据此设计的屏蔽方舱其屏蔽效能整体达到40 dB以上,部分频率的屏蔽效能达到60 dB以上。关键词：大功率TEA CO2激光器;电磁辐射;近场探头;电磁兼容;屏蔽方舱;屏蔽效能- 27
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仿生复眼接收系统设计与实验
摘要：以生物视觉成像和目标识别为研究背景,深入研究了光学复眼的结构与拼接以及基于光纤耦合的光信号接收成像技术,并设计了一种可应用于凝视激光雷达的新型光学复眼接收系统。通过模仿昆虫复眼结构形式,该系统由16个透镜阵列构成,全视场角为2°。利用Zemax软件完成了光学系统设计,结合光纤耦合技术接收光信号,对复眼探测结果进行了实验研究和分析。结果表明,该接收系统能够准确地反映探测目标轮廓,探测距离可达200 m以上,在实验室获得了20 frame/s的距离图像,像点点阵间距为1.72 m×1.72 m。实验结果验证了该接收系统的合理性,表明该系统可以满足导弹末制导使用或是低空飞行器下视地形匹配。关键词：光学复眼;距离成像;接收系统- 48
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基于速度信号的扰动观测器及在光电稳定平台的应用
摘要：在闭环控制系统中引入了扰动估计和补偿来改善光电稳定平台低速性能,并提高其扰动抑制能力。提出了基于速度信号的扰动观测器,并对其各项性能进行了研究。介绍了常规的基于加速度的扰动观测器的工作原理,指出了它在光电稳定平台应用中存在的问题;通过引入平台的标称模型,构建了基于平台速度信号的扰动观测器,给出了相应的闭环控制系统结构,分析了它的输入输出特性、扰动抑制能力和鲁棒性;最后,对本文方法进行了仿真和物理实验。实验结果表明:当平台按0.5 Hz,0.6(°)/s做正弦运动时,引入本文提出的带扰动观测器的PI控制基本克服了常规PI控制存在的低速爬坡现象;对于1 Hz,6.3(°)/s的载体正弦速度扰动,平台的扰动隔离度提高了约14 dB,稳定精度从0.03°(RMS)提高到了0.0044°(RMS)。实验结果证明了本文方法的有效性。关键词：光电稳定平台;速度信号;扰动观测器;低速性能;扰动抑制;稳定精度- 48
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相关光子符合计数的实现及修正
摘要：为了实现利用非线性晶体自发参量下转换(SPDC)产生的相关光子测量光电探测器量子效率,对相关光子符合计数装置的设计及符合计数方法的系统修正进行了研究。介绍了SPDC相关光子的产生机理以及利用其进行光电探测器量子效率测量的原理。设计了两种不同的符合计数装置,"门控双通道光子符合计数装置"和"基于TAC/MCA的符合计数装置"。分析了两种计数装置符合结果的偶然符合、丢失符合、符合器死时间、探测器死时间等误差,并分别给出了修正因子及修正因子的计算和测量方法。结果表明:修正后两种方法量子效率测量结果的一致性<0.4%,均能满足量子效率符合测量的需要,提出的修正方法也具有很好的可操作性。关键词：自发参量下转换;相关光子;量子效率;符合计数- 54
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发布时间：2020-08-12
现代应用光学
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非球面精密数控研抛中研抛力的控制
摘要：提出了一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的研抛力控制方法来控制非球面数控研抛系统中的研抛力以实现恒压力研抛。研究了该方法的原理、模型、影响因素并研发了相应的实验研究系统。阐述了基于磁流变力矩伺服装置的研抛力控制原理;应用Preston方程分析了恒压力控制的重要性并基于Hertz理论建立了研抛压力模型,进而建立了研抛力控制模型,探讨了影响研抛力控制的主要因素;最后,规划了系统的研抛压力并进行了实验研究。实验结果表明:在研抛用时均为90 min的情况下,恒力研抛得到的非球面表面粗糙度为0.067 μm,表面粗糙度不均匀度为94.4%,而恒压力研抛得到的表面粗糙度为0.028 μm,表面粗糙度不均匀度为11.4%,研抛质量和效率显著提高。该方法能够独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力和研抛压力,实现非球面超精密、高效、低成本数控研抛。关键词：数控研抛;非球面;研抛力;研抛压力;磁流变力矩伺服装置- 59
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620 mm薄镜面的主动支撑结构及面形校正
摘要：为了提高大口径薄镜面望远镜主镜在不同俯仰角度的支撑面形精度,采用模态振型模式定标实时对主镜面形进行了主动校正。针对口径为620 mm,厚度为18 mm,底支撑采用36点主动支撑,侧支撑采用6点切向被动支撑的薄镜面主动支撑系统,分析了主镜自由振动时的模态振型;在进行主动校正前将其前10阶模态振型的RMS值归一化为1 000 nm,定标出相应的校正力;分析了不同俯仰角下主镜面形的变化,并采用最小二乘法用模态振形为底基函数拟合了主镜面变形,求解出主动校正力;对比校正面形和原始面形的关系,并在二次主动校正之后分析了拟合残差和校正残差的关系。最终校正结果显示,主镜竖直放置时,用最大2.23 N的校正力可将其面型RMS从27.62 nm校正到12.95 nm;主镜水平放置时,用最大0.59 N的校正力可将其面型RMS从7.68 nm校正到2.84 nm。得到的结果验证了采用模态振型校正主镜面型的可行性。关键词：主动光学;薄镜面;面形校正;支撑结构;模态振型;最小二乘法;有限元- 41
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金属微粉体脉冲输送的微特性实验
摘要：采用以脉冲为微流动基本形态、脉冲当地惯性力为主动力的微流体数字化技术进行了金属微粉体(作为流体)脉冲输送微特性的实验,以解决激光金属粉体融覆沉积工艺中微粉体的精确稳定输送问题。建立了金属微粉体脉冲输送系统;以角形铬粉为实验材料,实验研究了驱动电压U、频率f、微喷嘴内径d、输送角度θ 等4种系统参量对铬粉脉冲输送微特性(粉体输送率和输送稳定性)的影响规律;以此规律为依据,确定和选择铬粉脉冲输送的系统参量,验证粉体微输送效果。实验显示,金属微粉体脉冲输送系统具有精确稳定的脉冲输送微特性,表征输送稳定性的变异系数C·V<7%,铬粉输送率Q可达每秒几十微克量级。结果表明:微流体数字化技术可实现金属微粉体的脉冲精确稳定输送;提出的研究方法可用于不同工程应用背景的微粉体脉冲输送的理论和实验研究。关键词：脉冲输送;粉体输送;微特性;微流体数字化;激光粉体熔融沉积- 54
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发布时间：2020-08-12 -
长条形空间反射镜及其支撑结构设计
摘要：提出了一种空间反射镜柔性支撑结构,以满足反射镜在重力和温变载荷下对较高面形精度的要求。根据光学设计指标要求确定了反射镜的结构形式,根据该结构形式设计了柔性支撑结构,并利用有限元分析软件对反射镜组件进行了分析和结构优化。分析结果表明,反射镜组件的一阶固有频率达到179 Hz,在X,Y,Z3轴方向1 g重力作用下镜面面形误差RMS值分别达到5.06,4.43,7.59 nm;在3个方向1 g重力和4 ℃温升耦合作用下,镜面综合面形误差RMS值分别达到6.08,6.32,8.08 nm。实验室静态检测结果表明,反射镜在4℃温变条件下能够保证像质,力学试验结果与理论分析基本吻合;经过力学与热真空环境试验后,反射镜面形变化不明显。分析及试验结果表明,反射镜及其支撑结构设计合理,能够满足空间应用要求。关键词：空间反射镜;轻量化;柔性支撑;有限元分析;动力学测试- 56
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2X/Y直线进给轴直线轮廓误差的学习补偿方法
摘要：为了提高2X/Y直线进给轴的联动直线轮廓精度,研究了进给轴联动直线轮廓偏差的测量、评价和补偿方法。分析了直线电机驱动进给过程存在直线轮廓偏差的原因及其补偿的复杂性,给出一种基于学习的直线轮廓误差在线精密补偿方法。该方法通过激光干涉仪的2D时间基准精密测量龙门联动轴直线轮廓的实时坐标值,应用最小二乘方法评价确定理想直线方程;通过与理想直线比较得到直线偏差学习样本,建立基于最小二乘支持向量回归方法的直线偏差识别模型,以模型的在线回归计算确定偏差补偿量。最后给出了补偿量控制输出策略与补偿系统构建方案,并在自构建的直线进给轴平台上进行了在线补偿实验。结果表明,应用该方法对2X/Y直线进给轴联动的直线轮廓偏差进行在线补偿,可使轮廓精度提高53%。关键词：数控机床;直线进给轴;直线度误差;在线补偿;支持向量回归- 47
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基于差分法计算空间相机的像移速度矢量
摘要：为了实现空间相机精密像移补偿,提出了一种基于差分法的空间相机像移速度矢量计算模型。首先,应用坐标变换建立空间相机对地成像模型,分析了空间相机在垂直摄影、侧摆摄影和前后摆摄影时,目标像点与成像面之间的相对运动情况。然后,根据目标像点在成像面上的匀速运动规律,提出对像点位置坐标进行差分计算求得像移速度矢量的方法。最后,对提出的方法与基于坐标变换的像移速度矢量计算方法进行了比较。结果表明,两种计算方法的相对误差在0.1%以内,验证了该方法的正确性。该方法避免了传统坐标变换法复杂的微分计算,提高了计算速度,亦可应用于同类遥感器的像移矢量计算中。关键词：坐标变换;差分法;像移速度矢量;空间相机- 54
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异面腔四频陀螺中的模牵引效应及补偿技术
摘要：为了提高异面腔四频差动激光陀螺(NFMDLG)的精度,提出了一种利用互易偏频的零偏补偿技术。根据气体激光器经典理论,推导了NFMDLG的互易偏频和零偏的表达式。分析了NFMDLG中的左旋陀螺分别位于增益曲线左、右侧时其输出零偏的特点,指出磁圆二向色性差损导致的零偏在这两种情况下大小相同符号相反。搭建了一套可同时测量互易偏频和零偏的实验系统,通过改变NFMDLG的放电电流和腔体温度验证了理论分析。在此基础上提出利用互易偏频补偿温度和电流变化导致零偏的方案。实验结果表明,温度变化50 ℃时,采用该补偿方法后零偏在±0.01 Hz内波动;放电电流变化0.2 mA时,补偿后的零偏降低了4/5。因此互易偏频可有效补偿模牵引效应导致的零偏误差。关键词：四频差动激光陀螺;模牵引效应;放电电流;零偏补偿- 95
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毛细管电泳非接触电导检测电极结构的设计
摘要：针对毛细管电泳非接触电导检测电极间的寄生电容对检测信号的影响,研究了非接触电导检测器检测电极的结构。采用边界元素法研究了毛细管电泳非接触检测电极间的寄生电容,通过静电场软件仿真了两电极之间的电场分布,优化了非接触电导检测的电极结构。根据仿真结果提出了一种三明治式电极结构,其有效电极长度为200 μm,解决了传统电极结构寄生电容较大的问题,也克服了传统三电极结构检测电极易于折断的缺点。实验和仿真结果表明,相对于传统的电极结构,三明治式电极结构的检测器的寄生电容为10-15 F,减小了一个数量级。另外,该检测器在220 V/cm的分离场强下两种无机离子可在40 s内实现完全的分离检测。得到的结果显示三明治式的电极结构适合于毛细管电泳非接触电导检测,可以提高非接触电导检测法的灵敏度。关键词：毛细管电泳;非接触电导检测;边界元素法;电极结构;仿真- 50
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采用自适应PI控制的单框架控制力矩陀螺角动量飞轮系统的设计
摘要：设计了单框架控制力矩陀螺中的角动量飞轮分系统以提高卫星姿态控制精度。首先,从理论上分析了角动量飞轮的角速度波动对单框架控制力矩陀螺输出力矩的影响,得到当期望转速为5 000 r/min且力矩波动<0.002 Nm时,角速度波动应小于5 r/min的结论。然后,采用无刷直流电机驱动角动量飞轮,利用FPGA实现控制驱动电路,并设计自适应PI控制律以跟踪期望角速度。实验结果显示:从静止状态跟踪5 000 r/min期望转速,达到稳定状态耗时25 s, 超调量<15 r/min,稳态精度为2 r/min。通过对上位机实时采集转速数据进行分析,验证了动量飞轮分系统设计的合理性,表明其能够满足单框架控制力矩陀螺对角动量飞轮分系统的设计要求,降低了角速度波动对输出力矩的影响,进而能够提高卫星对地观测时的平台控制精度。关键词：角动量飞轮;角速度波动;无刷直流电机;自适应PI控制- 49
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基于SOC单片机的高集成度光电编码器电路设计
摘要：提出了减小光电编码器电路部分空间,缩小其结构尺寸的方法,并对编码器的电路处理进行了研究。介绍了光电编码器的基本原理、光电信号特点和信号处理的要求,分析了传统电路处理方案的特点,说明了基于放大器和比较器的传统方案是造成电路结构设计体积较大的原因。为改变传统方案,提出了用AD直通处理和分时驱动光电信号采集技术来代替传统硬件设置从而有效压缩电路部分空间的方法。介绍了编码器高集成度电路设计的实现原理,并设计了一种16位小型编码器,其电路板面积为415 mm2,,编码器体积仅为Ф25 mm×16 mm。设计实验表明,基于SOC单片机的高集成度光电编码器电路设计技术使用元器件少,电路简单、集成度高,可有效压缩传感器电路部分的空间。关键词：光电编码器;电路设计;AD直通处理;分时信号采集- 43
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汽车线束电感性串扰动态变化预测
摘要：为了预测汽车运动时其线束的电感性串扰动态变化,建立了均匀、无损、弱耦合、电小尺寸线束的电感性串扰最好、最差情况预测模型和蒙特卡罗方法改进模型。根据导线在线束内几何布置的极限位置,得到电感性串扰的最好、最差情况预测区间;基于蒙特卡罗法得到电感性串扰数学期望值,在80%置信水平下求得期望值的置信区间,置信区间即为改进的预测区间。与EMC Studio仿真软件结果的比较显示,低于5 MHz时,所选位置的线束串扰都在长度为5 dB最好、最差预测区间内,多数位置线束串扰在长度为3 dB蒙特卡罗改进区间内,改进的预测区间缩小了40%;高于5 MHz时,电尺寸趋于电大,误差变大。建立的两个汽车线束电感性串扰预测模型能够根据不同精度要求快速预测电感性串扰动态变化。关键词：电感性串扰;汽车线束;电磁兼容;蒙特卡罗法- 40
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谐波减速器的非线性摩擦建模及补偿
摘要：针对带有谐波减速器的双框架控制力矩陀螺框架伺服系统中的非线性摩擦问题,提出了非线性摩擦建模及补偿方法。首先,根据框架伺服系统数学模型导出摩擦力矩与角加速度和电机电流的关系;然后,通过光电码盘测得的角位置计算角速率并设计估计器来估计电机端和负载端的角加速度,利用采样电流和估计的角加速度计算摩擦力矩,建立库伦+粘滞+Stribeck摩擦模型;最后,设计基于摩擦模型的前馈补偿控制器抑制非线性摩擦以提高系统控制精度。实验结果显示,与传统PID控制方法相比,伺服系统加入基于摩擦模型的前馈补偿之后,角速率误差曲线峰峰值减小28.2%,角速率误差均方值减小25.7%;表明通过基于摩擦模型的前馈补偿可以有效抑制非线性摩擦引起的角速率误差,提高伺服系统的控制精度。关键词：控制力矩陀螺;谐波减速器;非线性摩擦;加速度估计;前馈- 52
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压电泵吸程出流现象及其成因研究
摘要：研究了被动阀压电泵在方波驱动下出现的吸程出流现象,建立了被动阀压电泵的流体力学模型与振动模型,依此对吸程出流现象的物理过程进行了理论分析,推出了吸程时出口阀开启高度的计算公式。测量了吸程时压电泵在0.4,0.8,6,45 Hz等不同工作频率下出口阀的开启高度,并对公式中影响吸程出流的其余因素进行了实验验证。理论分析指出,流动惯性是产生吸程出流现象的根本原因,同时惯性流在排程中亦存在。实验结果表明,压电泵工作频率增加时出口阀的吸程开启高度会减小,出口阀刚度、入口与出口负载增大时吸程流会减小,实验结果与理论计算公式符合较好。分析认为,压电泵的输出流量应当包含容积流与惯性流两部分,在进行压电泵精密流量控制时应同时考虑这两部分的作用。关键词：压电泵;吸程出流;惯性流;精密流量控制- 40
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微纳技术与精密机械
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基于特征点的单目视觉测量方法
摘要：在目标识别、抓取和视觉蔽障的背景下,提出了一种基于特征点的单目视觉测量方法以克服特征点的匹配和单特征点提取误差对测量结果的影响。介绍了基于特征点的单目视觉测距基理。首先利用小孔成像原理,得出成像点与目标点的映射关系;然后通过对目标物和目标图像的分析,得出目标物与目标图像面积的映射关系,建立了视觉测量的直线测距模型;最后通过提取目标图像的特征点,将光心与目标物的距离关系转化为光心与特征点的距离关系。对提出的测距原理进行了实验验证,针对测量误差随距离增加而变大的现象分析了误差产生的原因,并对得到的实验数据进行了修正,修正后的误差最高为1.68%。与文献[12]得到的误差率6.72%相比,有效提高了测量精度,验证了提出方法的可行性和有效性。关键词：计算机视觉;单目视觉测量;小孔成像;图像处理;目标测距- 63
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应用特征估计的距离图像多尺度滤波
摘要：为了提取含有噪声的激光扫描距离图像中的特征,提出了一种多尺度自适应滤波方法。该方法由特征估计和多尺度滤波两部分组成。利用无嗅卡尔曼滤波器构建自适应特征估计器,估计扫描点间的几何拓扑关系,并用估计过程中所获得的Mahalanobis距离构建扩散滤波核,对原始距离像进行多尺度滤波处理。为了能够仅依靠单一模型实现对环境中不同几何元素的有效估计,介绍了一种根据距离像局部特性进行自适应调整的曲线估计模型。试验结果表明,在噪声方差为2.25×10-4 m2时,经自适应滤波处理后的图像的最高峰值信噪比增益达10.55 dB,均方误差减小58.24%。与基于固定模型的滤波相比,本文所述自适应模型滤波法能够使特征提取的正确率提高10%,而时间消耗减少55%。关键词：自适应滤波;特征估计;尺度空间;无嗅卡尔曼滤波器;激光测距仪- 41
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惯导平台下舰载光电搜索跟踪系统的控制
摘要：针对雷达引导偏差过大影响舰载光电设备迅速跟踪来袭目标,导致光电对抗能力减弱的问题,在惯导平台下提出了一种半自动搜索与电视跟踪技术相结合的控制算法,并应用于光电搜索跟踪系统中。该控制设计主要分为两步:雷达引导下,判断数引偏差是否超过当前视场,随即将人工干预转为自动搜索;当目标在搜索视场内对比度满足图像提取阈值要求时,利用CA模型将最小二乘法求出的惯导速度数据前馈到速度回路,并结合电视脱靶量信息完成电视跟踪的闭环控制。实验显示,该算法对于大引导偏差下的目标稳定捕获距离为16.4 km,比传统方法捕获距离提高了11 km,实现了在半自动目标搜索、稳定捕获跟踪的同时,缩短了雷达引导偏差过大情况下的目标稳定捕获时间,提高了光电对抗能力。关键词：惯导平台;CA模型;搜索跟踪;舰载光电系统- 39
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发布时间：2020-08-12 -
二维柔性拼接标定方法
摘要：针对大视场摄像机标定中高精度大尺寸靶标加工困难,小尺寸靶标标定精度不高的问题,提出了一种二维柔性拼接标定方法。二维柔性拼接靶标由多个小平面标定板(又称为子标定板)组成,每个子标定板平面上分为匹配区和扩展区,其中匹配区由编码点组成,多个子标定板通过编码点进行匹配,虚拟拼接成一个大面积的平面靶标(又称为母标定板),通过计算可以得到母标定板上的坐标值及其相应的像点,从而可以标定出摄像机的内参数。仿真和实验结果表明,该方法和大面积的靶标标定的精度相当,当大面积标定板上的标志点和子标定板扩展区标志点数相同时,其标定相对误差为2%左右。该方法的优点在于制备标定板灵活方便,可以无限制地扩展标定面积。关键词：摄像机标定;大视场;柔性拼接;子标定板;母标定板- 45
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发布时间：2020-08-12 -
采用改进投影梯度非负矩阵分解和非采样Contourlet变换的图像融合方法
摘要：针对非负矩阵分解(NMF)算法时间复杂度较高,而投影梯度(Projected Gradient, PG)优化方法可以大幅降低NMF约束优化迭代问题的时间复杂度,提出一种基于改进的投影梯度NMF(IPGNMF)和非采样Contourlet变换(NSCT)相结合的图像融合方法。采用NSCT对已配准的源图像进行多尺度、多方向的分解,将分解后的低频部分作为原始数据,利用IPGNMF得到包含特征基的低通子带系数;高频部分应用了一种基于邻域一致性测度(NHM)的局部自适应融合规则得到各带通方向子带系数。经过NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明,融合结果在主观和客观评价上均优于NSWT方法、IPGNMF方法和NSCT方法。与NSCT法相比,实验所采用的两组图像的信息熵、清晰度和Q指标分别提高了0.062 7%、0.901%、3.120 1%和 2.769%、2.203%、1.049%。关键词：图像融合;非负矩阵分解;投影梯度;非采样Contourlet变换- 46
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发布时间：2020-08-12 -
伺服系统中滚珠丝杠的温度场模型
摘要：分析了伺服系统中丝杠螺母的热特性规律,对丝杠温度场进行了简化建模,以快速准确地预测丝杠温度分布及变化。简化模型能较好地预测丝杠温升过程,但稳态误差较大;通过引进时间修正系数修正了该简化模型,修正后的模型能较好地预测丝杠的稳态温度,但对温度上升过程的预测误差较大;鉴于两个模型的特点,基于分段建模的思想,建立了丝杠温度场分段模型,并辨识了模型参数。实验结果表明,不同单热源实验条件下,预测温度误差值在0.5 ℃以内;双热源实验条件下,预测温度误差值在0.8 ℃以内;显示该模型能较好地预测丝杠温度随时间的变化。关键词：滚珠丝杠;温度场;分段模型;参数辨识- 53
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改进的光流运动图像分析方法及其应用
摘要：针对传统光流运动图像分析方法运动估计精度低且易受各种干扰等缺点,提出一种基于梯度阈值的五置信点约束的改进光流算法。该方法采用五置信点加权法处理像素时间和空间梯度值,减小了单个像素受噪声的影响。对基本光流约束方程进行了梯度阈值处理,剔除了光流场中不利于运动估计的干扰数据,提高了运动图像的运动估计精度。实验分别采用传统算法和改进算法对全局和局部运动场景的视频图像序列进行光流计算,结果表明,该改进光流算法运动估计精度高、抗干扰性强,能准确地反映场景全局运动及场景中的局部运动,比传统的光流算法具有更好的鲁棒性和收敛性,且运算时间缩短了1/3。该光流算法在行车环境传感、交通流分析中具有潜在的应用价值。关键词：光流;图像分析;运动分析;置信点;梯度阈值- 35
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相位差异散斑法图像复原技术
摘要：为了克服大气湍流和光学成像系统像差引起的波前相位畸变,提出利用相位差异散斑法同时采集焦面和离焦面通道的单帧短曝光图像来估算波前相位畸变。结合夏克哈特曼波前探测器设计了针对扩展目标的相位差异散斑法高分辨率成像和相位估计对比实验,通过定量移动高精密平移台获得焦面和离焦面图像,并将解算的波前面形与夏克哈特曼波前探测器实测的波前面形进行对比,验证了相位差异散斑法提高图像分辨率和正确解算波前相位的能力。实验结果表明,估算的波前相位面形和夏克哈特曼实测面形趋势有较好的一致性,恢复后图像分辨率提高了12%,表明该方法是大口径光电成像系统较为理想的图像恢复技术之一。关键词：相位差异散斑;波前畸变;图像恢复;相位估计- 70
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发布时间：2020-08-12 -
面向色彩再现的多光谱图像非线性降维方法
摘要：针对多光谱图像数据维数高导致图像色彩再现过程中数据处理复杂度高的问题,提出一种多光谱图像非线性降维方法。首先根据人眼视觉系统特征,用CIE标准观察者色匹配函数对源光谱进行加权,对加权光谱采用主成分分析(PCA)方法降维来提高降维的色度精度及光照变换时的色差稳定性;然后针对因色匹配函数加权降维引起的光谱损失,采用PCA方法对损失的光谱进行降维,补偿因色度精度提升引起的光谱损失,有效提高降维的光谱精度。最后根据应用精度要求用前两步获得的主成分组合形成降维后数据。实验结果显示,提出方法的平均光谱精度为0.013 9,平均色度精度为0.705 8,色差稳定性为1.950 6,比现有的线性变换PCA法和LabPQR法分别提高了14%,15%;47%,68%和82%,表明新方法在光照变换色差稳定性、光谱精度及色度精度三方面均优于现有其他算法。关键词：光谱色彩学;光谱图像;非线性降维;主成分分析;多光谱图像;光谱反射比- 55
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发布时间：2020-08-12
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