摘要：光栅作为光通信系统中的色散型波分复用器,系统通常要求其在近掠入射条件下具有高衍射效率,传统设计方法给出的光栅闪耀角大,工艺上不易实现。基于光栅电磁场理论,提出用光栅互易定理计算光栅槽形初始值,结合衍射效率等高线法优化光栅槽形的设计方法—互易定理优化法。结果表明,C波段TM波-1级峰值衍射效率理论值为94.9%,测量值为92.1%。较传统光栅设计方法,互易定理优化法的应用降低了光通信光栅的制作难度,提高了衍射效率,为掠入射光栅的研制提供了更好的途径。

摘要：杂草识别是变量喷雾和物理方法精确除草的前提。利用自主设计的地面成像光谱系统在自然环境下获取了胡萝卜幼苗以及马齿苋、牛筋草和地锦等杂草在380～760 nm波长区间的高光谱数据,通过对数据归一化消除光照条件的影响之后,运用逐步法进行波段选择,采用Fisher线性判别方法对杂草与胡萝卜幼苗进行了识别。结果表明,当把每种杂草都作为一类加以精细区分时,运用选择的8个波段建立模型对杂草和胡萝卜幼苗的识别率达85%左右;当把杂草整体作为一类与胡萝卜幼苗进行区分时,运用选择的7个波段识别率高于91%。同时为了设计低成本的杂草识别系统,通过穷举法选择最优的2和3波段组合,其中最优3波段组合对杂草胡萝卜幼苗的识别能力与逐步法选择的5个波段相当,整体识别率达89%。此外发现,红边波段对杂草有着显著的识别能力。

摘要：为了实现钢铁等金属熔炼过程中实时、在线监测元素组分含量,设计了一种远程双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)分析系统,对远距离的样品进行非接触式远程测量、成分分析。首先利用固体标准钢样对系统进行了测试以及标定,为下一步利用此系统在线监测熔融钢液组分含量提供了基础。实验结果表明:激光远距离聚焦光斑在1 mm左右;双脉冲烧蚀比单脉冲烧蚀深度深很多;双脉冲最佳延时在不同距离下不一致;3.1 m处双脉冲增强效果比2.1 m处更好,其中Ti(Ⅰ)319.99 nrn增强最显著为5.19倍;各种元素的标定曲线相关系数r都在0.99左右,重复精度(RSD)基本都小于5%,测量偏差(RMSE)都小于0.021%,2.1m处的检出限相比3.1 m处更低,2.1 m处多数元素检出限小于500 ppm。

摘要：高分辨率测温技术是海底热流探测中的关键技术之一.本文基于测温精度高、稳定性良好的Pt1000铂电阻,采用电桥反转激励电路原理设计了一种低噪声、高分辨率测温电路.海底原位测试结果表明:基于该电路原理的第1版电路板(V1)在1.2°C～2.7°C的温度波动量为1.960～1.990mK,峰-峰值分辨率为0.980～0.995mK;第2版电路板(V2)在1.2°C～1.3°C的温度波动量为2.260mK,峰-峰值分辨率为1.130mK.这说明本文已经实现了Pt1000铂电阻的mK级高分辨率测温.将该测温方案应用于海底热流探测技术中,可获得较高精度的地热参数,且由峰-峰值分辨率带来的地温梯度测量误差将在3%以内.

摘要：噪声前置放大器是磁共振射频接收子系统中的重要组件,它的性能优劣直接决定了最终磁共振图像的好坏.目前市场上的低噪声前置放大器大多基于中高场磁共振系统开发,而针对低场磁共振系统的很少;另外,商用低场磁共振系统的低噪声前置放大器价格相对较贵,并且多采用两级放大结构,结构复杂、调试难度大、成本相对较高.在此背景下,针对0.5 T低场磁共振设备利用Keysight公司的先进设计系统(ADS)软件对低噪声前置放大器进行研究设计,采用一级放大结构,探索电路设计与布局对放大器性能的影响.实测结果表明自主设计的低噪声前置放大器在21 MHz共振频率附近噪声系数为0.5 dB左右,增益达到了30 dB,能够满足低场磁共振应用的要求.

摘要：从理论上分析了相位失配与材料吸收在利用GaSe非线性差频产生太赫兹(THz)波中的影响,计算得到了4种不同情况下的晶体最佳长度值和相应THz最大功率,计算了角度失配对于相位失配的影响,计算结果为非线性光学差频实验提供了重要参考依据和理论设计基础.

摘要：随着微电子及微纳加工技术的飞速发展,电子器件的发热和热管理成为制约器件性能进一步提升的关键因素,微纳结构的热物性是电子器件热设计中最关键的参数之一,因而对微纳结构材料的热物性进行测量,对于微纳器件和材料的热设计和热优化具有极为重要的意义。基于光热反射法,利用双波长飞秒激光抽运探测热反射系统对微纳结构材料的热物性进行了测量。此外,还通过样品表面的微区热扫描,实现了对微纳结构形貌和热性质的对比和表征,并分析了系统的空间分辨率。

摘要：利用石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)结合基于Lab-VIEW设计的数字频率锁定技术建立了一套气体实时探测系统,该方案使用3f信号作为误差反馈信号,将激光器锁定在待测气体吸收峰的中心位置,保证了长时间测量的准确度并且提高了探测效率.实验中采用中心波长位于1.396μm的DFB半导体激光器作为光源,选择常压下空气中的水汽作为研究对象,对系统性能进行了测试,并对影响影响系统探测灵敏度的主要因素进行了分析.实验结果表明,该系统可以将激光器稳定在±0.001 cm^(-1)范围内,对激光器长时间工作时的波长漂移起到了很好的抑制作用,系统的检测限约为1 ppm,该方案可以直接应用于工业气监测、痕量污染物实时测量等领域.

摘要：针对传统磁声电无损检测中超声换能器的超声带宽较窄的特点以及压电超声激励探头在磁场环境下存在电磁干扰的问题,基于光声效应提出一种采用碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNTs-PDMS)复合薄膜作为光声转换途径的光声换能器(PAT)。利用涂布法在石英玻璃上得到用于光热转换的CNTs 薄膜,随后将高热膨胀系数的聚二甲基硅氧烷(PDMS)旋涂于CNTs 薄膜上方用于脉冲超声的产生,并对制作的CNTs-PDMS 复合薄膜PAT 进行超声场测试。最后,设计实验系统,将复合薄膜PAT 用于磁声电无损检测中。在532 nm 脉冲激光激励下,复合薄膜PAT能产生5.7 MPa 的声压,且具有约17 MHz 的-6 dB 超声带宽。搭建的磁声电无损检测实验系统能够准确定位样品铝合金的缺陷位置,所提出的复合薄膜PAT 有望替代电子超声换能器实现极端和高要求场合下的应用需求。

摘要：提出了一种将推力器置于多自由度机械臂末端,并对末端推力进行矢量控制的四自由度串联机械臂。首先,对推力矢量控制的理论意义及研究现状进行了简要介绍,并提出了研究方向;其次,对该串联机械臂的结构和连杆参数进行了分析,采用D-H参数法建立了该机械臂的运动学模型,并采用代数法求解出正向和逆向运动学方程;最后,利用MATLAB中的robotics工具箱仿真分析了该机械臂的工作范围,并通过算例验证了所求解的运动学方程的正确性。结果表明,该结构类型的机械臂可作为推力器,并通过推力矢量控制方法调整空间飞行器的位姿。