摘要：设计和搭建用于湍流校正的自适应光学系统时,必须考虑大气湍流波面校正所需的系统带宽。由于通常理论估计与实际的湍流情况相差很大,本文对如何进行带宽的精确测量进行了研究。通过对500 m水平距离湍流波面的大量统计,分析了湍流波面的时间功率谱密度,得出了所需要带宽(Greenwood频率)的大小,并且首次得到了带宽需求的昼夜变化规律。实验发现,所需带宽在晚上变化缓慢,围绕10～15 Hz波动;白天变化剧烈,在20～90 Hz波动。最后,通过实验确定出了功率谱密度估计所需的采样总时间为70 s,得到的实验结果为设计和搭建更加合理的自适应光学系统提供了实验依据。

摘要：介绍了基于同心结构的Offner成像光谱仪光学系统的工作原理、结构特点及优势,综述了Offner型成像光谱仪在国内外的研究进展。较详细地介绍了国内外目前常用的三种消像差方式,即通过改变光学元件装调结构实现消像差,基于单光栅像差理论的解析方法进行消像差以及通过设计凸面全息光栅来提高光谱图像的分辨率。文中总结了Offner成像光谱仪存在的关键问题及发展趋势,强调该系统需要解决的问题的是消除系统像差,提高系统光谱分辨率、空间分辨率和对弱信号的探测能力,其发展方向为更高的分辨率和探测能力以及系统的小型化和轻量化。基于对Offner成像光谱仪的研究,文中提出了一种从凸面全息光栅与光谱仪一体化设计的角度进行消像差的思路。

摘要：传统机载光电平台框架结构限制了其载荷比,采用新型串联球面机构可以解决这一问题但缺少运动学模型作为设计支撑。基于D-H参数法,建立面向机载光电平台的串联球面机构正、逆运动学模型;采用MATLAB进行运动学模型的解算,并与多体动力学分析软件ADAMS进行比对验证模型的正确性;搭建了实验装置对实际传感器数据进行采集并进行运动学模型验证实验。实验结果表明,运动学模型在实验装置上的计算值与实测值之间的误差在5%以内且主要来自实验系统的机械加工装调误差和传感器测量误差。建立的模型为基于球面机构的光电平台视轴指向控制等应用研究奠定了基础。

摘要：采用陀螺仪直接测量光电平台内部载荷的惯性角速度构建反馈,可以在运动载体上控制视轴惯性角速度,实现稳定成像。陀螺捷联惯性稳定控制能够构建前馈,有效提高系统带宽、减小控制误差,但对陀螺安装位置有要求。本文提出了在陀螺直接反馈的机械安装条件下等价捷联稳定的控制方法,并考虑平台基座约束条件建立了动力学模型。该模型显露了光电平台基座安装刚度引入的谐振问题。针对被控对象中的一对谐振和反谐振环节,基于稳定的零极点对消设计滤波器消除谐振。综合利用陀螺直接测量的框架惯性角速度和编码器测量的机械框架相对转角构建等价捷联惯性稳定回路。在等价捷联惯性稳定回路中,采用内回路干扰抑制结合基于逆模型前馈的复合控制方法,有效拓展控制带宽,提高对指令的跟踪精度和对载体姿态晃动的隔离性能。仿真和实验结果表明:该方法有效抑制了安装基座弹性约束力矩的谐振,且与陀螺直接反馈控制相比性能更优。对幅值为1(°)/s、频率为1 Hz的典型正弦角速度指令进行跟踪,均方根误差由1.75(°)/s减小到0.23(°)/s,在1 Hz处扰动隔离度由18%减小到2%。

摘要：高通量单分散纳升/皮升液滴的制备在数字PCR、质谱分析、细胞筛选等生物医学领域至关重要,而现有的技术制备速率只能达到1000/s。本文提出了一种离心力与微喷嘴阵列相结合的微流控芯片,实现了超高通量液滴的制备。首先,对离心液滴微流控芯片进行设计,通过有限元仿真详细分析了微喷嘴尺寸、离心加速度和流量等参数对液滴尺寸的影响,获得了纳升级液滴芯片的设计参数,使用微纳加工方法制作离心式液滴生成芯片,并进行了液滴的高通量生成实验。实验与仿真结果表明:液滴尺寸与离心加速度成反向关系,与微喷嘴尺寸成正向关系,并在很大的流量范围内液滴尺寸基本不变,表现出优异的鲁棒性。本液滴生成芯片在离心加速度250g^500g下,可制备液滴直径为105~145μm,制备速率达27000个/s,且直径一致性良好(CV<3%),证明本液滴生成芯片具有超高通量的特点。

摘要：模拟羊草种子自然埋藏深度状况,设计了0、1、2和3cm共4种沙埋深度实验,研究了其出苗率及幼苗生长对沙埋深度的响应。结果表明,羊草种子出苗率随埋深的增加呈下降趋势,0cm时出苗率最高为89.3%,1和2cm时分别为81.5%和78.5%,3cm时最低(73.5%),与前三者具有显著差异。埋深对地上株高生长动态的影响主要表现在,播种后25d,0～2cm处理的羊草幼苗地上株高均高于3cm处理;播种后36d,4种处理的地上株高没有显著差异。此外,随着埋深的增加,羊草幼苗的根长、根数、根冠比呈先上升后下降趋势,叶片数呈下降趋势,绝对株高则呈上升趋势。表明1～2cm沙埋深度更适宜于羊草种子出苗及幼苗生长,而0或3cm埋深不利于其出苗和幼苗生长。

摘要：为更好实现可穿戴柔性电子的初期设计和试验验证,提出了一种基于“切割和粘贴”的柔性电子快速制备方法。首先,通过对比光刻工艺与喷墨打印工艺,提出了一种基于激光切割的微纳图案化工艺;接着,利用调节聚二甲基硅氧烷(PDMS)基体的黏附力来控制能量释放率,将带图案的薄膜结构转印到弹性基底;然后,为保证金属电极与柔性基体间紧密贴合,采用PDMS对整体结构进行了封装;最后,搭建了多通道生理信号采集系统,对所加工柔性电极进行电生理测试与医疗探索。实验结果表明:与传统柔性电子加工工艺相比,文章提出的工艺效率较高,成本较低,可在10min内完成整套工艺,同时制备的电子传感器件可以与皮肤保形接触且输出稳定信号,可为柔性电子的初期设计及后续产业化应用打下基础。

摘要：为满足光电编码器信号读出电路在集成度、体积和分辨率等方面的设计要求,文章基于伪随机编码原理和莫尔条纹光信号理论,对增量式光电编码器和绝对式光电编码器的编码原理进行研究。设计并流片了一款基于增量式与伪随机混合编码方式的高分辨率光电编码器专用集成芯片,基于350 nm CMOS工艺实现了光电探测器与读出电路的全集成。该芯片尺寸仅有4.6 mm×3.5 mm,分辨率可以达到22 bit,在50 kHz的信号周期下能同时产生精确的正弦和余弦输出信号,以及在2 MHz的时钟频率下输出数字形式的伪随机码信号,满足系统的设计指标。