摘要：利用波前编码技术为红外光学系统进行无热化设计可提高其在不同均匀工作温度下的适应能力,但针对温度突变、成像系统内温度分布不均情况,波前编码技术是否能正常进行成像及其适用的温度范围还有待进一步研究.为简化分析流程,采用温度梯度模型来仿真非稳态下的温度变化.利用温度梯度模型来定性分析光学系统在轴向、径向温度梯度为系统引入的附加像差.计算两个方向下的光程差变化来比较两种温度梯度环境下系统的成像性能差异.在此基础上,为非稳态温度环境下红外光学系统的设计建立了结合光/机/热分析的无热化设计流程,通过ZEMAX设计了一套最大轴向尺寸为85 mm、最大径向尺寸为25 mm的红外光学系统,通过SolidWorks加载轴向和径向的热形变,探究所设计的系统能够适用的温度梯度范围.结果表明,结合光/机/热分析的无热化设计流程可以有效表明系统在非稳态温度下的成像情况.对上述采用三次相位板进行无热化设计的红外光学系统,在非稳态温度下可以适应±10℃的轴向温差范围,但是仅可以适应±1℃的径向温差范围.因此在进行红外波前编码光学系统的无热化设计时,需要对径向方向进行重点优化.

摘要：应力是引起采矿工程地下空间围岩变形与破坏的根本驱动力,大范围、高集中应力是煤矿井下采动应力的显著特点。煤矿井下应力场包括原岩应力场、采动应力场及支护应力场,三者共同构成井下综合应力场。以应力为主线,论述煤矿井下围岩应力演化特征及围岩控制理论与技术。在原岩应力方面,基于大量现场地应力测量数据,详细分析我国煤矿井下地应力场分布特征及影响因素。在采动应力方面,采用理论分析、数值模拟、相似模拟和现场监测相结合的方法,从多个维度综合研究掘进工作面与巷道围岩应力的演变过程,分析采煤工作面周围的采动应力演化特征及主要影响因素。在支护应力方面,自主研发一系列巷道支护测试及模拟试验平台,系统开展锚杆及护表构件在多种复杂受力状态下的测试试验,揭示它们的力学响应特征及破坏机制。深入研究各种支护方式在支护结构自身及围岩中产生的支护应力场分布特征及演化规律。在研究原岩应力、采动应力及支护应力的基础上,分析围岩表面支护、锚固、改性、卸压及联合法的围岩控制机制、设计方法、支护加固材料及控制技术。应用实例重点介绍水力压裂卸压技术、支护+改性+卸压协同控制技术,井下试验与应用表明,基于采动应力演化的围岩控制技术显著提高了巷道围岩稳定性和安全程度,取得良好的围岩控制效果。最后,分析煤矿井下应力场研究及巷道围岩控制中存在的问题,并对未来围岩应力测试与分析、围岩控制理论与技术发展趋势进行展望。

摘要：该文将组分梯度引入HgCdTe探测器结构设计中,提出了一种可以降低PN结附近热激发载流子浓度的方法。建立暗电流机制模型,分析高温下暗电流成份,分析结果表明,降低热激发载流子浓度对结区的影响是提高器件工作温度的关键。利用组分梯度在PN结附近构建不同的电场,不同电场下样品暗电流和噪声电流随温度的变化曲线表明,构建的电场越强,降低结区附近热激发载流子浓度的效果越明显。通过数据分析,提出构建103 V/cm量级的组分梯度内建电场可抑制热激发载流子向结区的扩散运动,有效地降低结区附近热激发载流子浓度。

摘要：针对深空探测对长寿命碳纳米管场发射阴极的应用需求,从CNTs场发射阴极失效的机制分析出发,提出了长寿命CNTs场发射阴极的性能优化方案。采用图形化设计的CNTs发射簇结构可有效降低CNTs发射体表面的场强屏蔽效应,提升阴极的有效发射面积,避免电流集中于部分CNTs从而引起热量累积。提出一种转移键合工艺,将CNTs发射体与衬底的接触由分子力维持转变为金属层熔融键合,提高阴极的机械稳定性并降低了电/热阻抗。在高真空环境下对样机进行性能测试,优化后的CNTs场发射阴极样机实现了0~1 mA的电流范围、550 h的连续发射试验,证明了阴极优化后的长周期稳定性。

摘要：针对1.31μm半导体激光器工作时,远场发散角过大以及AlGaInAs/GaAs材料体系中Al组分的氧化导致器件性能下降问题。提出了在InGaAsP/InP结构基础上,上下波导层采用GaAsP材料,与由InGaAsP材料构成的有源区形成异质结结构。相比同质结构制作的波导层,异质结波导层结构依据不同材料的折射率不同,实现有源层和波导层之间较大的折射率差,从而达到更好的波导限制。对1.31μm激光器中的In_(1-x)Ga_(x)As_(y)P_(1-y)材料组分进行理论计算,并根据该材料的折射率和晶格常数,对GaAs_(y)P_(1-y)材料组分、厚度进行理论计算。使用ALDS仿真软件,对同质结波导层和异质结波导层两种结构进行模拟分析。最后确定使用100 nm厚度的GaAs_(0.145)P_(0.855)材料分别作为波导层和限制层,有效减小远场垂直发散角,提高了激光器发射的光束在空间分布的圆对称形态。

摘要：为了给干冰粉热冲击破岩现场设定施工参数设计提供参考,并对关键工程结构进行全面的安全评价,首次在居民区附近明挖隧道中进行了隧道开挖工程干冰粉热冲击破岩现场试验。在试验中通过压力传感器获得干冰粉致裂筒内部压力变化曲线,使用振动和噪音监测系统监测破岩过程中隧道结构的噪音和振动响应。通过希尔伯特黄变换对振动信号进行分解和特征提取,通过振动能量时域分布和频域分布特征获得振动安全评价参数。研究结果表明:(1)干冰气动破岩最大振动速度在砼冠梁8 m处衰减至50 mm·s^(-1)以下,满足安全质点振动速度要求,噪音在4 m处仅为83 dB,对周边居民生活影响很小;(2)干冰破岩诱发振动速度整体上呈衰减趋势,且符合乘幂函数衰减,可以划分为振动速度缓慢降低区(2.5~10 m)和稳定区(>10 m)两个区域;(3)干冰粉致裂管破裂压力在40~60 MPa,干冰粉热冲击破岩是冲击波和高能气体共同作用致裂岩石,可以分为3个阶段,其中高能气体的气楔作用在岩体损伤中占主导作用;(4)HHT与傅里叶变换分析相比更适用于处理振动信号,获得振动速度峰值和主频率后计算振动最大位移可以更好地对隧道结构进行安全评估。干冰粉热冲击破岩是一种比传统钻爆法更加安全的破岩技术,振动弱,噪音小,适合在城市敏感区域应用。

摘要：与传统压电式超声换能器相比,基于微机电系统微加工技术制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、灵敏度高、一致性好、易于集成等优势,在医学超声成像中具有广阔的应用前景。该文针对研制的矩形CMUT器件,开展硅油介质中CMUT发射、接收声场特性的理论分析及实验验证研究。首先,针对CMUT阵元结构特征和工作原理,根据指向性函数理论和Bridge乘积原理,建立了矩形CMUT阵元指向性函数分析模型。此基础上,分析微元数目以及谐振频率对CMUT指向性的影响规律。最后,针对7 mm×7 mm二维矩形CMUT在硅油介质中的发射和接收特性进行了实验验证,测试表明发射指向性曲线与仿真理论曲线基本吻合;此外,CMUT接收与发射指向性的测试表明,收发指向性具有一致性,从而验证了声场的互易性。该文的研究对CMUT器件的封装设计以及基于CMUT阵列的乳腺超声CT成像系统的研制具有重要参考价值。

摘要：为实现海底沉积物在原位环境的模拟测量,设计海底环境模拟三轴加压系统。通过围压、反压、轴压3个加压单元,组合实现模拟海底沉积物所受的水深压力和埋深压力。建立液压加压单元的数学模型,通过水介质的割线体积弹性模量方程得出不同条件下水的体积弹性模量,研究不同温度、压力和海水盐度对加压系统加压性能的影响。经过分析与测试得出:每1℃温度变化、每1 MPa压力变化、每1‰盐度变化对加压系统加压效果的影响分别为0.36%、0.14%、0.21%;通过模拟环境波动引发水的体积弹性模量变化,导致测试仓产生0.6 MPa压力扰动变化,系统自动恢复稳定状态的调节时间不超过5 s。实验表明系统的超调量小于0.05 MPa,1~10 MPa的保压10 min内测试压力波动不超过±0.005 MPa。系统的压力控制特性和抗干扰性好,满足测量要求。

摘要：针对一类含有随机丢包和考虑信号量化情况下的网络控制系统,通过量化状态反馈控制方法,研究了系统的随机鲁棒稳定性问题。采用满足伯努利分布的随机变量对丢包过程进行建模;同时,采用对数量化器对传感器-控制器通道的信号进行量化,利用扇形界的方法将产生的量化误差描述为扇形界的不确定性。设计状态反馈控制器,结合所设计的量化器和随机丢包模型,利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法得到系统稳定和鲁棒稳定的充分条件。最后,利用数值仿真实例验证了所提方法的有效性。

摘要：提出了一种非侵入性的深度学习方法,用于光电容积脉搏波信号重构动脉血压信号。设计的Bi-UNet模型采用U-Net作为特征提取器,设计了双向时间处理器模块,用于提取基于个体模型的时间依赖信息。双向时间处理器模块利用BiLSTM网络有效地分析正向和反向的时间序列数据。此外,笔者采用了深度监督方法,即训练模型关注数据的各个层面特征,以提高预测波形的准确性。本文模型在重要的动脉血压波形指标收缩压、舒张压和平均动脉血压上的平均绝对误差分别达到了2.89、1.55和1.52 mmHg,标准差分别达到了2.43、1.79和1.47 mmHg。这些结果表明本文方法相比现有技术的优越性,并展示了其在实施和应用中的潜力。