摘要：为了提高弹光调制器(photoelastic modulator,PEM)的驱动效率,提出了一种基于PEM动态参数测量的阻抗匹配参数计算方法。理论分析了PEM调制幅度与驱动电压大小的关系,建立了PEM及其谐振匹配网络的等效电路模型,在此基础上推导了PEM谐振驱动电压与各个参数的关系,并设计了针对PEM动态测试的测量系统与验证方法。对谐振频率为44.822 kHz的PEM进行各项特性曲线的理论仿真与试验比较,验证了动态测量系统的可靠性,并通过数值仿真得到PEM最优匹配参数。在最优匹配参数附近选取不同匹配参数,测量实际谐振驱动电压,测量结果与仿真曲线相关性达0.996 4,变化趋势在10μF前基本吻合,且在理论最优匹配参数下,实际谐振驱动电压峰值达510 V,优于其他驱动匹配方法,接近理论最大值,相对误差小于1.16%。通过PEM等效动态参数推算的最优匹配参数,可使PEM达到最大驱动效率。

摘要：超宽带谐波混频器一般采用本振中频双工器,从本振通路引出中频信号。但是当本振频率和中频频率相近或者重叠时,难以实现本振到中频高隔离。本文采用了不同于常用谐波混频器结构,用射频中频双工器替代了本振中频双工器,从射频通路引出中频信号,设计了30~110 GHz 4次谐波混频芯片,并进行了封装实验测试。经测试,4次谐波混频器射频频率30~110 GHz,中频频率1 GHz的变频损耗小于25 dB,DC-15 GHz本振和中频端口间的隔离度可达30 dB,固定本振时中频频率DC-7 GHz变频损耗小于28 dB。因此,本设计可有效隔离频率相近的本振和中频信号,为拓宽中频带宽提供可能。

摘要：针对市面上现有的三维数字罗盘在进行地磁场检测时极易受到外界磁场的干扰进而导致测量精度低的问题,设计了一款基于最小二乘法的三维TMR(隧道磁阻效应)数字罗盘系统。对其在现实中的误差特点开展研究,在由椭球拟合法处理校正后,运用了最小二乘法开展误差补偿,补偿前其方位角精度为4.18°,补偿后其方位角精度为0.46°,结果显而易见,在精度方面拔高了一个数量级,降低了三维数字罗盘系统的方位角误差。实验结果显示,最小二乘法可以极大地提高三维数字罗盘系统的精度,该方法具有较高的工程应用价值。

摘要：为了实现对不同构型光学样品进行应力双折射分布测量,在使用双弹光调制方法的基础上,设计了一种应用于双折射分布测量的多构型扫描系统。该系统在保证测量的高分辨率的同时,通过保持激光器静止,同时使样品进行快速移动,提高了测量精度与广度。在样品测量方面,采用633 nm(1/4)玻片测试,测试相对误差的范围为0.79%~0.95%,波动范围为0.12 nm,标准差为0.0352;采用BK7玻璃样品测试,波动范围为0.25 nm,标准差为0.0389。在扫描精度方面,连续扫描精度误差不超过0.05 mm,连续寸动扫描精度误差不超过0.009 mm。对比实验结果可得出,该多构型扫描系统可有效解决对样品任一区域实现高精度应力双折射测量的问题。

摘要：针对当前嵌入式设备图像采集装置功耗大、成本高的问题,提出了一种低成本、低功耗的实时系统设计方案。在硬件设计方面,采用OV2640 CMOS传感器作为采集前端,CH565W芯片作为主控芯片进行控制与处理,RTL8211FS作为千兆以太网物理层芯片进行数据收发。在软件设计方面,介绍了具有双缓冲模式的图像采集程序、数据收发流程以及低功耗管理程序。该系统测试结果表明,图像传输清晰流畅,功耗、成本以及实时性满足设计要求。

摘要：针对工业测量零件尺寸中存在测量精度低、算法适应性差等问题,设计了基于超分模型与改进Canny算法的机器视觉零件测量系统。首先,对相机进行尺寸标定,得到像素距离与实际尺寸的比例关系;其次,引入并改进超分模型对输入图片进行预处理,得到边缘细节更加清晰的图像;接着,为了优化工业测量环境中光照条件差导致的边缘检测问题,结合Otsu算法与双阈值分割算法,利用局部阈值分割的方式改进Canny边缘滤波算法得到边缘图像;最后,对边缘图像进行圆拟合与直线拟合后,根据相机标定结果与超分模型参数标记零件尺寸结果。实验结果表明,本系统的测量精度可以达到0.001 mm,平均测量误差为0.0074 mm,整体测量速度为6.44 s,能够满足高精度工业测量需求。

摘要：利用光偏转原理设计并实现了原子力显微镜(AFM)的光电检测系统,研究了影响光偏转噪声的影响因素。设计了新型螺旋式嵌套结构调节准直光斑,使激光发散角降低到0.053°,利用压电陶瓷特性设计了高精度三维调节结构,可以在α,β,γ方向精准调节偏转角度,36mm的聚焦焦距满足了小型化、集成化的设计目标。基于该高灵敏度光电检测系统的设计,AFM系统得到了清晰的硅材料表面台阶结构,系统分辨率达到了0.1nm,为今后的亚原子测量奠定了实验基础。

摘要：针对二维激光告警系统在极端环境下成像质量差的问题,设计了一种基于卡尔曼算法的自适应控制系统。采用两个InGaAs焦平面阵列探测器分别对来袭激光的角度进行精测和粗测,对卡尔曼算法进行推导优化和仿真验证,同时,基于改进后的卡尔曼算法,通过FPGA实现两个探测器的自适应积分控制,达到系统输出自适应控制的目的。结果显示,精测的卡尔曼预测平均误差为0.56%,粗测的卡尔曼预测平均误差为0.78%,在532 nm的模拟光源照射下,自适应控制系统在极端光强下减少了欠曝和过曝的干扰,在不同光强下光斑大小稳定在55个像素左右。实验表明,自适应控制系统提高了激光告警系统在不同光强下的成像稳定性,对激光告警系统在恶劣环境下工作具有重要意义。

摘要：为确保配有圆形降落伞的物体在空中定点下落时实现以最短时间安全落地,提出了一种降落伞在空中多次打开和关闭的下降方法,降落伞每次打开或者关闭都由控制系统控制;同时设计出了适合圆形降落伞空中多次打开关闭的开关伞机械结构。在控制系统中,算法可以根据物体即将下落时的高度、圆形降落伞可承受的最大下落速度、圆形降落伞下落的安全速度,计算出物体需要打开或者关闭圆形降落伞的时间点,控制系统可以使圆形降落伞定时打开或者关闭。通过仿真得出了下落高度和下落速度情况,结果表明,所提方法可以确保配有圆形降落伞的物体在最短时间内安全着落。

摘要：为设计一种兼具抗高过载性能与高灵敏度的低量程电容式加速度传感器,结合响应面分析和遗传算法,对传感器的7组尺寸参数进行了优化。利用实验设计(DOE)中的多组采样点与二次拟合确定了尺寸参数与传感器输出变量之间的函数关系,基于该函数引入惩罚因子,进行多次遗传算法迭代处理。最终统计响应面优化和遗传算法的结果,获得了1组最优尺寸参数。优化结果表明:在相同的加速度作用下,传感器的等效应力降低约18%,等效位移增大约12%,设计灵敏度增大约20%,在30000 gn过载下的最大应力减少224.94 MPa,具有更高的抗过载能力。