摘要：针对目前部分高校大学生劳动教育被弱化,劳动教育内容专业性不强、创新性不够等问题,华中科技大学光学与电子信息学院面向光电信息科学与工程专业本科二年级学生开设了光电特色专业劳动课。该专业劳动课包括劳动目的的确定、劳动设备的选择、劳动培训与示范、学生创意设计、采用专业软件设计二维和三维结构图形、采用先进设备进行结构件成型与组装及调试、线上线下答疑解惑、现场验收、劳动总结等环节。在课程设计过程中,该专业劳动课以具有实用性、趣味性的光电小制作为牵引,激发学生的劳动兴趣和劳动热情;以使用专业设备进行结构件成型、组装及调试为主导,突出光电特色。从劳动效果来看,该专业劳动课设计将德智体美劳融入其中,提高了学生的专业技能和动手能力,培养了学生的工匠精神和创新意识,提升了学生的综合素质。

摘要：为了加强高校劳动教育课程建设,培养德智体美劳全面发展的人才,文章以华中科技大学光学与电子信息学院为例,从目的与任务、设计与落实、成效与收获三个方面探究了光电专业劳动教育课试点。

摘要：为了改善蜗杆齿顶表面缺陷检测依赖人工检测,检测效率低下以及检测成本高昂的现状,对基于机器视觉的自动化检测方法展开研究。设计了蜗杆缺陷采集系统,针对不同缺陷发生率不同提出了数据增广策略。在YOLOv7的基础上改进算法,针对不同缺陷的尺寸分布差异,引入渐进特征金字塔重构颈部网络,提升模型的多尺度特征融合能力;为减少蜗杆非缺陷位置对检测结果的干扰,引入注意力机制进一步加强模型的缺陷关注能力;最后改进回归损失函数为SIOU,在网络训练中加入考虑标注框和预测框的方向,进一步提升网络的检测精度。通过对比消融实验证明了上述改进的有效性。在参数量下降20.7%的情况下,文本所提出的算法相较于YOLOv7算法精度提升了3.3%;和YOLOR,YOLOv5m等多种算法相比,本算法的检测性能最优,基本满足蜗杆表面缺陷自动化检测需求。

摘要：等几何分析能够将几何建模的基函数与结构数值分析的形函数统一,从而得到高精度的结构数值分析结果。面向柔性机构,提出了一种基于等几何拓扑优化的柔性机构设计方法:通过NURBS基函数和Shepard函数构造增强密度分布函数,该函数的高阶连续性可确保优化结构边界的光滑清晰;然后根据密度分布函数建立柔性机构的等几何拓扑优化模型;最后,将该方法应用于柔性机构设计。通过算例结果可知,等几何拓扑优化方法特有的计算原理可提高数值计算的精度和效率,能有效避免由网格依赖、棋盘格现象等产生的边界问题,确保了优化结构均具有较好的光滑性和连续性,验证了提出的方法能有效避免柔性机构的铰链现象。

摘要：跟随红外镜头小型化、大视场化的趋势,利用ZEMAX设计了一款大视场无热化小型长波红外镜组。系统匹配384×288@17μm的非制冷型长波红外探测器,工作波段为8~12μm。系统F数为1.6,相比于传统红外镜头,视场角更大,全视场达72°,尺寸更小,总长仅为6.96 mm。主镜头仅用3片镜片,通过两种红外光学材料的搭配以及6面非球面实现像差的校正和光学系统的无热化,工作温度范围覆盖-40~60℃。仿真结果表明,在空间频率15 lp/mm处,全视场的调制传递函数大于0.5,空间频率30 lp/mm处,全视场调制传递函数大于0.15。同时为了增大红外探测器的填充因子,提高能量利用率,在系统中搭配设计了放置于红外传感器前的微透镜阵列。实现了红外光学系统的小型化,为红外热像仪在智能手机上的应用提供了解决方案。

摘要：本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

摘要：电路的元件参数,尤其是电感和电容值,严重影响着Buck变换器的控制性能。提出了一种参考电压脉冲注入法用于电感和电容的在线估计。为了提高Buck变换器中电感和电容值的估计精度,利用原稳态和新稳态构建满秩状态方程,在线推导算法所需寄生参数和负载电阻。研究基于电感伏秒特性和电容电荷平衡特性的精确离散时间变换器模型,为元件参数估计奠定了基础。通过给参考电压注入短脉冲信号,并使用PID控制器对电路中的电感电流和输出电压进行调节,建立了用于参数估计的瞬态和新稳态。利用瞬态中采样的电压和电感电流估计电感和电容值,避免了稳态时的收敛问题。基于提出的平均电感电流估计算法,电流采样频率降低至开关频率。最后,在Matlab/Simulink平台上进行了仿真验证,结果表明:即使在考虑实际噪声的情况下,电感和电容值的最大估计误差分别小于2%和4.2%;相较于其他参数估计算法,参考电压脉冲注入方法的引入有效提高了参数辨识的估计精度,有助于Buck变换器系统控制性能的提升。

摘要：针对目前医疗设备存在数据格式不统一、远程医疗系统功能单一等问题,提出一种基于嵌入式的远程医疗监测系统。对远程医疗监测系统进行结构设计,系统由多参数采集系统和基于ARM的嵌入式计算机系统2部分组成;对基于嵌入式的远程医疗监测系统的软件层进行设计,软件层按功能可划分为数据采集模块、网络通信模块以及分析模块;实验阶段以一个模拟仿真系统验证所提方案有效性。实验结果表明:心电图(electrocardiogram,ECG)测量误差和血压测量误差均在±5%之内,所有参数测量值均在标准误差范围内;仿真结果表明远程医疗嵌入式系统能为医疗保健系统发展及服务质量提升提供借鉴作用。

摘要：针对不连续导通模式(DCM)下的升压型功率因数矫正(PFC)变换器,对其中的寄生参数致电流失真(PCD)效应进行研究。考虑元器件寄生参数,求解输入电压、输出电压和占空比的全微分方程,得到精确的阻尼型电感电流解析表达式。研究发现,PCD效应会导致很大的电流失真,从而显著降低系统功率因数。为了减小PCD效应,通过在不同条件下推导得到的补偿增益,能将输入电流重整为正弦波。对基于无电流传感的平均电流模式(SACM)控制,提出一种能降低PCD效应的电流重整形补偿策略。该策略对阻尼型电感电流方程进行增益补偿,进而降低电流阻尼导致的PCD效应。最后仿真和实验证明,增益补偿几乎不随负载电阻变化,变换器中的PCD效应和电流重整形策略有效。

摘要：在影视灯光和植物栽培等领域都需要对LED光源进行混光设计。本文采用遗传算法分别针对4色、6色LED混光光谱,单目标优化一般显色指数R_(a)或色彩保真度指数Rf,来获得高一般显色指数R_(a)或者高色彩保真度指数Rf。研究初始种群数目和进化代数对优化数值和优化时长的影响,同时分析一般显色指数R_(a)和色彩保真度指数Rf的关系。采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法针对6色LED混光光谱,双目标优化一般显色指数R_(a)和电视光源一致性参数TLCI Q_(a),来同时获得高一般显色指数R_(a)和高电视光源一致性参数TLCI Q_(a),使得该光源能够在一些特定的场景如影视照明等作为良好的照明光源。仿真和实验结果表明:4色混光光源在色温为2700~7500 K范围内,一般显色指数R_(a)都超过95,色彩保真度指数Rf都能够超过93。同时色彩保真度指数Rf对一般显色指数R_(a)具有很好的兼容性。并且随着LED颜色数目的增加,一般显色指数最优化数值在增加。对于双目标优化6色LED混光光谱,在色温为3000~9000 K范围内,都能够保持一般显色指数R_(a)大于96,电视光源一致性参数TLCI Q_(a)大于96。