摘要：为满足主动光幕测速系统的测试需求,在分析弹丸光信号特征的基础上设计和研制了一种弹丸光信号模拟装置。通过该模拟装置生成了在不同环境条件下的弹丸反射光信号,其中包括弹丸形状、弹丸反射系数、背景光大小、弹丸速度、电磁干扰和蚊虫侵入等。利用这些不同的光信号对主动光幕测速系统探测单元的性能进行了测试实验,获得了弹尾时刻的最佳判决方式。通过与实地靶场实验对比,进一步验证了弹丸光信号模拟装置的正确性和探测单元的有效性。

摘要：为提高长波红外偏振成像系统中偏振器件性能,本文通过分析光栅材料及结构参数对光栅偏振性能的影响,设计并优化了一种双层材料构成的亚波长光栅。该光栅为矩形形貌,光栅区由铝与硒化锌构成,两种材料的厚度分别为0.6μm和0.4μm,光栅周期1μm,占空比50%。利用严格耦合波理论分析并计算该结构光栅的衍射效率,7~15μm波段的光以0~60°入射后其0级横磁模透射率达到87.54%以上,消光比超过47 d B。该光栅在10.6μm的测试波长下,TM透射率高达90.80%且具有50 d B以上的消光比,相比槽深相同的单层铝光栅,偏振透过率明显提高。仿真结果显示,该光栅在整个宽长波红外波段具有良好的偏振性能。

摘要：胶囊内镜是一种新型的消化道检查手段,目前对胶囊内镜的跟踪定位技术仍存在动态精度低和磁干扰下跟踪失败等问题。提出了一种基于粒子滤波(PF)的磁定位方法,相比于传统的定位方法,PF方法能保证胶囊在移动过程中仍有较高的定位精度,并且能够克服铁磁性物质或通电线圈对磁场环境的影响。在设计的PF算法中添加了对目标运动的估计和对磁干扰的估计:前者用于补偿时序采样下不实时的磁场测量值,后者用于补偿磁干扰。实验结果表明,在有限的磁干扰影响下(<1.5μT),传统的定位方法已无法正常跟踪,而本方法的动态定位的平均误差能保持在6mm以下,能够满足临床应用的要求。

摘要：空间激光准直系统常采用位置传感器(PSD)作为光电接收单元,半导体激光器作为光源。由于PSD具有非线性,激光光源出射激光的衍射特性会导致准直系统在空间不同距离处响应情况不同。为了减少空间激光准直系统工作时在不同空间距离处的重复标定工作,提出了一种模拟PSD探测半导体激光光斑位置的方法。该方法通过设计相关光学系统获取PSD靶面非线性数据及激光光强分布数据,完成了PSD对光斑强度重心响应的模拟。之后对仿真结果进行了实验验证,实验结果表明该仿真系统能够较好地重现实际PSD探测过程,在0～4.5mm的相对位移范围内最大误差仅为0.026mm。

摘要：太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)其光导天线产生的信号与背景噪声相比极其微弱,需要采用锁相放大技术对信号进行放大处理。根据锁相放大的基本原理和太赫兹时域光谱系统的特点,设计出了基于AD630的可编程THz-TDS锁相放大系统,该系统能够根据使用要求提供合适的中心斩波频率和带宽值。通过实验得到了由模拟开关控制的可编程带通滤波器在不同中心斩波频率处的输出值和带宽的关系曲线,并通过模拟实验验证了系统对微弱信号的探测能力。最后,在光学延迟线移动速度为1 500μm/s,连续扫描的情况下,采集到的THz信号的信噪比在50 dB左右。结果表明,该系统具有中心斩波频率和带宽可调,锁相效果好,体积小,便于太赫兹仪器的集成化等优点。

摘要：针对球幕点目标投影与跟踪系统中多个子系统相对位置关系探测复杂的问题,提出了一种适合现场测量的精确标定方法。将球幕作为世界坐标系,利用子系统对球幕球心标定,得到子系统在球幕坐标系下的坐标,从而实现目标点在子系统之间的坐标转换。研究了球幕球心标定原理及标定点投射方法,建立了球幕球心在标定系统坐标系下的高斯-马尔科夫(G-M)求解模型,仿真分析了影响标定误差的因素。结果表明,通过减小子系统到球心的距离和改进投射的标定点空间分布能够有效提高标定精度,最后提出基于整体最小二乘(TLS)的球幕标定方法。根据仿真结果,设计模拟球幕和标定器并完成实验,标定结果满足现场快速精确标定的要求。

摘要：为解决目前摆镜检测系统采样率低,难以满足高频摆镜测量需求的问题,根据等效采样原理,设计了基于高速激光闪频技术的多时序高精度非接触式摆镜检测系统。该系统首先利用激光脉冲控制电路实现多时序的闪频激光照明,在CCD靶面上获得光斑位置图像;然后,根据激光光斑成像位置计算摆镜的摆角,并依照相邻光斑位置之间的时间间隔得到角速度。实验结果表明:检测系统的角度分辨力为0.005°,动态采样时间间隔可以达到百微秒量级,角速度测量误差小于±7%。该系统提高了摆镜测量的采样率,满足了高频摆镜测试的要求。

摘要：传统的旋转式粘度计的测量方式具有许多弱点,比如使用单片机进行控制,因此主要采用黑白液晶屏,显示效果不佳,其操作采用不便捷的按键式,转速控制简单,可调的转速档位较少等。本文主要介绍了一种新型的触摸屏粘度计的设计。它采用ARM9,CPLD和触摸屏搭建硬件平台,Linux系统和QTE为软件平台,使用细分精确控制步进电机,有更好的触摸屏界面和粘度测量方法。此粘度计具有直观的彩色触摸显示屏操作,随意的转速控制,自动扫描式测量,无需电脑即可进行流变数据分析等优点。并且具有良好的可扩展性。

摘要：基于严格耦合波理论,数值计算了一种在闪耀斜面镀膜的亚波长光栅结构,并首次提出将该光栅应用于光导板的设计中,使光导板衍射的RGB光束无需经过滤色片,直接透射相应的像素点。在数值计算中,设定入射光为TE偏振态、入射角为60°、波长为RGB三基色。光栅以有机玻璃为基底,二氧化钛为膜层,并随波长改变周期、闪耀角等参数。计算结果表明,该光栅的一级衍射光可垂直于表面出射,一级衍射效率随膜厚渐变,最高达37%,其余非零级次的衍射效率低于2%。将该特性的光栅应用于新型光导板的数值建模中,并对光栅的制作进行了工艺容差分析,计算得归一化能量的标准差小于1%,总衍射效率接近80%。

摘要：针对现有眼轴测量仪器无法同时实现大量程眼轴测量及眼前节成像的功能,设计了眼轴和眼前节同步测量的大量程扫频光学相干层析成像系统。该系统通过设计大量程扫频光源增加成像深度,并在外部设计搭建标定光路进行k域重采样以提高大量程干涉范围内的成像质量,从而在获取高精度眼轴信息的同时对眼前节成像;针对该系统OCT图像信噪比较低的问题,文中采用基于各向异性滤波的保边去噪算法对图像中的散斑噪声进行抑制以提高图像对比度。系统分别使用等比例人眼模型和离体鱼眼进行成像实验,实验结果表明:该系统成像深度可达到69 mm,在精准测量眼轴纵向五层结构的同时完成12 mm范围内的眼前节横向扫描,眼轴长度平均测量误差0.04 mm,成像时间约为0.45 s,满足临床医学应用中实时性的要求。