摘要：声波具有良好的穿透性与较广的波长范围,能够突破传统光镊、磁镊、微流控技术的操控颗粒尺寸限制,因此非接触超声操控技术成为研究热点之一.为克服传统驻波声镊的应用局限性,深入探讨基于单面全息声镊系统实现的毫米级颗粒轨迹操控技术.根据Twin声阱模型提出求解相应相位矩阵的快速实现算法,以保证后续轨迹操控的实时性;根据被控颗粒受力模型及自平衡时长设定轨迹操控策略,以保证操控的稳定性;为确保声镊系统驱动信号的同步性,基于处理器FPGA设计相应复用电路;为提升实际轨迹的准确性,基于FPGA实时视觉测量功能实现闭环反馈.实验通过所设计的声镊系统成功完成直径3 mm聚苯乙烯小球的正方形轨迹移动操控.结果表明,所提出系统声场生成和视觉检测计算效率高,轨迹操控快速同步,实时可靠,轨迹形状与目标轨迹一致性好.

摘要：红外热成像技术广泛应用于多个领域,建立含有空间和温度信息的三维温度场模型具有十分重要的意义,可以将该技术扩展到更多应用领域.为此,本文提出一种异源空间数据融合方法,融合红外图像和三维点云,得到三维温度场模型.针对红外相机与可见光相机成像原理存在差异,难以通过常用标定板进行内参标定的问题,基于红外相机成像特性设计并制作镂空圆孔标定板用于内参标定,所得内参平均重投影误差为0.03像素.针对红外相机与结构光相机的成像原理不同,现有标志物制作复杂、外参精度低的问题,基于不同材料的辐射度差异,设计制作“十字”标志物并将其用于联合标定.为解决同名特征点难以识别的问题,针对红外图像和三维点云分别设计了同名特征点提取方法,配合“十字”标志物进行同名特征点提取.红外图像和三维点云特征点提取方法的检测重复率分别为75%和92%,与传统方法相比两者的检测重复率均有所提升.利用该方法建立纸杯、工件和人脸的三维温度场模型.实验结果表明,使用镂空圆孔标定板能实现红外相机的内参标定,对“十字”标志物采用同名特征点提取方法能完成红外相机与结构光相机的联合标定.最终所得三维温度场模型的平均重投影误差为1.70像素,与现有方法相比模型精度有所提升.

摘要：利用电刺激经络导通的方法治疗脑血管疾病引起的偏瘫、风湿、关节炎、颈腰椎疾病已被中外医学界广泛认可,本文设计了一种新型的基于电刺激的经络导通仪。从硬件电路设计和软件程序流程两方面入手,介绍了仪器的设计组成,给出了设计框图和器件的选型。同时设计了针对不同病症的电刺激经络导通临床处方,大量临床试验证明本仪器安全有效。

摘要：下肢想象动作的脑电特征提取是基于脑-机接口技术实现下肢运动神经重建的关键点和难点。通过以下肢运动神经重建的首个关键动作-站起为切入点,设计了相应的以复合动作诱发电位为基础的站起想象动作脑电采集新方案,而后采用扩展最大熵独立分量分析(extended informax ICA)结合连续小波功率谱分析的新方法提取大脑在站起想象动作时产生的事件相关同步/去同步(ERD/ERS)信息。经实验数据分析证明上述方法行之有效,可以为脑-机接口技术在下肢运动重建中的应用提供有效的手段。

摘要：为实现对经颅磁刺激强度、深度、聚焦性、频率、刺激范围和时间等参数的精确控制,研制了一种新型128导大脑磁刺激仪。利用有限元方法建立了4层真实头模型,对不同尺寸线圈以及小线圈组的不同组合方式下,在脑内产生的电磁场进行仿真分析,结果表明:相对于单线圈刺激,小线圈组能有效地控制磁刺激强度、深度和范围,并能实现多点同时刺激,具有更优越的性能。基于上述结论,结合经颅磁刺激的特殊要求,介绍了128导大脑磁刺激仪的整体结构和软硬件设计方案;该仪器配置灵活,可针对不同应用设置各种磁刺激治疗方案,在科学研究和临床医学方面有广阔的应用前景。

摘要：提出一种可预测搜索起点的自适应交叉准菱形搜索算法。根据序列图像中运动矢量的交叉中心偏置分布特性和矢量间的时空相关性,设计了一种交叉准菱形搜索模板,并融合搜索起点预测、半途中止准则和自适应搜索模式等技术,在保证搜索准确性的同时,大幅度提高了运动估计的速度。实验结果表明,算法对各种类型的运动序列都有很强的自适应性,其平均搜索速度是新三步法的3.56倍、四步法的3.26倍、菱形法的2.71倍,搜索准确性也优于经典的快速运动估计算法,尤其对于大运动序列,具有更明显的优势,提高了视频压缩中现有的运动估计算法的性能。

摘要：为了提高光学延迟线装置的性能,基于渐开线原理设计了快速光学延迟线(FODL)装置。分析了渐开线的基本原理并建立了数学模型,推导了光学延迟线装置的延迟距离公式。对光束通过延迟线装置后的光斑畸变进行了理论与实验分析。最后,搭建迈克尔逊干涉系统,对延迟线装置的延迟线性度、延迟平稳性、延迟距离和扫描频率进行了实验验证。结果表明:对于快速光学延迟线装置,入射光斑的半径越小,旋转平面反射镜的旋转角度间隔越小,出射光束的光斑畸变越小。该装置的延迟距离为40.036mm,延迟时间为133.453ps,线性度误差为0.419%,平稳性误差为0.806%,扫描频率为20Hz。与常用光学延迟线装置相比,该装置能够提供较大的延迟距离和较高的扫描频率,同时具有线性度好、平稳性好等优点,满足快速光学延迟线的使用要求。

摘要：针对微机电系统等微纳米尺度器件的振幅测量,基于外差干涉原理设计开发一种微振动模态测试系统,由光路和解析电路两部分构成,在光路中利用载波技术将被测样品的振幅信息加载到被测光信号上,被测光信号与参考光信号之间原本存在一个由声光调制器产生的频率差,当被测信号与参考信号经光电探测器混频后,可得到一个参考差频信号及一个载有被测物理量信息的差频信号,之后在电路中对这两个信号进行电路解调即可得到被测样品的振幅信息.该测量方式降低了测量过程对光强的要求,降低了样品所需的激励电压,避免了对样品表面的破坏,同时测量不会受到光程波动和电磁反馈的影响,提高了测量速度,降低了测量误差.通过实验测试了谐振频率为2.1889 GHz的薄膜体声波谐振器的振幅和原子力显微镜微悬臂梁探针前三阶谐振动模态的振幅,实验表明该系统可以测量的振动频率范围约为几十Hz到数GHz,振幅范围约为1 pm~10 nm,因此本振动模态测量系统可以同时满足高测量带宽和高测试灵敏度的测试需求.

摘要：埋地石油管道的辅助巡线以及对偷油支管的快速定位与排查是目前油田亟待解决的问题。为此,根据输油管道加温后辐射红外能量的特点,提出了应用红外热成像技术探测埋地输油管道的方法．介绍了基于非制冷红外焦平面阵列的,具有便携、实时成像特点的红外管道探测仪的硬件设计;在对原始红外图像进行去噪和增强的基础上,采用基于最大类内距离比准则的递归带通分割法对输油管道的红外图像进行自动阈值分割,并结合Freeman直线链码方法对细化后的图像进行骨架跟踪处理,提取管道主干,标记管道走向并定位偷油支管分支．实验证明,本算法自适应性好．执行效率高．管道定位准确。实现了埋地输油管道的自动检测．

摘要：针对微小面积及“盲孔”底面形貌,提出了一种基于直接成像原理的多功能光电检测系统。主要阐述了其光学系统设计思路,即内窥式镜头与显微系统相结合,观测与微扫描相结合。物镜部分采用内窥式探头,可深入内径 2.5mm 的盲孔内部,数值孔径不受微孔尺寸限制,从而提高了系统分辨力,达到 600lp/mm。利用平行平板光学测微器,寻找和瞄准微孔内观测表面的微小细节,可将±0.1mm 范围内的被观测目标定位到视场中心。