摘要：准确、稳定地检测光波偏振态在通信、生物医学等领域具有重要的应用价值.通过研究基于旋转波片的光波偏振态检测方法,采用1/4波片和偏振片搭建偏光调制结构对偏振光信号进行调制,运用傅里叶变换解调偏振参量的特征系数,利用复化辛普森方法进行离散数值积分,从而提高斯托克斯(Stokes)参量的计算精度.运用嵌入式和虚拟仪器技术设计偏振态检测系统,通过光学元件搭建偏振光进行检测验证.实验结果表明系统可实现偏振态的检测和偏振光波变化轨迹的追踪,其中Stokes参量检测误差为2.84%,偏振度检测误差为1.19%,偏振检测精度较高且系统稳定.

摘要：本研究制作了与组织光学参数相近的硬质仿体作为研究对象,使用漫射光子密度波(diffuse photon density waves,DPDW)技术,设计了一个基于DPDW的硬质仿体光学参数测量系统。由网络分析仪在300 KHz^1 MHz频率范围内对激光器进行交流调制,在与光源间隔1 cm处接收漫射光子,经过解调获得幅值与相位的数据。利用光辐射方程对获取的数据进行曲线拟合,进而得到硬质仿体的吸收系数和约化散射系数。实验结果表明,对3种不同吸收系数的硬质仿体的检测中,μa和μ's的检测最大误差分别为0.282、0.003 cm-1,平均相对误差分别为19.8%、23.7%,吸收系数检测结果的相关系数为0.999。测量精度满足常规生物组织光学特性测量要求,本系统将在硬质仿体的检测以及生物组织检测等领域发挥重要作用。

摘要：针对目前家庭种植产品价格昂贵、结构复杂、种植体验及互动性差等问题,设计了一款基于语音识别的家庭阳台种植系统。系统采用STM32作为主控芯片,搭载CI1103语音识别模块和执行模块实现人机互动与系统控制。在现有产品研究基础上,结合家庭阳台区域特点优化设备结构,使其简洁美观,引入语音识别技术,实现设备智能控制;预置入种植知识,实现家庭微科普;同时设计了LED补光灯,应对特殊天气来保障植物正常生长,液位传感器对种植水位进行实时监测,实现自动化灌溉。系统采用模块化设计,预留了模块接口,可根据用户需求灵活拓展其应用功能,提高设备的可扩展性。开展了种植测试,系统运行稳定,种植效果较好,产品可为家庭生活带来新的体验并能够满足亲子教育需求,具有一定的应用价值。

摘要：纳米颗粒尺寸测量技术对分析材料性能至关重要,而颗粒分割对纳米颗粒的质量评价有重要的意义。基于水平集图像分割方法对纳米颗粒进行分割。首先,利用偏微分方程对纳米颗粒图像进行预处理,针对不同的纳米图像设计合适的滤波方案。在此基础上,基于水平集图像分割算法分割纳米颗粒,分析了三种水平集模型对纳米颗粒的分割性能。实验结果表明,采用RSF水平集分割模型对灰度不均且具有弱边缘的纳米颗粒具有很好的分割效果。

摘要：为了解决远程设备与云平台之间的数据交互及远程监控的问题,文中设计一种基于MQTT协议的智能网关。该智能网关以单片机STM32F407和4G模块EC20为核心,使用网关的RS 485接口获取设备端的ModBus数据;通过MQTT协议将数据经4G模块上传到云平台,并能够将云平台下发的控制指令转发给设备端,实现远程设备与云平台之间的数据交互;同时用户可以通过PC网页监测设备的运行信息。采用MQTT协议作为网关与云平台之间的通信,ModBus协议作为设备与网关之间的通信,通过两种协议的结合能够提高数据传输的效率,节省网络流量,并且为低带宽以及不稳定网络环境中的远程设备提供稳定的网络服务。经测试,基于MQTT协议的智能网关网络通信稳定可靠,具有很好的应用前景。

摘要：为满足超声传感器非接触、非浸入、完全无损及易于集成等要求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)的简单质量-弹簧理论计算模型,结合薄板振动理论,设计了传感器特征参数、谐振频率和塌陷电压等参数,并对其进行仿真验证。结果表明:由该模型得到的理论计算结果和软件仿真结果,经对比其误差在4%之内,能很好满足设计要求,并验证了简单质量-弹簧模型的可行性;在标准大气压和外加塌陷电压作用下,薄板挠度约为空腔高度减去薄板挠度(只在大气作用下的薄板挠度)时的1/3;设计的一阶谐振频率为530 kHz的低频传感器可用于空耦超声检测。

摘要：为了将环境中的射频能量转换成直流电能为低功耗设备供电,设计了一种宽带共面波导天线与新型匹配网络相结合的双频带能量收集器.宽带天线的带宽为0.8~2.8 GHz,可以收集环境中频率为0.915 GHz和2.4 GHz的射频能量,并且相对于微带天线,尺寸缩小了近1/3;新型匹配网络可同时匹配在0.915 GHz和2.4 GHz双频带处,并且匹配带宽分别达到了30 MHz和100 MHz.实验结果表明:该系统与功率为0.1 W的阅读器相距50 cm时,可以收集到201 mV的直流电能;与功率小于0.1 W的路由器相距10 cm时,可以收集到33 mV的直流电能.这表明本文所设计的双频带整流系统可以有效收集环境中ISM频段(0.915 GHz和2.4 GHz)处的能量.

摘要：为解决网络能量瓶颈问题,将一对多无线可充电传感器网络(Wireless rechargeable sensor networks,WRSNs)划分成多个正六边形充电簇,分析基于Flooding(洪泛)路由协议和Gossiping路由协议下充电簇内的存活节点数和剩余能量的变化情况,以及2种协议对充电簇能耗均衡度的影响.仿真结果表明:与Flooding协议相比,Gossiping协议能够减少充电簇内的死亡节点数,减缓充电簇剩余能量的下降,延长网络寿命,但能耗均衡度低;适合传统WSNs的路由协议不一定适合WRSNs;针对基于分簇的一对多WRSNs,为改善充电簇的能耗均衡度,可以从设计新的路由协议或构建合适的充电簇两方面着手进行.

摘要：为了满足全聚焦阵列超声扫查实时成像、图像缺损清晰可辨等要求,建立了一种全聚焦成像(TFM)相控阵列的稀疏优化模型,利用最小冗余度阵列(MRLA)进行稀疏设计,利用遗传算法(GA)对扫查图像信噪比进行优化;将最终优化后的稀疏阵列与满阵、最小冗余阵、遗传算法优化阵列的声场波束图进行对比,并以此阵列为基础建立全聚焦扫查环境,对连续的20个点缺陷进行扫查测试。实验证明:37选16的阵列利用此模型稀疏优化后,最高旁瓣可获得4.902 8 dB的优化,稀疏率为0.27的阵列较满阵成像效率提高了58.3%,且API值为0.539 7,得到的扫查图像既可获得最小冗余下的最大信息量,又具有良好的旁瓣特性,同时阵列稀疏化,极大地提高了全聚焦扫查效率。

摘要：通过实验研究了锂离子电池1C倍率放电,20℃自然对流情况下的温升特性。测得了20℃环境温度下电池的充放电内阻特性,并根据某品牌18650型锂离子电池的物性参数以及实验测得的内阻数据建立了电池单体仿真模型,仿真计算了与实验同工况下的温度分布情况,最大误差4.9%。设计了一种包含480节电池的并行通风空气冷却散热结构,并通过正交试验进行了优化,得到了进出风孔距电池的最小距离1mm,上挡板距离电池的最小距离1mm,下挡板距离电池的最小距离1mm的最优结构,使电池组的最大温升下降了5.71℃,最大温差降低了5.06℃。并基于最优结构给出了120s后每60s改变送风方向的往复送风策略,使电池组即使在40℃、2C放电的恶劣工况下也能够工作在25℃-40℃,电池单体温差5℃以下的工作环境中。