摘要：提出将混沌相关探测方法与泄漏电缆导波雷达技术相结合,设计实现了一种基于LabVIEW平台的混沌导波雷达样机,用于实现安全防护区域的高分辨率非法入侵探测。该雷达采用宽带布尔混沌信号作为探测信号,利用稀疏编织型泄漏电缆实现混沌信号的发射与接收。基于LabVIEW平台实现雷达系统控制,包括控制数据采集卡采集参考信号与回波信号,对两路信号进行相关计算得到相关曲线,以及对比入侵前后的相关曲线从而确定入侵者沿泄漏电缆的入侵距离。实验结果表明,该雷达不仅可以实时监测入侵过程,还可同时定位多个入侵者。距离分辨率可以达到50 cm,优于现有导波雷达米量级的分辨率。测量的动态范围可以达到35 dB。因此,混沌导波雷达可以为安全防护区域的非法入侵探测提供一种高分辨率、大动态范围的新方法。

摘要：在微纳光学中,利用具有独特光学性质的微纳结构来实现荧光物质的发光增强是一种较为普遍的方法。为了提高量子点(QDs)的发光效率,提出了一种由两个尺寸不同的硅纳米球组成的二聚体结构。通过时域有限差分法(FDTD),从量子产率增强和荧光激发率增强方面研究了硅纳米球二聚体对荧光的增强作用。结果表明,尺寸不同的两个硅纳米球组成的二聚体可以较大地提高CdSe量子点的发光强度。当两个硅纳米球具有较小的直径以及较小的间隔时,量子点的量子产率和荧光激发率都可以得到更大的增强。特别地,当两个硅纳米球的直径都是100 nm,间隔为10 nm时,CdSe量子点的荧光强度可以得到大约209倍的增强。研究结果对高性能量子点光致发光器件的设计和开发有一定的指导意义。

摘要：冬季河流湖泊冰盖表面的积雪深度监测是水文信息化领域的一项切实需求,基于空气、积雪和冰盖3种介质对红外光的传输特性差异,设计了一种可以连续实时对积雪深度进行定点检测的传感器。传感器及检测系统于2016年12月初在我国黑龙江上游漠河县江段进行了现场安装与实验测试,通过与传统对射式雪深检测传感器以及当地水文站人工测试结果对比,基于红外光反射特性的雪深检测传感器灵敏度更高,能更准确反映出积雪深度的变化过程,且具有体积小,布设安装方便等特点,为高寒地区野外恶劣环境下积雪深度的定点高精度检测提供了一种新的解决方法和技术装备。

摘要：实验研究了基于Colpitts振荡器的超宽带混沌雷达系统的测距性能。该系统利用改进型Colpitts振荡器产生自相关曲线主峰半高全宽(full width at half maximum,FWHM)为0.5ns的混沌信号,可提供7.5cm的距离分辨率;用混沌相关法对回波信号与参考信号进行处理,可获得目标距离信息。实验分析了在自由空间和存在障碍物情况下系统对单目标的测距性能,并用后向投影(back-projection,BP)算法对空间中目标进行了扫描成像。实验结果表明:该系统具有穿透探测的能力,可以实现厘米级的高精度测距;通过合成孔径技术,可以实现二维成像。

摘要：冻土内部水分的迁移是导致土体冻胀和沉降现象的关键因素。长期以来,对于冻土冻融过程中水分剖面检测是个难题。文中基于冻土层中水分含量变化导致的介电常数差异原理,利用MPR121触摸电容感应集成芯片设计了一款低成本的剖面冻土冻融过程水分检测系统,详细介绍了系统的组成、设计原理以及传感器的标定方法,并将其安装于黑龙江漠河进行了连续现场监测,分析了季节性冻土在时间和空间上的含水量变化特征。

摘要：基于空气、冰与水的温度梯度特性差异,设计了适应高寒地区内陆河道冰层厚度定点自动检测的传感器和数据采集系统。为了解决温度梯度式冰层厚度传感器在判别冰层上界面(冰与空气的分界面)时存在较大误差的问题,提出了一种利用连续温度变化特性实现冰层界面精确判别的优化算法,并基于黄河的现场实测数据,将该算法与冻冰度日法和人工实测方法的结果进行了对比。研究结果为内陆河道冬季冰情数据的后期处理提供了一种新的思路。

摘要：为了实现人体目标生命体征和位置的探测,设计了一种随机码-多普勒生命探测雷达系统,该系统发射随机码调制的单频连续波进行生命探测。实验表明,该系统能够穿透20 cm煤渣砖墙探测到5 m处目标的生命信息及位置信息;能够穿透60 cm煤渣砖墙探测到1 m左右处目标;能够分辨距离向相距0.75 m的两个人体目标。随机码-多普勒生命探测雷达系统将随机码信号应用到传统多普勒雷达中,为灾后人员搜救提供了一种新方法。

摘要：土壤水分是现代精准农业中的重要检测对象,目前常用的土壤水分传感器大多使用高频测量方法,电路制作成本较高无法满足大范围布设的要求。基于土壤水分含量变化影响土壤介电常数的原理,设计了利用电导率特性进行校正的低频电容土壤水分传感器,详细介绍了传感器的原理、组成以及含水量计算混合模型,并将传感器应用于低盐度、低有机物含量的黄土土样中进行了重复测试。测试结果表明,传感器的最大误差小于3.30%,平均绝对误差小于2.0%,能够满足农业生产对土壤水分检测的精度要求。

摘要：为实现对混沌激光器温度与注入电流的高精度调节与控制,设计并制作了一套面向混沌激光器的高精度温控与直流驱动电路系统.该系统主要包括温度控制模块、直流驱动模块及上位机控制模块3部分.温度控制模块采用高控温精度的ADN8830作为主控芯片,通过设计温度补偿网络和功率放大电路,构成完整的闭环温度控制结构.直流驱动控制模块采用ADN2830作为主控芯片,结合高精度数字电位计设计串联和并联电阻电路,实现对激光器注入电流的精确控制.上位机控制模块采用串口通信方式实现对电路系统的整体控制,并利用LabVIEW语言开发了上位机自动控制系统.实验验证,电路系统温度控制精度可达0. 01℃,电流控制精度可达0. 01 mA,完全满足混沌激光器稳定运行的要求.

摘要：以煤炭自燃指标气体浓度参数的实时测量为背景,设计了一种利用通用分组无线业务(GPRS)技术与MSP430F149单片机相结合的气体浓度无线监测系统,该系统主要由气体传感模块、数据采集与处理模块和通信模块组成。详细介绍了系统的硬件软件设计方案以及数据的无线传输协议,最后的实验测试证明本系统可以用来实现对指标气体的探测。