摘要：研究了矩形块微纳结构吸收材料在中远红外波段的光学偏振吸收特性。该吸收材料由金属阵列-电介质层-金属膜组成,在2.0μm^5.0μm波长具有双波长谐振吸收效应,其理论吸收率大于80%。模拟计算和实验测试表明,该吸收材料的短波吸收峰值与矩形块长轴方向入射偏振光的3阶谐振响应对应,而长波吸收峰值与短轴方向基模谐振响应对应。实验制备了矩形阵列光吸收器并测试了它的的光学特性,结果表明:该吸收器结构在两个偏振方向的等效磁导率系数满足Lorentz模型,等效磁导率谱线虚部峰值波长与吸收谐振波长相对应,表明这种吸收材料的偏振吸收与入射电磁波的磁谐振响应有关。研究结果揭示了微纳结构吸收器的双波长频谱吸收机理,有助于实现特定波长生物传感器及光电探测器的设计。

摘要：为了进一步提高器件性能,设计一种新型隔热背腔式柔性热膜传感器探头结构。借助流体传热耦合仿真和动态响应分析等,确定背腔结构参数;研发针对隔热背腔式柔性热膜探头的双面图形化微加工工艺,获得新型传感器件。对静/动态特性进行对比测试,结果表明:在相同的输入被测量情况下,新结构器件的输出信号量值提高了20%,时间常数由400μs减小到220μs,器件的灵敏度和动态响应性能都获得了有效提升。

摘要：针对电容式传感器的微变电容检测困难的问题,提出了一种数字化的通用检测接口方案。分析了基于"激励-检测"的直接式微变电容测量原理,利用DDS发生载波,并采用离散傅里叶变换分离测量结果的幅值与相位以求得电容变化量。根据接近式电容传感器的测量需要,设计了具体的硬件电路进行验证。实验结果表明,检测正确率在95%以上,该接口方案能够较好地检测设计值在0.1pF以上量级的微变电容,设计简洁,具有较强的移植性。

摘要：针对目标跟踪过程中受未知输入影响的多传感器网络,提出一种局部单传感器抗干扰信息滤波算法并根据此算法实现分布式一致性多传感器融合滤波估计实现目标的精确跟踪。首先,建立包含未知输入的系统模型;其次,消除未知输入影响并设计局部单传感器两级信息滤波算法实现状态和广义偏差的同时估计;最后,根据提出的单传感器两级信息滤波算法进行分布式加权数据融合。仿真结果表明,该方法及其融合算法的系统偏差、状态估计误差和均方根误差均明显降低,目标跟踪精度有所提高,并且具有较低的运算量和较高的一致性。

摘要：飞机在飞行过程中经常面临结冰危险,具有迫切的防冰需求,高效节能的超疏水电热复合防冰蒙皮具有广阔的应用前景,但目前设计流程中尚未考虑超疏水表面过冷水滴收集特性。为充分发挥超疏水表面对飞机防冰系统的作用,本文设计了一套液滴直径与流量可精准控制的喷雾装置,确定了过冷水滴捕获率试验的方案,并结合传热及表面特性相关理论总结了不同试验条件下表面捕获率变化规律。试验结果表明,在一定环境条件中,超疏水表面与聚酰亚胺(PI)表面的过冷水滴捕获率相对值保持稳定,约为25%。结合热传递及受力分析,超疏水表面能够有效减少水滴在表面的停留总量及停留时间,从而降低过冷水滴捕获率。本文为新一代超疏水电热复合蒙皮的防冰功率精确设计与能耗优化提供了依据,对保证恶劣环境下无人机正常工作具有重要意义。

摘要：飞机结冰会给飞行安全带来严重损害。针对除冰问题,本文提出了一种超疏水电热低频振动复合式除冰方案。通过热压合工艺制备了电热薄膜,以喷涂方式在薄膜上制备了超疏水表面,并在超疏水电热薄膜的基础上复合低频振动器件,完成了超疏水电热低频振动复合除冰装置的设计制备,同时进行了冰风洞验证试验。结果表明,超疏水电热低频振动复合方法能有效除冰。对试验结果进行了理论分析,认为微小功率的低频振动产生的机械剪切作用是促使冰脱落的主要原因。低频振动的添加对超疏水电热复合除冰方案有显著增益效果,在飞机除冰领域有一定的实际应用潜力。

摘要：针对常规的微型姿态参照系统(AHRS)算法存在过载干扰和滤波发散的问题,设计了一种基于三分量地磁滤波技术的微型AHRS算法。采用一种简化的Sage-Husa自适应滤波算法进行了AHRS的信息融合;采用姿态误差角和陀螺漂移作为状态变量,进行了自适应滤波的时间更新,采用三分量地磁矢量作为观测量,进行了自适应滤波的量测更新;最后,对该算法进行了半物理仿真实验。实验结果表明,该算法能够有效地减小高过载造成的姿态测量误差,在2 g线振动测试条件下,该算法的俯仰角和横滚角的测量精度优于0.75°,航向角精度优于1.87°;与常规的算法相比,系统的抗过载能力提高了近3.2倍。该算法测量精度高、抗过载性好,具有很强的自适应能力,尤其适用于低铁磁干扰、高过载的工作环境。

摘要：针对实际油井工程中游梁式抽油机变频调速的控制问题,为了给其电机速度曲线优化提供高精度的摆角信息,以达到提高变频控制效率及稳定性的目的,设计了用于变频控制器的高精度实时游梁摆角测量系统。在复杂工况条件下,为了提高系统测量精度,采用了防脉冲干扰的移动平均滤波法以及分段补偿温度漂移等技术;同时为了有效消除安装误差,提出了摆角测量系统在线标定方法;最后对游梁摆角进行了静态及动态试验。实验及研究结果表明:在实际抽油机-50°^+50°的摆幅内,系统测量精度达到±0.15°,零偏为±0.05°,且抗振效果非常明显,该系统能够满足油田恶劣工况下电机控制系统变频优化调速的使用要求。

摘要：为快速准确地检测出一张硅片上数百个MEMS扫描镜的良品与次品,设计了一种自动测量系统。选用高精度二维位置敏感探测器(PSD)设备,设计其后置硬件电路并编写数据采集的程序。结合经典三角法测量角度的原理搭建自动检测系统,在室温和正常光照条件下,完成了MEMS扫描镜光学性能圆片级自动检测的实验。结果表明:该系统能够快速准确地同时对扫描镜的两个轴进行检测并给出结果。

摘要：提出了一种功能微拓扑结构细胞培养芯片,芯片结构由具有细胞粘附特异性的微平台和微柱阵列交替排布而成,并采用具有良好生物相容性和化学稳定性的聚合物制备,因此该芯片具有对细胞规约能力强和定位稳定性好的优点。芯片性能验证结果表明,所设计的功能微拓扑结构芯片细胞定位率达到90%,芯片结构及尺寸稳定性好,为需要长期细胞培养的干细胞研究提供了重要的支撑工具。