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摘要:针对集成光栅-反射镜位移测试中工艺及装配误差导致反射镜与光栅不能平行的问题,本文设计了一种可自主调节的反射镜.与传统的工艺精度控制不同,方案重点对可调节反射镜结构进行设计,反射镜的偏转采用电容板来调节.建立了单层光栅与反射镜测量位移的理论模型,分析了两者不平行导致的测量误差,通过Ansys软件进行静力学分析,施加0~50 V电压,仿真得到静电力作用下反射镜偏转最大位移为7μm,提取的最大应力35 MPa.仿真结果表明所设计的反射镜可调节范围大于不平行误差,从理论上验证了反射镜调节的可行性.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:为实现在单次成像条件下获取图像的光谱偏振信息,提出了一种基于强度调制的编码孔径测量方法.该方法采用消色差1/4波片、多级相位延迟器和检偏器组成的光谱偏振强度调制模块,将入射光的Stokes参量各元素谱调制到不同的频率上,利用编码孔径和色散棱镜组成的光谱成像系统对该调制光谱进行压缩编码,并通过CCD进行探测.利用TWIST算法重构出经调制的光谱信息,对各个频谱通道进行分离重构出Stokes元素谱.以单一像素点为例,对入射光强度调制、光谱重构及Stokes参量的解调进行了数值模拟.结果表明:该方法可实现对稀疏图像的光谱偏振信息的获取,该过程仅需对图像进行一次测量,因此具备高速获取能力.
[期刊论文] 张亮 李晓 王志斌 张瑞
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CSTPCD 北大核心
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摘要:针对以往甲烷测量系统体积庞大、探测距离较近的缺点,提出了基于分布式反馈激光器(DFB)的天然气运输管道安全检测方法及电路设计.重点对基于现场可编程门阵列(FPGA)的正交数字锁相放大器进行设计以及分布式反馈激光器驱动电路和温控电路进行改进设计,并对FPGA核心控制电路、激光器驱动电路以及温控电路进行理论研究与实验验证.采用一次谐波和二次谐波比值计算激光路径中的气体浓度.实验结果表明:系统的最低探测浓度达到20×10-6,探测距离达到40 m,实现系统远距离、高精度探测.
摘要:为解决CL-20机械感度过高的缺点,采用机械感度较低的含能材料作为配体与CL-20制成共晶可以有效改善CL-20的感度.以六硝基六异戊兹烷(CL-20)与2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)为原料,通过溶剂挥发法制备CL-20/LLM-105共晶材料,利用偏光显微镜,X射线衍射(XRD)及差式扫描量热仪(DSC)对样品进行表征,结果表明:CL-20/LLM-105共晶材料为块状粉红色晶体,与单一CL-20和LLM-105晶体相比形貌有明显变化.实验制得的CL-20/LLM-105共晶材料XRD表明CL-20/LLM-105共晶相比于原料峰值变化较明显.共晶炸药的熔点为176.51℃,分解温度为237.43℃.
摘要:研究了溶剂-非溶剂法工艺技术条件对TKX-50结晶形态的影响规律.结果表明,以二甲基砜(DMSO)为溶剂,温度为55℃、搅拌速度为300 r·min-1、非溶剂[v(溶剂A)∶v(溶剂B)=1∶1)]和滴加速度为20 rmin·mL-1的条件下,重结晶所得的TKX-50晶体形状规则、棱角少,且具有更好的热安定性.
摘要:考虑到现有Stokes参量获取方法测量速度慢、测量精度低、系统结构复杂等特点,提出了一种基于双液晶可调相位延迟器(liquid crystal variable retarder,LCVR)和声光可调滤波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)的光谱偏振成像系统中全Stokes参量的新获取方法.从AOTF和LCVR的工作原理出发,介绍了系统的基本探测原理;根据偏振分析提出了快速获取全Stokes参量的新方法——该方法选取四个固定的LCVR控制电压,同时控制两个相同的LCVR对光波进行相位调制,得到四组(八个)两两相同的相位延迟量即可求得Stokes参量.此外,设计了能够稳定输出均方根为0~+8.72 V连续可调方波的LCVR控制器,并对其进行定标,实现了不同波长下光波的精确调制.搭建实验样机,以偏振方向分别为0°,90°和45°的三个偏振片P1,P2,P3作为偏振测量目标,测得了波长为632 nm时的全Stokes参量图;以画有夹角为30°的红色、绿色、蓝色三色线条的实验板作为光谱测量目标,对400~750 nm光谱范围的71个通道(光谱带宽为5 nm)进行光谱成像,得到了与红色、绿色和蓝色的分析谱段范围相一致的光谱曲线.结果表明,该系统不仅可以快速准确地获取全部Stokes参量,而且系统结构简单、成像质量良好.
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EI CSTPCD 北大核心 SCI
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摘要:弹光调制干涉信号范围为百赫兹到数十吉赫兹之间,而由于探测器阵列无法对该等级频率实现有效响应,因此,该情况使弹光调制器在光谱成像工作中受到限制.为了解决该问题,发展了一种使用两块具有相近谐振频率的PEM,并基于该频率差进行光信号调制的方法.该方法将两个弹光调制器分别工作在数值略有差异的频率f1和f2上,被测光通过双弹光调制器实现差频调制,因此干涉信号中产生载有被测光的低频调制分量,低频调制频率是以δi(σ,t)=δ0i(σ)sin(ωit)为基频的一系列倍频信号,该低频调制信号使用普通探测器即可实现探测,再将直流和高频信号滤波后,仅对调制信号后的低频成分进行对应的运算即可得到被测光谱.由于该频率差比所使用PEM的谐振频率低2至3个数量级,因此,该方法可使探测器获得更多的响应时间,而且由于该方法并不需要所使用的两块PEM具有严格一致的谐振频率和相同的光程差,降低了系统本身的设计难度.
摘要:为了能够使近红外探测器快速获取来袭激光的二维方位角、波长,提出了一种基于FPGA架构的驱动控制技术.上位机为了能够方便、快捷地控制探测器,采用VC++编写的上位机通过USB传输到FPGA,再通过FPGA将相应的命令发送给探测器,对它的工作方式增益、带宽、积分时间进行灵活的配置;FPGA相应的控制探测器的帧频、行频以及数据配置引脚使探测器能够输出有效的数据;然后通过USB上传到VC++上位机对有效的数据进行采集显示.利用此方法对波长为850 nm的激光从不同的方位角进行入射,用编写的VC++上位机成像软件进行数据采集处理,对采集到的图片进行分析;依据光斑强度确定零级、一级,推算出来袭激光方位角、波长,实验表明波长分辨率小于10 nm,角度分辨率小于2°.
摘要:随着光谱成像技术的发展,以高空间分辨率和高光谱分辨率获得的图像极大地提高了地物目标的识别能力,为准确获取地物被测目标的二维空间影像信息和一维光谱信息,设计完成一种基于声光可调滤波器(AOTF)的高光谱成像系统,但由于系统中偏振片消光比有限,导致视场外的0级光与被测目标的+1级衍射光发生重叠,而AOTF无驱动时成像可近似为0级干扰的图像,为此提出一种AOTF加驱动图像减无驱动图像的0级干扰抑制方法.并采用该系统样机进行外场光谱成像实验,对结果进行0级干扰抑制方法修正,修正后的结果表明该方法不仅大幅度消除了0级光的干扰,而且还提高了整个成像光谱的测量精度.
[期刊论文] 张宇晶 张瑞 王志斌 吕泽
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CSTPCD 北大核心
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摘要:针对在高光谱偏振成像系统中,由于红外面阵探测器CCD像元响应的不均匀性引起像素误差,提出了一种适于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正的方法.采用积分球进行辐射定标,分析输出辐照度和像元响应的关系,提出了曲线拟合方法;此方法加快了运算速度并使得输出非均匀性减小了90%以上.根据实验结果对粗糙度进行对比分析,场景的粗糙度降低了20%以上,得到在单色光和复色光下粗糙度一致,解决了在高光谱全偏振成像时CCD对其造成的影响,从而使得光谱精度更高.
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CSTPCD 北大核心
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摘要:针对流水线技术构建的高速大容量存储阵列,设计了一种基于FPGA的"无效块信息列表动态刷新算法".系统以NAND型Flash为存储介质,以FPGA为逻辑控制中心,在其内部建立一个一维RAM实现了高速大容量存储系统的无效块信息的记录.仿真结果及可行性分析验证了"无效块信息列表动态刷新算法"的可行性,该算法建立的无效块信息列表的容量不受存储容量扩展的影响,减少了对FPGA内部资源的占用,在满足大容量存储的同时,且不影响高速存储.
摘要:为实现二维激光告警设备在空间高能粒子辐射环境中自主稳定地运行,提出二维激光告警系统中高性能数字信号处理器(DSP)抗单粒子翻转(SEU)防护加固设计方案.采用信号预处理、程序关键变量三模冗余(TMR)设计、引导程序中加入检验纠错方法和"看门狗"电路软硬件结合的方式,实现系统中DSP抗单粒子翻转加固设计,对该系统进行实验验证.实验结果表明,该方案可以保证DSP及时有效地复位并重新加载程序,消除高能粒子对存储器件造成的单粒子翻转累加,有效解决信息处理过程中程序加载失败的问题,提高了系统运行的可靠性.
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EI CSTPCD 北大核心 SCI
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摘要:为了抑制背景噪声,获得高信噪比的纯干涉条纹并实现图像、光谱和全偏振信息的同时测量,提出了一种基于双强度调制的静态傅里叶变换偏振成像光谱技术新方案.系统由前置望远系统、两个相位延迟器构成的偏振光谱调制模块、Wollaston棱镜构成的偏振分束器、Savart偏光镜和线偏振器构成的干涉模块以及CCD面阵探测器组成,可在单一探测器上同时获取两幅经过不同强度调制的全偏振干涉图,通过对两幅全偏振干涉图的简单加减运算,便可获得探测目标清晰的纯图像和高信噪比的纯干涉条纹.对该系统的图像和光谱偏振复原过程进行了理论分析和数值模拟,结果表明该系统可有效分离探测目标的背景图像和干涉图像,实现高精度的光谱复原和全偏振信息的有效提取,具有高稳定性、高光谱、高灵敏度、高信噪比、信息复原精度高及数据处理复杂度低等优点,为偏振干涉成像光谱技术的发展提供了新思路.
摘要:现有光栅衍射型激光告警中,正弦光栅存在±1级衍射效率较低,闪耀光栅在闪耀波长附近0级和-1级衍射效率很低,这两种光栅的缺点都降低了激光告警的可靠性。为此文中提出了一种改进型闪耀光栅。将两闪耀光栅反相对接,并且中间留一定无光栅空间,此改进可提高波长在闪耀波长附近0级和-1级的衍射效率,将有效克服传统闪耀光栅的漏报警现象。设计加工了闪耀波长为800 nm的改进型闪耀光栅,理论分析了0级和±1级衍射效率;采用波长为808 nm和850 nm的光,对改进型闪耀光栅进行二维激光告警实验测试,实验结果表明,在波长为闪耀波长附近光入射时,改进型较普通闪耀光栅的0级和-1级衍射强度有很大提高,能够被CCD有效探测。该改进型闪耀光栅可有效提高二维激光告警系统的可靠性。
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI SCIE CBST SA
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摘要:针对声光可调谐滤光器(AOTF)多光谱成像系统中存在色差,使得不同波长下成像清晰所需焦距有所差异,即使在固定波长下,由于横向(衍射方向)光谱展宽,出现横线清楚竖线模糊的现象,本文对AOTF中的色差做了具体分析,指出了成像模糊的原因。根据 AOTF多光谱成像系统成像特点,进一步提出了一种改进的SSIM算法作为图像的清晰度评价函数,原算法中目标为两幅图像(一幅为参考图像,一幅为待测图像),而此算法中将目标设定为一幅图像中的相邻行进行相似度分析,明暗变化边缘相似度小说明对比度大,从而图像较为清晰。使用以此算法为核心的自动聚焦对AOTF多光谱成像系统中由色差引起的图像质量进行补偿,计算量小,速度快。通过实验验证了此补偿策略的可行性和实用性,结果表明此策略能够有效解决AOTF多光谱成像系统中因色差引起的图像模糊问题,具有重要的应用价值。
摘要:SiC的直接键合对于许多应用于高温环境的MEMS微器件有着非常重要的应用价值,但是晶片的表面处理是影响SiC直接键合的关键因素.设计中采用改进后的湿法清洗方法和等离子体处理对晶片表面进行处理;从而得到满足直接键合的洁净度和粗糙度.最后利用热压法实现了SiC的直接键合,并且估计其键合能为14.47 MPa.
摘要:为提高SOI压阻式压力传感器的灵敏度,对传感器敏感结构的弹性膜片和压敏电阻的形状、尺寸等结构参数进行了优化设计.利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件对优化后的敏感结构进行了静力学仿真与分析,完成了敏感芯片的制备和加压测试,测试结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为5.98 mV/(V·bar),较原结构输出灵敏度提高了1倍,非线性误差小于0.096%.
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EI CSTPCD 北大核心 SCI
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摘要:声光可调滤波器(AOTF)作为光谱成像的一种新型分光元件,在运用其进行成像光谱时,一般选择入射光垂直于 AOTF 入射面时所对应的衍射中心波长为 CCD 的光谱测量波长。但在实际测量中,空间目标不同位置的光线总是以不同的角度进入到 AOTF,这样就导致了 CCD 实际测量的光谱和以光垂直入射时所对应的光谱为测量光谱相比出现误差,影响了光谱的测量精度。采用的成像光谱系统的特点是目标光线经前置光学系统、AOTF 和成像透镜后,聚焦成像于透镜的焦平面上,实现了目标光在整个系统的一次成像。此一次成像与传统的二次成像相比,能够有效的提高光能利用率和成像质量。由于 AOTF 的视场角为±3°,所以通过对 AOTF 视场角范围内衍射中心波长随入射角度变化的实际规律进行了分析研究,并对衍射波长随入射角度变化的实际测量值进行了拟合修正,得到了修正方程。实验结果表明用修正后的方程进行光谱测量,其相对误差值可以减小一个数量级。此方法可为今后提高 AOTF 成像光谱测量精度奠定基础。
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST SA
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摘要:以SH4和O2作为反应气体,利用电感耦合等离子体增强型化学气相淀积( ICPECVD)技术制备了氧化硅薄膜,通过正交试验设计的方法研究了反应室压强、衬底温度和射频功率3个关键工艺参数对氧化硅薄膜淀积速率的影响及其显著性。实验结果表明:反应室压强和射频功率对淀积速率的影响具有高度显著性,各参数对刻蚀速率的影响程度依次为反应室压强>射频功率>衬底温度,并讨论了所选参数对淀积速率的影响机理。
摘要:利用弹光调制器的偏振调制优势,提出了将弹光调制器和电光调制器级联的组合相位调制型椭偏测量术.该技术采用单光路实现信号探测,通过切换电光调制器的两个工作状态,并结合数字锁相信号处理技术来完成样品反射光的p分量和s分量的幅值比ψ和相位差△的全范围高精度测量.对提出的新型椭偏测量原理进行了分析,搭建了相应的实验系统.完成了弹光调制器的调制电压峰峰值和相位调制幅值关系的定标,定标结果优于99.05%,然后还采用系统初始偏移值的方法对实验系统进行了校准.最后,运用该系统对石英玻璃反射样品进行了实验分析,得到的ψ和△的测量精度分别优于0.08°和0.81°.实验结果显示系统校准有效地消除了电光调制器和弹光调制器的剩余双折射引入的测量误差;数据采集和处理时间均在ms量级.提出的测量技术具有宽光谱测量、工作稳定、重复度高、测量速率快、成本相对较低和系统便于工业自动化集成的潜在优势.
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