针对传统聚焦评价方法难以适应显微样本复杂纹理表面及反射率不均的问题，提出了一种抗光照强度、抗反射率不均、亚微米精度的基于双模糊理论的显微图像聚焦评价方法（DB-FEM），并研究了人工模糊有效标准差的概念，通过理论和实验找寻了较优有效标准差σ的取值。DB-FEM主要通过分析采集图像和其人为模糊图像的特征差异程度实现聚焦判断。首先对采集的层扫图像进行人为模糊处理，然后通过局部方差计算图像和其模糊图像在空域边缘信息和图像Haar小波频域信息的差异度。差异度包括空域边缘、低频纹理和高频边缘。最后将所有差异度相乘，得到基于差异度的聚焦评价曲线。实验结果表明，DB-FEM在不同光照幅值、不同表面形貌复杂度条件下均具有优良的聚焦评价性能，优于现有的空域边缘和频域模态评价方法，在单焦面检测中具有更窄的半峰全宽，在双焦面检测中具有更好的分辨能力。在物镜的放大倍数为20、数值孔径为0.65的条件下，所提方法的轴向分辨率优于0.3 μm。

为探索边界载荷对超材料带隙特性的影响，本文构建了一种层级椭圆穿孔板超材料，将载荷直接作用于结构的边界，采用有限元法研究了边界载荷导致结构变形所引起的带隙变化。建立了3个层级椭圆穿孔板有限元模型，将三维椭圆穿孔板简化为二维平面结构，以便于研究结构的面内带隙特性。分析了有无边界载荷作用时层级椭圆穿孔板的带隙特性、传输损耗和带隙边界对应的振型。结果表明，引入层级设计可降低带隙频率，施加边界载荷可打开更多完全带隙和方向带隙，从而更好地抑制弹性波传播，为穿孔板类超材料设计提供了一种新思路。

采用显式有限元方法，以传输损耗系数(TLC)为评价指标，研究了以钢为边界、铜和硅橡胶交替填充的方形晶格夹层板的减振性能，分析了方形填充尺寸对结构减振性能的影响。首先建立方形晶格夹层板的有限元仿真模型，其次引入传输损耗系数作为目标函数，运用遗传算法对方形晶格夹层板的减振性能进行优化，针对不同应用场景，得到的优化结果表明方形晶格夹层板具有不同减振范围的可调谐性。最后分析优化后的拓扑结构在不同频率下的位移场，可以看出其仍是在局部共振机理作用下，表现出对低频弹性波的强衰减，为拓宽夹层板的低频减振性能与可制造性提供了新的设计思路。

将带有分流电路的压电片周期性地粘贴到薄板表面形成二维压电分流阵列结构, 该结构不仅具有声子晶体的带隙特性, 还可以通过分流电路实现带隙调控。该文运用有限元法计算了二维压电分流阵列结构的带隙特性, 研究了含有谐振单元及负电容的混合电路中不同电路参数对带隙的影响。此外, 通过调节电感及负电容,可以将布喇格带隙和局域共振带隙进行耦合, 拓宽带隙,实现宽频振动控制。

针对地面三维激光扫描仪自检校模型易受到随机误差与粗差的影响,基于Gauss-Helmert坐标转换模型与扫描仪观测原理提出了一种三维激光扫描仪的自检校方法。该方法共包含6个外部转换参数与5个系统误差参数(附加参数),首先利用泰勒级数对函数模型进行线性化,并构造拉格朗日目标函数,基于Newton-Gauss法迭代求解所有未知参数的初值;之后利用标准化残差构造权因子函数,以对观测值进行重新定权,并通过迭代计算出参数的最终解。通过仿真和实验进行验证,结果表明所提方法较现有的算法能有效去除观测值中的随机误差与粗差,且具有良好的鲁棒性。

压电型声子晶体具有弹性波带隙特性, 可用于噪声与振动控制。该文通过在环氧树脂杆上周期地布置含有负电容的压电分流单元, 构造了压电声子晶体杆结构。为拓宽带隙, 对此结构设计了3种元胞配置, 运用传递矩阵法计算其带隙特性, 并采用遗传算法对分流电路参数进行优化。理论与仿真结果表明, 改变元胞中不同谐振频率的压电分流单元的个数, 可以获得多个局域共振带隙, 增强带隙可调谐性; 运用算法优化可得到带隙调谐时分流电路参数值的最佳匹配, 实现多个带隙的合并进而形成宽带, 在不改变原有结构的基础上拓宽带隙。

分析了影响光电侦察系统分辨能力的基本链路要素, 给出了一种通用性能预测模型的建立方法, 建立了红外光电侦察设备分辨能力计算模型, 并以最小可分辨温差(MRTD)作为最终评价指标。用一个具体实例进行了数值仿真计算, 说明了模型的适用性。

十字头轴瓦的磨损是压缩机无法正常使用的重要原因之一,实时检测轴瓦处的温度进而来判断轴瓦的磨损情况是确保压缩机安全、高效生产的重要检测手段。针对石化行业复杂的工况环境,提出并设计制备了一种无线耦合光纤布拉格光栅传感器,并用其进行光信号的空间传输以实现轴瓦处温度信号的提取。针对动态测量过程中产生的U型中心波长信号引起的解调温度差值过大的问题,利用插入损耗阈值,将一次动态运行过程中的温度改变量从4 ℃控制到0.1 ℃以内,提高了温度解调的准确度,实现了温度的无线监测。

现有的铁路轨道监测主要采用电类传感技术, 易受电磁场、外界环境的影响, 存在着安全的隐患。因此, 采用基于全同弱光纤光栅(wFBG)阵列的铁路轨道应变在线监测技术, 用于实时监测轨道的占用情况。通过有限元模拟仿真设计出能感测铁路应变的传感器结构, 研究了传感器的封装技术。通过检测wFBG波长漂移得到应变信号从而实现高灵敏度应变测量。采用全同wFBG阵列对传感器和系统进行了实验室和现场实验研究。结果表明: 该传感结构可以实现较小的光学损耗, 并且能够保证传感器的灵敏度达到3.4 pm/?滋ε, 线性度达到0.997 82, 迟滞误差达到0.8%。该铁路轨道在线监测系统可以满足铁路运行管理的实际需要。