叶片氮含量(LNC)是判断橡胶树营养状态的一个重要量化指标, 快速准确地检测橡胶树的叶片氮含量对于保证橡胶树的生长和天然橡胶的产量是非常十分必要的。 利用近红外光谱技术对119片橡胶叶片的叶面氮含量进行了定量分析, 建立了高精度的预测模型, 实现了对橡胶叶片氮含量的快速精准检测。 采集海南橡胶叶作物实验对象, 首先使用GaiaField-F-N17E光谱仪测量橡胶叶片的近红外光反射率数据, 波长范围为942～1 680 nm。 然后, 消除光谱数据中的异常样本, 分别使用了三种不同的预处理方法对数据进行处理并比较它们对模型精度的提升效果。 由于橡胶叶片的近红外光谱数据存在着大量的冗余信息和高度共线的光谱特征波段, 因此, 提出了一种基于改进后的模因框架(IMF)的结合竞争自适应重加权采样(CARS)和近邻搜索(NNS)的混合变量选择方法, 采用该算法消除光谱中的冗余信息并进行二次优化, 从全波段中提取28个作为建模波段。 最后, 使用偏最小二乘回归(PLSR)和最终选取的波段建立橡胶叶片的LNC估算模型。 为了验证所提方法的优越性, 进一步使用CARS, 连续投影(SPA)和传统模因算法(MA)的变量选择算法建立模型作为对比。 结果表明, 多元防散射效正(MSC)处理后的光谱曲线和基于IMF框架的CARS-NNS算法所建立的模型在预测集上的表现最佳: 均方根误差(RMSEp)达到0.116, 决定系数(R2p)为0.951, 两项评价指标均优于其他的预测模型。 综上所述, 基于近红外光谱技术和使用混合学习IMF框架构建的预测模型能够很好地揭示光谱数据与橡胶树叶片氮含量两者之间的关系, 可为橡胶林的养分诊断提供必要的技术支持, 保证橡胶树的良好生长, 以提升天然橡胶的产量和质量。

飞机系统通过有线网络传递信息需要数量巨大的电缆,机载电缆会增加飞机质量、布线设计的复杂性和飞机的维护成本。无线网络因不需要敷设电缆,减轻质量的同时减少了系统布线工作,将直接提高飞机的生存性和系统的可靠性,对于水、液压油、烟、火等环境因素具有更好的耐受性。总结了无线网络技术的研究现状,分析了在飞机系统中的应用场景和技术挑战,展望了未来的发展趋势,采用技术指标和收益指标相结合的判断标准给出了各应用场景中适配的无线网络技术。

应用于空间光学系统的机械拼接机构存在润滑、热膨胀系数匹配、结构复杂、拼接偏心距小等问题, 本文提出了可应用于空间大口径拼接反射镜的磁通钉扎接口方案, 采用永磁体的等效电流分布模型并融合磁场法, 建立了超导-永磁体磁通钉扎接口的数学模型进行仿真分析, 并通过实验验证了模型的有效性。结果表明, 超导体-永磁体的间隔在5 mm时, 垂直连接刚度ky可达7 000 N/m; 当磁体-超导体的间隔为10 mm, 二者处于中心位置时侧向刚度kx可达3 800 N/m; 磁通钉扎接口在偏心距Δx=4 mm时的垂直刚度ky相比于Δx=0时下降约20%, 刚度下降不显著。相比于传统机械接口, 磁通钉扎接口在反射镜对接时具备足够的连接刚度, 可以允许更大的偏心距Δx, 同时接口的力特性使得拼接镜在重构过程中满足缓冲定位的要求。

设计并研制了碳纤维复合材料主次镜连接筒.根据光学设计中的公差分配, 结合复合材料层合板理论, 分析了复合材料铺层设计对面内刚度和轴向及周向热膨胀系数的影响, 确定了最终的铺层方式.利用有限元软件分析了重力作用下及温度变化时主次镜间的位置变化及连接筒的模态分布.最后, 完成了碳纤维复合材料薄壁连接筒的成型和精加工, 检测了主次镜系统光学性能, 并对装配完成后的相机进行了鉴定级力学试验.分析结果表明: 在1g重力载荷及2℃温升耦合作用下,次镜偏心小于0.002 mm, 次镜倾斜小于2″, 主次镜连接筒及次镜系统组合体基频达到265 Hz, 满足光学设计要求和结构稳定性要求.光学性能检测结果及力学试验结果表明, 主次镜系统波像差满足装配要求, 主次镜连接筒能够承受鉴定级力学试验考核, 连接主次镜的两端响应放大仅1.7倍, 体现了良好的阻尼性能.本文中研制的主次镜连接筒重量仅为6.4 kg, 实现了高轻量化和高刚度, 满足空间相机对主次镜位置精度和稳定性的要求.

为了获取临近空间低速点目标的形状尺寸信息, 进行了高空气球光学观测实验, 研究了如何从光度数据中反演低速点目标形状尺寸信息。利用孔径测光技术处理地基探测装备所拍摄的实验图像数据获取目标光度数据。在反演过程中, 采用球谐函数法和细分控制点法两种形状描述方法来参数化描述目标形状, 利用球谐函数法的正则化函数、三角面元正则化函数和基于目标物理特性的正则化函数约束目标的形状变化, 在对目标光度数据以及由两种形状描述方法产生的模型数据进行傅里叶变换的基础上, 结合光学系统点扩散函数来反演空间目标形状尺寸信息。结果表明: 两种形状描述方法反演的目标形状主要特征相似, 表明这种形状特征是从光度数据提取到的。球谐函数法和细分控制点法反演出的目标等效直径相对误差分别为11.3%和22.6%, 长度相对误差分别为11.6%和21.8%。由此表明: 球谐函数法反演的临近空间低速目标形状误差较小, 更能准确地反演出临近空间低速目标形状。

为了探究低温等离子体活化转化煤层甲烷的机理, 采用自制的介质阻挡放电实验系统对体积组成为CH4 40%、O2 12%、N2 48%的模拟煤层甲烷进行等离子体活化转化。采用色谱分析方法对煤层甲烷介质阻挡放电稳定产物进行分析, 结果表明低温等离子体活化煤层甲烷的主要产物为CH3OH、CO和CO2。采用发射光谱原位诊断技术在200～700 nm波长范围内研究了放电气体的发射光谱, 检测到O·、CH·、C·、Hα、N2(A3+U)等激发态物种。基于发射光谱原位诊断和气相色谱分析结果, 对煤层甲烷活化转化的自由基反应过程进行了推断。同时, 明晰了反应气中N2对煤层甲烷活化和主要产物的生成具有促进作用, 即N2产生了存活时间更长的亚稳态离子, 该亚稳态离子将能量传递给反应气中的O2和CH4, 进而加速了煤层甲烷的活化和稳定产物的生成。

在位相差异技术原理的基础上, 利用现有平台, 通过室内实验以及室外推扫成像试验, 检验了位相差异技术波前反演的效果.试验表明: 以干涉仪实测波前与反演波前的残差均方根误差作为评价标准, 基于位相差异技术的波前反演精度可达1/40λ(λ=632.8 nm); 同时, 利用反演波前进行的图像复原滤波能够大幅改善推扫退化图像的品质, 复原后图像信噪比的提升量优于40%, 奈奎斯特频率处调制传递函数的提升量超过80%.间接地证明了位相差异波前反演技术的实际效能, 为位相差异波前反演技术的空间应用奠定了基础.

从薄板弹性理论出发, 对可实现曲率变化的环形线负载驱动模型进行分析, 给出了基于该模型的大镜厚比变曲率反射镜的形变方程.以较小的驱动力实现较大的中心形变为目标, 利用MATLAB软件对不同反射镜厚度、驱动环半径下的反射镜形变情况进行模拟计算, 结果表明, 反射镜厚度范围在2~4 mm之间、驱动环半径数值在反射镜有效半径1/2处最佳.以此为依据, 设计并研制了口径为100 mm、厚度为3 mm的铍青铜环形线负载驱动变曲率反射镜结构及原型样片, 给出了变曲率反射镜整体结构前10阶的振动模态分析结果.完成装配后, 反射镜原型样片的面形精度接近λ/30（λ为波长）.对该结构进行极限曲率变化和面形精度保持的验证实验, 通过对变曲率反射镜结构进行改进, 环形线负载驱动能够实现超过30个波长（632.8 nm）的中心形变, 且面形精度的变化与反射镜中心矢高的变化呈弱相关.