针对采用10号钢为基材的K1-5型外壳的芯片裂纹问题, 对其共晶应力进行了仿真, 并尝试对工艺过程进行仿真优化。结果表明, 无论采用何种缓慢或快速的散热方式, 都不能从根本上改变10号钢与Si芯片因热膨胀系数的巨大差异而导致的热应力。通过比较三种不同的管壳材料可知, 以可伐材料为基体的K1-5管壳的共晶热应力最低, 为316 MPa, 而以10号钢为基体的热应力最高, 为19 800 MPa, 远远超出了硅芯片的极限断裂强度544 MPa。根据应力的基本理论, 可伐与Si芯片的热膨胀系数的差异最小, 无氧铜次之, 而10号钢为最大, 这也是以10号钢为基体的K1-5管壳在共晶时芯片开裂的根本原因。将管壳基材更换为可伐材料, 仿真分析和实际试验结果均证明该管壳能够有效解决芯片开裂的问题。

军用陶瓷或金属封装中的共晶烧结芯片贴装工序存在的主要问题是, Sn基焊料极易氧化形成Sn2O、SnO2等氧化物, 在共晶过程中不断堆积在焊料表面, 形成焊料表面悬浮颗粒, 造成PIND失效。文章基于氧化膜破裂理论, 通过对当前使用的共晶烧结氮气保护的结构进行改进, 采用小型半密闭腔体的方式实现了局部高纯度氮气保护环境。在共晶烧结贴片过程中, 氧化膜破裂融入焊料体内, 同时因氧化膜破裂而流出的熔融焊料在良好的氮气保护环境下形成新的光亮圆润的焊料表面, 有效减少了焊料表面悬浮氧化物颗粒。统计数据表明, 该改进研究有效降低了PIND失效率和成品筛选电路的成本损失; 该改进实现了共晶烧结贴片焊料表面极少产生悬浮氧化物颗粒, 极大地降低了可动颗粒导致的电路短路、断路等误动作的危害性和可靠性风险。

研究了18、25、30 μm三种金丝和25、32、45 μm三种硅铝丝键合引线在不同温度循环次数下的键合强度衰减规律，并研究了拉断模式的比例。结果表明，所有试验样品，无论是否经历温度循环，均达到了GJB548B-2005方法2011.1中的最小键合强度要求，均未出现焊点拉脱的现象。随着温度循环次数的增加，金丝键合强度先略微增大，后缓慢减小并趋于平缓。硅铝丝键合强度先较快减小，后缓慢减小，并趋于平缓。相比于金丝，硅铝丝在0~50次的温度循环下键合强度衰减较快。通过曲线拟合，获得不同丝径下的键合强度衰减变化方程。

车轮是铁路列车走行部的重要部件，车轮踏面上产生的缺陷严重危害着铁路列车的安全运行。由于实际中车轮踏面缺陷样本有限，有监督检测模型对缺陷的检测不具有鲁棒性。针对此问题，提出使用无监督的知识蒸馏异常检测模型实现对车轮踏面的异常检测任务。首先，使用UNet对踏面区域进行分割，减少非踏面区域对异常检测模型的影响；然后，在多尺度特征聚合之后添加一个注意力机制，提升反向知识蒸馏结构中学生网络对正常特征的重建能力，增强学生网络对正常特征重建的效果。实验结果表明：在铁路车轮踏面数据集上，改进后的模型能够达到93.8%的受试者工作特性曲线下的面积、82.3%的精准率、95.4%的召回率、87.0%的准确率。与原模型相比，改进后的模型检测性能得到提升。

经典的迭代最近点算法对初始位置敏感并可能陷入局部最优解，而如果先进行粗配准调整位姿，又会出现计算时间长的问题。因此，提出一种基于主成分分析的高效点云配准算法。首先，利用主成分分析法得到两片点云的主轴方向；然后，通过两个主轴关系进行坐标系变换；最后，利用轴上轮廓点的距离进行校正，解决主轴反向问题，相较于原本的误差校正极大减小了计算量。实验结果表明：对包含2万多点的点云，基于轮廓距离改进的主成分分析配准算法平均可减少80%的运行时间，计算效率显著提高；同时还可有效处理点云初始位置较差的情况，实现两片点云任意位姿下的快速配准。该算法可实际应用于列车部件的三维点云配准，提高配准效率。

针对三维激光扫描设备实际采集的列车关键部件点云模型通常存在噪声点和采集误差等问题，提出一种高效的点云小尺度噪声滤波平滑算法。首先利用K-D树构建点与点之间的几何关系，设置中心点并利用K近邻算法查询邻域信息；然后假设输入点云与滤波后输出的点云之间存在线性关系，从而利用两片点云构造代价函数；最后通过求解代价函数最小值确定线性参数，从而得到平滑后的点云模型。代价函数构建过程中，根据点与其K近邻内点的欧氏距离的方差与整体欧氏距离方差的比值大小自适应地调节权重，达到动态调整线性模型参数的目的。实验结果表明，所提算法能够快速矫正小尺度噪声、平滑边界轮廓、提高质量，为点云识别、重建等后期任务奠定基础。

设计了一种周期型正交二元相位板，其具有周期型矩形调制单元，各单元的相位调制量为0或π。该相位板的空间频谱具有中心直流分量为0的特点，分别对该频谱中心区域的4个一级频谱点和8个二级频谱点进行相位调制，可得到正方阵列光斑和正方阵列涡旋。阵列涡旋中各涡旋光束的拓扑荷数l=±1，在空间交错分布。由于两个正方阵列光场在垂直传播方向的横向周期恰好重合，且两个光场沿光轴方向的波数不同，因此叠加之后可以形成强度分布随传输距离旋转的正方阵列螺旋，阵列中存在两种具有相反螺旋方向的螺旋光束，同样在空间呈交错分布。此外，讨论了产生最佳螺旋光束的相位板设计条件，并给出理想情况下系统的能量利用率，所得实验结果验证了该方法的可行性。

为保证电气电子设备在辐射抗扰度试验中状态传输的稳定性，设计并实现了适用于试验环境的光纤束监控系统。系统主要由物镜、光纤束、转接镜和电荷耦合器件等组件构成。通过Zemax光学仿真软件，结合光纤束参数设计并优化了监控系统的物镜。设计结果表明：物镜在空间频率36 lp/mm处，各视场光学调制传递函数值大于0.8，像面大小与光纤束尺寸匹配，满足像方远心光路要求。对加工的物镜进行性能测试，表明其技术指标与理论设计比较相符。采用搭建的光纤束监控系统进行成像试验，并运用高斯滤波算法进行去像素化处理，提高了监控系统的视频传输质量，辐射抗扰度试验表明此系统具有良好的抗电磁干扰能力。

金锡合金焊料(Au80Sn20)具有良好的导热、导电性，广泛用于高可靠集成电路共晶贴片工艺。研究了硅基芯片AuSn共晶焊工艺中工艺参数对硅原子向AuSn焊料扩散的影响，当共晶温度从310 ℃增加到340 ℃时，AuSn焊料中硅原子质量百分比增加1个数量级。分析了硅原子向AuSn焊料的扩散机理，讨论了硅原子向焊料扩散后对产品可靠性的影响及控制措施。