抗辐射的微机电系统(MEMS)加速度计在航天飞行器和核工业中有着广泛应用。当前的研究主要集中在 MEMS测控电路的抗辐射加固技术上, 对 MEMS微敏感结构的辐照退化机理还缺乏深入的认识。由于 MEMS微敏感结构和测试电路必须工作在一起, 目前研究的难点在于如何准确地辨别出 MEMS敏感结构在整表中所贡献的辐照退化量占比, 并基于微纳测量的方法辨析出其辐照退化机理。针对该问题, 本文首先开发出了一种针对 MEMS器件分部件的辐照退化测量技术, 成功提取出 MEMS敏感结构所产生的辐照退化量；然后采用专门制备的对照 MEMS芯片和电学测试的方法来对其退化机理进行研究。测量结果发现: MEMS敏感结构的辐照退化并不来自于寄生电容层的充电效应或各类电阻参数变化效应, 而主要来自于界面薄氧化层的充电效应。这些界面层俘获的电荷会对 MEMS可动质量块产生一个附加的静电力从而导致 MEMS加速度计的输出漂移。综上, 本文基于微纳测量的手段明确推断出了 MEMS敏感结构在电离辐照条件下的退化机理, 为后续的 MEMS器件抗辐射加固改进提供了重要的技术方向指导。

图像噪声会严重影响数字体图像相关(DVC)方法的测量精度,因此,通过数值模拟平移实验、真实重扫描实验和压缩实验研究了图像噪声及高斯预滤波对DVC位移测量结果的影响。实验结果表明,高斯预滤波能显著降低图像的噪声水平,从而减小由噪声引起的系统误差,但对插值误差的影响较小,原因是高斯预滤波会降低图像的灰度梯度。因此,高斯预滤波可以显著提高经典前向累加牛顿-拉弗森算法的精度,但对反向组合高斯-牛顿算法的精度影响不大。此外,高斯预滤波处理可提升2种算法中各计算点的相关系数,得到匹配度更高的子体块。

综述了微机电系统 (MEMS)加速度计辐照效应与辐照机理国内外现状，阐释了其加固技术研究的必要性。介绍了不同类型 MEMS加速度计的辐射敏感性及材料的辐射退化机理、不同材料的辐射损伤表现及硅材料的辐射效应；重点分析了 MEMS加速度计国内外辐照试验研究，最后给出了 MEMS加速度计辐射加固研究方向的建议。

微机电系统 (MEMS)封装残余应力是在封装工艺过程中芯片上产生的残余应力，它对于 MEMS器件的热稳定性和长期贮存稳定性有着十分重大的影响，故而对 MEMS封装残余应力的高精确度测量有利于封装应力的研究 。由于封装残余应力十分微小，因此无法利用目前的测量手段直接测量封装应力，本文针对这个问题提出了一种基于应力放大结构和拉曼光谱法的封装应力测量方法，可以测量出 MEMS器件中封装应力的平均水平。基于理论 分析建立了原始封装模型与应力放大结构之间的放大关系，并提出应力放大结构的设计原则。接着采用 3D有限元(FEM)仿真对一款高精确度 MEMS微加速度计的封装应力测量进行了分析，其结果与理论分析具有很高吻合度。 最后，针对该微加速度计的封装应力测量，成功制作了应力放大结构的芯片样片，并进行封装，随后拉曼光谱法被用于测量样片中的最大应力，进而计算出待测微加速度计中平均封装应力大小。实验结果与仿真分析具有很 好的吻合度，证明本文所提出的测量方法具有相当的可靠性。

提出一种在光学扫描全息系统中采用环形光瞳滤波器来实现选择性边缘提取的方法, 基于双光瞳外差扫描技术使用单个二维光学扫描来获取三维物体的全息信息。首先, 采用小孔滤波器和环形光瞳滤波器作为两个光瞳来形成复合光场对物体进行扫描, 以提取物体的边缘信息; 其次, 通过移动并破坏环形光瞳滤波器的对称性, 并选择两个完全相同的环形光瞳滤波器来实现对物体各向异性的选择性提取。计算机仿真实验的结果表明, 通过在光学扫描全息系统中使用环形光瞳滤波器, 可以很好地实现各向同性与各向异性的选择性边缘提取。

随着光纤传感技术的发展, 近年来分布式光纤传感技术被用于结构裂缝的监测, 其中主要包括准分布式光纤传感技术——光纤布拉格光栅技术, 分布式光纤裂缝传感技术——基于瑞利散射的光时域反射技术、布里渊光时域反射技术、布里渊光时域分析技术、布里渊光相关域分析技术以及最新的具有高空间分辨率的脉冲预抽运布里渊光时域分析技术和差分脉冲对布里渊光时域分析技术。基于这些技术在结构裂缝监测中的应用, 综述各自的优缺点及国内外分布式光纤裂缝传感工程应用的情况。同时对分布式光纤裂缝监测中的力学、畸变光信号及实验研究等问题进行分析, 提出关于这些重点问题的研究见解。

根据可变放大率物光波前重建过程中球面波照射下数字全息图频谱的分析，提出在重建波照射前对全息图进行高通滤波消零级衍射干扰的方法。对物体表面为散射及非散射面情况的波前重建进行理论模拟及实验研究。结果表明，当物体表面是散射面时，可以获得有效消除干扰的重建图像，但是，当物体表面是光学平滑表面时，为得到完整的重建图像，要求将更为严格。

采用光纤激光精密切割系统,研究了激光切割工艺参数对血管内支架质量的影响。通过实验和分析,获得了筋宽均匀、结构精细、热影响区小、切缝粗糙度低的血管内支架。对支架进行了球囊扩张实验,支架直径从2.0mm扩张到3.1mm时纵向缩短率为1.3%。利用动态力学分析仪(DMA),采用平面压缩法对扩张后直径为3.1mm的支架的径向支撑力进行了测试,分析了位移随加载压力的变化趋势。

介绍了相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术的基本原理及其在静态Ⅰ型断裂实验中的应用，验证了该方法对裂纹尖端局部变形场和断裂特性进行定量研究的可行性。给出了代表静态Ⅰ型裂纹尖端奇异场光力学信息的CGS控制方程，模拟并分析了Ⅰ型裂纹尖端的CGS条纹模式，对静态Ⅰ型裂纹尖端变形场和断裂特性进行了三点弯曲的CGS试验，并提取了应力强度因子K_I。结果表明，试验结果与理论分析结果相吻合。