微小电容的测量技术成为电容传感器技术被广泛应用的关键,针对目前小电容测量电路存在的问题,提出一种基于测量三角波斜度的小电容检测方法,采用PIC单片机为主的测量电路,电容检测分辨率可达0.005 pF。此小电容测量系统具有高精度和稳定度、测量范围广、测量时间短的特点,适合于实时可视化测量。

针对某型号手机带手电筒闪光的特点,设计了一种光源闪动频率测试系统。利用小面积PIN光电二极管对光源闪动的信息进行捕捉,设计了光电转换电路对光信号进行识别和转换,采用滞回比较器对信号进行整形。通过对手电筒30 Hz闪动模式实际测量表明:该系统性能可靠且测量精度高,有一定的实用价值。

针对水下安防这个特殊领域,介绍了一种基于微分干涉原理的全光纤水下声音传感系统。系统光路采用改进的Sagnac结构,利用宽光谱光源,实现了以相位压缩原理为基础的微分干涉,相较传统干涉结构,本系统基于干涉光束共光路的特性,只响应振动等动态变化的物理量,自动屏蔽温度起伏等静态、准静态干扰因素,使其在保持传统光学干涉类传感器高灵敏性的同时,又克服了传统干涉类传感器不稳定的缺点。该系统的水下部分仅由光纤及其无源器件组成,适应水下长期工作环境。实验验证了该方法可行、有效。

针对一种以Ⅳ型全息凹面光栅为核心元件的单色仪,为了保证仪器的光谱重建精度以提高波长准确性,通过频谱计算和理论推导对光谱重建过程中的抽样间距、光谱半高宽、探测器的光敏单元宽度和灵敏度常数等影响因素进行了分析,讨论了它们的取值关系对系统能否满足抽样定理的影响,得到了抽样间距与光敏单元宽度的合理取值区域,并应用在该型单色仪的设计实例中,为同类结构的单色仪提供了准确重建光谱的思路与方法。

针对基于菲涅耳域的双随机相位加密系统不能抵抗选择明文攻击的弱点,提出了一种基于振幅调制的菲涅耳域的图像加密方法。该方法通过在系统第二块随机相位板后面添加一个振幅调制密钥来实现加密,同时分析了该密钥的安全性,密钥参数对加密效果的影响。实验表明振幅调制密钥的密钥空间非常大,且正常解密时密钥吻合度要求非常高,攻击者很难获取原始图像的信息;另一方面引入振幅调制密钥后扰乱了系统固有的线性性质,添加非线性环节,从而提高了系统的抗选择明文攻击能力。研究可知:引入振幅调制技术后系统的安全性和抗攻击能力大大提高,加密效果良好。

研究了主元分析与贝叶斯决策相结合的人脸识别方法。利用主元分析提取人脸图像训练集的特征子空间,将训练图像和测试图像投影到该子空间,提取特征向量及计算统计特性,利用最小错误率贝叶斯决策规则对测试图像进行分类,从而实现人脸识别。大量实验表明:主元分析能将人脸图像的特征信息有效地映射在特征子空间,同时采用贝叶斯决策规则能够快速准确地对人脸图像进行分类。

针对织物的纱线密度检测,提出一种对织物图像,信息进行检测的方法。通过数字相机获得织物图像,对织物图像进行最优二值化处理。利用像素黑白颜色区分织物上的纱线和间隙,通过扫描经线和纬线方向的像素颜色值获得纱线处像素颜色特性,从而计算出经线方向和纬线方向的纱线数目。根据各方向最大像素数得织物的大小，即可得知织物的密度。

设计一种可用于监控系统的大孔径百万像素变焦距光学成像镜头,采用1/3英寸CCD接收,像元大小为3.75 μm。镜头在短焦、长焦位置时F数分别为1.6,2.1。利用Zemax工程光学设计软件,对镜头进行了设计与优化,并对优化后的结果进行了分析。设计的镜头在极限分辨率时,MTF较高,公差也相对较松,可以满足实际生产要求。

设计一种能够同时满足辐照面辐照度达到一个太阳常数和32′张角的太阳模拟器。利用理论计算和光学软件仿真相结合的设计方式,对聚光系统、积分器和准直系统分别进行设计与优化,并提出一种新的氙灯建模方式,最后利用lighttools对整体光学系统进行仿真分析,获得了各部件在光学系统中的最佳位置,使整个光学系统达到较高的能量利用率和辐照均匀性。

ART(algebraic reconstruction technique)算法是一种适合于投影数据采集量比较少的情况的图像重建算法。利用其进行图像重建时的主要工作是计算加权因子,该计算方法严重影响图像重建的重建质量和重建速度。讨论、研究并仿真了加权因子的三种计算模型,经比较分析最后得出了一种最优的重建模型。

针对Offner双镜三反射成像光谱仪的消像差结构,采用几何方法推导出光谱分辨率的计算公式,分析了入射狭缝的宽度、凸面光栅分辨率、系统像差和探测器像元尺寸各个参数对光谱分辨率的影响,提出了分光系统像差的计算方法和优化设计方法,并探讨了提高光谱分辨率的方法和技术,即在优化系统像差的同时,适当减小狭缝宽度和探测器像元尺寸,有利于提高系统的光谱分辨率。该系统利用消像差优化设计同时考虑光谱分辨率的设计方法,具有十分重要的实用价值,为成像光谱仪的研制提供经验和借鉴。

全光铯(Cs)原子磁力仪是一种高灵敏度弱磁检测仪,核心器件Cs原子气室的工作温度直接决定了原子磁力仪的灵敏度。实验系统中采用频率锁定在Cs原子D1线F=3→F′=4共振线的圆偏振光极化Cs原子,检测光采用频率锁定在Cs原子D2线F=4→F′=5共振线的线偏振光,检测介质的圆二向色性。实验发现,随着Cs原子气室工作温度的升高,磁力仪输出信号幅度先增加然后逐渐衰减,而磁力仪的线宽近似线性增加。实验测试了温度由25 ℃升高至45 ℃时的磁力仪输出信号,结果表明:当温度为37.6 ℃时,原子磁力仪达到最佳灵敏度。

目前市场上的智力竞赛抢答器已经相当成熟,但由很多电路组成,线路复杂,可靠性不高,功能也比较简单,特别是抢答器路数很多时,实现起来比较困难。因此设计以单片机为核心的新型智能抢答器,利用AT89S52单片机及外围接口实现抢答系统,结合单片机的定时器/计数器的功能,将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够正确地进行计时,使数码管能够正确地显示时间。所设计的系统具有反应快、操作简单、实用性强的特点。

特征点匹配在图像检索、三维测量、模式识别等技术中起着重要的作用。使用MATLAB软件剪切图像并细化线结构光光线条纹。经理论分析SURF算法优缺点,提出了一种基于SURF算法特征点提取的改进算法。用C语言编写改进后的特征提取算法,通过MATLAB软件实验对比两种算法的特征点提取结果并且编写程序实现后期的特征匹配。实验表明:该算法基本满足双目视觉立体匹配的要求,对于线结构光三维测量技术具有重要的理论意义和实用价值。

地球模拟器是红外地球敏感器地面模拟试验与标定的重要设备,针对现有的圆锥扫描式地球模拟器无法提供可变地球张角的问题,提出了一种可变地球张角圆锥扫描式地球模拟器的设计方案,对冷板、热板等主要组成部分进行了详细的结构设计。根据两块活动冷板尺寸大且不易控制转动精度的特点,采用一个电动推杆通过两个连杆机构带动两片活动冷板同时转动的结构,建立三维仿真模型,并应用有限元ANSYS软件对支架进行应力分析和对冷板和热板进行热分析。经实验验证:该结构设计合理,能满足红外地球敏感器的测试与标定要求。

电机定子嵌线槽在绕制铜线之前,需要在槽口内部插入一层绝缘材料,目前许多企业依旧采用人工方式嵌入一层绝缘纸,该方式具有劳动强度大、效率低的缺点。基于此生产实际的需要,提出了一种可以实现电机定子嵌线槽自动插纸的装置,并对其运动机构和控制程序进行了设计。该装置的研制,可以为企业节省大量成本,同时具有降低劳动强度,提高生产效率和提高绝缘纸利用率等优点。

战争环境的多样化和伪装技术的发展,促使具有多波段探测功能的新型光学仪器的发展,多波段减反射膜应运而生。根据多波段减反射膜的实际要求,阐述了基于渐变折射率的多波段减反射膜的设计原理,给出了用高低两种折射率材料的膜系初始结构。简要分析了膜系厚度和层数对光学性能的影响,应用光学薄膜设计软件进行了优化。对ZnS、YF3膜料进行了工艺试验,考虑了多波段减反射膜的抗环境性能,最后给出了实际的研制结果。

液晶微透镜是一种利用电光效应来改变透镜折射率空间分布和微电子技术工艺制作的新型微透镜,是结合了微透镜技术和液晶良好电控特性的新型光学微纳器件。液晶微透镜具有尺寸微小,焦距可调等优点,在微光学系统和微光机电系统中具有广阔的应用前景。简要概述了液晶微透镜的基本原理和几种典型液晶微透镜类型,包括液晶(LC)和聚合物分散液晶(PDLC)透镜的发展,阐述了液晶微透镜的研究现状以及研究发展趋势。

利用无衍射光束、透镜组和CCD相机建立一种水平方位角测量方法,以提高水平方位角测量的精度和稳定性。给出了水平方位角测量模型的构成和测量原理,阐述了整体测头的结构设计方案。对该测量方法精度及其影响因素进行了分析,同时用Zemax模拟成像系统光路并对光路进行优化仿真。与目前工程测量中普遍采用的方法相比,该测量方法能够获得更高的测量精度和稳定性,可用于盾构机的水平方位角测量、轴系校中曲线轴系布置等工程。