空气耦合（简称“空耦”）超声换能器具有非接触检测、适合复杂工况和原位检测等独特优势，已被广泛应用于超声无损检测等领域。声场重建对于开展空耦超声换能器声束宽度、扩散角等声场特性参数的表征，进而保障超声检测系统的横向分辨率及定位精度具有重要意义。笔者基于声光效应和层析成像技术对50~200 kHz空耦超声换能器的声场重建开展研究。超声声场的重建质量与空间分辨率密切相关，但高空间分辨率会导致扫描时间呈几何倍数增长。笔者从仿真和实验的角度对声场空间分辨率（即声场扫描参数）进行优化，在保证声场重建图像质量的前提下将扫描效率提高了2~4倍。同时，将优化后的声场重建结果与传声器在相同位置处的声场直接测量结果进行比较，验证了声光效应层析成像进行超声声场重建的可靠性。

为了降低多尺度分解融合算法的复杂性, 并提高融合图像适应人类视觉特点, 本文提出一种基于引导滤波二尺度分解的红外与可见光图像融合的方法。首先利用引导滤波对可见光图像实施增强的图像预处理, 然后利用引导滤波将源图像分解为基础层和细节层。在细节层的融合规则中我们采用能量保护和细节提取的方法, 最后将融合后的细节层与基础层合成融合结果。实验结果表明所给方法在提高视觉感知、细节处理、边缘保护等方面都有良好的效果。本文最后还讨论了可见光图像增强对融合方法的影响: 从实验数据可知, 增强可以提升融合效果, 但在图像融合中融合方法才是关键。

本文提出一种基于谱残差变换的电力设备热缺陷识别技术。首先，根据电力设备红外图像中自然背景的冗余特性和热缺陷目标的显著性特征来构建谱残差变换模型，对电力设备红外图像进行谱残差变换，生成具有显著性信息的热缺陷初始识别结图。然后，采用引导滤波技术对初始识别结果进行处理，联合利用红外图像中的温差信息和空间结构信息，提升热缺陷的识别率，生成最终识别结果图。实验结果表明：与其他传统热缺陷识别方法相比，本文所提出的方法在识别精度与识别效率上有显著优势，满足电力设备热缺陷带电检测的应用需求。

本文针对单晶硅在不同温度、浓度、表面活性剂等多种刻蚀条件下的形貌模拟问题, 构建了硅原子结构模型并分析了其主要晶面刻蚀速率和对应原子结构之间的关系, 提出了适应于单晶硅刻蚀模拟的表层原子刻蚀函数(Si-RPF), 明确了晶面宏观刻蚀速率与原子微观移除概率之间的数值联系, 构建了基于遗传算法的动力学蒙特卡罗各向异性湿法刻蚀工艺模型(Si-KMC)。该工艺模型可以基于台阶流动理论,从原子角度解释单晶硅刻蚀各向异性的成因, 能够明确不同类型的原子在刻蚀过程中的作用和实现对不同刻蚀条件下单晶硅衬底三维刻蚀形貌的精确模拟。对比有无表面活性剂添加条件下的单晶硅刻蚀实验数据和模拟结果表明, Si-KMC刻蚀工艺仿真模型模拟结果可以达到90%以上仿真精度。

红外热成像是具有非接触、检测面积大、检测结果直观等突出优势的新兴无损检测技术，近年来被广泛应用于金属、非金属、纤维增强复合材料（Fiber reinforced polymer，FRP）以及热障涂层等的无损检测与评价。本文首先简要介绍了红外热成像技术的基本原理和检测系统构成，特别是对光学、超声以及电磁等主要热激励形式的特点和优劣势进行了对比。然后，根据热激励形式的发展历程，详细介绍了光激励红外热成像技术在 FRP复合材料和热障涂层无损检测与评价方面的研究现状与进展，重点关注了 FRP复合材料/热障涂层热成像无损检测中的热难点问题。最后总结并展望了 FRP复合材料/热障涂层红外热成像无损检测技术的未来发展趋势。

为了提升铯铅溴（CsPbBr₃）量子点（QDs）的稳定性，提出了一种新方法：在CsPbBr₃量子点表面原位包覆二乙基锌，使用高分子聚合物聚甲基丙烯酸甲酯进行封装，将表面与二乙基锌配位的量子点嵌入聚甲基丙烯酸甲酯中，并放入空气中将二乙基锌氧化为ZnO，获得性能稳定的氧化锌包覆CsPbBr₃量子点的聚甲基丙烯酸甲酯膜。所制备的量子点薄膜具有较好的水稳定性和光学特性，光致发光量子产率（PLQY）高达82.2%；在水中浸泡7 d后，荧光强度保持初始值的55.4%。随后，将所制备的绿光量子点薄膜与红色荧光粉和蓝光二极管进行集成，制备了白光发光器件，其显示白光色坐标为（0.32，0.34），色域覆盖度为127.18%的NTSC和色域覆盖度为94.96%的Rec.2020色域。

本文针对光伏太阳能用准单晶硅铸锭系统的硅料熔化过程进行了数值模拟研究, 尤其是孔隙率阶跃分布的堆积硅料熔化过程对籽晶熔化的影响。研究结果表明: 堆积硅料孔隙率呈轴向阶跃分布有利于降低籽晶的熔化比例; 籽晶的熔化界面形状主要受下层孔隙率影响, 在特定的平均孔隙率范围内, 上下两层孔隙率差异较小时, 孔隙率的轴向阶跃分布对籽晶的熔化界面形状影响较小; 当籽晶的熔化比例相近时, 平均孔隙率越小, 籽晶的熔化界面形状越平缓, 越有利于籽晶边缘区域的保留; 当平均孔隙率一定时, 下层孔隙率越小越有利于籽晶边缘区域的保留。堆积硅料区域孔隙率呈径向阶跃分布会使籽晶的熔化界面形状发生畸变, 内层孔隙率的逐渐增大会使籽晶的熔化界面形状由“凸”逐渐转变为“凹”, 外层孔隙率不大于内层孔隙率时籽晶可以得到有效保留; 内外两层孔隙率差值越小, 籽晶的熔化比例越小。籽晶的熔化比例分布在不同轴向阶跃分布孔隙率下呈现一定的中心对称性, 而在不同径向阶跃分布孔隙率下呈现一定的周期性, 孔隙率均匀分布时的籽晶熔化界面形状优于其他情况。在实际工况条件下, 可以根据由不同孔隙率分布条件下获取的籽晶熔化状态数据绘制的等值线图对堆积硅料区域的孔隙率分布进行合理配置。