为了实现对微小位移的高精度非接触测量，设计了一种基于线阵CCD的高精度位移传感器前端模块。运用激光三角测量法设计了光学镜头，利用FPGA产生线阵CCD所需的驱动时序，CCD输出的一维视频信号经过前置电路处理后得到稳定的模拟信号，供数字电路进行处理。系统具有结构简单、体积小、输出信号稳定、分辨率高、测量精度高等特点。实验测试表明，该传感器前端模块输出模拟信号稳定，干扰小，计算得到最大量程为±15 mm，精度可达到20 μm，能广泛应用于微小位移的精密测量。

为了提高激光打标系统中矢量文字的打标效率，通过分析TrueType字体轮廓结构和Bezier曲线的性质，给出一种TrueType字体轮廓直线逼近优化算法，并进行了理论分析和实验验证。该方法首先根据de Casteljau递推算法对TrueType字体轮廓中的Bezier曲线进行定比分割，然后用首尾控制点连线代替曲线，最后对逼近线段进行插值处理生成打标数据，并对比了直线逼近轮廓与标准TrueType字体轮廓。结果表明，该算法在满足精度的条件下，计算过程简单、生成的节点数少，提高了矢量文字的打标效率。

为了实现光纤的精确快速测量, 设计了一种高稳定功率连续可调的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源。该电源采用电流串联负反馈技术组成精密恒流源驱动半导体激光二极管，恒温控制电路驱动半导体制冷器，从而保证了激光器输出功率的稳定。控制器局域网络总线电路实现激光源的功率连续可调及激光的选择，通过变速积分PID控制算法消除了积分饱和，加速系统温度的稳定。采用激光保护和软启动电路，实现半导体激光器可靠稳定运行。结果表明，半导体激光器工作在室温25℃时，温度稳定性达±0.01℃，激光长期输出功率稳定度达±0.018dB。相对于传统的1310nm/1550nm半导体激光光源，该光源稳定性高、稳定速度快、体积小，方便光纤在线测量。

对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN,CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作了一个简单介绍,并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪.将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与实验数据列表对比,结果表明:不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样.在导流系数方面,EGUN和Orprogr的计算精度较高,绝对平均误差分别为7.18%和7.4%;在射程方面,TWTCAD的计算精度最高,绝对平均误差为5.69%;在注腰半径方面,Orprogr与实验值偏差较大,绝对平均误差为47.43%,而工作站版本的计算精度最高,绝对误差仅为2.29%.

分析了以往电子光学模型进行电子枪模拟工作过程及存在的缺陷,指出粒子模拟方法能够全面考虑空间电荷限制和温度限制、阴极热初速、电子注非层流性等因素,研究电子注的瞬态和噪声特性,是一种更准确的电子枪模拟方法.以某电子枪为例,运用Mafia PIC模块进行了模拟计算,与实验结果对比表明Mafia粒子模拟具有相当精度,可用于指导微波管电子枪工程设计.

考虑角向均匀谐波与非翼片区角向高次谐波的影响,运用场匹配法参考脊加载环板慢波结构的边界条件,推导得到翼片加载螺旋慢波结构的色散特性方程,在此基础上推导得到有限翼片加载下的耦合阻抗和衰减常数.运用MAFIA软件对该结构进行模拟计算,将理论结果与模拟计算和部分实验数据进行比较,其曲线趋势基本一致,反映了该结构的物理本质,本方法为各种类型的翼片加载螺旋慢波特性的计算提供了一种参考手段.

使用全三维电磁场粒子模拟程序MAFIA建立了行波管周期永磁聚焦系统模型,计算了磁系统中的磁场分布和静态电子注传输特性.分析了周期永磁系统聚焦电子注传输特性,并重点讨论了磁场强度、磁场端部效应和横向速度分布对电子注聚焦性能的影响.为周期永磁聚焦系统的工程设计和优化提供了有价值的模拟结果.

利用MAFIA软件分别对休斯型耦合腔慢波结构进行了由冷腔到热腔的计算机模拟,并将冷腔模拟结果分别与理论计算结果和实验测试结果进行比较,发现模拟结果更加接近实验值,色散特性的平均误差在0.02%左右,耦合阻抗的平均误差在5%左右,基本满足设计要求;由冷腔模拟结果导入MAFIA三维粒子模拟模块中进行注-波互作用模拟,对其工作机理进行了定性分析.