采用巧妙的电路结构和模拟信号处理方式, 设计了一种从杂波中提取弱小脉冲信号的电路。首先对输入信号进行饱和放大, 然后分两级进行滤波。将一级滤波输出信号与二级滤波输出信号在比较器中进行比较, 从而产生脉冲信号, 输出脉冲宽度可调。该电路结构简单, 使用元器件较少, 便于小型化。采用厚膜工艺加工制作该电路。结果表明, 该电路的脉冲宽度误差为1.0%, 输出脉冲延迟时间为51 ns。该电路具有检测弱小信号能力强、脉冲宽度变化小、抗干扰强、体积小、功耗低、一致性好等特点, 适用于批量生产。

基于40 V标准双极工艺, 设计了一种低噪声精密运算放大器电路。该电路主要用于高精度、高分辨率系统。介绍了运算放大器总体架构以及工作原理, 对低噪声精密运算放大器设计关键技术, 如输入偏置电流降低、频率稳定性补偿、输入失调电压降低等, 进行了分析。利用Spectre软件进行了仿真, 并进行了流片验证。对芯片进行了实际测试, 结果显示, 在±15 V工作电压条件下, 该放大器的输入偏置电流为2 nA, 输入失调电压为10 μV, 大信号电压增益为132 dB, 共模抑制比为135 dB, 电源抑制比130 dB。电路满足高精度、高分辨率、低噪声等各种场合的应用需求。

选区激光熔化成形过程中金属粉末的快速熔化凝固会产生较大的热梯度，温度的动态变化对不同粉末成形零件的微观组织和力学性能产生影响。基于有限元分析软件，采用移动高斯热源（Gauss）加载对选区激光熔化成形过程进行三维瞬态温度场模拟，研究Hastelloy X和Ti6Al4V合金的不同属性与温度变化及凝固冷却规律。同时基于选区激光熔化工艺制备Hastelloy X和Ti6Al4V合金试样，对其微观组织和力学性能进行表征。结果表明：Hastelloy X和Ti6Al4V合金瞬态峰值温度分别达到2 777.37 ℃、3 340.88 ℃，平均冷却速率分别为3.93×106 K/s、5.11×106 K/s。在微观状态下，Hastelloy X合金晶粒呈现羽毛状层叠交叉排列，而Ti6Al4V合金内部分布着针状马氏体α′相交错形成网篮组织。相比Hastelloy X合金抗拉强度和屈服强度的728.08 MPa、338.91 MPa，在更高冷速下产生“细晶强化”作用的Ti6Al4V合金的抗拉强度和屈服强度达到了1 134.05 MPa、1 055.83 MPa，远高于Hastelloy X合金，但其伸长率却低于Hastelloy X合金，总体呈现高强度、低塑性的特点。

影响相控聚焦超声换能器声场特性的因素很多, 其中重要的一项是阵元的排布方式。目前临床治疗用相控聚焦超声换能器的阵元排布主要使用非螺旋方式, 这类排布方式在控制栅瓣水平和提高焦点能量方面很难两全。螺旋相控阵是近年发展起来的新相控阵排布方式, 其在控制旁瓣水平的同时提高焦点的能量, 具有比普通相控阵更多优点。该文着重研究了几种螺旋阵, 并分析了其焦域特性, 总结了其研究情况、应用领域和发展趋势。

该文利用k-Wave对高强度聚焦(HIFU)超声在多层组织中的焦点偏移现象进行了仿真及理论研究, 分析了不同变量在非线性情况下对高强度聚焦超声穿过多层组织达到肝脏组织中形成的焦点位置的影响。研究发现, 在换能器参数相同条件下, 多层组织的存在将导致焦点明显向换能器方向偏移, 其聚焦位置相对于水域中焦点位置相差达到2.6 mm; 肌肉厚度的增加将导致焦点向靠近换能器方向移动, 脂肪厚度的增加将导致焦点向远离换能器方向移动。对于不同F数(F数表示换能器曲率半径与开口直径之比)的换能器, 焦点位置的变化相对较小, 这说明本研究的焦点偏移现象及结论对于不同的换能器有普适性, 可为高强度聚焦超声精准高效治疗提供参考依据。

目前, 光谱学分析已经成为支撑科技考古发展的重要技术手段, 在产地研究、 呈色机理、 测年分析等方面发挥了重要作用。 河南省灵宝市西坡遗址以其丰富的仰韶文化遗存被确定为“中华文明探源工程”的首选遗址之一, 灵宝地区是仰韶文化庙底沟类型的中心地带, 可能与传说中的黄帝时代文化相对应。 不少考古专家认为, 对西坡遗址的勘探和发掘将有助于揭开中华五千年文明的起源之谜。 西坡遗址出土器物也较为丰富, 包括陶器、 玉器、 石器等, 还有一些较为特殊的青绿色熔块, 这些熔块比后世原始瓷釉的出现要早1 000多年。 本研究综合运用电感耦合等离子体质谱/原子发射光谱分析(ICP-MS/AES)、 电子探针(EPMA)、 拉曼光谱(Raman)等光谱学分析技术, 对河南灵宝西坡遗址出土50件陶器和1件熔块进行了分析。 西坡遗址出土陶器以红陶、 褐陶为主, 同时也存在彩陶、 红皮陶(带红色陶衣的陶器)、 黄色陶、 黑灰陶等。 以往的研究主要将不同颜色的陶器归因为不同烧制气氛, 并没有研究不同类别陶器的原料来源。 该研究通过对泥质陶器中16种微量元素含量的测定及多元统计分析, 探讨了不同种类陶器的原料特征, 为研究陶器的生产和流通提供一定的科学依据。 同时, 研究了部分彩陶的显微结构和黑彩的物相组成, 分析了遗址出土青绿色熔块的材料属性和组成结构特征。 结果表明, 大部分带红色陶衣的陶器, 其所用胎泥原料中Ba含量相对较高, 与其他陶器有一定的区别, 可能具有特殊的原料来源; 彩陶表面黑彩的着色矿物原料为磁铁矿; 青绿色熔块化学组成除锰磷含量较低外, 与原始瓷釉的化学组成比较接近, 这些结果为了解仰韶文化时期制陶工艺以及社会生产状况提供了科学依据。 研究表明, 基于元素分析和结构分析的多种光谱学分析技术联用在考古材料的研究中效果显著。

为客观、 有效对古陶瓷进行无损断代, 提出了一种基于可见-近红外光谱古陶瓷断代分类识别方法。 耀州窑古陶瓷跨代较多, 且不同朝代之间具有物理相似性, 因此耀州窑的断代具有一定的挑战性。 以耀州窑为研究对象, 在采用紫外-可见-近红外光谱分析仪获取古陶瓷不同朝代的多光谱数据的基础上, 提出基于分数阶微分对光谱数据进行预处理, 避免微分预处理常用的一阶微分和二阶微分遗漏中间过渡信息, 同时压制并消除光谱数据中的背景信息和噪声干扰。 实验结果表明, 未进行微分处理（0阶）时, 耀州窑不同年代古陶瓷的分类准确率仅为84.8%, 而基于不同分数阶微分的分类准确率均较0阶明显高, 分数阶微分的最优阶数为0.7阶。 另外, 提出基于深度信念网络对不同朝代古陶瓷进行断代分类, 首先采用层叠的受限玻尔兹曼机(RBM)对深度网络进行预训练, 提取光谱数据高层特征以消除光谱数据中的冗余特征。 实验结果表明, 光谱数据经RBM降维之前特征间的相关系数为0.885 7, 经第一层和第二层RBM降维后的相关系数分别为0.544 6和0.391 5, 特征间的相关性明显下降, 冗余度明显减少。 然后将RBM预训练得到的权值参数对BP神经网络进行初始化, 并对深度信念网络进行微调, 在克服BP神经网络因随机初始化权值参数而陷入局部最优局限性的同时, 提升网络训练主动性。 实验可得, 深度信念网络的最优RBM数量为2, RBM隐藏层最优节点数为100。 最后, 为避免小样本数据基于深度信念网络进行训练易出现过拟合, 提出了一种Dropout随机丢弃策略, 在深度信念网络训练阶段以一定概率随机让网络某些隐含层节点的权重不工作, 以减少网络训练过程特征之间的相互依赖性, 实验可得当Dropout丢弃比例为0.45时, 分类性能最高。 采用所提方法, 耀州窑不同朝代古陶瓷分类的平均准确率为93.5%, 而耀州窑五代时期的分类识别率最高为96.3%。 通过与同类古陶瓷断代分析方法的客观定量对比, 表明所提方法有效、 可行, 为古陶瓷的断代提供了新方法。

古陶瓷是历史的遗存, 具有不可再生性, 因而理想的古陶瓷分析技术应该是无损的。 为客观、 有效地对古陶瓷窑口进行无损鉴定, 提出了一种基于紫外、 可见光和近红外的多波段漫反射光谱无损鉴定方法。 针对传统单一波段古陶瓷窑口鉴定对目标特征描述不足的问题, 即在可见光波段区域, 漫反射光谱数据可反映古陶瓷的颜色特征, 但在同一窑口烧制的陶瓷也会有不同的颜色属性, 仅仅根据可见光波段的漫反射反射率来鉴定窑口来源是不合理的, 在紫外与近红外波段, 古陶瓷内部分子与此波段光发生作用后的漫反射光谱数据, 可反映古陶瓷携带的丰富样品结构和物质属性信息, 结合紫外与近红外光谱漫反射光谱数据可有效提高特征的表达, 因此提出利用紫外、 可见光和近红外的多波段特征提取方法。 在实验过程中, 基于多波段线性特征融合窑口平均鉴定准确率为92.9%, 相比于单波段的窑口鉴定平均准确率91.1%提高了1.8%, 实验结果验证了所提多波段方法相对单波段方法的有效性; 在特征提取过程中, 常用小波变换对光谱信号进行处理, 但由于古陶瓷漫反射光谱波信号在紫外、 可见光与近红外波段形波动大, 频率变化大, 因此, 在小波基的选取上存在很大困难, 提出利用自适应时频分析特征提取方法, 其特点是可自适应分配不同频率子波本征模态函数, 通过选择合适的本征模态函数来提取古陶瓷不同波段的光谱特征, 但在分解过程中存在过分解现象, 即虚假的本征模态函数, 将所有样本与分解的本征模态函数的平均相关系数和平均方差贡献率作为选择本征模态函数的标准, 实验结果表明, 随着分解阶次的递增平均相关系数和平均方差贡献率递减, 当分解阶次为4时, 相关系数和方差贡献率都为0.30, 但当分解阶次为5时, 相关系数和方差贡献率仅为0.15和0.18, 因此选择4阶分解, 用于不同波段的特征提取; 所提取的特征给与分类器进行分类时, 不同波段的特征对分类的准确率贡献不同, 因此在此基础上, 计算不同光谱特征的散布矩阵, 利用类内与类间散布矩阵的迹, 计算特征融合时不同波段特征的权重, 自适应分配权重并进行非线性特征融合, 权重越大, 表明该类特征对鉴别的贡献越大, 非线性特征融合时, 平均鉴定准确率为94.5%, 相比于线性特征融合鉴定平均准确率92.9%提高了1.6%; 其中分类器采用k最近邻分类器对来自不同窑口的古陶瓷进行无损分类识别。 通过客观定量地将该方法与同类方法进行对比, 朱旭峰等利用非线性特征融合方法, 窑口平均鉴定准确率为86.97%, 该方法比其高7.53%。 刘峰等采用基于协方差阵进行特征级融合多波段方法, 窑口平均鉴定准确率为89.63%, 该方法比其高4.87%。 实验结果表明所提方法有效、 可行, 可作为古陶瓷窑口鉴定的有效辅助鉴定方法。

采用传统溶液降温法生长了KDP 晶体，利用单光束Z扫描技术对不同取向的KDP晶体在λ=532 nm条件下的非线性折射和非线性吸收性质进行了研究；在皮秒激光脉冲条件下，以KDP晶体的应用为基础，探讨角度与KDP晶体非线性光学参数的关系。在本实验条件下，KDP晶体具有明显的非线性折射现象，而无明显非线性吸收现象，表现出明显的自聚焦效应。相关理论计算得到KDP晶体的非线性折射率γ（n2）和相应的三阶非线性极化率χ(3)k。结果表明:样品的取向对KDP晶体的非线性光学参数γ（n2），χ(3)k的数值具有一定的影响；在相位匹配方向（I类和II类）具有相对较小的非线性光学系数。