对起重机械金属结构裂纹缺陷的识别是红外热成像检测技术的新方向。介绍了脉冲红外热成像 技术检测原理, 设计了脉冲红外热成像检测系统, 并根据脉冲红外热成像检测系统搭建了脉冲红外热 成像检测系统实验平台。采用中值滤波和巴特沃斯低通滤波对实验中采集到的红外图像进行图像处 理, 并针对以上算法处理后缺陷轮廓边缘模糊的问题, 提出了巴特沃斯带通滤波算法。对图像进行阈 值分割、边缘检测后提取出缺陷轮廓特征, 根据平板试件的实际尺寸和轮廓特征图像像素之间的换算 关系, 最终得到裂纹缺陷的识别精度。经过对比验证, 脉冲红外热成像技术可以满足对起重机械金属 结构裂纹缺陷检测的检测需求。

针对气体静压轴承在结构不合理或者工作参数选择不恰当时容易产生气锤失稳的问题, 开展基于相位致振的气体静压轴承气锤失稳机理研究。从气体静压轴承的工作气压与气膜间隙随时间变化的相位关系出发, 建立基于相位致振的气体静压止推轴承自激失稳理论模型, 分析气体静压止推轴承在发生气锤失稳过程中, 工作气压与气膜厚度的相位变化对应情况。理论分析和实验研究结果表明, 在气体静压止推轴承发生气锤失稳过程中, 工作气压与气膜厚度的相位不断变化, 并在相位差为180°时发生气锤失稳, 进而说明可以从相位角度解释气体静压轴承发生气锤失稳的原因。该研究进一步完善了气体静压止推轴承的自激失稳作用机理分析, 为气体静压轴承的气锤失稳的机理分析及其抑制提供了一种新的方法。

番茄植株在生长过程中受病虫害的侵染, 将导致番茄减产和种植户的经济效益降低, 该研究用高光谱技术结合化学计量学方法, 实现了番茄叶片斑潜蝇虫害的快速识别。 搭建了简易的高光谱成像系统, 包括光源单元、 高光谱图像采集单元和数据处理单元, 用该系统获取番茄叶片的高光谱图像, 对高光谱图像进行校准, 并从每一幅图像中提取光谱信息。 分别采用了光谱角匹配(SAM)分析方法和光谱红边参数判别分析(DA)方法识别番茄叶片斑潜蝇虫害。 在SAM分析中, 对高光谱数据进行了归一化预处理, 以消除多余信息, 增加样品之间的差异。 比较了以不同番茄叶片样品的反射光谱作为测试光谱时, 虫害识别效果的差异, 当以受到斑潜蝇侵染的番茄叶片的平均反射光谱作为测试光谱时, 虫害识别的正确率较高, 达到96.5%。 在光谱红边参数判别分析中, 从光谱数据中提取了红边位置、 红边振幅、 最小振幅、 红边面积、 红谷位置和红边振幅/最小振幅6组红边信息, 利用判别分析方法建立番茄叶片斑潜蝇虫害的判别模型, 比较了距离判别、 Fisher判别、 Bayes判别分析方法的判别效果, 使用距离判别分析建模的判别正确率最低, 判别正确率为88.0%, 使用Fisher判别分析建模的效果最佳, 判别正确率为96.0%。 研究结果表明, 采用高光谱技术识别番茄叶片斑潜蝇虫害具有可行性。

遥感技术能被用于大尺度作物化学喷药效果检测, 这为精准农业航空施药发展提供了重要的技术支撑。 利用M-18B农用飞机在4米的飞行高度喷施化学农药混合剂(杀菌剂和植物生长调节剂), 去控制水稻爆发性疾病--叶片纹枯病和促进水稻植株的生长。 施药一周后, 喷药区的卫星影像被获取并计算植被指数, 同时采集了地面化学农药的药液沉积量。 分析了药液雾滴沉积量和植被指数的关系, 结果显示, 单相光谱特征(NDVI)和液滴沉积点密度(DDPD点·cm-2) 的相关系数是0.315, p-value为0.035; 时间变化特征 (MSAVI)和液滴沉积体积密度(DDVD μL·cm-2)之间的相关系数是0.312, p-value为0.038。 另外, 水稻生长活力最旺盛的范围都出现在喷洒区域内, 植株活力随着药液漂移距离的增加逐步减少。 同时, 相同的变化趋势也出现在雾滴沉积量与光谱特征的空间变化插值图中。 由此得知, 从卫星图像中计算的植被指数NDVI和MSAVI, 可以用来评估大尺度农田的农用航空药液喷洒效果。

为了大型可展开天线可靠、精准地在轨展开，研究了一种天基光学监视系统。通过该系统不但可以实时监测天线展开情况，还可以进行天线展开的动力学分析，为大型可展开柔性机构设计、异常发现与分析等提供必要信息。在分析系统任务特点的基础上，介绍了监视系统方案，包括相机方案、视频传输方案、图像处理及射频调制方案，并对运动目标图像检测识别技术以及展开动力学分析技术等系统关键技术进行研究，进行了运动目标图像识别试验和天线展开动力学分析试验。试验结果证明系统对天线靶标的运动识别以及靶标动力学分析有很好的效果，证明了该系统可以有效地完成大型可展开天线的监测任务。

地表热红外发射率(8～14μm)的方向性变异为遥感地表温度的反演及应用引入了不确定性, 这种问题在城市地表显得尤为突出.发展了一种近似用于高发射率城市地表热红外等效发射率的方向性变异(Urban Surface Emissivity Anisotropy, USEA)核驱动模型, 并分析了具体应用时的不确定性, 其中USEA用非垂直观测的发射率与垂直观测时的发射率之比定量表示.模型有两个基本假设: (1) 白天, USEA具有热点效应, 热点位置与太阳位置接近;(2) 夜晚, USEA无明显热点效应, 且主要与观测天顶角相关.该核驱动模型由各向同性核、多次散射核、以及温差核组成, 其中各向同性核为常数1, 多次散射核描述了USEA与观测天顶角的关系, 温差核描述了USEA的热点效应.基于计算机模拟数据的模型评价结果表明, 核驱动模型可以表达USEA的时空变化, 但城市地表热惯量会导致模型的适用性降低.该核驱动模型在MODIS等传感器的方向性比辐射率数据上, 具有一定的应用潜力.

为解决高速精密滚动轴承圆柱滚子微小动不平衡量检测中，传统压电传感器测量振动时因寄生质量与附加刚度导致的测试精度较低、测试灵敏度低等问题，介绍了自主设计的基于激光测距传感器的非接触式超微圆柱滚子动平衡测试系统，阐述了基于三角法的激光测距传感器工作原理，采用激光脉冲计数法高精度测量转子转速，并对超微滚子动不平衡量进行了检测分析。通过试验验证了所设计系统在测量微米量级微小振幅时的有效性，确保了对于微小动不平衡量提取的可靠性与准确性。

介绍了紫外纳秒脉冲激光微加工系统的设计, 以及利用该系统对不同材料的样品进行加工实验分析。系统采用355 nm波长的紫外纳秒脉冲激光作为加工光源, 设计了光路机械结构和基于DSP和FPGA的运动控制板, 驱动3D运动平台带动样品运动实现加工。上位机软件对加工图像进行解析, 并对加工过程进行控制。光路结构的共焦特性, 保证了CCD的照明光源和加工光源共焦平面, 实现了自动聚焦和在线观测功能。利用该微加工系统, 针对单晶硅、光敏玻璃、陶瓷、金属等材料展开了多种加工实验, 验证了系统性能的可靠性和实用性, 通过对不同材料的加工结果进行了观测和分析, 对加工参数和工艺进行了优化, 总结了紫外脉冲激光针对不同材料的加工特性。