固体浮力材料具有密度低和抗压强度高等性能，是载人/无人深潜器一种重要材料。固体浮力材料在高压下空心玻璃微珠会逐步发生破坏，导致吸水率增加，从而降低潜水器的正浮力，进而影响到载人/无人深潜器的安全性和使用性。浮力材料的吸水率与应力之间存在耦合关系，对浮力材料吸水率的计算造成了困难。本研究以同心球壳单胞为研究对象，通过添加子程序，采用有限元数值分析吸水过程。研究了不同厚度点、不同时间时浮力材料的体应力、吸水率、吸水扩散系数的分布、变化和相互关系；发现吸水率与体应力、扩算系数与体应力存在线性关系。将有限元分析结果与实验数据进行比较，有限元计算结果与实验数据吻合较好，验证了简化模型的有效性。文章可为全海深固体浮力材料设计和应用提供理论指导。

针对传统光谱法检测鸡蛋新鲜度存在的效率低、 准确率不够高等问题, 提出采用可见-近红外光谱结合极度提升树(XGBoost)等算法对鸡蛋新鲜度分类进行研究, 以期在保证足够高准确度的同时大幅提高检测效率。 将不同储存条件下的鸡蛋作为样本, 并分别划分为训练集和测试集, 采用训练集的综合评价指标(F-measure)和准确率(Accuracy)评估分类模型的性能。 具体地, 首先利用可见-近红外光谱系统采集鸡蛋的反射光谱, 将所得的光谱数据经过不同预处理后再结合随机森林(random forest, RF)、 偏最小二乘(partial least squares, PLS)、 支持向量机(support vector machine , SVM)、 多层感知机(muhi-layer perception , MLP)以及XGBoost等分类算法构建鸡蛋新鲜度分类评估模型, 并对比各模型性能指标。 分析结果发现, 经Savitzky-Golay一阶导(Savitzky Golay first-order derivative, SG-1st-Der)预处理后的RF、 SVM、 XGBoost模型和经标准正态变量(standardized normal variate, SNV)预处理后的PLS、 MLP模型具有较好的训练结果。 为进一步提高模型精度和运算效率, 提出利用区间偏最小二乘法(interval partial least squares, IPLS)对SG-1st-Der和SNV预处理后的光谱数据首先进行降维, 然后再分别建立基于RF、 SVM、 XGBoost、 PLS及MLP等算法的预估模型, 最后通过测试集对模型进行验证。 结果发现原始光谱数据经SG-1st-Der预处理后所建立的IPLS-XGBoost分类模型性能最优, 在不同储藏条件下测试集的F-measure分别为92.33%和90%, Accuracy分别达到94.44％和91.67％, 而程序运行时间均不超过0.6 s。 表明, 可见-近红外光谱结合IPLS-XGBoost分类算法可应用于鸡蛋新鲜度评估, 该方法在模型分类性能、 准确度评估、 运行速度等方面比传统方法更具优越性。

为实现光学元件磁流变高精度加工,基于脉冲迭代原理,提出基于粒子群算法的驻留时间优化方法。该方法在脉冲迭代法的基础上引入粒子群算法对整体面型残差进行优化,通过对整体驻留时间的判定,从而实现每个驻留时间点的最优选择,达到高精度面形加工。通过对Φ156 mm光学表面仿真加工,均方根(RMS)值和峰谷(PV)值从初始的169.164和1 161.69 nm收敛到23.492 5和807.215 6 nm。仿真结果表明,该算法能在保证面形收敛精度的同时快速获得稳定可靠的驻留时间分布,能有效降低中频误差,其算法性能优于常用的脉冲迭代法。该算法为磁流变抛光光学元件过程中的驻留时间计算提供了一种解决方案。

利用2个带磁芯的磁性线圈天线和1个声表面波(SAW)谐振式传感器, 开发了无线、无芯片地下传感器系统。首先, SAW由磁性天线的250 MHz交流电沿压电基片生成, 其中, 磁性线圈天线采用铜线圈绕制的大直径Ni0.8Fe0.2核心, 利用传感器的叉指换能器, 将通过传感器上的反射条返回的SAW能量转换为磁通量; 然后, 通过磁性天线发送至读取器, 观察SAW传感器的中心频率随温度的变化, 以进行实时温度监测。结果表明, 在较大的读出距离下, 该文提出的传感器系统对不同的地下温度变化、土壤类型具有鲁棒性。测得的敏感度为0.31 MHz/℃, 线性度为0.95, 具有较好的实用性。

超快速时间特性的光电倍增管的时间特性研究, 对进一步研制国产超快时间响应的微通道板光电倍增管 (FPMT)具有重要的指导作用。本文基于高能物理通用的 VME测试方案, 设计装置采用皮秒激光器的单光子脉冲工作模式, 最终实现系统误差为 25 ps的 FPMT高精度时间测试系统。通过优化 FPMT阳极信号读出方式、优化分压器结构及分压比例, 对多款 FPMT的时间特性进行测试研究。并提出在非单光子工作模式下表征 FPMT时间分辨特性的本征时间下限值, 用以对比分析各种不同工作状态的 FPMT的时间分辨好坏。在对多款 FPMT读出方式完成优化结构设计和对比测试后, 研究结果表明, 目前实验室来自不同生产单位的样管中, 最佳的本征时间分辨下限值为 30 ps。

为了制备氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)以探索其荧光性质的可调性, 我们采用水热法以柠檬酸为碳源, 六氯三聚磷腈为氮源、磷源, 制备出了蓝色光致发光的氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)。通过一些测试表征可以发现: 制备的N,P-GQDs尺寸分布均匀, 其横向平均尺寸约4.8 nm, 晶格间距为0.24 nm, 纵向平均厚度约0.95 nm。在光学性能测试中, 观察到N,P-GQDs的荧光发射光谱对激发波长具有强的依赖性, 其对可见光表现为较强的吸收性。通过量子产率公式计算得出N,P-GQDs的量子产率为10.4%。所制备出的N,P-GQDs具有优异的抗漂白能力及光学稳定性。通过调节样品的稀释浓度比例对N,P-GQDs的荧光性质的可调性进行研究, 发现随着稀释倍数的增加, 荧光强度先增加后下降。此外, 发现制备的N,P-GQDs对Fe3+产生强烈的复合作用, 使N,P-GQDs荧光猝灭, 由此建立了Fe3+的传感分析方法。

针对频繁的抵近电子侦察和隐身突防力量的威胁, 开展基于 L波段导航信号的无源雷达探测技术的研究。其优势在于, 无源雷达探测系统具有良好的四抗性能。通过信号特性分析, 验证了基于 L波段导航信号进行无源探测的可行性。利用几何稀释度 (GDOP)对三坐标定位精确度进行分析, 仿真实验和理论分析验证了所提技术的可行性。

针对光纤布拉格光栅(FBG)传感器在应用中温度与应变串扰的问题,利用飞秒激光结合相位掩模板法在异质光纤熔接点处刻写FBG,基于FBG的温度或应变响应系数的特点,实现温度与应变双参量的传感测量。分别标定了掺镱-石英FBG和铒镱共掺-石英FBG的温度和应变响应系数,结果表明,铒镱共掺FBG和石英FBG的温度响应系数差异较大,应变响应系数相近,故可用作温度、应变双参数传感测量。经过800 ℃的高温退火的铒镱共掺-石英异质FBG在700 ℃温度下可保持长时间反射率稳定,因此可应用于700 ℃以内的温度和应变双参量解调。