在麦克风阵列声源定位中, 不同阵列阵型及声源频率高低均对定位结果产生影响, 探讨上述不同变量对定位结果产生误差的定量分析。使用到达时间差测量(TDOA)算法, 运用 16个麦克风分别组成十字型、同心圆、方型、L型、Y型阵列, 探讨不同形状的麦克风阵列在不同频率声源下所产生的定位误差, 并在 Matlab上进行仿真分析, 尝试得到较为准确的声源定位结果, 提出一种误差最小的用于麦克风阵列声源定位的同心圆阵列阵型。

在液晶电视显示模组中，多层背光膜片与像素面板均存在周期性结构，组合使用时会产生明显的莫尔条纹，这会严重影响显示效果。建立液晶显示（LCD）模组中莫尔条纹的理论模型，并进行仿真分析，以探寻减弱或消除莫尔条纹的方法具有重要的工程意义。基于Zemax建立双层棱状膜片莫尔条纹模型，并加入眼睛观测模型，以模拟人眼对LCD屏幕中莫尔条纹的观测效果。然后，在MATLAB中构建背光膜片与像素面板的理论模型，通过改变背光膜片和面板的周期尺寸、偏转角度等参数，模拟计算出莫尔条纹的尺寸和角度等参数，并综合考虑人眼观测确定莫尔条纹在显示中的影响。

为降低手机摄像头接收可见光信号的难度，研制了一套新型发光二极管(LED)灯矩阵可见光通信发射系统。创新性提出通信灯与定位灯结合的灯矩阵排布结构，并自主设计了隔帧加载全亮灯光画面的特殊编码方式，实现光信息并行传输的同时保证照明效果。利用Matlab仿真软件对系统的照明与通信性能进行仿真分析，并对通信性能进行实验测试。结果表明：发射系统在2次有效信息传输中穿插一帧全亮画面，可以满足照明需求，且传输误码率较低，通信性能较好。

喇曼光纤放大器(RFA)可有效地提高相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统的传感距离。为了进一步提高Φ-OTDR的系统传感距离, 采用粒子群优化(PSO)算法对三阶双向RFA的泵浦光功率取值进行优化, 计算了基于三阶双向RFA的Φ-OTDR系统理论最远传感距离, 并设计了仿真实验。仿真分析结果表明: 当探测脉冲宽度大于200 ns时, Φ-OTDR系统经三阶双向RFA放大传感距离可达到200 km以上。

为有效地预防、控制海上溢油事件对经济和海洋生态环境造成的严重影响, 针对不易被早期发现的小面积溢油, 结合表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)传感技术的实时性、灵敏度高、样品消耗少等特点, 提出了一种新颖的小型海上溢油监测系统。具体而言, 根据所采用的非扫描角度调制模式下的四层Kretschmann型棱镜耦合传感结构和原油样品折射率变化范围, 通过MATLAB仿真确定传感装置中各元件最优参数和相对固定位置, 得到理论检测灵敏度为6.094×10-5 RIU。依仿真结果搭建实验装置, 对蔗糖溶液和原油样品进行了实验分析。实验表明: 蔗糖溶液检测灵敏度与理论仿真灵敏度同数量级, 达到9.017×10-5 RIU, 证实实验装置有效, 原油检测结果符合SPR响应趋势, 验证了该系统方案的可行性。

为了对激光雷达探测回波信号去噪进行研究, 基于小波阈值法分析了激光雷达发射和探测回波信号, 创建了基于MATLAB仿真平台的模型,研究了阈值法中选择各参量的策略, 结合激光雷达信号和噪声特性, 选取了去噪处理中的最佳参量, 并进行了4种阈值策略的仿真实验, 实现了对探测回波信号中目标信号的有效提取和去噪。结果表明, 对于低信噪比信号, 同一基函数分解层越高去噪效果越好, 在分解层数j为4~5时去噪效果最好; 对于高信噪比信号, 同一基函数分解层越低去噪效果越好, 在j=3时去噪效果最好, 并且信号db9基函数去噪效果好于db2基函数去噪效果。此研究获得了较为理想的去噪结果。

设计了一个基于实验物理及工业控制系统(EPICS)实时测控的伺服电源控制器, 并将其插入现有脉冲电源测试。该电源控制器采用死区时间调制(DTM)技术伺服跟踪外部控制信号以连续调节所需输出电流, 这可确保开关管工作在近似零电流关断的状态下,开关损耗小, 电源效率高。对该电源及其控制器原理进行了介绍, 对DTM法进行了理论分析与研究, 并通过Matlab仿真和实验验证了其原理的正确性和可行性。

通过对四旋翼飞行器进行动力学分析得到力学平衡方程，基于此建立了四旋翼飞行器的数学模型并得出其状态空间表达式。通过线性二次型设计控制系统，将开环不稳定系统构造成闭环稳定系统，并给出了线性二次型最优控制率表达式。为解决试验法难以确定最优加权矩阵的问题，利用遗传算法对线性二次型最优控制加权矩阵进行优化设计，寻找最优加权矩阵。通过Matlab以及Simulink，对基于遗传算法的四旋翼飞行器最优控制系统进行了仿真，并与基于试验法的线性二次型控制做对比。从仿真结果看，基于遗传算法的线性二次型最优控制使得四旋翼飞行器具有良好的动态性能。

以杨氏双缝实验为基础, 探究了光源空间相干性对干涉的影响情况。首先将光源空间展宽问题等效为平行光照射具有宽度的双缝的问题, 再将两缝近似为离散化的多个次光源点阵列, 每相邻点间距非常微小。从光矢量叠加原理出发推导出一种算法, 该算法以两缝中每一对次光源点作为干涉单元, 分别求出各单元在每一个观测点处的干涉光强, 再对所有单元的干涉光强线性叠加, 算出观测点的总光强。最后利用Matlab模拟出不同缝宽下, 单色平行光、高斯光谱、矩形光谱分别垂直照射双缝时的光强分布情况。通过模拟结果的对比发现, 双缝展宽对条纹衬比度的影响远甚于光谱展宽。所提算法简化了计算过程, 也极大地提高了程序运行速度。

基于时间展宽技术, 设计研制了大面积阴极分幅变像管。 借助Matlab编程分别对单磁透镜和双磁透镜像管在离轴空间分辨率和像场畸变等方面特征作了数值模拟, 并采用阴极微带光刻分辨率板进行测试验证。 实验测试显示, 在缩小一倍成像下, 双透镜像管在离轴9 mm以内的空间分辨率优于5 lp/mm。 相比单透镜像管, 双透镜像管具有更高的空间分辨率, 更大的有效成像范围以及更小的成像畸变。 因而, 采用双透镜成像能够有效地提高像管的空间分辨能力, 可为分幅相机性能的进一步提升提供新的思路。