为提高土壤元素定量分析的精度，提出一种结合灵敏度降维与贝叶斯优化算法支持向量回归（BOA-SVR）的土壤元素定量分析方法。利用便携式X射线荧光（XRF）分析仪测量得到土壤的XRF光谱，采用迭代离散小波变换对光谱进行本底扣除，并将计算的各元素净峰面积作为模型输入特征。通过灵敏度分析研究了不同输入特征集合对预测精度的影响，以实现特征降维。将样本分为训练集和测试集，通过均方根误差和决定系数评价模型的预测精度，基于Cu和As元素对比了全特征输入下的BOA-SVR模型、特征降维后的BOA-SVR模型、单参数偏最小二乘法模型的预测结果。实验结果表明，特征降维后的BOA-SVR模型在Cu和As元素预测中都获得最好的预测结果。

经典的概率可靠性灵敏度分析理论和模糊可靠性灵敏度分析理论不能直接进行主观随机模糊变量的系统可靠性灵敏度分析的求解。通过引入不确定理论,采用不确定变量统一表示主观随机模糊变量来满足随机性的对偶性和模糊性的次可加性,进而在康奈尔不确定可靠性指标的基础上推导可靠性参数灵敏度求解的新公式,运用数值算例证明了所提方法的有效性,能够对可靠性优化提供参考。

惯性导航具有自主性强,隐蔽性好,全天候、全天时工作等优点,成为战略、战术**不可或缺的核心导航方式,同时对惯性器件提出了高精度的要求。基于光阱力的原子加速度计为闭环系统,由于结构中没有机械连接,弹性支撑部分的摩擦阻尼对测量结果的影响较小,具有抗干扰能力强、精度高等优点,是实现小型化高精度加速度计的有效方案。根据瑞利散射模型,建立了单轴双光束加速度计的力学模型,并进行了数值仿真。同时分析并仿真了激光波长、聚焦程度等光阱参数对光阱力的影响。通过对加速度计的灵敏度分析,对参数进行了优化,得到了10 -7g·nm -1(g=10 m·s -2)的测量灵敏度。研究结果表明,基于光阱力的原子加速度计具有较高的测量精度。

根据Fizeau干涉型光纤水听器的相位变化量公式,计算声压场条件下随声压变化的水听器总相位变化量。通过仿真,定量分析了水听器水平与垂直姿态及深度因素对各个频率下的声压灵敏度的影响。利用振动液柱法进行光纤水听器的实验环境测试。结果表明,姿态与深度因素均会对最终测量结果造成较大影响,在40~2000 Hz频带内,与水平姿态时相比,水听器在垂直姿态时将有0.9 dB~18.2 dB的灵敏度差异,深度读取误差造成的灵敏度误差在4 dB内。由于垂直姿态下水听器各部分所感受的声压场不同,因而测量结果与水平姿态结果存在差异,在声压场测试环境中,水平校准结果比垂直校准结果更精确,且测量深度越深,校准结果越稳定。

为满足大口径反射镜在复杂空间环境下对高面形精度和热稳定性的要求, 针对某Φ 660 mm口径反射镜进行了轻量化研究。提出了一种采用经典理论公式创建反射镜初始结构, 结合灵敏度分析和参数优化进行综合设计的方法。首先构建了反射镜参数化模型, 采用灵敏度分析研究镜体结构参数对面形变化的影响规律, 找到对镜面面形RMS值灵敏度高的结构参数进行优化迭代。相比于传统反射镜结构设计方法,此方法缩小了优化设计空间, 节约了计算成本与时间, 能够在设计空间内全局寻优, 较快收敛于最优值。优化后反射镜在自重载荷工况下镜面面形PV值小于?姿/10, RMS值小于?姿/40(?姿=632.8 nm), 镜体质量为13.6 kg, 轻量化率达78.4%。镜体组件一阶频率为121 Hz, 满足反射镜动态刚度要求, 根据优化后的结果建立了反射镜的最佳结构模型, 并进行了投产制造。

为满足搭载于高空气球平台的地-月成像光谱仪的长时观测需求, 对其载荷系统进行了热设计。分析了载荷系统的热环境, 建立了载荷系统的换热模型, 利用Spearman等级相关系数公式以及反向传播神经网络与Garson公式结合的BP-Garson方法对影响载荷系统温度水平的主要参数进行了全局灵敏度分析, 详细阐述了载荷系统的热设计方案。利用I-DEAS/TMG软件建立了载荷系统的有限元模型, 对冬至、夏至两工况进行了仿真分析。仿真结果显示: 在冬至与夏至工况下, 气球放飞2 h内光谱仪均能快速降温至-5 ℃, 光谱仪维持(-5±2) ℃温度水平大于3.5 h, 光学窗口温度高于海拔20 km当地露点温度, 满足设计指标, 热控方案合理。该研究方法对球载光学遥感器的热设计具有一定的指导和借鉴作用。

红外诱饵会引偏导引头光轴指向、迫使制导信息出现阶跃跳变, 从而降低导弹制导精度。为探究制导信息跳变缘由, 建立了基于跳变视线角速度的脉冲叠加模型。首先, 基于红外导引头识别原理, 分析了视线角速度变化特征, 初步建立了视线角速度跳变模型; 通过大量仿真分析, 确定了影响跳变特性的影响因子集; 同时, 利用Morris灵敏度分析法筛选跳变模型的解释变量, 进而降低了模型复杂度; 基于各解释变量的作用, 引入逐步回归分析法求解跳变模型的回归参数。最后通过典型对抗态势下的预测结果对跳变模型的泛化能力进行了验证, 实验结果表明该模型对于跳变时刻及跳变强度的预测精度可达10-2 s及10 (°)/s。

为了简化光纤磁场与温度传感器的结构并提高传感器灵敏度, 设计并制作了马赫-曾德尔干涉集成化的全光纤磁场与温度传感器。将单根光纤的马赫-曾德尔模间干涉结构和双臂马赫-曾德尔干涉结构结合: 将总长度为1.2 m的单模光纤部分制备成长度为2.7 cm、锥腰直径为30.1 μm的锥形微纳光纤, 并得到了拉锥时间与锥腰直径的关系。将锥形微纳光纤放置尼龙槽内并包覆磁凝胶构成传感头, 实现模间干涉的马赫-曾德尔磁场传感器; 将磁场传感器通过两耦合比为50%∶50%的耦合器并联带有可调谐光衰减器的单模光纤形成马赫-曾德尔干涉的温度传感器。从理论上分析了光谱漂移对磁场和温度传感的特性关系, 实验测得室温下磁场强度在25~50 mT时, 磁场传感的灵敏度为0.301 14 nm/mT; 在磁场强度为0, 温度由25 ℃升高到30 ℃时, 温度传感的灵敏度为0.518 86 nm/℃。该传感器可广泛应用于电力系统放电检测、材料加工、安全监控等领域。

大口径反射镜在自重作用下发生变形, 变形过大会引起镜片通光表面的峰谷值较大, 难以满足光机装置打靶精度的要求。建立了典型反射镜结构的有限元仿真模型, 以计算镜片表面峰谷值; 优化了安装柱的位置、尺寸及镜片厚度等参数, 使镜片通光表面形变峰谷值最小。分别采用了基于有限元模型的直接优化和基于代理模型的优化, 均获得了结构最优参数, 使形变峰谷值比初始值降低了74%。相比而言, 基于代理模型的优化还可提供目标量随设计变量的变化情况以及变量灵敏度分析, 更有利于设计决策。当设计变量个数多、范围宽时, 可先根据先验知识或低精度代理模型缩小设计范围, 然后建立紧缩范围的高精度代理模型并进行优化, 可有效避免大量计算。根据“三圆柱”支撑结构的参数优化结果, 建议采用“四圆柱”支撑设计, 以获得更高的面形精度。