提出一种基于LED角度照明优化模式的傅里叶叠层显微成像方法。首先,根据LED、孔径和样品之间的关系,获取傅里叶平面可扩展的理论频谱范围;其次,使用图像质量评价指标衡量不同照明方式下的重建图像质量差异,构造任意单个LED对整体重建结果影响的差异函数;然后,通过对差异表达式的分析与仿真,制定了最佳的角度照明策略,设计出一种基于菱形采样方法来加速傅里叶叠层显微成像的实现过程;最后,采用主观和客观的评价指标对仿真和实验的有效性进行评估。结果表明,本文方法在保持重建质量的前提下有效提高了成像效率,其效率可提高到传统方法的3.85倍。

在装备质量状态评估中, 为了缩短面向战备任务的状态评估时间, 提高质量管理和战备工作效率及战备完好性水平, 提出了指标体系生成的菱形框架模型, 进而对各类指标收敛方法的特征进行了分析; 之后基于主成分分析法(PCA)构建了指标优化模型, 并进行质量状态的初步评估; 最后通过算例对方法的适用性进行了验证分析。通过分析证明, PCA在原始指标的特征变换及增量指标的处理方面具有较强的优越性, 提高了评估效率, 可以很好地实现状态评估指标在常规状态和战备状态的优化区分。

以往研究发现平面内扭转（In-Plane Switching, IPS）模式蓝相液晶显示器件的图像显示对比度明显低于理论预期。本文对导致这一问题的物理原理进行理论分析和实验验证, 据此提出改进的菱形电极结构设计以解决这一问题。实验证明, 调整走向后的IPS电极结构能使蓝相液晶显示器件的暗态漏光减小2/3, 使其显示对比度提升至10 000∶1以上。基于这一实验发现, 本文提出了全新的菱形电极结构设计, 以求获得高对比度显示效果。除此以外, 采用Techwiz仿真分析改进后的菱形IPS电极蓝相液晶显示器件的电光特性, 发现其伽玛偏移和灰度反转可分别减小3/4和2/3, 并且其驱动电压和透过率与传统IPS模式蓝相液晶显示器件相仿。可见, 基于改进的菱形IPS电极结构的蓝相液晶显示器件相较传统蓝相液晶显示器件具备更好的显示性能和市场竞争力。

提高微混合器雷诺数的适用范围和混合强度是微混合器设计的发展趋势。本文基于非对称分离重组混合原理设计、制作了一种3D-不对称菱形被动式微混合器, 并借助数值分析方法和可视化实验对混合强度和混合状态的变化进行了研究。研究发现: 在低Re(0.01~10)范围内, 两组分间的混合以扩散混合为主, 随着Re的增加, 流速对混合强度的影响有一定下降; 在较高Re(10~200)范围内, 受流速增加的影响, 流体间不平衡微流惯性碰撞逐渐成为影响混合的主要因素。此时, 混合强度随流速的增加逐渐增强并趋于平稳。对Re在0.01~200内的微混合器展开研究, 分析了宽缝比Ws/S、分合角θ、宽厚比H/S等结构尺寸对混合强度的影响。通过综合考虑流体混合强度和通道压降的变化情况, 确定最佳通道结构尺寸为Ws/S=0.2、θ=45°、H/S=0.5, 此时微混合器的混合强度可维持在78%以上。与传统平面对称分合式混合器相比, 设计制作的3D-不对称菱形被动式微混合器混合强度有较大的提高, 验证了本文设计结构的有效性。

为了适应矿井、大坝对渗压监测的需要, 提出一种活塞和菱形传压结构相结合的光纤布喇格光栅渗压传感器, 活塞把测试压力传递到菱形传压结构, 菱形传压结构拉动其上下对称连接的弹性钢片, 导致粘贴在弹性钢片上的光纤布喇格光栅中心波长产生变化.利用有限元方法在500 kPa的测试环境中对顶角分别为90°、110°、130°、150°情况下菱形传压结构的应力特性进行分析, 根据仿真参量研制了渗压传感器, 并对该传感器进行了压力标定试验和温度补偿试验.实验结果表明: 传感器对渗压的灵敏度为2.04 nm/MPa, 拟合度为0.997, 重复性为0.9%, 两个测压光栅温度灵敏度分别为0.023 33 nm/℃、0.021 68 nm/℃, 温补光栅为0.009 916 nm/℃.

为了增加压电陶瓷驱动快速反射镜的偏摆范围, 对菱形微位移放大机构进行了研究设计。首先介绍了菱形结构的放大原理并利用变形能法分析了影响菱形结构性能的关键参数, 然后建立了快速反射镜系统要求与菱形结构设计要求之间的联系, 并根据自行设计的快速反射镜系统选择了菱形结构的关键参数, 最后通过有限元仿真对菱形结构和快速反射镜系统进行了模态分析并对快速反射镜的偏摆范围进行了实验测试。仿真与实验结果表明, 快速反射镜的偏摆范围大于 6′, 低阶谐振频率约为400 Hz, 满足了快速反射镜的系统要求。文中研究得出, 菱形结构的位移放大倍率与最大驱动力是此消彼长的两个性能, 可以通过合理调整菱形长轴与菱形边夹角以及菱形边宽度使两个性能同时满足系统设计要求。

提出了一种新型的基于菱形空气孔的单一偏振单模太赫兹光子晶体光纤，通过改变光纤中引入缺陷的个数、尺寸以及所处位置，研究其对光纤单一偏振单模特性的影响。全文仿真建模采用全矢量有限元法，结果表明：当光纤中引入两缺陷时，随着缺陷尺寸的增加，单一偏振单模运行区域向高频方向移动，区域宽度稍有增加；当引入四缺陷时，靠近芯区的缺陷对单一偏振单模特性影响占主导；基于此，在芯区四周各引入尺寸相同的缺陷，对比四缺陷和两缺陷时的情况发现，四缺陷时单一偏振单模运行区域（1.07~1.36 THz）向高频方向移动，且区域宽度（为0.29 THz）增加明显，是两缺陷时的1.32倍。此类光纤可应用于某些对偏振态有非常严格要求的系统中，故具有实际意义。

针对传统的匹配方法在匹配模板与待匹配图像间存在噪声影响、亮度等差异时导致匹配算法在时间和精度上得不到很好的统一, 由此影响到红外图像帧间全局运动估计和补偿问题, 提出了基于自适应模板匹配的方法进行帧间全局运动估计算法。该算法首先利用模板选择策略进行待匹配模板的选取, 提高匹配的精度;然后提出自适应模板匹配准则, 以达到较好的匹配效果, 克服噪声等奇异点对误差函数值的影响;最后提出菱形搜索策略, 以便搜索到最佳匹配点, 使搜索不至于陷入局部最优, 并提高了搜索速度。仿真实验结果表明, 在红外图像背景变化较为缓慢的情况下, 所提算法降低了帧间全局运动估计计算复杂度, 同时具有很好的匹配精度和准确性。