钇铁石榴石(Y₃Fe₅O₁₂, YIG)材料因其优异的磁性能和磁光性能在微波通信、激光技术和光纤通讯等领域具有重要应用。离子掺杂是提高YIG材料磁光性能的有效途径之一, 本研究选择离子半径适配的Bi³⁺掺杂改性YIG陶瓷以提高材料的磁光性能。本工作采用固相法热压烧结制备Bi_xY_3-xFe₅O₁₂ (x=0、0.3、0.6、0.9)陶瓷, 并研究Bi³⁺掺杂对YIG陶瓷材料相结构、微观形貌、红外透过性、磁性能以及磁光性能的影响。结果表明: 陶瓷样品均呈石榴石立方相结构; 显微结构致密, Bi³⁺掺杂后晶粒尺寸不同程度增大; 样品红外透过率良好, 随Bi³⁺掺杂量增大而降低; 陶瓷样品的法拉第旋转角随Bi³⁺掺杂量增加呈线性变化, Bi³⁺掺杂量每增加1% (原子分数), 在波长1064 nm和1550 nm处变化量分别约为-49.0 (°)/cm和-30.2 (°)/cm。Bi_0.6Y_2.4Fe₅O₁₂陶瓷样品在1064 nm和1550 nm波长下法拉第旋转角分别达到-703.3 (°)/cm和-461.5 (°)/cm, 绝对值远高于未掺杂YIG陶瓷的277.6 (°)/cm和172.0 (°)/cm。由此可见, 掺杂适量Bi³⁺可以显著增强YIG陶瓷材料的磁光性能。

为了实现对双层微纳结构增强电磁屏蔽的机理分析，建立了分析模型并进行了理论公式推导。以方格结构为例，分析了双层微纳结构增强电磁屏蔽效能的机理，推导出双层微纳结构电磁屏蔽的理论计算公式，理论计算与电磁仿真软件CST Microwave Studio全波仿真结果吻合较好。在全波仿真中微纳结构比计算对应波长小2~3个数量级，这验证了机理分析和全波仿真软件计算的正确性。所提供的电磁屏蔽增强机理分析及计算公式可扩展到多层微纳结构，具有通用性。为进一步验证机理分析和全波软件仿真结果的正确性，制备了双层方格微纳结构样件，样件的实测结果与理论和全波仿真结果基本一致，在2~18 GHz内屏蔽效能大于45 dB，平均透光率超过了71%，具有良好的透明屏蔽性能。这一机理分析为高透光和高效电磁屏蔽微纳结构设计提供了理论指导。

为了实时在线监测颗粒物料在装卸和运输过程中所产生粉尘的浓度，提高粉尘浓度测量结果的精确性与可靠性，提出了一种基于图像透光率特征值计算的粉尘浓度测量算法。通过搭建粉尘浓度视觉测量实验平台，采集粉尘图像，再提取粉尘图像的透光率特征，以暗通道理论为基础，结合图像饱和度与亮度信息对粉尘图像透光率值进行计算，并采用多项式拟合的方式建立了粉尘浓度与图像透光率之间的映射关系，实现了粉尘浓度的高效率、高精度测量。研究结果表明：该算法不仅能有效地测量出粉尘浓度，且平均相对误差仅为7.77%，精确度得到有效提高，测量范围更大。