设计了一种主动对射式红外光电探测报警系统, 由红外检测和信号处理两部分组成。它采用两个对射式探测距离为3m的 LH-A型光电开关作为入侵探测器, 当有物体阻挡了光电开关发射的经过调制的红外光束时, 光电开关产生一个开关信号。把开关信号送至 AT89系列单片机作信号处理, 经过判断后实现对特定方向通过的物体报警, 同时也可以作流量计数器使用。该系统具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。

针对像素为 640×512、探测器的像元尺寸为 20 μm的制冷型凝视焦平面阵列探测器, 设计了变倍比为 30的中波红外连续变焦光学系统。系统工作波段为 3.7~4.8 μm, F数为 3.7, 焦距变化范围为 11.64~349.2 mm。系统由两部分组成: 变焦系统和二次成像系统, 共 12片透镜。其中, 二次成像系统的主要作用是实现 100%冷光阑效率的同时, 减小光学系统的径向尺寸。系统的空间分辨率达到 21 lp/mm, 在 25 μm内能量集中在 75%以上, 系统成像质量较好, 在-40~+60 ℃的温度范围内实现了光学被动式消热差的设计。

提出了一种基于离散小波变换 DWT(discrete wavelet transform)的红外偏振与光强的融合方法。该算法采用 DWT对源图像进行多尺度分解, 然后对低频子带系数采用局部能量融合, 而对高频子带系数采用消除高频噪声与局部均方差准则结合进行融合, 最终通过逆变换得到重构的融合图像。实验结果表明, 与加权平均融合和绝对值较大法的融合规则相比, 局部标准偏差、粗糙度、对比度、局部熵分别提高了 1.1%, 3.0%, 15.2%, 2.6%, 从而可以看出文中的融合方法具有一定的优势和现实意义。

结合激光速率方程理论和光纤激光器中信号光与泵浦光的传播方程, 提出了适用于线型腔、环形腔光纤激光器的通用的行波理论模型, 可以模拟连续波( continuous wave, CW)、主动 /被动调 Q脉冲输出。本模型考虑到了传统的点模型 (pointmodel)无法计算的因素, 主要包括泵浦光和信号光在腔内分布不均匀的特性, 以及传输、连接等不同损耗和非掺杂光纤对激光的影响, 因此具有较高的理论精度。通过有限差分方法(finite difference method, FDM)推导出了求解光纤激光器行波模型的数值算法, 并采用 VC6.0以及 C/C++与 mideva混合编程技术实现了该算法, 最终获得了具有较高运行效率、灵活度、可以模拟到大量动态激光器运行信息的光纤激光器数值仿真分析软件。

为了在大模场平顶基模光纤激光器中实现单模单偏振运转, 提出一种获得单模单偏振平顶基模信号光的方法。在平顶基模光纤的包层中引入两个带有椭圆空气孔的无源纤芯, 无源纤芯对称地置于直径为 20 μm的有源芯区的两侧, 椭圆空气孔用来引入双折射。通过数值仿真发现, 在上述有源光纤作为平顶基模光纤激光器的增益介质的情况下, 可以使得光纤激光器在不采用其他模式选择方法的情况下只输出 x方向偏振基模。

介绍了模拟空间环境条件下激光辐照效应实验方法, 搭建实验平台, 用纳秒级高峰值功率 YAG激光对石英玻璃进行了激光损伤实验, 分别测量了低真空和高真空条件下石英玻璃的损伤阈值, 对损伤斑微观区域的形貌和化学成分进行了对比分析, 给出了激光脉冲能量沉积函数和冲击波膨胀压强的表达式, 解释了相应的损伤形貌和损伤阈值变化成因, 实验结果与理论分析相符。

线性滤波器的 FBG解调原理是: 根据滤波光与参考光的比值和波长之间的关系来判断比值变化时引起的外界物理量的改变。传统的滤波解调系统中对波长和比值的关系按线性处理, 而线性滤波器的滤波曲线本身不是完全的线性。实验中, 理论上推导出比值和滤波器的透过率之间成正比关系。对温度和应变相对应的比值和波长进行分开处理, 应变为零温度发生变化时, 波长和比值在数据拟合时加入高次项按非线性处理。温度一定压力改变时对波长和比值按线性处理。拟合结果表明: 非线性拟合情况下波长与比值的曲线与滤波曲线相似度很高, 不同温度下对应的曲线上, 同一比值相对应的波长差相等。

基于线性滤波器的解调系统是根据参考光路和滤波光路的比值改变来判断外界温度值的改变。实验中, 通过对线性滤波器进行恒温控制消除了外界温度变化对其透过率的影响。对采集到的光信号进行光电转换并由 AD采集模块进行采集, 最后由在线监测系统经 GPRS网络对两路光的比值及监测环境的图像或视频信息进行无线传输, 将采集到的信息传输到主站上位机进行数据及图像信息显示和处理, 从而实现解调系统对特殊环境下温度的远程实时在线监测。

主要介绍了低介电常数介质芯片层间介质层的分类, 特别是对铜线键合过程中低介电常数介质层间介质断层方面的分析, 以及铜线键合过程中如何优化工艺。在工艺优化过程中主要采用了键合参数的优化来改善芯片本身存在的设计缺陷, 这主要是从工艺稳定性方面考虑。通过一系列工艺的优化, 通过大量实验设计, 获得了尽可能少的层间介质断层缺陷。

随着物联网技术的广泛应用和手机的普及, 并考虑到为了能低成本、大规模地应用微光学标签, 根据 Bokode标签原理设计并制作一种集成化微光学标签系统。它的发射端采用集成化的方式, 即微型二维码与小透镜阵列集成, 接收端采用普通手机相机接收微型二维码图像, 并利用手机中解码软件来解码。

谱峰对齐是基于核磁共振的代谢组学数据预处理过程中的一个重要环节, 谱峰对齐效果直接影响后续的多变量统计分析。提出了一种基于高斯平滑的谱峰对齐算法(GPA)。算法通过调节高斯卷积函数的窗口大小, 实现波谱信号的多尺度平滑, 进而由粗到细、逐步实现波谱信号的谱峰对齐。真实的核磁共振波谱实验结果表明: GPA算法可以快速准确地实现谱峰对齐, 且对齐后的波谱信号在平均相似度、后续统计模型的解释能力等综合性能上的表现明显优于相关优化解缠(COW)和多尺度谱峰对齐(MSPA)等常用谱峰对齐算法。

针对红外运动弱小目标检测中单帧图像检测率低的问题, 在分析了红外图像中运动弱小目标特性的基础上, 提出了一种基于序列图像分组决策检测红外弱小目标的方法。该方法利用图像差分法进行目标信息的提取, 对图像进行扩边, 选取连通域质心来构建滑动邻域块, 最后充分利用目标航迹的连续性和噪声的随机分布特性进行目标位置的决策。实验证明, 序列图像检测方法对红外弱小目标的检测率要高于单帧图像检测率。

设计了电磁计程仪测速传感器微弱信号的检测电路, 利用频谱分析、互相关运算等方法对信号进行了处理, 与现有传感器信号处理方法相比, 具有精度高、抑制噪声能力强、检测电路体积小、携带方便的优点。为检测传感器工作状态提供了有力的帮助。

设计并实现了基于红外热像仪图像处理板 FPGA模块的硬件通讯电路, 该电路采用串行通讯和 FIFO读写方式。通讯电路一方面接收上位机的控制数据并实时应答反馈, 一方面将通过 FIFO与图像处理板的 DSP模块实时进行控制信息交互, 从而形成各模块间的双向通讯链路。该设计避免了传统图像处理板采用专用串行通讯芯片, 如 TL16CP754等, 将该芯片功能通过 FPGA实现, 节省了面积与成本, 提高了系统集成度和稳定性, 利于系统的小型化、低成本发展。仿真与实验结果均表明, 该设计合理, 系统工作稳定。

针对在野外环境下快速准确检测人体生化指标的需求, 基于 MOMEMS和嵌入式技术, 设计基于微型光谱仪的微型生化检测仪检测系统。该检测系统包括: 光学系统模块, 直线型光谱扫描系统模块, 基于嵌入式 ARM9的步进电机控制系统模块等。并进行了微型生化检测仪检测系统光强重复性实验。实验结果表明, 检测精度高, 光谱扫描速度快, 功耗低, 实现了在检测波长范围内连续光谱检测, 满足微型生化检测仪的应用需求。

详细研究了单控制脉冲 TOAD(terahertz optical asymmetric demultiplexer)结构开关窗口的非对称缺陷及其产生机理。通摘过理论分析和 optisystem仿真证实了双控制脉冲 TOAD结构能够很好地解决单控制脉冲 TOAD结构的开关窗口缺陷。仿真结果显示, 双控制脉冲 TOAD获得了波形对称、对比度更高的开关窗, 详细解释了仿真中出现的双峰现象。

介绍一种基于 PSD位置传感器的快速反射镜系统, 并且对快速反射镜的机械结构进行了分析和设计; 采用不完全微分 PID算法作为控制策略, 消除了快速反射镜的低频机械谐振峰, 从而实现快速反射镜的快速、高带宽控制。经仿真验证, 校正后系统阶跃响应时间短, 跟踪精度高。

介绍了机载箔条投放的掩护和自卫战术, 基于箔条特性探讨了箔条作战使用中提高干扰效果应考虑的因素。

为了提高光电跟踪设备测量精度, 设计利用集成化光电靶标, 对光电跟踪设备的多个参数的外场标校方法进行研究。标校涉及电视、红外、激光测距等多个部分, 采用像素分析的方法, 可以较精确地对光电跟踪设备的多个指标进行标校和误差修正,并给出了某些参数的修正结果。其多光轴平行性优于 0.2 mrad。外场标校贴近实际, 具有较高置信度。