为满足近场光存储的高密度、高速度和集成化的要求,提高近场界面耦合效率,消除灰尘对固体浸没透镜(SIL)的磨损,设计了一种新型的承载微工作台,并建立了系统动力学模型.微工作台正负压力并存的结构极大地提高了承载刚度及工作稳定性;气垫面的V形轨道设计及独特的负压力布局有效减少了流入SIL底面的灰尘颗粒;SIL底面刻饰的凸台有利于获得较高的近场耦合效率,同时减小了与盘面碰撞的概率.理论分析和计算表明,微工作台的近场间距小于50 nm,承载力可达88 mN,SIL底面灰尘颗粒明显减少,微工作台具有良好的工作姿态,满足了近场光存储的需要.

提出了一种采用光学投影成像和自扫描光电二极管列阵(SSPA)传感器实现隐形眼镜曲率、光学中心厚度和直径测量的新方法,基于此方法设计成功了一种新型隐形眼镜投影测量仪.介绍了仪器的测量原理、仪器结构、光电二极管列阵信号采集以及单片机控制系统的硬件和软件设计.该测量仪测量镜片曲率半径的精度优于±0.1 mm,测量镜片光学中心厚度的精度优于±0.01 mm,测量镜片直径的精度优于±0.1 mm,并能分辨镜片上任何方向大于0.01 mm的杂质和表面缺陷.

为了减小激光调阻机测量系统的多档测量误差对阻值修调精度的影响,提出了一种基于有源单臂电桥测量原理自适应地校正激光调阻机多档测量误差的方法.通过测量和标定高精度标准电阻的测量误差,自适应地获取校正激光调阻机多档测量误差的系列修正值,进而用系列修正值对所有待修调电阻的阻值测量误差进行校正,达到进一步减小系统测量误差的目的.实践证明,在测量硬件电路保证高稳定性、微小波动性测量的前提下,应用该方法可使测量系统的精度指标?锏?低阻区(R＜100 Ω)为±0.5‰;中阻区为±0.2‰;高阻区(R≥1 MΩ)为±2‰.

提出了一种用于彩色打印机色空间变换的方法.基于输出色彩单色色度特性与数字驱动值以及复色与单色色度特性之间存在着一维和三维的特征关系,通过色度密度的概念及神经网络方法将此特征关系定量化,由此建立了输出色度色空间与输入数字色空间之间的变换关系.采用729组训练数据的实验结果表明,该色度密度方法达到的变换精度高于一些直接建立输出输入关系的方法.喷墨打印系统的实验结果表明,输出CIEIAB色度平均和最大色差分别为3.18和16.0;260组泛化测试CIELAB色度平均和最大色差分别为4.00和16.8.

利用Zemax光学设计软件与自编计算机辅助装调软件,实现了对大口径、长焦距、无中心遮拦离轴三反射镜光学系统的装调.通过Zemax软件模拟光学系统的失调模式,得到整个光学系统的波前像差,把波前像差代人到自编的复杂光学系统计算机辅助装调软件中,计算出光学系统的失调量,与引入的失调量对比,证明了其正确性.在实际的装调过程中,用小型球面干涉仪分别收集3个视场的干涉图,得到失调光学系统的失调量,用Zemax软件验证失调量数据的正确性,从而指导?暗?按此方法,在波长λ＝632.8 nm时,得到离轴三反射镜光学系统的全视场波像差RMS值为0.108λ.该方法也可以运用到其他光学系统中.

为弥补普通光学显微镜照明系统的不足,针对一般三维微结构的显微成像,提出并设计了一个可实现实时调节的三向光纤照明成像观测系统.系统采用计算机、D/A卡、驱动电路等硬件以及自主研制的控制软件,实现对任一光源的光强进行稳定连续的实时调节.通过自主设计的机械结构将光源、光纤、耦合头以及显微镜连接为一整体,实现光束入射方向、入射角和入射距离的任意调节.与通常的底部透射光照明系统进行实验比较,成像质量显著提高,不仅可以清晰观察目标对像的表面结构,还能得到立体感强的三维图像.针对面阵CCD显微测量系统的标定和标定误差问题,提出了螺旋微缝标定法.将螺旋测微计两铁钻形成的微缝作为标定的样本,配以适当的观测手段和计算方法,有效地消除或减小了各种误差,提高了系统的标定精度.通过系统标定和测量比较,系统的标定精度达到±0.001 5 μm,测量精度达到±1 μm.实验结果表明,螺旋微缝标定法可以基本满足CCD测量系统标定的要求.

为测量微电机械系统(MEMS)谐振器的动态特性参数,根据MEMS谐振器运动图像的特点,将小波变换应用于MEMS谐振器运动轨迹的特征提取中.基于模糊图像合成技术,利用小波变换对MEMS谐振器的模糊运动图像进行了增强及降噪处理,并结合传统的图像处理方法,提取MEMS谐振器的运动轨迹,最终获得了MEMS谐振器的特性参数,从而可为MEMS器件的设计提供重要参考.实验结果表明,利用小波变换的方法获得了更好的测量精度,测量重复性误差为100nm.

设计并制作完成了一种基于压电陶瓷逆压电效应的纳米精度压电步进马达.根据其结构简化模型,推导出该压电纳米马达在脉冲电源作用下的运动特性表达式.编写软件,设定参数对压电马达的运动性能进行模拟,结果表明了马达的线性步进运动特点.设计光栅测试系统,对压电马达样机进行运动测试,试验结果证实了模拟结构的正确性.该类压电纳米马达具有可以实现连续步进位移,步进速度快,单步分辨率小,行程长和便于利用微机实现智能控制等特点.纳米马达的位移分辨率可以达到10 nm,最快速度为0.6 mm/s,最长行程为5 cm.

利用槽隙加载及短接技术设计了双频小型微带天线.通过调节短接面宽度,两谐振频率f10及f30可明显降低,天线尺寸显著减小,而且频比(f30/f10)的可调范围为L
7～2.3.首次将三维H-MRTD(Haar-Wavelet-Based Multiresolu-tion Time Domain)全波分析方法应用于该天线的建模和分析,并将H-MRTD数值计算公式推广到了非均匀有耗媒质中.数值模拟结果同传统FDTD(Finite
Difference Time Domain)方法及实验结果进行了比较.结果表明,每个波长只需取较少的空间离散网格,三维H-MRTD时域全波分析方法便能较精确地模拟微机械微带天线,并能有效地减少CPU计算时间及节省计算机内存.

对圆柱形复合腔结构微机械谐振元件进行了设计研究,提出了一种基于柱形腔结构的微机械复合谐振元件的设计方法,并对其结构及特性进行了研究.建立了复合腔结构的电磁场数学方程,腔体基于体微机械微细加工技术实现工艺设计,最后对该元件进行了仿真分析.TM010模式下,谐振腔谐振频率为24.313 299 GHz,Q值为3 529.707 890,考虑微带耦合时仿真出复合谐振元件的最佳谐振频率为24.75 GHz.仿真实验结果和理论值的平均误差不到1%,两者吻合得很好,说明了该设计的可行性.进一步改变结构参数,可获取不同谐振频率的?骷?且可在腔体中填充高介电常数介质来减小器件的谐振频率,克服了以往使用腔体结构在低频段时体积过大等问题.

针对多重分形分析很难估计有限长离散数据的多重分形谱这一问题,提出了一种基于奇异性分析的多重分形图像去噪算法.通过定义基于小波系数矩的配分函数,给出了一种有限长离散数据序列多重分形谱估计方法.图像去噪算法中图像的性质由多重分形谱决定,对噪声的类型没有提出任何假设条件,而是通过定义一个基于二维微局域(2-micro-local)分析的变换算子对每一点的Hausdorff指数进行处理,使处理后的图像中大多数点位于平滑区域的同时,谱的相对强度没有变化,从而取得最佳效果.实验结果表明,该方法在去除噪声的同时可很好地保留原始图像的纹理信息.

为了提高图像匹配速度,满足某些领域的实时性要求,提出了一种快速图像匹配算法.该算法利用Sobel边缘算子得到模板的灰度边缘图像,并对该边缘图像进行抽样以提取匹配点,从而显著减少匹配过程的计算量.利用遗传算法的非遍历搜索机制,迅速收敛到全局近似最优解,进一步减少了匹配过程的计算量.在此基础上引人精确匹配环节,找出了目标子图像的精确位移及旋转角度.将该算法应用于全自动金丝球焊机的图像识别系统,在主频为1 GHz的工控机上实现该算法,匹配时间平均约为37 ms,小于系统在60 ms内进行匹配?囊?连续多次实验算法均能精确匹配目标的概率为93.8%,满足该系统的实时性与精度要求,取得了理想的效果.

在对虹膜识别技术的研究现状、识别框架、系统构成等进行全面分析的基础上,介绍了虹膜图像获取、图像预处理、特征提取、特征匹配及性能评价指标等主要内容.剖析了该技术面临着高质量图像采集困难,稳定性、可行性有待验证等主要问题,提出了该技术的研究发展方向及应用前景,包括虹膜特征信息与其他生物特征信息及非生物特征信息相融合;建立虹膜特征识别的网络身份认证系统;高效快速的识别算法及通用性和兼容性强的虹膜识别芯片.

为实现对胶片弊病的实时识别,提出了一种正交边缘投影快速检测算法.基于对红外胶片图像特点的分析,通过综合运用邻域平均、边缘检测和投影法等图像处理技术,实现了对胶片弊病的快速、准确识别,并据此算法编制了相应的VC++程序.该算法保证实时的关键是将二维图像投影为两个一维信号进行处理,该算法还可根据实际需要实现功能扩展,用于确定弊病的大小及严重程度.通过在乐凯胶片集团公司的在线实验,证明其能够准确检测出各种典型的胶片弊病,处理一帧大小为659×494像素的图像只需20 ms.

介绍了磁流变抛光的原理和特点,并由此提出了适于抛光的磁流变液的评价标准,根据这一标准选取了磁流变液的各组分,配制出了标准的光学抛光用磁流变抛光液.通过自行研制的磁流变仪测得该磁流变液在磁场为600 mT,剪切率为110 rad/s时的剪切屈服应力达到70 kPa.用所配磁流变液对K9玻璃进行抛光实验,试验结果表明,磁流变抛光的材料最大去除率为0.4 pm/min.

为解决专门制备DWDM薄膜滤光片的Leybold APS 1104DWDM镀膜机制备包含几十层膜层的非规整膜系存在一定困难的问题,分析了非规整膜系光控曲线中关键区产生的原因,认为这是触发点位置与非理想环境因素共同作用造成触发点漂移产生的结果.误差校正功能的实现与监控曲线的走值趋势密切相关,曲线必须存在理论触发点和至少一个拐点.实验结果表明,采用准规整膜系设计方法能有效避免关键区的危害,同时充分发挥误差校正的功能.利用该镀膜机在精度、灵敏度和算法等方面的优势,设计出了与其配套的膜系,成功?刂票噶烁髦指咝阅鼙∧ぢ斯馄?

为提高光学系统的成像质量,研究了光学系统中镜片表面粗糙度与镜片材质中的颗粒大小、缺陷、气孔率、气孔大小的关系.通过几何方法,建立了气孔率与气孔大小和数量的关系模型,分别给出了单位体积和单位面积中气孔率与气孔大小和数量的关系表达式.最后用数学方法建立了材质中气孔率、气孔大小与表面粗糙度的定量模型,给出了表面粗糙度与材质气孔率和气孔大小的关系表达式,表明表面粗糙度近似与材质中的气孔率成正比,与?状笮〕烧?

介绍了一种利用自组织特征映射(SOFM)网络的聚类功能进行全天星图识别的方法.按一定规则对全天星表的星信息进行了筛选并组建了导航星星库.从星库中提取星对角距信息和星模式信息来分别训练此星图识别系统中的两层SOFM网络,使网络具备了分类识别功能.以此系统进行的仿真识别结果表明,SOFM网络可以有效地反映星图中的复杂信息,抗噪性能明显优于传统星图识别算法;分类效果较好,能区分各种星模式;识别速度很快,约为1.5 ms,可以在星图识别中发挥很好的作用.