太赫兹无损检测是一种非侵入、非接触性的新型检测技术，在无损检测领域极具潜力。但在实际探测中，对于复杂的太赫兹回波信号，如色散回波和重叠回波，仅利用传统的信号处理方法（如直接法、反卷积法）难以满足对飞行时间定位精度的要求。稀疏表示法作为一种太赫兹信号处理的新方法，具有良好的定位精度和抗噪性。提出基于最小绝对收缩和选择算子（LASSO）的稀疏表示法，从复杂的太赫兹回波信号中重建脉冲响应函数，并构建双过完备字典完成对太赫兹反射信号的色散补偿。针对重建脉冲响应函数幅值不准确的问题，提出幅值衰减系数，修正脉冲响应函数幅值，有效提升时域峰-峰值的成像质量。通过数值计算和实验分析，验证了所提方法的有效性。可以预期，基于LASSO的稀疏表示法能够为太赫兹无损检测中的信号处理提供新的解决思路。

激光打印墨粉的品牌型号判别是法庭科学专家认定涉案打印机具和鉴别添加打印文件的关键步骤，已有方法通常需要大量训练样本才能获得可靠的分类模型，但实际案例中往往无法获取足够的样本。针对这一问题提出了基于红外光谱和化学计量法的小样本墨粉种类判别方法。实验采集了8种不同品牌型号的激光打印墨粉红外光谱数据，根据光谱信号的特点以及遍历法选出效果最佳的光谱数据预处理方法，并对处理后的数据建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）模型，以随机森林（RF）和支持向量机（SVM）作为对比算法。实验结果表明：二阶导数与Savitzky-Golay平滑组合使用可以获得实验数据的最佳预处理效果；PLS-DA模型的准确率始终高于RF和SVM，训练集样本数大于90时PLS-DA模型准确率为100%，训练集样本数为60时该模型准确率为95%。提出的基于红外光谱和PLS-DA的激光打印墨粉种类判别模型准确率高、可解释性强且所需训练样本数较少，在物证检验领域具备较强的实用性。

针对三维模型传统顶点着色渲染方法存在数据体量大、渲染效果差等问题，提出了一种利用点云与多站全景图像空间融合技术生成清晰纹理图像的方法。首先计算全景纹理像素点对应的空间映射点到全景球中心的遮挡；其次进行纹理图像素点通视情况下多站全景的空间颜色域反距离加权融合；然后对纹理图像空白区域进行反距离加权填充，生成清晰纹理图像；最后采集全景图像和激光点云作为数据源，进行生成纹理图像实验。实验结果表明：所提方法经过并行设计，实现了多站全景图像到高清纹理图像的快速生成；相比传统顶点着色方法，视觉效果更加真实，更加清晰，提升了犯罪现场三维模型可视化效果。

微机电系统 (MEMS)封装残余应力是在封装工艺过程中芯片上产生的残余应力，它对于 MEMS器件的热稳定性和长期贮存稳定性有着十分重大的影响，故而对 MEMS封装残余应力的高精确度测量有利于封装应力的研究 。由于封装残余应力十分微小，因此无法利用目前的测量手段直接测量封装应力，本文针对这个问题提出了一种基于应力放大结构和拉曼光谱法的封装应力测量方法，可以测量出 MEMS器件中封装应力的平均水平。基于理论 分析建立了原始封装模型与应力放大结构之间的放大关系，并提出应力放大结构的设计原则。接着采用 3D有限元(FEM)仿真对一款高精确度 MEMS微加速度计的封装应力测量进行了分析，其结果与理论分析具有很高吻合度。 最后，针对该微加速度计的封装应力测量，成功制作了应力放大结构的芯片样片，并进行封装，随后拉曼光谱法被用于测量样片中的最大应力，进而计算出待测微加速度计中平均封装应力大小。实验结果与仿真分析具有很 好的吻合度，证明本文所提出的测量方法具有相当的可靠性。

根据绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作特性，研究设计了一种应用于脉冲功率系统的开关驱动电路，实现了IGBT的快速开通。阐述了驱动电路的原理，设计了基于平面变压器的驱动电路，在驱动芯片基础上为栅极提供幅值为60 V脉冲电压，提高开关速度。最后使用Blumlein双线结构对驱动电路的性能进行了实验验证。应用这种驱动方式，提高了集电极电流上升速率。实验结果表明，在1000 V的工作电压下，通过IGBT的脉冲电流达到了470.53 A，脉冲前沿为40 ns，di/dt达到9.41 A/ns，相比数据手册提供的数据，该电流上升速度提高了7.53倍，实现了对IGBT的快速驱动。

大规模光谱巡天项目如LAMOST等产生了海量极具研究价值的观测数据, 如何对此数量级的数据进行有效的分析是当前的一个研究热点。 聚类算法是一类无监督的机器学习算法, 可以在不依赖于领域知识的情况下对数据进行处理, 发现其中的规律与结构。 恒星光谱聚类是天文数据处理中一项非常重要的工作, 主要对海量光谱巡天数据按照其物理及化学性质分类。 针对LAMOST巡天中的早M型矮恒星的光谱数据, 使用多种聚类算法如K-Means, Bisecting K-Means和OPTICS算法做了聚类分析, 研究不同聚类算法在早M型恒星数据的表现。 聚类算法在一定程度依赖于其使用的距离度量算法, 同时研究了欧氏距离、 曼哈顿距离、 残差分布距离和上述三种聚类算法搭配下的表现。 实验结果表明: (1)聚类算法可以很好地辅助分析早M型矮恒星的光谱数据, 聚类产生的簇心数据和MK分类吻合得非常好。 (2)三种不同聚类算法表现不尽相同, Bisecting K-Means在恒星光谱细分类方面更有优势。 (3) 在聚类的同时也会产生一些数量较少的簇, 从这些簇中可以发现一些稀有天体候选体, 相对而言OPTICS适合用来寻找稀有天体候选体。

本文利用装备有衰减全反射附件的红外光谱仪对62种不同产地、不同品牌的复印纸进行检验,建立了纤维素和无机填料峰面积的比值作为区分鉴别复印纸的新方法,区分度达到了91.96%,达到了无损、快速、准确检验区分的目的。

为了使用快速、无损的方法区分激光打印文件使用的墨粉种类, 利用高光谱成像技术结合化学计量法对6种激光打印墨粉的光谱数据进行建模和种类鉴别的研究。利用可见-近红外高光谱成像仪采集400~1 000 nm波段内的光谱数据, 采用Savitzky Golay 平滑、标准化、多元散射校正和标准正态变量变换4种方法分别对光谱数据进行预处理, 而后分别建立随机森林(RF)、K最近邻(KNN)、支持向量机(SVM)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和簇类独立软模式(SIMCA)模型, 进而实现激光打印墨粉的种类鉴别。利用准确率、拒识率和误识率3个指标作为模型评价标准。实验结果显示, SVM和PLS-DA模型的效果最佳, 准确率为100%, 拒识率和误识率为0。基于可见-近红外高光谱成像技术可以实现激光打印墨粉的快速种类鉴别。

基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的实际结构, 建立了开关电源IGBT模块有限元等效热分析模型和双热阻模型。在开关电源实际工作情况下进行温度测量实验, 结合实际运行时的电压电流曲线, 给出模块的总损耗。仿真拟合出热特性主要参数瞬态热阻, 与厂商数据手册提供的实测热阻曲线进行对比, 两者曲线基本一致, 验证了有限元热分析等效模型合理。分别将有限元等效模型与双热阻模型进行稳态热仿真, 与实验对比分析, 得到实际工况下IGBT模块温度场分布及芯片结温。分析双热阻模型的优缺点, 并提出了改进方案。