激光共聚焦生物芯片扫描仪的光学特性

生物芯片扫描仪是生物芯片能否得到广泛应用的关键仪器，在分析了激光共聚焦生物芯片扫描仪的成像特性的基础上，详细地论述了生物芯片扫描仪的光强分布函数，光学信息量等光学特性，从而得出生物芯片扫描仪的高分辨力特性，为研制高精度，高分辨力的生物芯片扫描仪打下了坚实的理论基础。     

水下热扰动的光学成像失真问题研究

为了研究水下热扰动环境对光学成像的畸变、模糊等失真问题的影响,利用水下图像的灰度分布、结构相似性图像度量(SSIM)和归一化最大灰度梯度清晰度评价函数来评价目标图像在径向和轴向上的畸变和模糊等失真程度,得到水下热扰动对光学成像变化的规律。实验数据表明,随着成像系统与目标的轴向距离增加,图像的畸变和模糊程度越来越大。轴向距离L1=500 mm时,对应图像的SSIM值优于0.7,归一化清晰度值优于0.8;轴向距离L3=1500 mm时,对应图像的SSIM值低于0.2,归一化清晰度值不足0.6;此外,轴向距离L1时,成像在径向上,距离发热源越近,边缘漂移越大,即成像图像畸变越严重;最后,相同轴向和径向条件下,目标在不同时刻的图像SSIM和归一化清晰度值有优劣,该结论可为后续的水下图像复原提供参考。     

水下爆炸毁伤水下目标的频谱特性研究

利用水下爆炸试验中加速度传感器测得的轴向、径向及周向上的加速度数据,通过频域分析方法提取其频域特征参量,选取各向加速度短时傅里叶变换的最大谱值作为特征量。在此基础上,构造了判别函数对不同试验工况毁伤水下目标的毁伤效果进行了评估,最后通过计算核函数给出了目标毁伤曲线。结果表明,利用频域特征参量能较好的评估水下目标的毁伤情况。     

水下爆炸对水下目标的毁伤评估研究

从传统冲击因子的不足出发,提出了改进型冲击因子的计算方法,利用某水下目标的抗水下爆炸试验数据,计算了不同工况下的冲击因子,结果表明该冲击因子能较好地反映目标的毁伤情况,利用估计的冲击因子临界值,计算得到了目标的损伤距离曲线。最后引入概率统计的分析方法,通过蒙特卡洛方法模拟得到了爆炸点在平面内变化时目标的毁伤概率。     

基于超声相控阵的水下船体表面成像方法研究

针对当前水下船体表面成像设备较少、成本较高、成像误差较大的问题,提出一种基于超声相控阵技术的水下船体成像方法。以超声相控阵技术为基础,控制一维线型超声相控阵列换能器发射的聚焦声波对水下船体表面进行相控扫描,声波作用于船体表面后发生散射,回波被换能器接收后利用双曲线交汇法计算出各反射点的点云数据,最终利用点云数据重构出水下船体表面的三维模型。通过搭建水池船模成像实验对方法进行了验证,结果表明,重构图像最大误差小于5mm,具有较高的成像分辨力。     

水的状态方程对水下爆炸影响的研究

该文从Mie-Grüneisen方程出发推导了一般形式的水状态方程,并归纳了水的常用状态方程。通过与推导的状态方程作比较,获得了归纳的各状态方程的冲击Hugoniot压力关系和Grüneisen系数。将各状态方程的Hugoniot关系与LASL提供的实验数据进行了比较,分析了Grüneisen系数对冲击波后声速影响,根据比较和分析的结果可以最终确定水的各状态方程的使用范围。此外,根据推导的冲击波后声速的关系式可以确定冲击波后声速的上下限。而后,依照各状态方程的使用范围,采用一维非均熵流的特征线程序分别对各状态方程的TNT球型装药的水下爆炸问题进行数值计算。根据计算结果,绘制了各状态方程的冲击波峰值压力与比例距离(R/R₀)的关系曲线,比较了各状态方程的冲击波峰值压力的关系,分析了计算误差的产生原因。     

空间目标的光学偏振特性研究

偏振特性是光与物质相互作用所表现的重要特性之一,与物质的性质密切相关.空间目标偏振特性可能会因为特定空间目标组成材料和空间目标轨道不同而存在差异,因此为空间目标的探测和识别提供了科学依据.本文通过空间目标材料以及典型空间目标模型的多角度偏振成像特性试验测量,分析了空间目标偏振特性及其变化机理.结果表明,空间目标表面材料的偏振特性对于目标的识别具有很重要的作用,太阳能电池板的姿态对卫星的偏振特性影响尤为明显.本文研究可以为空间目标光学偏振探测与识别提供应用基础研究支持.     

阻尼层对水下圆柱壳辐射声场的去耦特性影响

基于模态叠加法,采用Navier方程描述阻尼层,建立敷设粘弹性阻尼层的水下圆柱壳振动声辐射模型。与数值计算结果比对,验证了计算模型的可靠性。分析圆柱壳的径向均方振速和辐射声功率,研究了粘弹性阻尼层对水下圆柱壳辐射声场的去耦特性影响。结果表明,粘弹性阻尼层的径向均方振速频响曲线可以分作三个频段,当频率较高时,粘弹性阻尼层能降低辐射声功率;与壳体厚度相比,阻尼层厚度对阻尼层去耦特性的影响更大。     

水下多层结构目标体的高频回声特性研究

水下装置很多都是多层结构。为准确预报其高频回声特性,提出平面元方法结合基于传递矩阵的多层结构反射特性计算方法的混合方法研究水下三维多层结构目标体的高频回声特性,并研究多层圆板、圆球和有限长圆柱等水下多层结构三维目标体的回声特性。计算结果表明,水下目标体的第一Fresnel波带表面的曲率变化平缓时,采用的方法和局部反应表面处理方法的结果是基本一致的。而第一Fresnel波带表面的曲率变化不平缓时,方法的计算结果更符合实际声学特性。