355 nm全固态紫外激光加工玻璃通孔工艺

玻璃通孔结构广泛应用于光通信、微电子机械系统(MEMS)封装、芯片三维垂直集成等领域。采用单一变量法详细研究了355 nm全固态紫外激光进行玻璃通孔加工时,各激光参数对通孔直径、锥度及表面质量的影响。研究结果表明,随着激光功率密度的增大,孔边缘易出现较严重的裂损现象,孔径随之增大;激光重复频率的增大将增加通孔边缘及侧壁的熔融物数量,且通孔锥度也会增加;适当降低激光扫描速度可减小通孔边缘重凝区宽度,然而扫描速度太低时,由于热累积效应打孔质量下降;适当的负离焦有利于获得垂直度高、质量良好的玻璃通孔。研究结果对使用激光加工高质量玻璃通孔的参数选取具有一定的参考价值。     

用于人体运动姿态监测基于IL@PDMS复合膜的摩擦电纳米发电机

摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注,通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDMS复合膜作为摩擦层,有效提高了摩擦电输出性能;另一方面,基于光刻微电子机械系统(MEMS)工艺及模板转移技术对IL@PDMS复合膜表面进行金字塔微结构修饰,实现摩擦效应的增强。与纯PDMS膜相比,IL的引入可使摩擦电输出电流及输出电压分别提高近4倍和6倍;另外,表面微结构的修饰也使得输出电流及输出电压分别提升近1.5倍和0.7倍。此外,当工作10 000个周期后,摩擦电输出性能仍保持不变。实验表明,当将IL@PDMS-TENG贴附在手指上时,实现了对人体运动姿态的有效监测。该研究为可穿戴人体运动传感器提供了新的技术路径及应用前景。     

基于分区选择和Gabor小波的遮挡人脸识别

局部遮挡人脸识别是人脸识别应用中的一个难点问题.由于遮挡部分对人脸识别没有贡献,因此在进行分类时应排除这些部分.为了解决这一问题,提出一种将分区选择和Gabor小波相结合的遮挡人脸识别方法.首先,将图像分为互不相连的子块,根据图像均方根误差来确定人脸图像中的遮挡区域;其次,利用5尺度8方向的Gabor滤波器对未遮挡分区图像提取特征;然后,用余弦相似度作为纹理分类器对提取的特征进行识别分类;最后,将测试图像中未遮挡分区的识别结果进行决策融合,得到最终分类结果、统计识别正确率等评级指标.在包含不同遮挡的数据集中测试算法性能,识别准确率均达到95%以上.     

基于QPSO的微基线声阵列优化布设方法

针对单兵声目标探测中,由于麦克风拓扑结构优化不足,造成目标定位精度低的问题,提出了一种基于量子粒子群算法的声阵列优化布设方法。首先利用量子粒子群全局搜索的优势,将麦克风声阵列坐标作为搜索粒子,在预设区域内进行全局寻优;其次利用均方根误差构造粒子搜索的适应度函数,得到最佳位置评价准则;最后进行数值仿真,通过环形全向声源定位实验,对比不同麦克风拓扑结构的定位性能。实验结果表明,与规则布站方式相比,优化后的阵列定位精度有明显的提升,其中几何精度因子降低至1.470 2 m,克拉美-罗下界减小至1.281 0 m,球概率误差缩减至1.4 m。为我国单兵高精度声源定位、态势感知提供有力的理论支撑。     

一种融合多种特征的SLIC超像素图像分割方法

为进一步提高分割精度、得到视觉效果更好的分割结果,提出一种融合多种特征的简单线性迭代聚类(SLIC)算法与由FCM和PCM算法(FCM-PCM)结合的图像分割方法。算法先将局部同质性特征与纹理特征融入传统SLIC算法特征中,提出一种融合多种特征的SLIC超像素分割算法(SLICHT);然后对由SLICHT超像素分割算法得到的超像素块运用FCM-PCM算法进行聚类合并,实现图像分割。与其他图像分割方法相比,该算法的实验结果在分割精度和视觉效果方面都有很好的表现。     

基于QPSO的震动传感器片上相位补偿器设计方法

震动传感器的系统相位非一致性会对地震波到时时差提取产生很大的误差,严重影响震源定位精度;针对这一问题,提出了一种基于量子粒子群优化算法（QPSO）的震动传感器片上相位补偿器设计方法。首先对震动传感器进行相位标定,获得传感器与参考传感器的相位差;其次设计基于QPSO算法的相位补偿滤波器对相位差进行修正,使其无限趋近于0;最后,将相位补偿滤波器封装成FPGA软核部署于FPGA上,完成对震动传感器的相位片上实时补偿。为了验证该方法的性能,将相位补偿滤波器部署于自研的多通道震动信号采集系统上,对8个相同型号震动传感器进行相位一致性校准。试验结果表明,在震动传感器频响范围内,该方法可以将2.5°内的传感器相位差实时修正至0.0044°以下,实现了震动传感器阵列的相位一致性实时校准。该成果在地下浅层震源定位领域具有较强的应用价值。     

基于MEMS技术的颅压监测传感器的设计与制备

颅内压力的监测对颅内疾病的诊断和治疗有重要的作用,基于硅的压阻效应,设计了一种可用于人体颅内压力监测的植入式压力传感器。根据压阻效应原理和薄板变形理论,完成了颅压传感器力学结构和电学性能的设计,然后采用微电子机械系统(MEMS)加工工艺完成了敏感芯片的制备,并提出了一种具有生物兼容性的绝缘封装结构。同时搭建了绝缘性测试平台和性能测试平台,通过测试证明封装后的传感器具有良好的绝缘性和抗渗透能力,且其灵敏度可达到1.608 mV/kPa,可对颅压的变化做出响应,为颅压传感器的批量化生产奠定了研究基础。     

全轴激发提升系综金刚石NV色心磁灵敏度

金刚石中系综氮空位（NV）中心作为高灵敏度磁强计得到了广泛的研究,并且在许多领域得到了应用。为解决传统的测量方式中仅利用了单个轴向的NV色心进行激发与检测使得荧光信号对比度较低以及磁检测灵敏度受限制的问题,本文使用了一种双频微波进行全轴激发的方法,通过特定[111]晶向的偏置磁场使得光探测磁共振谱线呈现出两对共振峰,并将对应的双频微波进行叠加完成同步调控。经过一系列实验验证,得到拉比振荡信号与自旋回波信号的荧光对比度分别比传统方法提高2.83倍和3.81倍,系统的极限磁噪声灵敏度提升了约14.3倍达到了0.76nT/√Hz,最终证明全轴激发对提升系统磁灵敏度的可行性。     

基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,求出震动波在不同传播距离情况下的吸收衰减系数;最后,对震动波进行吸收衰减及几何扩散衰减得到地下浅层震动能量场。仿真结果表明,重建的震动能量场与正演结果的均方根误差为7.653,单个网格的重建能量值与正演结果的最大相对误差为15.3%,平均相对误差3.4%,提出的方法相较于传统方法能够提升地下浅层震动能量场重建精度,对地下浅层震动能量场重建具有一定的应用参考价值。     

MEMS红外探测器响应时间测量方法研究

传统地,MEMS红外探测器响应时间的测量需要基于黑体辐射源、斩波器、水冷装置等设备搭建一套复杂的测量系统,然而斩波器的遮挡区域和透光区域具有一定的面积,其按某频率工作时会消耗一定的时间,而测试所得的器件响应时间无法排除斩波器的工作耗时,导致测试结果存在较大误差,所测响应时间为14.46ms。为解决这一问题,提出了一种以钛宝石激光器为辐射光源,利用声光调制器构建纳秒级激光脉冲,MEMS红外探测器响应激光脉冲的作用输出脉冲电信号,很好地规避了测量系统中设备工作耗时引入的时间参数,所测响应时间仅为3.13ms。由此可见,传统方法中斩波器工作耗时引入的时间误差甚至超过器件响应时间的300%,充分证明了此方法可以有效解决这一问题,进而为MEMS红外探测器以及其它光学探测器性能参数的测试与计量提供了一种新的方法。