高速空间相干光平衡探测器结构优化

分析了高速空间相干光平衡探测器的电路结构和噪声性能,明确了平衡探测器的关键技术参数与电路结构之间的关系。采用电阻取样型和双跨阻放大器(TIA)合成型结构设计了两种高速空间平衡光电探测器,并对其性能参数进行了实验验证。实验显示:两种高速空间相干光电探测器均可用于高速空间相干探测,且双TIA型电压合成型平衡探测器比电阻取样型平衡探测器具有更高的探测灵敏度和更好的抗噪声性能。在通信速率为5Gbps,误码率10~(-8)条件下电阻取样型平衡探测器实测最优探测灵敏度为-33.51dBm,双TIA型电压合成型平衡探测器实测最优灵敏度为-43.4dBm。对比Discovery公司通信速率为5Gbps的平衡探测器产品,双TIA型电压合成型探测灵敏度提高了近8dB。结果表明高速空间相干光电探测器的结构研究为创建高灵敏的高速空间相干光通信系统提供了理论基础。     

高频相位式激光测距频率源分析与改进

为优化相位式激光测距的频率源设计,提高测距准确度,通过建立频率源的相位噪声和频差在电路中的传递模型,分析二者对测量误差的影响程度,得出频差是影响测距误差的主要因素,提出通过混频器改进锁相环频率源的方法.该方法采用混频器替代传统锁相环反馈同路的分频器,缩短锁相环的锁定时间,从而提高相位式激光测量的准确度.实验结果表明,在测量频率达每秒百万次时,改进后频率源引起的误差降低了39％,该方法能有效提高相位式激光测量性能.     

高速平衡零拍探测器的设计与实现

平衡零拍探测器存在共模抑制比小、响应带宽低等问题。针对以上问题,尝试从两方面进行改进：一方面,通过测试探测器中光电检测器（PIN光电二极管）的响应特性,选择性能相近的器件进行平衡探测,以提升共模抑制比;另一方面,采用跨阻放大与比例运放级联的方式对光电流信号进行提取,解决一级采样放大器增益带宽积局限的问题,在保障灵敏度的同时提升探测器的响应带宽。由此实现了300 MHz的平衡零拍探测,共模抑制比高达66 dB,并有效检测了光信号中的量子散粒噪声,为高速灵敏探测提供了一种有效技术方案。     

一种梯形干涉链可调谐光滤波器的设计与研究

结合Mach-Zehnder干涉原理和多模干涉(MMI)耦合器的散射矩阵,从理论上推导出梯形干涉链可调谐光滤波器(LTOF)输出光场的表达式,采用优化算法搜索出不同级联级数下MMI耦合器的最佳分光比,并分析了衍射阶数和电极长度对LTOF调谐输出性能的制约关系。结果表明,对应最大峰值功率,存在随级联级数增加而增大的最佳分光比;增加级联级数会导致峰值功率和3dB带宽减小,峰值隔离度增大;电极长度为原电极的1.4倍时,可实现LTOF连续双向宽调谐的功能。通过比较,验证了理论模型及分析方法的正确性。     

汽车消声器的声学性能分析与结构优化

针对某三缸发动机排气噪声超出目标限值,将声学性能作为评价指标,利用Virtual.Lab声学有限元模块对排气消声器的声学性能进行仿真分析,对比传递损失试验结果对该声学软件的仿真精度作出评价:Virtual.Lab软件在整个频段与试验值较为接近,能准确的反映消声器的声学性能.根据原排气消声器的传递损失分析结果,提出亥姆霍...     

光流法运动估计在FPGA上的实现与性能分析

图像序列的光流估计理论在机器视觉领域已被提出多年,但算法的高计算复杂度限制了其在工业领域的应用。为了满足应用的实时性要求,阐述了一种光流实时估计的实现方法。为了提高算法精度及减少FPGA片内资源消耗,对L&K光流计算方法进行改进。首先,通过设计两层光流计算架构来提高精度。针对在此过程中出现的外部存储器读写速率不够的问题,提出一次读取同时分层缓存、分时计算的方法。考虑到两层光流在计算过程中的迭代关联性,设计了满足要求的外部存储器数据读出顺序表;然后,针对卷积运算资源消耗大的问题,设计了新的卷积权重函数,能够将卷积计算量降低73%,从而节省了大量逻辑资源;最后通过实验验证,所提出的FPGA光流计算方法的精度高于运行在PC平台的L&K方法,卷积计算资源消耗明显降低。设计的系统可以完成1280×1024 pixel、60 frame/s输入视频的计算,满足光流计算的实时性要求。     

卧式螺旋离心机关键结构的静力学性能分析与优化

为提高卧式螺旋离心机的性能,采用有限元分析的方式对柱-锥形转鼓的强度性能进行分析,并在此基础上,对转鼓的关键参数长径比及壁厚进行优化分析,实现了对转鼓结构的改进,提高了离心机使用性能,提高了煤炭分选效果.     

水平轴潮流能捕获桨叶翼型的性能分析与优化

针对水平轴潮流能发电桨叶专用翼型的设计问题,对翼型的流场、翼型捕获能量的机理、二维翼型的升阻力系数和x方向切应力系数等方面进行了研究,对航空翼型与风力发电机专用翼型在捕获冲击能量上的不足之处进行了探讨,提出了一种水平轴潮流能发电桨叶专用翼型的设计方法,该翼型能综合利用压差升力与冲击作用力,从而提高潮流能的整体捕获效率。基于叶素动量理论并借助Matlab迭代,求解出了桨叶21个截面的弦长与扭角,利用Cincinnati加工中心制作了桨叶并在水槽实验平台上进行了试验,观察并记录发电数据。试验结果表明,通过增加翼型尾部弯度能有效提高水平轴潮流能发电桨叶的自启动性能和能量捕获效率,验证了该设计方法的正确性与有效性。     

激光器线宽对空间相干光通信系统性能的影响

空间相干光通信系统的信噪比受激光器线宽的影响很大。对比分析了两光束到达平衡探测器光敏面的时间差τ_d和探测器特性参数不同时,激光器线宽对外差探测输出信噪比的影响。理论分析和实验结果表明,激光器线宽展宽引起差频信号带宽增大与τ_d无关。当差频信号带宽增大2.673倍时,输出信噪比减小0.369 2倍,约等于1/2.673。增大探测器的内增益、响应度和响应带宽,可以减缓信噪比随激光器线宽增大而减小的速度,但内增益和响应带宽过大,相应的噪声信号也越强,反而不利于信噪比的提高。     

本振功率对空间平衡探测器相干探测灵敏度的影响

为了探寻空间相干光通信中本振功率与相干探测灵敏度间的关系,建立了本振光功率变化对相干探测灵敏度影响的数学模型,仿真分析了不同参数状态下本振功率对相干探测灵敏度的影响。采用自研开发的高速大面积空间耦合平衡探测器搭建了相干探测灵敏度测试实验系统,并就本振功率对探测灵敏度的影响进行了实验验证。实验结果表明:相干探测系统中,两光电管不可能完全匹配,探测灵敏度始终受到本振强度噪声的影响,在探测器环境参数一定时,存在最佳本振光功率值使得相干探测灵敏度取最大值。在误码率为10-12、通信速率为5Gb/s的条件下,相干探测灵敏度测试的最大值为-40.16dBm,此时对应的本振光功率为9dBm,与理论极限值基本一致。该模型对提高相干探测系统的探测灵敏度具有指导意义。     

基于混合FE-SEA法的镁质油底壳隔声数值优化

用混合FE-SEA法分析相同厚度的钢、铝合金和镁合金三种材质油底壳的隔声量,综合考虑轻量化和降噪的要求,提出降噪效率的概念,将其作为评价指标,结果显示镁质油底壳的综合性能最为优越。为了更进一步改善镁质油底壳的隔声效果,对隔声低谷处的模态贡献量进行分析,找出隔声低谷的关键参与模态。通过调取该频率处的速度振型,识别出油底壳上严重振动区域,在此区域内表面添加加强筋,有效地抑制了振动,同时低谷处的隔声也得到明显的改善。     

并行生产线的批量分割和调度优化

研究了一类并行生产线上生产调度和批量分割的同时优化问题。给出了产品在生产线上连续加工时产品批量的完工时间计算公式,并证明了该公式的正确性。考虑相邻批次在生产线上加工会产生重叠,给出了产品批量开工时间的一个下界。证明了批量连续发交时保证缓冲区总是可用的充分条件,并在此基础上提出了一个求解批量开工时间的迭代算法,该算法计算复杂度与批量大小无关。最后通过建立的批次发交模型和提出的批量分割启发算法,构造了一种基于遗传进化的启发式方法以求解该类问题。计算实验表明,该方法通过批量分割可以有效地平衡生产线上的负荷。     

新型行星混联式混合动力系统匹配与优化

以一种新型行星混联式混合动力系统作为研究对象,通过对电机、离合器与发动机的协调控制,可方便地实现高低速状态下的纯电驱动、发动机直驱、混合驱动及制动能量回收4种工作模式的切换.为了评估其燃油经济性和动力性,参照国内某品牌混合动力客车性能参数,对发动机、ISG电机、发电机和双行星排齿轮机构的基本性能参数进行匹配.通过集成了...     

基于HS-DOE法的钢铝混合摩托车车架性能分析与优化

为了快速评估和提高新型钢铝混合摩托车车架的安全性能,以某款钢铝混合摩托车车架为研究对象,采用HyperMesh软件对其进行性能分析与优化.建立钢铝混合摩托车车架有限元模型,研究钢铝混合摩托车车架在水平载荷、垂直载荷和坐垫载荷3种工况下的最大应力和最大位移.提出一种以Hammersley采样方法改进传统试验设计方法的哈默...     

卫星光通信光学天线轴间距的精确调试

卫星光通信系统的光学天线由物镜和目镜构成,两者在光轴方向的间距对系统的发射和接收性能有重要影响.轴间距通常由干涉仪确定,但干涉仪与光学天线的工作波长不同时会引起镜头组焦距变化,导致物镜和目镜的轴间距存在偏差.为了能利用单波长干涉仪精确调试物镜和目镜的轴间距,本文根据光学天线在干涉测量装置中的程函方程,研究了因波长差异引起的物镜和目镜的轴间距变化量与干涉条纹变化量的相应关系,并据此提出一种能精确调试光学天线物目镜轴间距的方法.提出了几种检验该方法有效性的验证方案,包括实验验证和计算机仿真验证两大类.基于计算机仿真的验证结果表明,卡塞格伦反射式光学天线和透射式光学天线轴间距模拟调试误差分别＜15%和＜3%,仿真误差满足使用要求.     

New technique for in-situ measurement of backscattered and secondary electron yields for the calculation of signal-to-noise ratio in a SEM

The quality of an image generated by a scanning electron microscope is dependent on secondary emission, which is a strong function of surface condition. Thus, empirical formulae and available databases are unable to take into account actual metrology conditions. This paper introduces a simple and reliable measurement technique to measure secondary electron yield (δ) and backscattered electron yield (η) that is suitable for in-situ measurements on a specimen immediately prior to imaging. The reliability of this technique is validated on a number of homogenous surfaces. The measured electron yields are shown to be within the range of published data and the calculated signal-to-noise ratio compares favourably with that estimated from the image.     

锥形光纤在空间光通信耦合系统中的应用

为了提高自由空间光通信的接收端耦合效率,将锥形光纤应用于光耦合,依据BPM算法的仿真结果使用熔融拉锥法制备了满足低损传输条件的锥形光纤。在实验上研究了锥形光纤和双锥形光纤模场传输特性。通过静态空间光-光纤耦合实验,对比了多/单模熔接光纤和锥形光纤光耦合效率和传输效率的差异,并研究了以上两种光纤结构耦合效率的横向偏移量容差。结果表明,锥形光纤的传输效率约为70%,具有低损传输特性、用于匹配后端单模光电子器件的良好滤波特性以及相比普通光纤更高的横向偏移量容差特性,因此可以广泛应用于自由空间光通信接收端光耦合、模式转换器等方面。     

小型化低相噪星载铷原子频标研制及其性能分析

随着我国天地一体化通信网络的建设,采用微小卫星作为天基平台,与地面站相互配合,可实现信号的全球覆盖和高速传输.新的通信方式对时钟的稳定性和精确性提出了更高的需求,采用晶振已无法满足.针对这种需求,结合铷原子频标具有较好的短期频率稳定度的特点,采用微波锁相倍频、数字频率综合以及TE011模式磁控管腔等技术,对星载铷原子频...