全自动划片机中CAN总线节点设计与实现

介绍了以AT90CAN32单片机为核心开发的一种CAN总线节点。并将其应用于全自动划片机中,实现了主机与运动控制模块的实时通讯,有效节省了开发成本,并降低了开发周期,并且其通用设计亦可应用于同类半导体设备。     

离轴抛物面镜像面扫描太赫兹光学设计

为了提高太赫兹成像速度,设计了一种像面扫描太赫兹快速成像系统。它为反射式单像素探测器成像,成像系统采用新设计的表面镀金的离轴抛物面镜结构以实现大口径、无遮拦、高反射率、高质量成像;反射成像系统光学设计F数为2.93,通光孔径为100 mm,视场为1,焦距为293.45 mm,成像窗尺寸为64 mm64 mm,圆孔直径为2 mm,扫描采集1616像素图像时间为0.1 min,3232像素图像时间为0.42 min,6464像素图像时间为1.7 min,空间分辨率为1 cm。扫描系统结合压缩传感成像理论采用新型像面扫描方法实现快速成像,在系统焦平面位置加入旋转多孔盘,对像面的图像进行太赫兹能量强度扫描,使用金属光锥收集能量到高莱探测器。利用压缩传感理论的特殊条件（采样数目与图像像素数相等）进行像面图像采集,然后利用正则归一化方程重构像面图像,该系统具有成像速度快、分辨率高、低成本、结构紧凑合理的优点。     

水中颗粒物大角度范围体散射函数测量方法

针对现有体散射测量系统中激光器与探测器相互遮挡导致探测角度减小的问题,设计了一款新型的水中颗粒物的体散射函数测量系统。首先,通过双潜望式光路结构,将激光发生平面与散射探测平面分离,减小了激光器对探测角度的遮挡;同时,通过潜望式出射棱镜将透射光导出水体,避免了容器的杯壁散射,提高背散射测量的准确性。根据实际工艺,改进出射棱镜,设计系统样机,实现了3°~178°大角度范围体散射函数的测量。结合系统结构与水下光传输原理,根据数据矫正算法,矫正由于测量光程及水体衰减造成的偏差。对比矫正后结果与米散射仿真结果,证明方法的可靠性。     

改进的核相关滤波跟踪算法

针对核相关滤波算法在目标跟踪过程中尺度特定和遮挡判断失败的问题,文中提出一种利用自适应特征融合的位置滤波器来判断目标是否被遮挡的方法。该方法检测到峰值旁瓣比异常时,停止模型自适应更新,启动在线重检测;并结合尺度金字塔中的尺度滤波器来确定目标尺寸,从而得出精准的目标位置。实验通过复杂背景下的10组运动视频来评估改进算法的性能。与基础核相关滤波算法相比,改进算法的平均中心位置误差降低了36.683 pixel;在像素阈值设为20 pixel时,平均距离精度提升了44.632%;在边界框重叠阈值设为0.5时,重叠精度提升了46.453%。     

Variable optical attenuator based on a cutoff modulator withtapered waveguides in polymers

A variable optical attenuator was demonstrated by using a thermooptic cutoff modulator in polymers. It combined horizontally and vertically tapered waveguide structures to improve both the attenuation efficiency and the fiber coupling. The rib height of the waveguides in the input and output region was chosen to achieve minimum fiber coupling loss. For the waveguide in the active region with the electrodes, the rib height was reduced and the width was tapered in order to enhance the attenuation performance by weakening the mode confinement. The two waveguides with different rib heights were connected smoothly by employing a vertical taper, which was realized by utilizing two steps of reactive ion etching with a shadow mask. Then a fiber coupler built in a silicon block was attached directly to the output end of the device. A fraction of the main attenuator output was tapped and fed back to the electrical driver to achieve constant output regardless of variations in input light power and polarization. The measured insertion loss of the attenuator was 2.5 dB at 1550 nm. The dynamic range was more than 20 dB with an electrical power consumption of 160 mW. And the optical response time was faster than 1.5 ms. The effect of polarization on the attenuation was reduced to 0.1 dB by employing a continuous electronic feedback control. The wavelength uniformity was as small as 0.3 dB over the range from 1530 to 1560 nm. Finally, the attenuator was successfully used to regulate channel powers within 0.4 dB in a wavelength division multiplexed transmission system     

基于力矩主动校正的反射镜支撑分析

基于力校正的主动支撑技术已广泛应用于光学镜面支撑,而基于力矩校正的方法目前还鲜有研究,为了深入探讨该课题,在传统力促动器主动支撑的基础上引入了基于力矩校正的反射镜主动支撑.首先,从镜面主动支撑原理出发,介绍了镜面面形主动校正的分类,着重对比分析了力校正和力矩校正的优缺点.进而,根据力矩主动校正的特点,利用在反射镜背部施加3组等效力矩的方法,对一块400 mm口径的轻量化反射镜进行了静力学分析与优化,拟合后镜面变形RMS值由原来的331 nm降为9.35 nm,优化率为97%.分析结果表明,基于力矩校正的主动支撑是有效的,同时为主动支撑的智能化及多样化提供了一种新的思路.     

全海深高速水声通信机设计与试验

为了适应深海科学考察领域的快速发展,实现对全海域水声通信能力的覆盖,本文设计了一种全海深水声通信机。该水声通信机采用大功率D类功率放大器进行信号发射,利用三基元接收通道进行空间分集接收,最大通信距离12 km。水声通信机采用单载波相干水声通信技术,相干解调算法采用了时频域双向turbo均衡器结构,均衡器系数调整采用了改进比例归一化最小误符号率准则算法。该通信机于2018年12月12日在海洋最深处马里亚纳海沟挑战者深渊进行了实时水声通信试验,实现了水下10500 m到水面的高速水声通信,通信速率6000 bps,通信误比特率为10-5量级。      

基于连续方向图的指纹图像滤波

文章采用Sobel算子提取脊线任意方向的方法,根据指纹纹线的粗细,来确定分块大小,并选取合适大小的滤波器。并根据指纹图像在局部范围内纹线连续的特点,提出了一种智能的平滑方向图算法,再构建方向滤波模板进行方向滤波,得到指纹二值化图像。使用这种方法,对断裂纹线的连接,粘连纹线的分离,都有较好的效果。     

碲镉汞光伏型探测器的变面积氢化研究

利用氢等离子体对碲镉汞光伏型探测器进行了变面积氢化处理研究,发现随着氢化面积的变大,器件的电流-电压(I-V)特性得到明显改善,表现在器件的暗电流变小,零偏电阻R0变大,同时器件的电流噪声也随着氢化面积的扩大而逐渐降低.通过对比实验结果和数值拟合结果,认为氢化工艺对器件性能的改善机制与氢化区域有关,当氢化区域限于N型区时,氢化的效果主要表现在降低注入损伤导致的少子复合中心从而提高少子寿命;当氢化区域扩大到P型区时,氢化的效果主要表现在使表面耗尽区中的陷阱中心减少,主要通过降低间接隧道电流来改善器件性能,这说明了实验中注入成结的光伏器件为N P结.     

基于C8051单片机的金属探测器系统设计

为提升和完善金属探测器的性能,并且降低其成本,设计了一种基于单片机C8051F350单片机的金属探测的方案。通过采用平衡式线圈作为接收线圈来感应通电线圈周围磁场的变化,并将磁场的变化转化为电压的变化,经放大器AD620进行放大,在单片机内进行MD转换,并将测得的电压与预设的基准电压相比较来确定是否检测到了金属。本设计采用软硬件结合的方法消除干扰,提高探测器的性能,确保系统的精确性。     

可自适应调节带宽的新型非线性二阶锁相环

大捕获带宽的同步给传统二阶锁相环带来了巨大挑战。文中针对传统锁相环捕获带宽与抑制噪声能力两者之间的矛盾,提出一种耦合非线性环节的新型二阶锁相环,利用非线性模块自适应调整环路噪声带宽。输入输出相位误差较大时利用较大的带宽迅速减小频偏;当相位误差由于环路控制作用而减小时,利用较小的带宽抑制噪声以提高跟踪精度。仿真结果表明,非线性二阶锁相环跟踪速度显著提高,且相比传统二阶锁相环,捕获带宽从4 kHz最大提高到18.8 kHz。     

载人潜水器的深海地貌线结构光三维重建

针对深海环境下通过视觉方法难以实现地貌的大范围、高精度三维重建的问题,提出一种基于蛟龙号载人潜水器的线结构光法深海地貌三维重建视觉传感器的设计方案。根据线结构光三维重建的原理,首先改进了Steger算法,实现了快速、精准的激光条纹中心线提取;然后利用直接标定法求解出地形特征的二维空间坐标,并克服了图像畸变对重建的影响;再将获得的二维点云与多传感器数据融合,跟随潜水器坐标实时计算偏移量,并根据传感器位姿变化对图像矫正,最终获得地貌的三维点云数据。根据重建原理设计了视觉传感器的软硬件系统,并搭建了实验模拟平台来验证方案的可行性。通过水下实验可以实现对模拟地貌的完整重建,精度达到96.9%,符合重建要求。     

Rogowski线圈的FBG电流传感器研究

电流是电力设备进行计量、监控和保护的重要参量,对其准确测量是电力系统安全、稳定、可靠和经济运行的保证。研制了一种Rogowski线圈、叠堆压电陶瓷和光纤Bragg光栅组合成的测量大电流的电流传感器。利用Rogowski线圈把高压侧大电流线性地转换为低电压,输出电压加在叠堆压电陶瓷上,由逆压电效应,叠堆压电陶瓷伸缩带动光纤Bragg光栅伸缩,将叠堆压电陶瓷的应变线性转换为光纤Bragg光栅的中心反射波长的移位,增加温补光栅消除环境温度的影响,通过测量光纤Bragg光栅中心反射波长的移位来测量电流的大小。测试结果表明,该电流传感器的灵敏度为0.071 8pm/A,非线性误差为3.47%FS,滞后误差为4.17%FS,重复性误差为4.17%FS。     

科学级CCD三维噪声模型及其评估

为了评估科学CCD噪声带给激光近场分布测量的影响,采用三维噪声模型,分析了科学级CCD的噪声,并将CCD的噪声分解为空间噪声和时间噪声。空间噪声用来评估CCD像元之间响应不一致性对测量的影响,时间噪声用来评估多次测量不一致性对测量的影响。通过设计测量系统对CCD三维噪声进行测量,并分析时空噪声的统计分布规律,发现两者均是依赖于信号、近似服从正态分布,建立了依赖于信号的时空噪声的数学模型,并实验验证了该模型是有效的。     

R-C光学系统的计算机辅助装调

R-C光学系统是现代光学工程中常用的光学系统,以某一R-C光学系统为例,对其计算机辅助装调技术进行了研究。分析了R-C系统装调理论,确定以主镜为装调基准,调整次镜五个自由度的装调方法,建立起次镜失调量与系统Zernike系数的关系,以此指导装调工作,达到明确装调方向、缩短装调周期的目的。整机光学系统的波像差RMS值优于1/10波长,达到了成像质量的要求。对相机进行实验室和地面外场成像,获得的图像图像清晰,层次丰富,验证了装调工作的正确性。     

基于位置加权的电力通信网站点带宽估算方法

提出一种电力通信网站点通信带宽估算方法,涉及电力通信网领域?所述方法包括如下几个步骤：首先根据电力通信网拓扑图,确定电力通信网站点在电力通信网中的局部重要度和全局重要度;接着对电力通信网站点的局部重要度和全局重要度进行融合,得到电力通信网站点的实际重要度值;然后根据所述实际重要度值确定每一个站点通信带宽估算模型中的数据业务冗余系数;最后根据站点通信带宽估算模型计算电力通信网站点的规划带宽?提出的方法利用站点在网络拓扑中的位置计算站点的重要度,并将节点重要度引入站点通信带宽估算中,克服了传统站点通信带宽估算结果不够精确的问题?     

改进的量子遗传算法及其在WMSN覆盖优化中的应用

对量子遗传算法进行了研究。量子遗传算法只使用一个最优染色体来指导种群的进化,极易陷入局部最优,本文对此进行了改进,提出使用多个精英染色体来指导整个种群的进化。讨论了精英染色体的产生、维护与作用,并在此基础之上提出了一种基于精英组的量子遗传算法(elite groupbased quantum genetic algorithm,EQGA)。最后,将EQGA应用到无线多媒体传感器网络的覆盖优化问题中。对比测试表明,EQGA求出的解比遗传算法和量子遗传算法求出的解都要好。     

基于改进Canny算子的手势图像边缘检测

针对手势检测不准确,手势边缘检测有偏差等问题,文中提出了一种改进的Canny算子用于检测手势图像边缘。改进的Canny算子使用自适应中值滤波与双边滤波相结合的方法去除图像噪声,并在Sobel的基础上扩展45°和135°方向的梯度幅值计算,自适应获取最佳阈值判别图像边缘。最后,使用哈夫变换与像素点的梯度方向相结合检测边缘,连接边缘、增强边缘。实验表明,改进后Canny算子检测的结果8连通数比传统Canny算子检测的结果8连通数多,边缘连续性较好,检测精度更高且自适应性增强。     

Experimental investigation of the transient behavior of gold—Germanium surface barriers

Following the application of a current pulse to a semiconductor diode, a transient voltage appears which is caused by deviations in carrier concentrations near the barrier. The high-frequency capabilities of a diode are intimately related to the decay time of this transient voltage, which is treated herein for a variety of experimental conditions. The open circuit voltage following a small amplitude impulse current was investigated with different values of fixed bias. The recovery time was observed to decrease with increasing forward bias, and the voltage was seen to decay exponentially with time given sufficiently forward bias. The effect of the duration of the injection upon the voltage decay was also investigated. It was noted that there was a rapid initial decay which was faster with shorter injection, and a final exponential decay which was insensitive to the duration of the current pulse; however, it was dependent upon the bulk lifetime of the material. The influence of the surface barrier itself upon the transient behavior was also investigated. In general the recovery time was found to be faster with decreasing injection ratio. The open-circuit voltage following a large amplitude current pulse was investigated using specimens with near unity injection ratios. The final voltage decreased linearly with time, the slope being determined by the bulk lifetime.     

微量样本中悬浮颗粒浓度的光纤检测装置研究

根据光的散射和透射理论,设计了一种用光纤检测微量样本悬浮颗粒浓度的装置.该装置采用了散射和透射两束光纤,且散射角度可调旨在寻找最优的测量角度.实验选用波长为785 nm的激光作为光源,在室温条件下,对酵母菌浓度测量进行了实验研究并用散透比和透射光两种方式处理数据.结果表明,酵母菌浓度为0～5%时,散透比与浓度呈近似线性关系;酵母菌浓度为5%～10%时,透射光与浓度呈近似线性关系,测量的误差范围小于土0.2%.该装置能实现微量样本的快速检测,在微机电系统(MEMS)领域具有较好的应用前景.