多局域空心光阱及其光场调控

本文通过一种产生多局域空心光阱的光学系统,研究了光阱位置与反射镜偏转角度的关系.基于衍射积分和矩阵光学的理论,分析并计算了入射光源经过光学元件后的光场分布,通过调控反射镜的偏转角度,可以实现光阱位置的任意变换,达到精确捕获和囚禁微粒的目的.当两个反射镜偏转角度的关系为θ1-θ2=90°时,变换的光阱位置在一条倾斜的直线...     

空间光调制器模拟光栅产生高阶和分数阶涡旋光束

用空间光调制器模拟叉形光栅的方式产生高阶和分数阶涡旋光束,分离各阶涡旋光束并探究单级特性,探测其拓扑荷数以验证实验方法的正确性。设计了涡旋光束生成光路,编写了产生叉形光栅全息图的计算机程序,利用透射式空间光调制器模拟叉形光栅,以全息图的方式加载到空间光调制器上。调节参数改变全息光栅图样,得到拓扑荷数从1.0到100.0的整数阶与间隔为0.1的分数阶涡旋光束。利用孔径光阑分离出一级衍射,分析其特性并利用干涉法测量其拓扑荷数。实验发现,整数与分数阶光场分布与拓扑荷数为单调关系,拓扑荷数接近100时光束质量显著下降的特性,利用干涉法测得的拓扑荷数与计算全息图设置的参数完全相同。干涉测量结果验证了计算全息方法的正确性。该方法装置简易、参数可调,可为高阶和分数阶涡旋光的产生和应用提供一定的参考。     

基于切趾光纤光栅阵列的温度传感系统设计

研究采用二次曝光切趾技术制做了高反射率并具有高边模抑制比的光纤光栅(FBG).利用虚拟仪器技术设计了此切趾光纤光栅温度传感阵列系统,有效地扩大了系统的容量并消除由反射旁瓣所带来的信道串扰问题,可实现对电力、油井系统等的温度分布的多点实时监测.此设计为高容量温度应力传感以及密集波分复用系统的实现提供了有益的参考.     

基于相位计算全息的完美涡旋光产生和调控方法

空间光调制器模拟锥透镜法是目前最为广泛使用的产生完美涡旋光的方法,但是该方法无法调控光束环宽,为了解决这个问题,提出了使用傅里叶空间相位计算全息法产生、调控完美涡旋光。通过理论分析和实验测量证明,改变编码相位可以实时调控完美涡旋光的光环半径、环宽和拓扑荷数。该方法光路简单,产生的光束质量高,且光路只需进行一次调整,操作简便。另外,该方法还具有通用性强的优点,可用于产生各类变形完美涡旋光。实验产生了不同参数的椭圆形完美涡旋光,实验测量结果与理论结果吻合得很好。因此,傅里叶空间相位计算全息法是一种简便、通用、实用性更强的完美涡旋光产生、调控方法。     

基于二次曝光切趾技术的光纤光栅边模抑制性能研究

介绍了通过二次曝光来获取折射率直流分量的方法从而达到光纤光栅(FBG)反射谱切趾效果.在与基于不同的变迹光束所获得单次曝光切趾光纤光栅反射谱的横向比较和分析后,表明二次曝光切趾技术(二次切趾)的光纤光栅在反射谱边模以及带宽抑制性能上具有更加优良的效果.为二次切趾光纤光栅应用于密集波分复用系统中提供了理论根据和有益的参考.     

一种三维形貌测量系统的研究与实现

针对目前结构光和共焦显微术相结合实现的三维形貌测量系统存在的移相和调焦均需要复杂的运动机构的不足,设计了一套采用空间光调制器取代传统压电陶瓷驱动光栅移动实现结构光投影及移相,采用电控液态透镜调焦取代传统精密电机驱动被测物体或投影系统移动实现纵向扫描,并以调制度测量轮廓术实现的三维形貌测量系统.该系统有效简化了结构,易于...     

一种基于高斯光束的平凹激光腔对准方法

给出了一种基于高斯光束的平凹激光腔对准方法。在高斯准直光束后加一透镜系统,恰当地调整准直高斯光束到某一种汇聚发散的状态。在这种状态下,可使由平凹腔凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径大小相仿,解决了不加透镜系统时,两反射回来光斑直径相差很大,难于对准的问题,提高两光斑的对准精度。实验使用束腰为0.6 mm的氦氖光,其后加一优化好的透镜系统,在889 mm的距离下,对凹面镜曲率半径为50 mm的平凹腔进行对准。得到由凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径分别为4.8 mm和5.1 mm,平凹腔的角度对准精度达到了3.18'。对准好的腔体在点亮LD后,均能出基模光斑。实验结果与理论分析相符,证明了该对准方法结构简单,执行方便。     

一种基于模态局域化的MEMS电场传感器设计与分析

为提高传感器的灵敏度和分辨力,设计了一种灵敏度可调节的基于模态局域化效应的谐振式MEMS电场传感器敏感结构.传感器敏感结构采用静电耦合的三自由度谐振器微结构方案,并可实现灵敏度调节,从而获得最佳灵敏度.通过理论计算和有限元仿真计算,分析了传感器的模态局域化敏感机理,确定了传感器幅频特性、灵敏度、分辨力等关键特性.计算结...     

一种基于激光点阵的板形测量新方法

提出一种利用结构光三维视觉技术进行板形测量的新方法。首先,用面阵CCD摄像机采集标定板的图像进行系统物像放大系数标定;其次,将倾斜一定角度的激光器投射到被测钢板表面,形成的7×7点阵光斑作为被测点;然后对采集到的点阵光斑图像进行图像处理,提取光斑中心,并进行49条激光束入射角度的标定;最后确定该板形测量方法的测量精度及测量范围。试验结果表明,该板形测量方法的测量范围为0mm~40mm时,测量误差小于±0.5mm。     

一种基于空心轴电机驱动的多点可控的机电装置设计

为了凸显创新性、科技性和艺术性的结合,展览馆的标志性展示装置经常采用大体量的需要多点单独可控的机电互动装置来实现,而该类大体量装置的机电机构往往会出现运行不稳定、故障率较高等问题。为了很好地保证该类装置的稳定运行,设计了一种基于空心轴电机驱动的多点可控的机电装置,该装置采用空心轴伺服电机驱动各节点机构进行旋转运动,以实现节点旋转运动的单独精确控制;并采用CAN总线技术实现大量节点协同旋转的稳定控制,具备运行稳定、噪声小、故障率低等优势,能够达到很好的展览效果,应用场景较多。     

基于空间相移技术的平面干涉仪系统设计

时域相移技术由于需要在时域采集多幅干涉图而只擅长用于静态检测。为改善测量的动态特性,现提出了基于空间相移技术的平面干涉仪系统。采用基于偏振干涉和光栅分光的单CCD成像空间相移系统设计方案,设计了具有折叠式布局特点的干涉仪光路系统,建立了系统机械结构三维模型,结构紧凑、调整方便,并运用四步相移算法进行了模拟试验后数据处理。结果表明,所设计系统能够满足动态测量要求。     

空间光调制器DMD多级谱复频成像的研究

依据DMD空间光调制器的调制特性及复频成像特性,设计了一个紧凑的4f傅立叶变换系统,对DMD的多级衍射谱进行复频输出,极大改善了仅用DMD零级衍射谱作为图像读出的光亮度.利用DMD空间光调制器复频成像输出装置构建的一个合成全息图的拍摄系统,拍摄了具有高对比度、低噪音的合成全息图.     

基于AT89C51单片机的新型电水瓶电路设计与分析

针对市场上出售的普通电热水瓶瓶内水量过少干烧断保险、维修次数频繁的情况,设计了一种新型的控制电路,界面友好,操作人性化,可以实时显示水温,设置开水的保温温度,具有防倾倒功能,避免意外烫伤;当瓶内水量过少可自动断电防干烧,延长电热水瓶使用寿命。     

一种多次随机圆检测及拟合度评估的瓶口定位法

针对现有啤酒瓶口质量检测中的定位方法在瓶口严重破损或存在大量干扰时定位误差大的问题,提出一种多次随机圆检测及圆拟合度评估的瓶口定位算法。采用阈值分割、重心法和径向扫描获取边缘点,利用从边缘点中随机采样的3个点确定一个圆,定义各边缘点到圆距离小于给定阈值的边缘点的数目与边缘点总数的比值为圆拟合度,提出将圆拟合度作为评估标准搜索最优定位结果的方法,利用多次重复随机圆检测得到大量圆拟合结果并计算对应圆拟合度,以最大圆拟合度对应的圆拟合结果作为瓶口中心。与4种典型方法对比,实验结果表明:在瓶口图像不完整和存在大量干扰时,该方法可实现瓶口高速高精度定位。     

基于无监督深度估计的带雾图像生成方法

基于卷积神经网络的雾霾环境视觉目标检测,通常直接利用无雾条件下清晰的数据集对网络进行训练,网络无法通过训练集获取雾霾图像下目标的特征权重配置,因而检测效果不佳.为了提高雾霾环境下目标检测效果,从数据集构建角度入手,提出了一种在无雾图像上生成带雾图像的方法.首先以KITTI-objection数据集作为原始无雾图像,利用改进的Monodepth无监督深度估计方法生成原始图像的深度图像.然后构造几何先验深度模板,以图像熵为权值与深度图进行融合,并根据大气散射模型,由深度图像得到雾图像.最后,采用基于二阶的Faster-RCNN和基于一阶的YOLOv4两种典型的目标检测架构,对原始数据集、雾数据集、混合数据集进行训练,并对室外自然雾霾场景数据集RESIDE-OTS进行检测.实验结果表明,使用混合数据集训练下的模型检测效果最好,在YOLOv4模型下mAP值提升了5.6％,在Faster R-CNN网络下mAP值提升了5.0％,从而有效提升了雾霾环境下卷积神经网络的目标识别能力.     

基于无监督深度估计的带雾图像生成方法

基于卷积神经网络的雾霾环境视觉目标检测,通常直接利用无雾条件下清晰的数据集对网络进行训练,网络无法通过训练集获取雾霾图像下目标的特征权重配置,因而检测效果不佳.为了提高雾霾环境下目标检测效果,从数据集构建角度入手,提出了一种在无雾图像上生成带雾图像的方法.首先以KITTI-objection数据集作为原始无雾图像,利用改进的Monodepth无监督深度估计方法生成原始图像的深度图像.然后构造几何先验深度模板,以图像熵为权值与深度图进行融合,并根据大气散射模型,由深度图像得到雾图像.最后,采用基于二阶的Faster-RCNN和基于一阶的YOLOv4两种典型的目标检测架构,对原始数据集、雾数据集、混合数据集进行训练,并对室外自然雾霾场景数据集RESIDE-OTS进行检测.实验结果表明,使用混合数据集训练下的模型检测效果最好,在YOLOv4模型下mAP值提升了5.6％,在Faster R-CNN网络下mAP值提升了5.0％,从而有效提升了雾霾环境下卷积神经网络的目标识别能力.     

Vibration analysis of a simply supported beam under moving mass based on moving finite element method

In this paper, a moving finite element (MFE) method is proposed to perform the dynamic analysis of a simply supported beam for a moving mass (MM). The MFE method treats the moving mass as a moving part of the entire system, so that the transverse inertial effects caused by the moving mass may easily be taken into account. The solution to the beam’s dynamic behaviors including its displacement is obtained via a Newmark-β method; the effects of the velocity and weight of the MM on the beam’s dynamic behaviors are further discussed. The numerical examples show that the inertial effects of the MM significantly affect the transverse responses of the simply supported beam.     

A new method for integrating analog to digital conversion based on error reduction

This paper presents a method for eliminating errors of electronic components in integrating analog to digital converters. Offset error in integrator, comparator and amplifiers of dual-slope converter is a great limitation for increasing the resolution of this type of analog to digital converter. The paper proposes an idea that effectively eliminates offset error of integrator and reduces errors of other components. To validate the efficiency of the proposed method, simulation and experimental results are represented in this paper. As a result, this method can potentially allow a cost-effective design of high-resolution ADCs with low performance Op-Amps.     

基于二阶锥优化的抗干扰波束图设计

当信干比较低时,强干扰会通过波束图的旁瓣泄露影响弱目标的检测,因此需要对波束图进行优化设计.已有的Dolph-Chebyshev加权方法可以在给定的主瓣宽度下获得最低的旁瓣级,但是对于圆阵或其他非均匀线阵,需要根据阵型进行低旁瓣的波束图设计.本文提出的基于二阶锥优化方法,将波束优化问题转化为标准的凸优化数学问题,进而有范式可循,而且可以达到Dolph-Chebyshev加权的效果,同时解决了目标端射时旁瓣升高的问题.仿真验证了基于二阶锥优化的算法较常规算法能更好的识别弱目标.