基于共聚焦的基因生物成像系统设计

针对常规基因生物成像系统无法满足快速高分辨率基因成像需求等实际问题,该文设计了一种基于共聚焦的基因生物成像系统。根据基因生物成像的基本原理设计一种基于共聚焦结构、采用落射照明方式的实时荧光生物成像光学结构,通过仿真分析确定光学结构,优化系统参数,采用2路激光作为激发光源搭建试验验测试装置。结果表明,该文设计的基因生物成像系统的分辨率小于或等于10μm/px,最低检出限小于10个荧光分子/μm²,样本检测重复性小于或等于10%,与传统的生物成像系统相比,该系统提高了扫描效率且保证了高分辨率成像,同时更好地实现了光学系统均匀照明的功能。     

凸起测量仪示值误差测量结果不确定度评定

本文运用不确定度评定与表示方法,并给出了凸起测量仪测量不确定度评定的结果。     

标定型星模拟器设计与关键参数测试

为了完成高精度星敏感器关键参数的地面标定,研制单星指向误差优于3″、星间角距误差优于5″的标定型星模拟器。根据标定型星模拟器的工作原理,设计高精度的准直光学系统,从设计结果分析,光学系统有效视场为37°,全视场角内准直光学系统相对畸变≤0.1%,MTF达到衍射极限,可以实现对星点位置的准确模拟。提出单星指向、星间角距等关键参数的误差计算方法并进行测试,实验结果表明:设计的标定型星模拟器的成像精度符合设计指标要求,整个设备可以满足高精度星敏感器地面测试的使用需要。     

工业机器人三维在线自校准系统的研制

针对工业机器人校准成本与校准精度难以平衡的问题,研究了一种针对工业机器人的三维低成本高精度接触式自校系统。该系统的三维校准器安装于机器人末端位置（TCP）,采用三个互相正交的高精度位置传感器,通过研究工业机器人D-H参数校准算法,并对专用四球校准台精密迭代测量,可实现对工业机器人D-H参数的低成本、高精度在线自校准。通过与激光跟踪仪进行验证试验,各测量点的最大En值为0.63,小于1,验证结果满意。     

磁悬浮式体外凝血功能动态检测传感器

针对传统体外凝血动态检测传感器弹性支撑易疲劳而引起传感器精度降低的关键问题,设计一种基于磁悬浮方式的体外凝血检测新型传感器。根据体外凝血检测传感器工作原理及结构特点,建立传感器内部磁悬浮空间状态数学模型,通过不同相位角的排布对传感器内部结构进行电磁结构仿真,采用有限元数值分析法对相位角与磁感应强度的关系进行分析,优化分析结果并搭建实验测试装置。利用本装置对传感器进行参数标定,验证传感器磁悬浮排布结构设计结果,并通过与标准粘度溶液配套测试与进口仪器进行数据比对。结果表明,本文设计的磁悬浮式体外凝血功能动态检测传感器相位角在20°时产生的内部磁感应强度为1.46e·10;Wb/m,与仿真数据基本吻合,此时传感器的振幅为2.03μm,振动频率为150 Hz,测试数据重复性与相关性分别为0.003、0.994,经过计算传感器精度为0.002 MPa·s。本文设计的凝血功能动态检测传感器精度可以满足体外凝血检测的要求,为改善产品性能方面提供核心技术保障,在提升临床凝血快速检测技术中发挥重要的作用。     

基于弹性支撑式体外凝血检测传感器 疲劳极限寿命评估方法

针对体外凝血检测传感器结构核心元件弹性支撑易遭受变形而引起传感器失效的关键问题,建立一种基于传感器疲劳寿命和断裂方式的可靠性寿命评估方法。本文根据体外凝血检测传感器工作原理及结构特点,对传感器可靠性进行失效分析,通过建立可靠性理论分析力学模型,推导由弹性支撑应变传递系数引起的凝血检测传感器极限传感寿命判断准则表达式,采用有限元分析法对弹性支撑进行谐响应分析,以传感器疲劳寿命第15等级作为失效阈值,提出基于传感器弹性支撑的极限传感寿命测试方法。利用本方法对双通道体外凝血检测传感器进行了1.08亿次应力疲劳实验,弹性支撑的螺旋弹片满量程相对有效误差分别为3.89%、3.79%、4.75%,按照4.5%为满量程相对误差分界线,结果表明该弹片已经到了应力寿命极限,其余两片均未达到安全阈值水平,所以传感器的疲劳寿命可靠性约为1.08亿次,与仿真数据基本吻合,验证了建立的体外凝血检测传感器极限传感寿命评估方法可以满足传感器失效分析的要求,为提升此类传感器的研制工艺提供核心技术。     

高精度动态星模拟器的光学系统设计

为了完成星敏感器的地面标定工作,满足动态星模拟器大视场、高精度的技术要求,根据动态星模拟器的工作原理,利用ZEMAX软件完成光学系统设计,实现了高精度动态星模拟器准确模拟星点。实验结果表明:系统焦距为110 mm,视场为16°,光谱范围为0.5～0.8 μm,全视场角内准直光学系统相对畸变≤0.05%,在60线对/mm时调制传递函数（MTF）优于0.7。提出了装配后确定系统实际焦面的方法,最后对光学系统实际出射精度进行分析和实验验证,验证结果表明:设计的高精度动态星模拟器光学系统的成像精度达到9″,实测的星间角距误差均优于13″,整个系统可以满足高精度动态星模拟器的使用要求。