手机虹膜识别镜头设计

随着近年来图像传感器的快速商用化以及生物识别算法的发展，虹膜识别功能得以应用于移动终端设备。获取虹膜图像是虹膜识别的关键一步，运用ZEMAX光学设计软件设计了一款适用于手机的虹膜识别镜头。该镜头采用豪威科技公司OmniVision_OV2281传感器，采用三片式非球面光学塑料设计，F数为2.3，全视场角为34°，在1/2奈奎斯特频率220 lp/mm处MTF值均大于0.39，且系统总长仅3 mm。根据ZEMAX像质评价方法以及公差分析结果可知，该镜头各项光学指标优良，具有像质好、体积小，质量轻、价格低、容易加工等特点。     

估计感度分布中位数的两阶段优化序贯试验设计方法研究

感度试验在爆炸科学领域有非常广泛的应用,其中位数是含能材料的一个关键性能指标.高效估计感度分布中位数是实际工程应用中的重要问题.文章提出一种两阶段的优化序贯试验设计方法来估计感度分布的中位数,并将正交设计与两阶段优化序贯试验设计方法相结合给出了筛选影响含能材料安定性重要因子的试验设计方法.广泛的模拟比较验证了所提方法在小样本情况下可以获得感度分布中位数的准确估计,并且对模型假设和初始参数猜测具有一定的稳健性.当因子效应不是太小的时候,因子筛选方法可以准确地筛选出有显著影响的因子.     

大视场反射式施密特光学系统设计与检测

大视场、低成本、高性能天文望远镜是当前研究和开发的热点。基于像差平衡原理，在正入射施密特矫正板基础上推导出斜入射反射式施密特矫正板方程，针对焦距1 700 mm，成像视场角4°，波段为0.4 μm～0.9 μm，F数为4.25的光学系统，求解出施密特矫正板方程，并作为初始结构参数代入Zemax软件进一步优化。设计结果表明，在全视场范围内，该系统在奈奎斯特频率100 lp/mm处的调制传递函数MTF大于0.35，畸变小于2.5%，成像质量达到了衍射极限。优化设计后施密特矫正板与最近球面最大偏差为0.005 mm，采用特制的补偿器结合干涉仪可完成面形高精度检测。该施密特系统的设计为大视场、宽波段天文望远镜的开发提供了参考。     

Design of a tuned vibration absorber for a slender hollow cylindrical structure

Abstract

In this paper, details of the design work for a tuned vibration absorber to be used on a hollow cylindrical structure is presented. The vibration problem is of resonant type and the tuned vibration absorber is designed to suppress the displacement vibration response of the free end of the slender hollow structure dominated by the contribution of its lowest transverse vibration modes. The structure is modeled using a commercial finite element software. Finite element model of the structure is verified using experimentally obtained frequency response functions and modal parameters. Effective parameters of the tuned vibration absorber design are then determined based on finite element analysis simulations of the vibration suppression performance of the tuned vibration absorber as it is used on the structure. Details of the tuned vibration absorber design are determined and a prototype is fabricated. Prototype tuned vibration absorber is then characterized experimentally both as a standalone system and also as it is used on the main structure. Vibration reduction performance of the physical prototype of the tuned vibration absorber is also compared with its vibration reduction performance estimated from finite element analysis simulations so that the analysis based design process can be validated.

Communicated by Dumitru Caruntu.     

“翻转+分段式”有机化学实验教学设计及实践研究

以FeCl3·6H2O催化合成乙酸乙酯为教学内容,采用“翻转+分段式”混合教学方法对整个实验过程进行了改革探索。通过教师准备学习资源,学生自主学习,课堂分段讲解,互动交流以及跟踪评价等,探讨了大学有机化学实验实施“翻转+分段式”混合教学方法的有效途径。实践结果表明:混合教学模式能够显著促进学生对实验内容的理解和掌握,明显增加学生自主操作的时间,还能有效降低实验过程中的安全隐患。     

基于三线性分灾模型的结构多目标抗震优化设计

基于分灾抗震设计概念,发展了基于三线性分灾模型的结构多目标优化设计方法。以防屈曲支撑为分灾构件的框架结构为例,针对分灾构件设计参数,采用多目标遗传算法进行分灾结构多目标优化设计。最终得到了分灾框架结构分灾构件用量和层间位移角等重要特性的多目标优化关系,并进行了相关讨论。结果表明,结构多目标分灾优化模型可以综合考虑结构造价和抗震性能等,并可以根据目标偏好有效地满足设计需求;分灾构件对抗震性能的作用随着震级增大而增强,使用分灾构件的结构能够更好地抵御强震的作用。     

热光伏能量转换器件的热力学极限与优化性能预测

受不可逆损失的影响,热光伏能量转换器件在高品位热能回收与利用方面受到限制.本文揭示不可逆损失来源,提供热光伏能量转换器件性能提升方案.利用半导体物理和普朗克热辐射理论,确定热光伏能量转换器件在理想条件下的最大效率.进而考虑Auger与Shockley-Reed-Hall非辐射复合和不可逆传热损失对光伏电池的电学、光学和热学特性的影响,预测热光伏器件优化性能.确定功率密度、效率和光子截止能量的优化区间.结果表明:相比于理想热光伏器件,非理想热光伏器件的开路电压、短路电流密度和效率有所降低;优化热光伏电池电压、光子截止能量和热源温度,可提升器件的功率密度和效率.通过对比发现理论与实验结果较一致,所得结果可为实际热光伏能量转换器件的研制提供理论指导.     

Controllably asymmetric beam splitting via gap-induced diffraction channel transition in dual-layer binary metagratings

In this work, we designed and studied a feasible dual-layer binary metagrating, which can realize controllable asymmetric transmission and beam splitting with nearly perfect performance. Owing to ingenious geometry configuration, only one meta-atom is required to design for the metagrating system. By simply controlling air gap between dual-layer metagratings, high-efficiency beam splitting can be well switched from asymmetric transmission to symmetric transmission. The working principle lies on gap-induced diffraction channel transition for incident waves from opposite directions. The asymmetric/symmetric transmission can work in a certain frequency band and a wide incident range. Compared with previous methods using acoustic metasurfaces, our approach has the advantages of simple design and tunable property and shows promise for applications in wavefront manipulation, noise control and one-way propagation.     

基于自由曲面反射镜的低投射比超短焦投影物镜的光学设计

为了设计低投射比的超短焦投影物镜,本文采用自由曲面和折反式的光路结构设计了一种具有低投射比的超短焦投影物镜系统。该物镜由一个旋转对称的折射透镜组和一个自由曲面反射镜组成。采用11.938 mm的数字微镜器件(DMD)作为空间光调制器产生图像源。采用法线加权迭代优化的方法计算自由曲面。最后,分析了系统的性能。仿真结果表明:超短焦投影物镜可在580 mm的投影距离处实现3048 mm尺寸的大屏幕投影,系统的投射比低至0.19,系统的最大畸变小于0.72%。能够满足低投射比超短焦投影物镜的设计要求。该投影系统具有低投射比、低畸变、投影效果好等优点,可为超短焦投影系统的进一步发展提供有益参考。