空间光学系统先进制造技术进展——从非球面到自由曲面

以中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的相关研究成果为代表,系统总结了我国近十几年来在光学反射镜材料,非球面光学系统设计、加工与检测,空间相机集成与测试等方面取得的最新进展,结合典型在轨应用实例,展现技术进步带来的优势,同时也展望了光学系统先进制造技术的发展趋势。     

太阳远紫外在临近空间的辐射特性研究

太阳远紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,临近空间环境对太阳爆发活动的响应是有待深化研究的重要科学问题。对太阳远紫外在中高层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。利用FISM2耀斑模型计算的远紫外数据和MSIS-E-00模型提供的地球中高层大气数据,将120～190 nm的太阳远紫外辐射分为7段,使用基于Lambert-Beer定律的大气辐射传输方法进行数值模拟。选取2010年1月至2020年12月共11年间的150组耀斑数据,利用时间滞后互相关(TLCC)评估了太阳远紫外辐射和软X射线的耀斑峰值时间差,使用最小二乘法(LS)计算了二者的耀斑峰值流量关系,然后利用大气辐射传输方法计算了耀斑爆发时太阳远紫外在临近空间(20～100 km)的光谱特性、流量变化以及加热率变化,最后计算了太阳远紫外辐射在地球大气中的沉积情况。计算结果表明,在太阳耀斑爆发过程中,远紫外辐射的流量出现明显变化,流量峰值比软X射线提前240 s左右;远紫外辐射与软X射线的流量峰值近似线性相关,大于140 nm波段的系数随波长的增加而增大;在20～100 ...     

“数学物理方法”中关于希尔伯特空间的教学改革实践

目前国内物理专业为期一学期的“数学物理方法”课程多缺乏对于希尔伯特空间及相关概念的讲解,然而此部分内容对于物理专业的后续学习非常重要.为了进一步提高“数学物理方法”课程的教学效果,针对希尔伯特空间部分进行了教学改革实践.本文阐述了本次教学改革的教学安排和授课内容,展示了收集到的效果反馈,并对其进行了讨论和分析,从而得出一些具有建设性的改革方向,为大家进一步教学改革提供参考.     

相位失配弹性平板复合波导中的缺陷态*

为了在弹性波波导中实现缺陷态的调控,该文基于相位失配原理设计了一种周期性平板波导结构。以正弦边界弹性波导为例,通过连接具有不同相位的两段波导结构,形成了弹性板中不同程度的缺陷,并分析了其谱带特性和能量局域化特征。结果表明,禁带中存在两个不同模式的缺陷态,其以透射峰形式出现并随着相位的改变产生频移。与此同时,两个缺陷态在空间上对应的应力场和位移场分布也具有不同的模态特征。该文提出的复合弹性波导缺陷态调控方法,不仅为研究弹性波与结构之间的内在联系提供了关键的理论支持,也为实际弹性波探测器件的设计提供重要参考。     

铁质破片的高光谱图像识别研究

高光谱成像凭借高的光谱分辨率、图谱合一、波段多的特点,能够为待分类目标提供多维的参考信息,从而提高分类精度。爆炸破片的识别回收能够为爆炸威力的评估和防爆措施的设计提供参考。针对当前破片检测中多采用可见光波段或红外波段等单个波段进行检测,忽略了破片目标与背景对不同波长的光有着不同的吸收程度,没有将多波段破片特征充分利用,为此结合高光谱检测手段,提出了一种空间分割结合光谱信息的爆炸破片识别方法。在实验室环境下,首先采集铁质破片、石头、树叶的高光谱图像,对采集的样本图像数据做预处理,包括去噪声以及黑白校正反演反射率信息等,感兴趣区域随机提取三类样本像素点共750个,随机选取600个点作为训练集其余作为测试集,通过训练后得到预测准确度分别为88%、 88%、 94%的决策树模型。其次模拟了铁质破片散落在含有石头树叶的沙土中的场景并采集其高光谱数据,通过前后级联的空谱融合方法,在空域经过图像增强和去噪等预处理之后,采用边缘检测结合区域生长以及形态学处理的方法对空间图像进行分割,得到沙土上有形态的目标,空间分割的交并比(IOU)达到93.5%,真阳率(TPR)达到97.4%;然后结合光谱域训练得到...     

高维线性插值方法及其在3维温度场计算中的应用

通过分析1维和2维线性插值可以推导出任意斜角直线坐标系下n维线性插值的一般计算公式以及有唯一解的条件,这一结论能够应用于三维温度场计算。可以将n维插值问题归结如下:已知n 1维空间中的n 1个点的坐标以及第n 2个点的n个坐标分量xn 2,1,x n 2,2,,xn 2,n,求解该点的第n 1个坐标分量xn 2,n 1。根据线性插值定义,第n 2个点位于前n 1个点所确定的n维超平面上。根据这一条件列写方程、求解方程可得到插值xn 2,n 1。n维插值问题有唯一解的条件是已知的n 1个点在n维空间中构成的多面体的体积不为0。推导过程在斜角直线坐标系中完成,因而结论具有较大普适性。     

飞机－道面－土基动力耦合系统有限元分析

本文将飞机－道面－土基作为一个相互作用的动力系统，对飞机滑行情况下，弹性半空间地基上刚性道面板的动响应，采用有限元法进行了计算分析。结果表明，本文计算结果与现场实测值吻合很好。由于考虑了飞机和道面之间的耦合作用，避免了实测飞机对道面作用荷载的繁琐工作，因此本文方法具有明显的实用意义。     

空间几何构造分析的有限单元法

提出空间杆系几何构造分析的有限单元法，构造了两种单元(链杆单元和准梁单元)的几何约束矩阵，集成为整体矩阵并引入承条件后，通过对其阶数与秩的比较分析确定体系的几何可变性及静定性．本法原理简单，便于计算机实施，结果完备：对于几何不变体系，可指出多余约束的数目；对于几何可变体系，可给出体系的自由度数及相应的运动模态，并确定自由度的常变瞬变性质．     

地质灾害图形图象分析系统在天津地面沉降分析中的应用

地质灾害的分布和发生发展过程具有空间特性, 其影响因素具有自身的特点和复杂性。作者开发的地质灾害图象分析系统(GHMIAS)是以典型地质灾害为主要对象、以空间信息管理和分析为主要功能的应用性地理信息系统, 该系统有独特的空间分析模型扩充, 融矢量、栅格和Windows图形用户对象为一体, 支持多种数据格式相互转换, 具有丰富的制图功能和高质量的制图输出, 可以快速生成灾害专题图件。     

光学空间频率合成器及其在无分散三维形状计测中的应用

传统的白光干涉法、光学频谱扫描干涉法、低相干度断层扫描法以及其他三维形状计测法均采用宽带光学频谱光源实现绝对高度的测量,因此当测量对象存在不均匀的折射率分布或者光学吸收特性时,以上方法将不能给出准确的测量结果.针对传统绝对干涉法的这些制约,本研究通过干涉现象中时空参数的类比,提出了宽带空间频谱单色光源的概念,并通过改变光源的空间频谱构造验证了无分散三维绝对形状测定方法的可行性.