基于Gm-APD的成像激光雷达目标探测特性

针对采用盖革模式雪崩光电二极管（Gm-APD）作为探测器的成像激光雷达,介绍了其测距原理及3D成像原理,并对如何提高其探测性能的方法进行了分析。以分析Gm-APD触发信号的统计特性为基础,对出现在距离门内不同位置目标的探测概率和虚警概率进行了研究与仿真,结果表明,目标处在距离门最前面时,探测概率受噪声水平影响最小,虚警概率受信号强度影响最大;目标靠近距离门中间位置时,探测概率随噪声水平增大下降缓慢,虚警概率随信号强度增大下降缓慢;目标处在距离门末尾时探测概率受噪声水平影响最大,而虚警概率几乎与回波信号强度无关。     

贴片电阻表面缺陷自动识别方法

贴片电阻生产过程中的缺陷主要依靠人工在显微镜下检测,速度慢、长期成本高、误检率高.针对贴片电阻单元具有排列整齐、结构简单、图像灰度级少的特点,在贴片电阻图像二值化、边缘提取、直线检测基础上,以相邻电阻单元的相关系数作为电阻缺陷判别依据,提出基于子图投影匹配的快速缺陷检测方法.采用主分量分析法压缩图像数据量,提取缺陷特征,以基于支持向量机对贴片电阻缺陷进行分类并建立实验系统.缺陷检测及识别实验表明,缺陷检测正确率为92.5oo,算法的快速性和识别准确度满足系统快速高精的要求.     

激光照明水下目标距离选通成像系统的研制

基于水下目标探测的应用需求,研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd:YAG脉冲激光器作为照明光源,采用最小选通门宽3 ns、像元10241024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件,利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验,实验结果表明,该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标,在8倍衰减长度上发现目标。     

基于棱镜气室的光纤甲烷传感系统的研究

综合运用棱镜气室与谐波检测技术,构建了适用于宽广浓度范围内的光纤甲烷检测系统。以大气环境为背景,基于比尔-朗伯(Beer-Lambert)定律在气体弱吸收时的近似表述,利用背景扣除和比值处理技术,实现了常压下甲烷不同浓度水平(0～20%)的检测。利用渐变折射率透镜(GRIN)气室测量了甲烷在不同浓度时的直接吸收谱,结合现有DFB-LD光源选择甲烷2ν₃带的R5支(1 648.212 nm)作为被测吸收峰。在不同浓度气体配置过程中,进行了系统的在线实验,结果表明系统示值与浓度变化间线性良好,而且系统的稳定性和动态响应特性比较理想。该系统可根据不同现场环境的甲烷浓度水平,选择适当强度的吸收线,通过步进电机调节棱镜中线间的距离,进而改变气室内有效吸收光程,拓展了仪器的应用领域,可作为煤矿巷道或天然气管道沿线的瓦斯监测仪器。     

基于电光调制提高静态傅里叶干涉具光谱分辨率的研究

在静态干涉系统中,采用电光调制可变折射率晶体LiNbO₃做静态傅里叶干涉具的材料,两侧分别加载相位相反的调制信号,从而在不改变静态傅里叶干涉具尺寸的条件下提高光谱分辨率。通过推导光程差函数与折射率调制度的函数关系,计算得在折射率调制度为0.030的条件下,比同尺寸干涉具光谱分辨率提高了16.7倍,达到2.836 cm-1。仿真结果表明折射率调制度会因波长增大而减小,光程差函数会随干涉位置的增大而产生偏大的现象。实际探测过程中,由于光谱范围500～1 100 nm相对较窄,波长变化造成的光谱探测失真不大,可以通过标定补偿,所以应用该方法可以有效地提高静态干涉系统的光谱分辨率。     

变采样周期和多包传输的非线性NCS故障检测

研究具有多包传输、时变采样周期和未知干扰输入的Lipschitz非线性网络控制系统的故障检测问题。利用主动变采样周期的方法将多包传输的非线性连续网络控制系统建模为离散切换系统,设计基于观测器的鲁棒故障检测滤波器构造残差产生系统,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了使闭环系统渐近稳定的充分条件及故障检测滤波器的增益矩阵。最后运用仿真算例说明了故障检测滤波器的残差产生系统对故障具有敏感性,同时对外部扰动输入具有鲁棒性。     

Si基双环级联光学谐振腔应变检测研究

绝缘衬底上的硅材料制备的光学微环谐振腔结构具有高灵敏度、结构尺寸小和极低模式体积等特性,被广泛应用到光信息传递、惯性导航领域,但极少被应用到力学信号的测试,为此,研究了一种基于硅基光学微环谐振腔结构的悬臂梁式应力/应变敏感计,利用微环谐振腔环形波导径向形变量作为感应应力的中间物理量,在外界应力作用下,环形波导的半径将发生改变,使结构的光学谐振参数产生变化,从而使光学微环谐振腔谐振谱线发生明显红移,体现出良好的应力/应变敏感特性;通过设计双环级联光学微腔,并采用MEMS光刻、ICP腐蚀工艺制备了嵌入式光学微腔应变计结构,结合理论计算了悬臂梁结构的应力应变敏感特性,经仿真及实验得到,应变计结构的应力/应变灵敏度分别为0.185 pm·kPa-1,18.04 pm·microstrain-1,与单环微腔结构相比,线性量程增加了近50.3%,应力灵敏度提高了近10.6%,初步验证了嵌入式光学微腔结构进行高灵敏度应力/应变检测的可行性,有望实现新型光学力敏传感器件的微型化、集成化。     

适用于挂飞投放试验的高可靠分离检测系统设计

挂飞投放试验在新型型号的研制过程中作为考核性试验项目应用的逐步广泛,分离检测作为挂飞试验的关键步骤,直接关系试验成败,因此对于分离系统提出了高可靠的要求,针对分离机构、拓扑逻辑设计及信号检测设备等方面开展了详细的设计,采取了双冗余等多种设计措施提升全系统的可靠性,设计结果可以吸收三度故障及部分四度故障,通过多次试验考核,表明该系统设计具有良好的可靠性。     

基于加速度矢量特征的老人跌倒检测装置设计

针对老人意外跌倒的及时救助问题,设计了一种基于加速度矢量特征的老人跌倒检测装置。该装置结合加速度传感器MMA8452Q、GSM通信和GPS定位技术,通过分析人体姿态变化时的加速度矢量特征,利用加速度Z轴分量和加速度幅值作为跌倒判定的基础准则,并且考虑到跌倒后是否严重未起来,以加速度幅值的瞬时变化值为辅助提高了对于跌倒检测求助事件的判定准确性,据此远程报警并发送老人位置信息以及时施救。实测结果表明,该装置能准确地辨别出老人日常行为和意外跌倒需要求助状态并进行报警,降低跌倒带来的风险,实用性强。     

多频信号的自适应随机共振检测方法

针对系统输入端待测信号为低频与中高频情形,分别建立了多频信号的自适应随机共振检测方法,即通过分析待测输入信号的频率特性和信号并行输入个数,对于低频信号,固定步长,自动调节系统参数;对于中高频信号,利用外加周期信号的频率,选取合适的测量指标来衡量随机共振现象的发生,并且寻求最优系统参数,在随机共振输出信号频域中提取待测信号的频率.与传统的自适应随机共振信号检测方法相比,采用色噪声,更符合实际背景,更精确地提取待测信号的频率.仿真结果与分析的一致,表明方法有效可行,有良好的应用前景.