超大视场变焦仿生眼光学系统设计

提出了一种新的基于仿生鱼眼镜头模型的超大视场变焦仿生眼光学系统。该仿生眼应用可调光焦度器件能使光学系统更紧凑和不需要移动。鉴于鱼眼系统可以简化成反远物镜的原理,利用矩阵理论和变焦准则,研究了基于可调光焦度器件鱼眼镜头设计的一阶几何光学理论,得到了鱼眼系统前组和后组的光焦度控制方程;进一步讨论了其光焦度的边界方程;最后提供的仿生变焦鱼眼的视场角最大为164,焦距从5～15 mm变化,成像质量达到系统要求。设计实例为其在智能监控、航天军工、机器人系统等领域的应用提供了有益的探索。     

30 mm~110 mm大孔径红外变焦热像镜头设计

变焦系统可在大范围内快速寻找、搜索目标,同时能在小范围内对目标物体进行更加细致的观察。因此红外变焦光学系统在国防、工业等领域的应用与需求不断增长。对连续变焦镜头的设计理论、设计方法进行介绍,利用Zemax软件设计了一款连续变焦的红外镜头,变焦范围为30 mm~110 mm,工作波段在8 μm ~12 μm,F#为1.0,配合一款320像素×240像素的非制冷探测器使用,探测器像元尺寸为25 μm×25 μm,光学系统的总长小于230 mm,整个系统由7片透镜组成,并且只使用了锗一种材料,所有表面均为球面。实验结果表明:在短焦30 mm时,系统MTF值在20 lp/mm处均大于0.3;长焦110 mm时,系统MTF值在20 lp/mm处大于0.317 4。最后对红外变焦系统进行了容差分析,得出一组较为宽松的公差。     

10倍全球面红外变焦光学系统设计

针对320240像素非制冷红外焦平面探测器,设计了一个工作波段为3.7 m~4.8 m的红外变焦光学系统。该系统由6片全球面透镜组成,采用硅和锗两种常见的红外材料,F数为2.5,后工作距为20 mm,可以实现15 mm~150 mm范围内连续变焦。设计评价结果表明:光学系统在探测器奈奎斯特频率16 lp/mm处,变焦范围内全视场MTF大于0.6, 0.7视场MTF接近0.7,整体接近衍射极限。焦平面探测器敏感元能量集中度大于70%,具有大相对孔径、长工作距、全球面的特点。在-20 ℃~60 ℃温度范围内,成像质量满足设计要求。     

基于LCoS空间光调制器的可变焦投影显示系统研究

针对投影显示系统中变焦投影机构结构复杂、需要手动调节等不足,设计了一种基于LCoS空间光调制器的可变焦投影显示系统。在DMD投影系统中添加LCoS空间光调制器取代传统的光学变焦透镜组,利用LCoS的相位调制特性在LCoS中加载所需透镜的理想相位灰度图,实现对投影图像的调制。实验结果表明:加载相位调制因子的LCoS空间光调制器可实现投影系统中的数字变焦透镜作用,同时调制因子可动态改变,系统能够实时实现图像的大小调整和位置平移。该系统无机械运动结构、全电化,具有很好的鲁棒性。     

影响阳极杆箍缩二极管窗口前向辐射剂量的因素

简介了杆箍缩二极管(RPD)基本物理过程,从轫致辐射方向性、二极管能量耦合、电子箍缩效率、二极管构型等方面综述了国内外对RPD窗口前向辐射剂量影响因素的研究进展,报道了相比于石墨阴极,采用LaB6爆炸发射阴极RPD在相同实验条件下使得距离光源1 m处辐射剂量提高12%以上的实验结果,并进一步讨论提高RPD辐射剂量的可能技术途径。     

大口径高变倍比红外目标模拟系统的设计

为了模拟红外目标由远及近的飞行过程,结合高变倍比红外连续变焦系统与大口径投影系统设计了一款红外目标模拟系统.连续变焦系统变倍比为20倍,工作波段为8~12μm,大口径投影系统口径为300mm,工作温度为-30~40℃.基于对系统参数的计算与分析,通过推导的消热差及消色差方程对材料进行合理选择及光焦度分配,实现了光学被动消热差设计,应用动态光学理论对变焦凸轮运动曲线进行了计算与绘制.系统成像质量分析结果表明,变焦过程中像面稳定,成像质量良好.该系统可以实现高倍率红外目标飞行距离的连续变化模拟,具有变倍比高,体积小,像质好,环境适应能力强等特点.     

转子耦合摆系统的同步行为理论研究

转子耦合摆系统广泛应用于航空动力装置、矿业筛分机械和并联机器人等高速旋转设备.但是对转子耦合摆系统同步行为(稳定相位差值)研究甚少,系统同步行为通常影响系统的工作执行精度.基于这一特殊背景,提出了转子与摆耦合系统的简化物理模型.利用庞加莱法研究转子耦合摆系统的同步问题,进一步揭示了该类系统同步现象的本质机理.首先运用拉格朗日方程建立了转子同向和反向旋转的系统动力方程,随后将系统动力方程转换为无量纲方程.然后利用拉普拉斯法对无量纲方程解耦,计算出了系统各个自由度的近似稳态响应解.继而采用庞加莱法导出了系统实现同步的平衡方程和稳定准则.只有系统的物理参数同时满足系统同步平衡方程和稳定准则时,系统才能实现稳定的同步行为.通过理论研究发现,系统的同步行为主要受弹簧刚度、摆杆安装倾角和转子旋转方向的影响.同时系统同步"临界点"会造成相位差角无解,导致系统动态特性表现为混沌.最后,使用计算机模拟验证了理论计算的正确性,两者的结果相符.     

考虑几何非线性的杆系结构弯曲变形样条有限点法

研究了杆系结构考虑几何非线性的大挠度弯曲变形问题,推算并验证了一种考虑几何非线性的杆系结构弯曲变形计算新方法.以三次B样条函数为基函数,采用广义参数法,构造出梁的样条基函数,通过最小势能原理,建立了杆系结构考虑几何非线性的刚度方程,对处于弹性范围内的杆系结构的大变形弯曲问题进行了计算,提出了考虑几何非线性时杆系结构弯曲变形计算的样条有限点法.结果表明:方法不用进行单元坐标变换、划分等分数少、收敛速度快且计算精度较高,是一种较传统有限元法更简单且可行的方法.     

稻米代谢组学分析方法的建立及在产地溯源中的应用

采用气相色谱-串联四极杆飞行时间质谱(GC/Q-TOF MS)建立了稻米的代谢组学分析方法,并将其应用于产地溯源。利用D-最优设计对提取溶剂进行优化,通过偏最小二乘分析法考察了不同溶剂对代谢物提取效率的影响。考察了衍生试剂种类、衍生温度及时间对代谢物检测的影响,最终确定分析条件为:甲醇-水(1∶1)为提取溶剂,N-甲基-N-三甲基硅基三氟乙酰胺-三甲基氯硅烷(MSTFA-TMCS,99∶1)于60℃条件下衍生1 h。选取10种代谢物考察仪器精密度、方法重现性和衍生产物稳定性,相对标准偏差(RSD)均小于9%,证明了方法的可靠性。结合Mass Profiler Professional(MPP)软件,以主成分分析(PCA)法区分黑龙江省4个地区的29个绥粳4号稻米样本,分类效果显著。对显著变化(P0.05,倍率变化≥2)的差异性代谢物进行鉴定,确定了11种特征标记物。结果表明,利用GC/Q-TOF MS建立代谢组学分析方法,结合主成分分析鉴别稻米产地具有可行性,为大米市场的规范和资源开发利用提供了依据。     

HPLC-APCI(+)-MS/MS测定乳制品中的维生素D_2及D_3

建立了一种高效液相色谱-大气压化学电离串联四极杆质谱,正离子监测模式下(HPLC-APCI(+)-MS/MS)测定乳制品中维生素D2和D3的方法。样品经皂化后,用石油醚提取,提取液经无水硫酸钠干燥,在氮气保护下旋转蒸发浓缩至10 m L以下,氮气吹干,用10 m L甲醇溶解后,经ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(1.7μm,2.1 mm×100 mm)分离,甲醇-水(95∶5)洗脱,多反应监测模式测定。维生素D2和D3在0.01~0.2 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r2)分别为0.998 7和0.999 1,方法回收率为83.0%~99.4%,相对标准偏差(RSD)为2.0%~8.3%。