大视场大相对孔径水下专用摄影物镜的设计

分析了大视场大相对孔径水下专用摄影物镜的设计特点.基于反摄远结构引入一个高次非球面设计了相对孔径为1/1.4,水下全视场66°,焦距11.85mm,光谱响应范围0.48～0.60μm,采用平面水密壳窗的水下专用摄影物镜.全视场MTF在空间频率42lp/mm时高于0.4.与相同技术要求下全部采用球面透镜的设计进行比较,表明该摄影物镜结构更简单,成像质量也更优异,能够满足深水微光摄影物镜对大视场、大相对孔径、小型化、轻量化的需求.

水下微光摄影物镜的设计和研究

增大视场角和相对孔径是提高水下微光摄影物镜性能的重要手段。介绍大视场大相对孔径水下微光摄影物镜的设计方法和特点。基于反摄远结构采用11片镜片设计了相对孔径为1/1.4,水下全视场角66°,焦距11.8mm的水下微光摄影物镜。质量评价结果表明:设计的摄影物镜成像质量优异,在空间频率为42lp/mm时0.7ω的MTF值高于0.5,且达到各项性能指标,能够满足水下微光摄影物镜对大视场大相对孔径的需求。

神光-Ⅲ诊断包瞄准指示器光学系统的设计和研究

介绍采用瞄准指示器提高诊断包瞄准精度的方法。基于高斯光束薄透镜变换原理分析由单模光纤耦合输出的激光经过瞄准指示器的光学系统后的传输特性，提出近轴放大率是影响瞄准指示器像方光斑大小的主要因素。设计一个以光纤耦合输出激光为光源，工作波长为635nm，总长小于100mm，瞄准距离（600～1500）mm，在靶心处相应光斑大小为（46．2～71．9）μm的神光-Ⅲ诊断包瞄准指示器光学系统。该激光光学系统采用3片普通光学玻璃，其中固定组由正负分离的2片玻璃组成，变焦组为单片负透镜。最后利用点扩散函数和波像差进行质量评价，结果表明该光学系统设计指标达到技术要求。

近红外偏振干涉光谱仪的光学系统设计

提出一种基于偏振干涉的单光路近红外光谱仪光学系统.针对光纤耦合卤钨灯光源,设计离轴抛物面镜准直和会聚光学系统.氦氖激光作为采集控制光源,用冷光镜与近红外光束实现分合.采用正交放置的格兰-汤普逊棱镜为起偏和检偏器,设置补偿晶体和扫描光楔完成偏振干涉的相位补偿.近红外光偏振干涉光谱仪光学系统的光谱范围为800~1 700nm,理论光谱分辨率优于8cm^-1,通光口径Φ10.4mm.质量评价表明,全视场点列图均方根半径值约为1.7μm,垂轴色差小于0.2μm,全视场范围内几何包围圆Φ14μm之内能量达到100%.

近红外偏振干涉相位补偿器的稳定性

相位补偿器是偏振干涉仪的核心部件,其稳定性直接影响偏振干涉光谱仪的可靠性.本文分析了相位补偿器的光程差相对灵敏度、光楔倾斜误差、斜入射角误差和温度适应性等指标,并给出相应的误差容限计算公式.研究表明：相位补偿器移动光楔沿运动方向的抗干扰能力是经典迈克尔逊干涉仪的2/Δnsinθ倍,抗倾斜能力是经典迈克尔逊干涉仪的1.75/Δn倍;当入射光以微量倾斜误差入射后,相位补偿器不会产生额外的附加光程差;―20~85℃范围内的温度变化对相位补偿器产生的最大光程差误差为1.8μm,具有很高的热稳定性;当光楔角为30°时,干涉仪在性能、尺寸和成本之间达到均衡;晶体材料的双折射率差通常远小于1,偏振干涉的稳定性更加明显.本研究为相位补偿器在更为复杂的环境中的应用奠定了基础.

超短脉冲激光瞄准装置光学系统设计

为了提高超短脉冲激光的瞄准精度,基于自准直原理提出瞄准装置光学系统。以670nm光纤耦合激光器为光源,设计指示光准直、扩束光学系统,准直光的不平行度达到3.2″,设计焦距为350mm,相对孔径1/5,离轴量50mm的主激光离轴抛物面镜,其成像质量达到衍射极限,基于准直束光学系统和离轴抛物面镜,设计可适应670nm和800nm两种波长的20×和100×的瞄准和监测成像光学系统。提出一种小孔准直的安装调试方法,以指示光进行实验验证,结果表明:设计的光学系统成像光斑均匀,其物方分辨率达到4.1μm。

一种流数据多播接口的设计、实现与应用

海量流数据的分析与处理是信息社会面对的一个基本问题。各种传感器汇聚的数据是流数据,人们发出的短信对于移动通信运营商的数据中心来说是流数据,人们写的微博对于新浪或者腾讯来说是流数据,搜索引擎网页爬取子系统传给后台处理的数据也可以看成是流数据。尽管它们的应用背景不同,但有共同的特征,即存在一个网络上的汇聚节点,从该节点的角度看,数据源源不断地到来。通常,这些数据会以某种特定的格式缓存起来,待某个特定的后续系统处理。启发本文工作的问题是:那些数据常常是有多方面价值的,有些甚至是当前没有想到的,我们有必要同时开放一个流数据接口供未来可能出现的新应用调用。该接口应该具有如下特征:(1)向外输出原始流数据;(2)允许其他(多个)应用程序动态接入和退出;(3)接入的应用程序的行为不影响数据搜集和最初设计的后续系统的功能。本文以连续运行了10年以上的天网搜索引擎和中国Web博物馆(WebInfomall)为例,讨论其网页搜集子系统的改造以适应上述需求,IP多播是采用的基本技术。在介绍了设计思想和实现要点后,我们也给出一个"新应用"的实际例子。这样一个接口的实现,为各种网页流信息分析应用打开了一扇窗口。该接口的设计思想也可以用于其他流数据汇聚系统中。

近似镜像网页检测算法的研究与评价

当前在WWW上有众多的近似镜像web页面 ,如何快速准确地发现这些内容上相似的网页已经成为提高搜索引擎服务质量的关键技术之一 .为基于关键词匹配的搜索引擎系统提出了 5种近似镜像网页检测算法 ,并利用“天网”系统对这 5种算法进行了实际评测 .另外还将它们与现有的方法进行了对比分析 .本文所论述的近似镜像检测算法已成功地被用于消除“天网”系统的重复网页 。

一种单星模拟器光源控制系统设计

采用大功率LED做点光源,用专用的LED控制芯片代替单片机电路,设计了一种光源可调的微型闭环控制系统。该系统通过光电接收放大电路将光电流采样成电压放大后反馈给控制驱动电路,控制驱动电路根据此电压信号调整输出给LED两端的电压,从而控制光源的稳定性。

基于ARM7TDMI的CAN总线智能节点的设计

提出基于ARM7TDM I内核的32位微控制器的CAN总线智能节点设计方案;并详细介绍了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在ARM7TDM I内核上的移植和用户程序的编写。

尾流气泡参数测量系统的光学设计

针对尾流气泡成像存在的难点,采用片光源切片扫描与高速摄影相结合的技术手段,研制了一套尾流气泡参数测量系统。该系统采用片光照明,避免了尾流区气泡图像层叠;设计了三组倍率可切换镜头,实现了对粒径是大动态范围的小气泡的成像;将镜头分裂成前后组,以平行光中继,通过片光与前镜组的同步移动,可实现尾流区一定体积内气泡图像的采样,同时还能保证扫描过程中始终成像清晰。还讨论了前组镜头移动对成像质量的影响、片光源厚度选择以及系统畸变校正等问题。设计结果表明,系统成像效果良好,满足项目技术要求。

基于双目标识别和准直数学模型改进的光路自动准直方法

针对原有大型激光装置在双光学目标条件下无法实现光路对接准直的缺点,本文提出了一种基于双目标识别和准直数学模型改进的光路自动准直方法,主要从双目标识别算法实现和多光路、双目标准直数字模型的构建两个方面进行优化。首先,提出基于圆拟合的双光学目标识别图像处理算法,实现了双光学目标的识别,为光路对接准直的成功提供保障;其次,构建新的多光路、双目标自动准直数学模型,为光路准直中各个准直参数的标定和计算提供指导;最后,优化准直流程的调度,对多个光路进行并行准直,提高光路对接准直流程的效率。实验结果表明:本文提出的基于圆拟合的双光学目标识别算法实现了光路对接准直流程中的模拟光目标和主激光目标的识别,识别误差精度小于3个像素,处理时间小于1 s,满足了大型激光装置光路对接准直过程对于精度和效率的要求。本文构建的基于多光路、双目标自动准直数学模型对于光路对接准直流程的成功具有指导意义。

直推式网络表示学习

网络表示学习是一个经典的学习问题,其目的是将高维的网络在低维度的向量空间进行表示。目前大多数的网络表示学习方法都是无监督的,忽视了标签信息。受LINE(large-scale information network embed-ding)算法启发而提出了一种半监督的学习算法TLINE。TLINE是一种直推式表示学习算法,其通过优化LINE部分的目标函数来保留网络的局部特性。而标签信息部分,则使用线性支持向量机(support vector machine)来提高带标签结点的区分度。通过边采样、负采样和异步随机梯度下降来降低算法的复杂度,从而使TLINE算法可以处理大型的网络。最后,在论文引用数据集Cite Seer和共同作者数据集DBLP上进行了实验,实验结果表明,TLINE算法明显优于经典的无监督网络表示学习算法Deep Walk和LINE。

基于数字微镜器件的Hadamard变换编码模板设计及空间光谱调制分析

研究了利用数字微镜器件生成Hadamard光调制编码模板的方法,深入分析了利用该编码模板进行光调制的工作原理及设计中应注意的技术细节。采用原型样机光谱仪对入射激光进行编码成像实验,光谱反演后提取图像上样本区域内少量像素点的光谱曲线,发现其光谱峰值恰好在激光波长所在的光谱通道内,反演后的图像中只有激光波长所在光谱通道的光谱图像有能量分布。实验结果表明运用数字微镜设计的Hadamard编码模板达到了理想的空间光调制效果。

数字微镜Hadamard变换光谱仪光谱反演矩阵标定及实验

国内外对DMD空间光调制的Hadamard变换成像光谱仪做了大量的理论研究和实验验证,但这项技术的研究还不够成熟,很多问题需要进一步的研究。在这种光谱仪中每个像素点色散光谱的编码矩阵互不相同。通过比较激光编码图像灰度值的变化并结合S矩阵元素的变化规律,提出了一种光谱反演矩阵的标定方法。以七阶左移循环S矩阵为例设计编码模板,通过两组成像实验对光谱反演结果进行了验证。在第一组实验中,将一束激光波长为632.8 nm激光导入光谱仪中,光谱仪的光谱响应范围为550~680 nm,632.8 nm在第五个波段范围626~644 nm之内理论上只有波段范围为626~644 nm的第五幅光谱图像是明亮的,其余的图像没有能量分布,实际的实验结果与理论上的分析相吻合。在第二组实验中,让光谱仪对一个彩色蝴蝶模型进行成像,在反演后得到的光谱图像上提取两个测试点的光谱曲线,与用辐射度计提取的光谱特性曲线进行对比分析,实验结果表明反演所得的光谱曲线与辐射度提取的光谱特性曲线基本一致。两组光谱反演的实验结果验证了所提出的光谱反演矩阵标定方法的有效性。

相干色散光谱仪中像切分器的设计与优化

像切分器是天文高透过率光谱仪中的重要光学器件之一,可以有效提高仪器的分辨率和能量透过率,但对其成像缺陷问题的研究较少。本文重点研究了目前广泛应用的Bowen⁃Walraven型和简化型像切分器中存在的切分像离焦和物点重复两类成像缺陷,发现这两种缺陷造成了实际切分像宽大于理论像宽,降低了系统的能量透过率和分辨率。为了降低成像缺陷对系统的影响,本文针对用于系外行星探测的相干色散光谱仪系统,分析了反射腔厚度和入射角与离焦和物点重复两类问题的关系,推导了光学反射腔厚度的通用设计公式。同时针对项目需求,仿真模拟了不同焦比和切分数量下的离焦和物点重复情况,发现在F/24和45°入射角条件下,切分像的离焦和物点重复现象较为均衡,是相对理想的选择。该结论为高分辨率光谱仪中像切分器的设计提供了通用设计思路,具有较重要的应用参考价值。

灰铸铁缸体表面异常锈斑产生原因分析

基于发动机缸体在铸造成形后放置过程中出现异常锈斑且人工打磨后反复出现的问题,对缸体表面产生异常锈斑的原因进行了分析研究。通过对锈斑表面和截面两个方向研磨及显微观察发现,在每一异常锈斑的浅表面均存在着大小不等的夹渣。进一步的扫描电镜观察及能谱分析发现,这些夹渣是Ba、Ca、Al、S等外来元素的富集区。分析认为,二次孕育残存在铸件表面并与外界空气相连的夹渣起到了吸潮的作用,使冷芯砂中水分以及空气中的水分子聚集在夹渣附近,并与基体中的铁碳元素发生电化学反应导致了表面异常锈斑的产生。

NT缸体铸造裂纹产生原因分析

采用化学成分分析、金相组织检测、断口形貌观察、力学性能检测、扫描电镜及能谱分析等检测研究手段,对发动机缸体在打磨过程中出现的裂纹缺陷的产生原因进行了研究。同时,采用MAGMA软件对缸体凝固过程的应力进行了模拟分析。结果表明,该裂纹为热裂纹,是在凝固冷却过程中产生的。铸件裂纹的产生是裂纹区域的组织异常、存在氮化物夹渣以及铸件凝固冷却过程中的残余应力较大等几方面因素综合作用的结果。

NT缸体渗漏缺陷成因探究

为探究NT型发动机缸体在液压试验中出现渗漏情况的原因,采用化学成分分析、金相组织观察、扫描电镜及能谱分析等检测研究手段,对NT型缸体渗漏处的材料性能进行了检测。同时,采用MAGMA软件对缸体铸件在凝固过程中的温度场进行了模拟。研究结果表明:渗漏孔的形成是缸体材料化学成分未达标、凝固过程中存在的热节以及铸造过程中产生的气体几者综合作用的结果。

NT缸体气孔缺陷研究及解决措施

针对NT型发动机缸体距顶面一定深度处出现的气孔缺陷,采用宏观形貌检测、化学成分分析、金相组织检测、气孔处扫描电镜形貌观察及能谱分析等检测研究手段,对气孔缺陷的性质进行了分析检测,从而对气孔的类型进行了初步判断,并进一步提出了相关解决措施。研究结果表明:气孔裂隙状的形貌、缸体气孔处碳当量偏低、气孔壁上大量存在的未完全生长的树枝晶、以及缺陷处与正常基体处珠光体含量的差别、间接印证了该气孔应为氮气孔。在对氮元素的来源进行排查后,采用降低废钢使用量、控制废钢表面品质、使用优质增碳剂、减少铁液的放置时间并浇注前充分搅拌混合等措施,能有效降低该缺陷产生的风险。