基于改进YOLOv5s算法的尾气黑度测量方法研究

针对传统尾气黑度测量方法精度低、环境适应性差等问题,文章提出一种基于改进YOLOv5s算法的尾气黑度测量方法。考虑到尾气形状多变、背景复杂,在现有YOLOv5s网络中添加自适应特征融合(adaptively spatial feature fusion,ASFF)和全局注意力机制(global attention mechanism,GAM),提高尾气目标的检测准确度;同时,为减少光照等环境因素对尾气目标检测的影响,基于尾气的高温特性,利用红外图像提高尾气区域检测准确度;并基于标准的林格曼黑度对被检测区域内的尾气黑度进行等级判定。实验结果表明:改进后的YOLOv5s对红外尾气目标的检测准确率高达95.3%,比现有YOLOv5s检测准确度提高了3.4%;同时还降低了光照等环境因素对尾气目标检测结果的影响,改善了算法的鲁棒性;最终尾气黑度判定精度达到0.5级,可有效满足现有移动源尾气黑度高精度检测需求。

高次凸非球面补偿检验方法研究

高次凸非球面镜是光学系统中至关重要的元件,通常作为次镜来补偿光学系统的轴外像差,但其检验方法一直是一大难点。基于背向零位检测方法,提出利用三透镜与单折射面组合的形式来补偿高次非球面的法线像差。首先选取高次非球面的二次比较面来简化计算,基于三级像差理论求解系统的初始结构,对高次非球面的法线像差进行补偿,使用ZEMAX软件仿真与优化后,设计结果完全满足要求。随后结合一块有效通光口径为170 mm、顶点曲率半径为266.8 mm的高次凸非球面反射镜,测得镜面的面形精度均方根为0.019λ(λ=632.8 nm),满足实际检测要求,验证了所提设计方法的可行性。此方法为大口径高次凸非球面的检验提供了一个新的思路。

基于凸优化的傅里叶叠层成像技术研究

在傅里叶叠层成像(FPM)过程中采集的低分辨率图像会对重建图像质量产生直接影响,已有的研究提出用图像超分辨率重建技术和对低分辨率图像进行传统去噪处理的方法来解决该问题,但超分辨率重建的方法需要采集大量的原始图像,会加大采集端的时间损耗,而传统去噪算法会造成原始信息丢失,严重影响重构图像质量。因此论文引入凸优化算法,噪声图像的恢复可以通过求解一个凸优化模型来实现,并用迭代收缩阈值算法来求解该模型,算法中采用Barzilai-Borwein(BB)规则在每次迭代时初始化线搜索步长,加快收敛速度,选用软阈值函数,使图像去噪时原始信息丢失减少,最终重构图像的PSNR为27.6346 dB,SSIM为0.9261,所需处理时间为5.850 s,因此基于凸优化的傅里叶叠层成像技术具有时间损耗不大的情况下提高重构图像质量的优点。

便携式紫外-可见光谱仪设计及关键技术研究

随着紫外光谱探测技术的广泛应用,低成本便携式紫外-可见光谱仪成为该领域的研究热点。本文首先依据交叉型Czerny-Turner结构设计了便携式紫外光谱仪光路结构。其次,针对性研究了紫外光谱仪的关键器件:紫外探测器和闪耀光栅。利用Lumogen荧光材料和蒸镀成膜法制作镀膜紫外增强CCD,并分析了荧光薄膜在CCD表面的位置对分辨率的影响;从理论上分析了闪耀光栅对于紫外波段的多级衍射效率的影响,确定了紫外光谱仪对于闪耀光栅的选择。最后,研制的便携式紫外-可见光谱仪样机的性能测试结果表明,200 nm^900 nm波段、25μm狭缝宽度、600lp/mm、300 nm闪耀光栅配置下分辨率整体小于1.5 nm,200 nm^300 nm紫外波段的光谱响应度提高到20%,实现了便携式紫外-可见光谱仪的设计要求。

螺距跳变技术优化行波管电子效率的研究

行波管采用动态速度渐变(DVT)技术能获得很高的电子互作用效率。这里采用粒子模拟(PIC)技术对Ka波段某螺旋线空间行波管慢波结构进行模拟,分析了采用DVT技术的慢波结构内部各段螺距的大小和长度对行波管电子效率以及增益的影响。对慢波结构进行优化,优化后,电子效率由17.53%提高至27.27%,增益由51.17 dB增加至53.09 dB。

真三维立体显示技术研究现状与进展

文章从双目视觉机理角度介绍了立体显示的相关原理,阐述了真三维立体显示的相关概念,同时解释了基于体素的三维显示技术,介绍了国外真三维立体显示技术的最新发展情况,并介绍我实验室自主研发的固态体积式真三维立体显示器的最新研究进展。

电子传输层锂盐掺杂对Cs_(2)AgBiBr_(6)双钙钛矿太阳电池性能的影响研究

电子传输层是影响钙钛矿太阳电池性能的重要因素。常用的介孔二氧化钛(mp-TiO_(2))电子传输层存在较多表面缺陷,电荷提取效率较低,复合几率高。利用双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)对mp-TiO_(2)进行锂盐掺杂,并将其应用于Cs_(2)AgBiBr_(6)双钙钛矿太阳电池(下文简称为“Cs_(2)AgBiBr_(6)太阳电池”)中,以研究锂盐掺杂对Cs_(2)AgBiBr_(6)薄膜和Cs_(2)AgBiBr_(6)太阳电池性能的影响。研究结果表明:1)锂盐掺杂改善了Cs_(2)AgBiBr_(6)薄膜的结晶度,降低了其缺陷态密度,促进了电子传输层/钙钛矿界面处的电荷转移;2)掺杂的锂盐最优质量浓度为10 mg/mL,在该掺杂浓度下制备的Cs_(2)AgBiBr_(6)太阳电池的短路电流密度从1.92 mA/cm^(2)提升到2.43 mA/cm^(2),填充因子从58.87%增加到68.05%,光电转换效率从1.19%提升到1.66%;3)在空气环境条件下放置66天后,未封装的Cs_(2)AgBiBr_(6)太阳电池的光电转换效率仍可保持初始值的85%。

光栅式立体显示器重影问题的研究

光栅式自由立体显示设备由于存在重影问题而限制了它们在商业上的应用,文章从潘弄区和可视区域两个角度分析了光栅式自由立体显示设备产生重影问题的理论原因,并建立一个光学结构模型,推导出人眼所看到的实际像素强度公式。给出一种定义重影度的方法,经软件仿真得到重影度与人眼到显示屏幕距离的关系曲线,基于上述模型和定义对重影问题的改善进行了探讨。软件仿真结果显示通过改善边缘光栅结构能在一定程度上增大可视区域,减小人眼看到重影的几率。

共混诱导制备圆偏振光突触晶体管

集成圆偏振光(CPL)识别及记忆学习功能的光子人工突触(PAS)器件对高级神经形态视觉系统具有重要价值。本文通过简单的共混策略及器件多层结构设计,制备了可见光范围内的CPL突触晶体管器件。实验证明,通过手性小分子(4-[[4-(己氧基)苯甲酰基]氧基]-1,1’-[1,1’-联萘]-2,2’-二酯)苯甲酸(S6N)或(R)-(9CI)-4-(己氧基)-[1,1’-联萘]-2,2’-二(氧羰基-4,1-亚苯基)苯甲酸(R6N)与聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)(PFO)共混制备的薄膜经过手性诱导和退火后具有强烈的手性光学活性。以该共混膜为手性层、联噻吩-氮杂异靛蓝-含氮苯并二呋喃二酮给体-受体共轭聚合物(C13P3.75)为电荷传输层,制备的双层光电晶体管能够在405 nm CPL照射下进行多种生物突触行为的模拟。成功模拟了兴奋性突触后电流(EPSC)、双脉冲易化(PPF)及短期记忆(STM)到长期记忆(LTM)的转变。实验结果表明,制备的有机场效应晶体管(OFET)器件具有优异的CPL区分能力,对405 nm CPL的光电流不对称因子达到了-0.492。

光交联制备可拉伸有机半导体材料

有机半导体材料因具备良好的溶液加工性以及优异的电荷传输性能,在柔性器件中展现出广阔的应用前景。本文介绍了一种制备可拉伸半导体材料的方法。该方法利用二苯甲酮光引发将3,6-二噻吩-2-基-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮基共轭聚合物(4Si)与聚二甲基硅氧烷进行光交联,研究了聚合物薄膜交联前后的电学性能和机械性能变化。结果显示,与未交联的4Si以及共混薄膜相比,交联薄膜的电学性能略微下降,但是机械性能得到了提升,起始裂纹应变由30%增加到50%。在100%的应变下,交联薄膜在平行应变方向上的迁移率为0.36 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),是初始迁移率的1.44倍。

基于前光模组的反射式液晶显示视角

反射式液晶显示具有功耗低、绿色环保的优点。但由于没有增亮膜等光学膜系对视角进行调控,常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问题。为了改善反射式液晶显示的视角问题,本文建立了反射式液晶模组仿真模型进行探究。首先,分析了前光模组存在的视角问题。接着,以圆锥形和圆台形网点为例分析了网点形貌对视角的影响,并提出棱柱形网点以改善视角。仿真结果表明,棱柱形网点可以有效解决垂直于入射光方向±35°视角的曲线跳变及不均匀问题,且将视角中心亮度相比于圆锥形网点提升了52.3%。本研究对反射式液晶显示设备的视角设计具有重要参考意义。

多注耦合腔慢波结构冷测特性研究

对多注耦合腔慢波结构的色散和耦合阻抗特性参数的计算分析方法进行了讨论,特别是边注耦合阻抗的模拟算法。利用准周期边界条件计算了Ku波段五注耦合腔慢波结构色散特性,直接通过定义式得到了-1次谐波纵向电场分布和5个电子注的耦合阻抗曲线。比较了垂直于电子注传播方向截面上x、y坐标轴上电场Ez的分布,以及各电子注耦合阻抗的差别与变化趋势,分析讨论了多注电子耦合阻抗的特点,对实际多注耦合腔行波管设计有一定指导意义。

LED分区背光光扩散性能研究

液晶显示器的区域动态调光技术中,各分区背光确定后,为了保证背光降低后的亮度和显示效果,需要对液晶像素进行精确补偿。本文采用低通滤波方法模拟LED背光源在背光模组中传播时的扩散过程,得到光扩散函数模板参数,进而得知各像素的实际背光亮度,据此对液晶像素进行精确补偿。在直下式LED分区背光液晶显示系统上,通过具体图像验证了该方法的准确性。该方法采用常见的测试设备,可操作性强,精度高。经验证,背光分区为32个时,32个分区的相对误差平均值为6.41%。在动态区域调光液晶电视样机中实现了本文的扩散方法,和没有调光的电视相比,节能率达到27.06%,画面无拖尾现象。

行波管栅控电子枪热形变研究

行波管栅控电子枪各组件尤其是阴极和栅网的热形变对行波管电子光学性能有着较大的影响。基于有限元分析方法,利用热力场耦合对栅控电子枪热形变问题进行了研究,结果表明:阳极的总形变量最大,最高处达0.28mm;控制栅网、阴影栅、阴极及部分支撑结构向着阳极方向发生形变,由温升引起的形变不会使控制栅网和阴影栅发生接触或交叉,而阴极形变量较大时,阴极与阴影栅则存在接触的危险,这对电子枪的工作性能有很大的影响,甚至会使阴影栅烧坏。降低电子截获率,适当增加控制栅网和阴影栅的厚度,使用热传导率高、线膨胀系数低的材料,可以减小栅控电子枪各组件的热形变。

用于固态体积式真三维立体显示的LED投影照明系统研究

合肥工业大学开发的固态体积式真三维立体显示器包括单片DMD、UHP投影光源、RGBRGB六段4倍速色轮、方棒、20层液晶光阀组成的显示体、投影镜头、折叠光路、控制电路等,存在刷新率低、色域小的问题。本文设计了基于LED的投影照明系统,包括RGB三原色LED发光模块、混合聚光镜、X棱镜等,替换样机中的UHP光源和色轮。红、绿、蓝LED顺序发光,光线经准直后进入X棱镜,在方棒的出射端顺序形成红、绿、蓝均匀矩形光斑。LED照明系统无需色轮分色,显示刷新率可达到60Hz。仿真和试验结果证明本文设计的LED照明系统完全满足真三维立体显示的要求。

液晶显示全局动态调光算法的高效实现方法研究

动态调光算法包括背光值和液晶像素补偿量确定。通过查表法实现的基于图像分类的S曲线调光算法电路存在资源消耗大、处理速度慢等缺陷。本文提出了2种算法实现方式:等差数列法、最小二乘拟合法,并分别对这2种算法进行了仿真分析,得到其与查找法的最大标准差分别为1.8和0.8。在开发的全局调光液晶电视样机上进行了实际测试,和查表法得到的像素亮度相比:等差数列法的误差为3个灰度级,最小二乘法的误差在1个灰度级以内。2种算法都可使电路存储资源的利用率由原查表法的71%降低到4%。仿真和实验结果表明最小二乘法具有更好的效果。

多注行波管慢波结构的耦合阻抗研究

文章从理论上分析了多注行波管耦合阻抗原理,利用自行研制的数值软件建立了多注行波管慢波结构模型,模拟了多注慢波耦合特性,得到耦合阻抗曲线,并分析了相关参数对多注行波管耦合阻抗的影响;最后得出结论,多注行波管耦合阻抗较大,故其波注互作用效果明显,增益较高。

地平式离轴扩束光学系统装调技术

为实现地平式离轴扩束光学系统的高精度装调,利用4D干涉仪加装平面镜头配合标准平面镜实现自准直检测,并针对实际使用过程中镜筒需要绕俯仰轴旋转的问题,提出一种动态检测方法。根据实际装调结果,建立空间直角坐标系,利用旋转过程中光斑最大偏离量计算二轴正交误差。装调结果表明,采用自准直检测及动态检测方法,主镜面形精度为0.028 8λ@632.8nm,系统波像差RMS为0.131λ@632.8nm,二轴正交误差为2.06″。

MoO_3作空穴注入层的绿光有机电致发光器件制备及其性能研究

用真空热蒸镀的方法制备了绿光有机电致发光器件,并对其工艺流程进行了详细的描述。器件结构为ITO/MoO3(xnm)/N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)-(1,18-biphenyl)-4,4-diamine(NPB)(40nm)/tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3)(60nm)/LiF(1nm)/Al(150nm),其中x=0,5nm。实验中,对ITO基片进行氧等离子体表面处理,能够有效减小ITO表面的接触角。通过对器件的光电性能测试,研究了MoO3作空穴注入层对有机电致发光器件性能的影响。实验结果表明,空穴注入层MoO3的最高占据分子轨道(HOMO)能级较好的与ITO功函数匹配,降低了空穴注入势垒,提高了器件的发光亮度和效率。当外加电压小于10V时,器件的电流密度随外加电压的增加而增加,但变化不明显;当外加电压大于10V时,器件的电流密度明显增强,发光色度几乎不随驱动电压的改变而改变,色坐标稳定在(0.36,0.55)附近。

多注行波管PPM聚焦磁场设计方法研究

对多注行波管周期永磁(PPM)聚焦结构中横向磁场的分布规律进行了研究,模拟分析了多注PPM聚焦系统中横向场的旋转对称特性,并对该系统中的电子流通率进行了分析。结果表明,单注PPM结构设计中普遍采用的横向磁场设计原则不适用于多注PPM聚焦结构,因为后者磁场的非旋转对称现象将随着电子通道内径向位置的增大而增强。本文针对多注PPM聚焦系统中横向磁场分布特点,提出了一种多注PPM聚焦磁场设计的一般性方法,首次将对磁场旋转对称性的判断纳入多注PPM磁场设计中。测试结果证明该方法对多注PPM聚焦磁场的设计提供了较好的指导作用。