基于光学和扫描显微平台的微尺度实验力学检测技术和装置研究

本文基于光学和扫描显微平台,介绍了本研究组在微尺度实验力学检测技术和设备方面的最新研究成果。在检测技术方面涉及显微散斑干涉技术、微标记阵列检测技术、晶粒变形分析技术、光学探针动静态变形分析技术;在检测系统和装置方面介绍了新近开发的双视场薄膜检测系统、散斑微干涉系统、微标记检测平台、AFM和SEM单轴拉伸装置、三维微定位与加载系统、微力传感器及其标定装置、微动平台驱动装置等。探讨了微尺度实验力学检测中的问题和新的检测技术,给出了一些典型的应用和相关装置。

面向微尺度对象的多视场协同测量方法研究

针对显微视觉下视野小,无法对微小目标对象一次测量等难题,提出面向微尺度对象的多视场协同测量方法。该方法通过谱残差视觉注意模型建立亮度显著图对低分辨率的大视场图像提取兴趣区域,分别对兴趣区域获取高分辨率的小视场图像。然后通过ORB算法将大视场图像与小视场图像匹配起来,将小视场图像融合到大视场图像中。最后对得到的高分辨率图像进行图像处理,返回需要测量的数据。实验结果表明,该方法具有较高的测量精度,并且能够实现面向微尺度对象的自动测量。

基于热阻网络模型的硅基微槽热沉多目标优化设计

微槽热沉具有传热效率高、可靠性强的优点,可用于对微尺度高热流密度电子元件进行冷却。为满足其性能需求和控制成本,在对微槽热沉进行设计时需要对其传热能力和流动阻力同时进行优化。传统研究采用的热阻网络模型较为简单,不能很好地反映热阻和流动阻力对微槽道截面形状拓扑变化的响应,且其优化对象通常为既定截面的形状尺寸。为此提出一种基于离散化方法的单层硅基微槽热沉热阻网络模型,将热沉鳍片细分为厚度较小的微元,根据微元热阻对微元宽度的响应及微元热阻对整体热阻的贡献来描述微槽道的整体热阻。以微泵输出功率为优化边界条件,压降和热阻为优化目标,通过SQP(sequential quadratic programming,序列二次规划)方法对层流状态下四边形等截面硅基微槽热沉进行尺寸优化,利用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)对优化结果进行模拟和验证。结果表明,当鳍片高度较低时,鳍片截面形状为矩形,随着鳍高增加,截面形状有向三角形发展的趋势。在设计区间内,微槽道截面为梯形、鳍片截面为三角形时传热效率与压降相对占优。用边界点法和理想点法优化模型求得微槽道高度、鳍底宽、槽底宽、槽顶宽的优化结果分别为500,50,64.5,114.5μm和500,50,50,100μm。该方法能根据设计需求调整评价函数,同时计算结果具有重要工程意义,为微槽热沉设计人员提供参考。

基于深度学习的高校微课程教学设计研究

深度学习以发展学生的高阶认知能力为目标。文章以数字音频课程教学为例,重点探究基于深度学习的高校微课程教学设计策略:制定指向深度学习能力的学习目标、选择指向核心概念的结构化的学习内容、设计促进问题解决的深度学习活动、制定反映学生高阶认知能力的深度学习评价量表。

一种便捷的远心三维测量系统标定

随着加工技术的快速发展,条纹投影三维测量在微小物体方向得以迅速发展,采用远心镜头已经成为条纹投影显微三维测量最重要的方法之一。然而,当使用基于单应性变换多平面标定法对远心相机进行标定时,无法直接获得相机外参的封闭解。在单应性变换平面标定法的基础上,对双远心三维测量系统提出了一种便捷的标定方法,能够直接获取远心相机的外部参数。通过建立2个间隔一定高度标定板平面之间的面内旋转和平移关系,能够得到标定板平面控制点的三维坐标信息,进而完成外参封闭解的求解。该标定方法仅需要借助一个可以在参考面上任意放置的标准测量块就能完成远心三维测量系统的标定,具有高灵活性和实用性。

面向精细化的尺度选择——城市形态微观要素界定中的非定值缓冲法

在城市形态量化研究中,对所研究的形态要素进行界定是研究的第一步。就城市形态微观要素而言,既有像街区和地块这样有较为清晰边界线的要素,其对象能够被直接定义;也有诸如街道和街口等要素,对其三维形态的界定则相对模糊——对于后者的精细化界定是本文所关注的问题。本文首先对既有研究中定值缓冲法进行回顾与反思;再从理论层面对诸如街道、街口等特定微观要素的三维形态进行解构与辨析,将其拆解成由核心开敞空间与建成实体空间所构成的整体;同时,提出一套数字化的技术流程,先后对形态要素的核心开敞空间与建成实体空间进行尺度测度,以完成整体形态要素的对象界定,即“非定值缓冲法”。面向精细化的尺度选择是城市形态量化研究走向精细化的前置性步骤,具有牵一发而动全身的全局效应。本文结合具体城市案例的实证研究进行了阐述。