电子学应用发展初探

回顾真空电子学、固体电子学的诞生及应用,对微电子学的发展及未来进行了初步探讨。

评价《现代电子学及应用》

清华大学童诗白、徐振英教授主编的《现代电子学及应用》一书,于94年12月已由高教出版社正式出版。读后顿感清新,爱不择手。究其因,此书乃是作者积长期教学和科研之经验,融现代电子技术的新知识,以突出应用为目的写就的一本风格独特的好教材。此书也可作为工科本科高年级生的选修课教材,可供博士生、硕士生阅读,对从事实际工作的工程技术人员也有很高的参考价值。为满足各方面的需要,该书的特点是: 1 结构新颖,便于自学 该书第一、二部分着重介绍了各种常用半导体器件,并以构成电子应用系统为目的,介绍了传感器、信号的放大、滤波、整形、变送和隔离的电路和器件;第三、①部分则以突出应用为目的详细介绍了系统的设计和调试方法及设计中所必须的无器件参考资料。前两部分每章都有自学检验题,第三部分每(?)附有设计实验题。全书结构完整、条理清晰、循序渐进,逐步深入。

中国工程物理研究院应用电子学研究所（摘要）

中国工程物理研究院应用电子学研究所创建于20世纪60年代末，现已形成电测技术研究及专用仪器研制、高功率脉冲技术研究、特种电真空器件研制、微电子技术研究、辐射效应与加固技术研究、计算机技术应用研究、无线电计量研究等多学科的科研体系。进入21世纪，

高分辨率灰度投影算法及其在电子稳像中的应用

提出一种用于检测图像运动矢量的高分辨率灰度投影算法。灰度投影算法将图像在水平和垂直方向上的灰度投影数据作为图像特征,获得图像运动信息,一般只能达到一个像元精度。而通过采用相关计算进一步细分灰度投影数据,可以提高图像运动特征位置信息的精度,获得亚像元级的图像运动矢量。实验室摇摆台电子稳像实验结果表明,该方法可以有效提高图像运动矢量的计算精度。

解决CDMA同步问题的可见光定位算法

为克服时分复用技术中需要时钟同步和频分复用系统不够灵活的问题,提出了一种基于码分复用技术的高精度可见光定位算法。算法在异步场景下实现了码元同步和可见光定位的过程,仿真结果表明,在覆盖房间80%以上的区域时,算法的平均定位误差为6.9cm,最大定位误差为11cm,适用于绝大多数室内基于位置信息的服务。此外,分析了系统定位精度与接收机视场角及接收机离地高度的关系。发现在一定范围内,接收机视场角越大,系统的定位性能越差;接收机的离地高度越大,系统的定位性能越好。

解决CDMA同步问题的可见光定位算法

为克服时分复用技术中需要时钟同步和频分复用系统不够灵活的问题,提出了一种基于码分复用技术的高精度可见光定位算法。算法在异步场景下实现了码元同步和可见光定位的过程,仿真结果表明,在覆盖房间80%以上的区域时,算法的平均定位误差为6.9cm,最大定位误差为11cm,适用于绝大多数室内基于位置信息的服务。此外,分析了系统定位精度与接收机视场角及接收机离地高度的关系,在一定范围内,接收机视场角越大,系统的定位性能越差;接收机的离地高度越大,系统的定位性能越好。

红外视频图像增强处理系统设计

为红外视频图像的实时增强设计了一套可应用于空间狭小环境中的小型化图像增强处理系统。以FPGA为系统核心,并使用CPLD对系统进行配置,简化了系统设计,使处理系统硬件更加紧凑,运行更加可靠。给出了系统主要功能模块的实现方法。在红外视频图像系统中使用,图像增强效果明显。

对张正友相机标定法的改进研究

针对鱼眼镜头所存在的畸变问题,提出了基于张正友标定法的一种改进的两步标定法。该方法把作为解析解求解出来的初始参数用非线性最小二乘法进一步完善,得到了内外参数,提高了初始数值的鲁棒性,并把切向畸变作为影响重建精度的考虑因素。实验结果与张正友的方法相比,改进的两步标定法快速收敛,并具有1.2σ的精度。

一种高光谱图像波段选择的快速混合搜索算法

由于高光谱图像的高数据维和大数据量,现有的波段选择方法大多不能同时具有良好的效果和较短的计算时间。提出了一种用于高光谱图像波段选择的新方法——快速混合搜索算法。该算法将全局搜索和局部寻优有机的结合起来,能够在较短的时间内获得最佳的波段组合,用于高光谱图像的目标分类识别。快速混合搜索算法克服了传统搜索方法在高光谱图像波段选择中的缺陷,能够在提高所选波段性能的同时节省大量的运算时间。分别利用200波段和126波段的AVIRIS对其数据进行了仿真实验。实验结果表明,快速混合搜索算法在所选波段性能和计算耗时方面都获得了令人满意的效果。

空间光学遥感器控制器机电热一体化设计

根据空间电子设备机电热一体化设计思想,设计了高分辨率空间光学遥感器的控制器,以验证一体化设计的优势和效果。概括了空间电子设备的一体化设计流程。针对空间光学遥感器控制器的研制提出了相应的一体化设计原则。说明了控制器的各电路板和大功率元器件的设计方案。通过热、力学仿真分析和试验手段对设计方案进行了验证。结果表明:控制器元器件的最高壳温在51℃以内,整机的前三阶模态均高于100Hz。设计方案完全满足热控、刚度等设计指标要求。

一种基于DSP+CPLD的低功耗实时红外成像系统实现方法

非致冷红外焦平面阵列(IRFPA)固有的非均匀性严重制约了系统成像质量,其输出动态范围大和监视器显示输出动态范围小也构成了矛盾。为解决这些问题,采用了复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计红外焦平面阵列输出驱动和视频编码芯片的显示时序,以高速低功耗数字信号处理器(DSP)为核心,实现了嵌入式红外图像实时采集与压缩校正硬件系统。提出了一种结合两点校正的灰度直方图统计阈值分段线性压缩变换算法,并进行了实验。结果表明,系统可以实时的对红外图像进行采集和压缩校正,处理后图像的非均匀性得到很好的校正,背景被抑制的同时目标和细节得到了增强。该方案简单可靠,电路功耗较低,可为小型化红外热像仪的研制提供参考。

基于旋转、平移和尺度不变的平稳小波图像增强

针对传统的离散正交小波变换对信号的起始位置比较敏感的特点,提出了具有旋转、平移和尺度不变的平稳小波变换,将图像变换到极坐标,采用方向能量函数确定图像主轴方位,并将图像主轴旋转到水平方向得到方向归一化的图像。然后通过对图像的重整和小波基的位移、伸缩、旋转,来消除位移和尺度的影响,得到具有旋转、平移和尺度不变的平稳小波变换。结合非线性增强算子以及Otsu自适应最优阈值估计方法,对图像进行增强。实验结果表明,提出的方法能够在增强图像的同时很好地保留图像的边缘信息,是一种有效的图像增强方法。

TDI CCD像元响应不一致性校正算法

线阵TDI CCD遥感相机的不一致性校正对获取高质量的图像来说具有重要意义。主要对TDI CCD像元响应不一致性的校正算法及其硬件实现进行了深入的研究。对CCD的噪声特性进行了详细的分析,给出了像元响应不一致性(PRNU:Pixel-response non-uniformity)的退化模型及校正算法,并对其计算精度进行了分析,在硬件电路上对校正算法进行了验证,详细分析了影响校正效果的各种因素。实测结果表明,校正后图像的信噪比得到显著提高。

梳状散热器结构和角度对大功率LED结温的影响

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent模拟了梳状肋片散热器的大功率LED灯的温度场分布。从散热器肋片高度、肋片间距以及灯具的照射角度三方面分析了散热器的散热效果。通过对比分析不同散热器的速度流场与温度场分布,得知当肋片高度为10mm、间距为4.1mm时散热器散热效果最佳。灯具的照射角度也会影响到散热器的散热性能,当照射角为90°时散热器性能最佳。

基于电磁兼容设计的光电设备接地问题浅析

接地设计是光电设备电磁兼容设计的重要组成部分,好的接地能够保护设备和人身的安全,保证光电设备正常可靠工作。地线造成电磁干扰的主要原因是它具有阻抗和感抗特性,这些特性在某些情况下会导致地环路干扰和公共阻抗耦合等电磁骚扰。从地线的特性出发分析地线干扰的成因,提出抑制地线干扰,提高电路电磁兼容性的方法。

主动光幕测速系统中光信号的模拟与探测实验研究

为满足主动光幕测速系统的测试需求,在分析弹丸光信号特征的基础上设计和研制了一种弹丸光信号模拟装置。通过该模拟装置生成了在不同环境条件下的弹丸反射光信号,其中包括弹丸形状、弹丸反射系数、背景光大小、弹丸速度、电磁干扰和蚊虫侵入等。利用这些不同的光信号对主动光幕测速系统探测单元的性能进行了测试实验,获得了弹尾时刻的最佳判决方式。通过与实地靶场实验对比,进一步验证了弹丸光信号模拟装置的正确性和探测单元的有效性。

便携式轮对外形检测装置数字信号处理器的实现

为了快速高精度地测量轮对轮廓的外形尺寸,开发了便携式轮对外形检测装置。该装置由便携式测量仪和计算机组成。在便携式测量仪中,利用数字信号处理器DSP,采用分模块、分资源的处理方法,以C语言程序为主和汇编语言程序为辅,实现了系统功能。给出了测量原理,并针对滚轮式外形测量的基本原理,给出了算法流程及误差补偿手段。由便携式测量仪和计算机分别给出了相应的处理结果和外形曲线。

油气水三相流产出剖面光纤持气率计的设计与理论研究

采用手工研磨的方法制作双纤锥形结构光纤探头,通过硬件电路实现用于油气水三相流持气率测量的光纤探针传感器的设计。室内实验结果表明,双纤结构的光纤探针持气率计具有光路简单、易于检测、稳定性好等优点。

高速相干光通信平衡探测器研究

通过对相干光通信平衡探测器原理及关键技术进行分析,设计了一套高速平衡探测系统,并在室内构建了相干光通信测试平台.测试实验发现：该平衡探测器可以实现不同速率的相干探测,可为相干光通信提供有利的条件.在2.5Gbps通信速率下直接探测时,单管灵敏度可以达到-26dBm,动态范围为-26~3dBm;在本振光为3dBm时,相干探测的灵敏度可以达到-46.5dBm,动态范围为-46.5~3dBm.

复杂背景下导弹目标的分光检测

针对电视制导系统从各种复杂自然背景和野战环境的图像中提取导弹目标信号的要求,从导弹目标和背景的光谱特性出发,提出了导弹目标的分光检测原理与方法,设计了双CCD分光检测光学系统,使含有导弹目标的图像进入主CCD,背景图像进入次CDD,最终由背景减法电路实现主次CCD图像相减,得到导弹目标图像。实验结果证明,该方法能可靠地从背景中检测出导弹目标。