AN INVERSE DESIGN OF ELECTROSTATIC FOCUSING FIELD FOR ELECTROSTATIC AND MAGNETIC IMAGING

An inverse design of electrostatic focusing field for electrostatic and magneticimaging is investigated.Using the potential superimposition theorem of electrostatic field inmulti-electrode system,a mathematical model has been developed and an optimization methodhas been introduced into computation for designing the electrostatic focusing field of the imagingsystem.

正交试验理论线聚焦电磁超声换能器优化设计

为提高线聚焦电磁超声换能器(LF-EMAT)的聚焦性能,通过有限元模拟进行27次八因素三水平正交试验。首先分析激励频率和焦线位置对聚焦性能的影响;然后采用正交试验方法分析永磁体宽度和高度、线圈宽度和高度、线圈匝数、最后一个线源位置、提离距离和激励电流对面内位移、面外位移、总位移的影响程度;最后选用最优参数组合建立优化后的模型并与原始模型进行比较。结果表明:在合适的范围内,激励频率越小,即线圈间距较稀疏,更有利于提高位移幅值;焦线位置小的线聚焦EMAT产生的SV波具有较好的聚焦性能和方向性;优化后电磁超声换能器涡流和洛伦兹力的瞬时最大值分别提高3.013倍和4.073倍,面内位移幅值增长为优化前的3.664倍。

热管式太阳能高倍聚光电池散热实验设计与仿真

太阳能高倍聚光电池的冷却设计课程注重实际工程应用,存在实验条件难以满足、设备数量不足、散热器设计繁琐等问题。针对这些问题,提出数值仿真和实验设计结合的教学理念,教学采用实验与模拟对照优化的教学过程,通过仿真灵活改变散热器结构提高模拟与实验契合度,增加实验成功率,减少实验误差。将数值模拟与实验结合可以使学生将多门课程的知识综合运用,既弥补高倍聚光实验的不足,又让学生掌握一定的数值模拟软件,提高了学生实践与创新能力。

空间相机调焦机构设计与分析

地面图像获取的主要手段为空间相机,目前广泛使用在军事、农业及深海等领域中实施探测。空间相机在运输、发射过程,或者在轨道中因为压力、温度等原因的影响,空间相机系统中的光学镜面都会产生相应的变化,如结构发生位移或光学镜片面型发生变化,这就导致在整个空间相机系统中各光学元件发生折射率的变化,继而引起焦面的位置偏移,最终出现空间相机成像质量降低情况。在此情况之下,需要一套设计完善的,能够补偿相机离焦的调焦机构。

基于超表面空间光调控的教学仿真实验设计

超表面通过亚波长尺寸结构组成单元引起的突变在波长量级的厚度内实现入射光的高效调控,在虚拟现实、波束赋形、超分辨成像等方面受到广泛专注。使用VirtualLab Fusion软件的建模仿真分析完成基于人工微结构的器件设计,以超透镜为例分析亚波长矩形结构对入射光造成的相位突变与振幅调制、结合聚焦光束所需相位分布得到具有指定焦距的超表面结构。通过实际案例将研究热点引入教学课堂,并对其中涉及的光学问题进行逐层分析,利用亚波长结构的微观响应与透镜的宏观分析进一步强化学生对几何光学与物理光学之间联系与区别认知,并为后续相关光场调控与传播仿真计算在实际问题的解决方面奠定理论基础。

X射线管的焦点仿真设计研究

在X射线管中焦点的形状和尺寸对影像质量起着决定性作用。本文使用CST Studio Suite软件进行仿真设计,研究了栅极电压和聚焦结构对焦点的影响,开展了焦点形成机理、电极结构与静电聚焦等理论分析,为X射线管的结构设计提供规律参照。

穹顶式建筑的声学设计

穹顶式建筑以它独特的美学及寓意深受建筑师的青睐,但其产生的声聚焦等声缺陷给设计师带来了挑战。本文介绍了三个穹顶式建筑的声学设计情况,并通过实际使用情况验证,总结出避免穹顶造型产生声缺陷的一些方法。

图像清晰度评价与变步长融合调焦方法

十字丝目标在CCD上的成像,一般受到环境光和光路的影响,不同位置的焦距产生的十字丝图像会存在边缘模糊和离焦的情况,使十字目标的中心点位置提取受到严重影响,传统的Sobel算法忽视边缘信息,并且容易受噪声影响,因此提出改进Sobel算子图像清晰度评价函数与粗细调焦结合的变步长两段式快速搜索自动调焦的方法。该方法首先利用图像的空间域评价图像清晰度,其次利用根据光学设计选用的两段式调焦方式。第一步进行粗调,先快速找到正焦位置附近,然后进行细调,直至找到正焦的位置。实验表明,该方法与其他算法相比,自动调焦失败率为2%,调焦时间为1 242 ms,调焦行程在-25~+30 mm之间。通过该算法将图像清晰度评价函数与两段式调焦方式结合进行自动调焦,准确性高,实时性好。

Z型极靴聚磁式磁齿轮设计与仿真分析

提出并研究一种Z型极靴聚磁式磁齿轮(ZP-FFMG).在该磁齿轮结构中,Z型极靴可以耦合转子端面和圆柱面的磁通.通过三维仿真可知,Z型极靴聚磁式磁齿轮中存在有助于传递转矩的轴向和径向磁通分量.对比分析传统聚磁式磁齿轮(FFMG)和Z型极靴聚磁式磁齿轮,结果表明,与传统聚磁式磁齿轮相比,Z型极靴聚磁式磁齿轮的传递转矩提高42%,转矩密度增加15 kN·m/m^(3),同时磁通密度也有改善.

杭州奥体中心体育游泳馆建筑声学设计

杭州奥体中心作为第19届亚运会的主场馆,成为杭州市举办国内外大型体育活动具有国际知名度的现代化场馆。其中,体育游泳馆由于建筑容积巨大、造型独特,存在混响时间长、语清晰度低等不足,甚至存在回声、声聚焦等声缺陷。本文解析了体育游泳馆的建筑声学设计过程,充分分析场馆实际情况,采取合理布置吸声构造等措施,有效地解决了混响时间长和声聚焦等声学问题。

复合材料层状薄板超声特征扫描成像检测

传统超声B扫描和C扫描成像方法不能满足复合材料的检测需求。简要介绍了超声特征扫描(F扫描)成像方法的原理、扫描系统的设计和聚焦探头的制作等。F扫描是以波形上升时间、下降时间、脉冲周期和频谱特性等波形特征或缺陷类型、形状和大小等缺陷特征为特征量进行信号提取和重构并最终成像的方法。试验样件为2 mm厚的复合层状薄板,在板中距上表面0.6和1.4 mm处的两层结合层中分别制作了三个最小直径为1.2 mm的分层缺陷。试验表明,设计的超声特征扫描系统可采用幅度成像、深度成像和底波成像方法成功检测出预制缺陷,并且可实现层析成像功能,还可用于层状薄板的密度和硬质合金的厚度成像,具有强大的功能和多种材料分析用途。

高功率速调管聚焦磁场设计研究(英文)

国产45 MW速调管是在原国产30 MW HK-1型速调管的基础上改进和发展起来的,其聚焦磁场设计也是参照30 MW速调管聚焦磁场设计并在其基础上加工改造完成。为此必须对旧聚焦系统进行改造,设计出符合需要的磁场分布,以满足45 MW速调管工作的需要。首先从理论上找出速调管工作时的理想磁场值,根据该磁场分布设计出相应的线圈结构;其次根据45 MW速调管的结构尺寸,对30 MW速调管的线圈支架进行改造,利用旧线圈和新支架组成新的聚焦系统;最后,根据理论模拟和测试结果,调整和优化各组线圈的电流值,给出速调管工作时的各组聚焦电源运行参考值。叙述了新聚焦线圈的理论设计和测试分析,包括新线圈支架的设计、水冷系统与线圈的结构安排和整体的测试结果,最后根据速调管高功率测试运行状态给出速调管工作时的聚焦线圈电流的参考值。

焊缝位置识别的图像处理方法设计

在基于视觉的自动焊接中,由于焊缝图像是复杂多变的,要准确得到焊缝位置选择合理高效的处理算法是非常重要的。针对这一问题为焊缝图像提出了一系列处理步骤,它包括中值滤波、自适应阈值二值化、孤点滤波、边缘检测,焊缝位置搜索五步,其中详细叙述了重要的自适应阈值二值化与孤点滤波算法。在每一步处理中都用了四幅完全不同的焊缝图像做了观察和对比,结果显示所选算法产生较好的处理效果。

基于Zemax的He-Ne激光光束聚焦物镜的设计

为了得到一个合理的He-Ne激光光束聚焦物镜,采用以正前凸型为基础的高折射率双片结构,应用Zemax软件进行优化设计,获得了弥散斑直径为0.002 mm的He-Ne激光聚焦物镜,该镜头只需校正轴上点球差。实验结果表明:设计的镜头比低折射率单片透镜得到的弥散圆直径更小,达到0.001 9 mm,球差被控制在-0.05 mm～+0.05 mm范围内,MTF曲线所围面积变大,中心点亮度增高,符合实际需要。

对焦式着陆探测相机光学系统设计

根据深空探测任务中对着陆器相机要求宽探测范围的需求,设计了一种对焦结构可见/近红外相机光学系统.系统采用准远心光学结构,由前固定组和后对焦组组成,前固定组属于一个无焦系统,后对焦组放于固定组后,当对远近目标成像时,移动对焦组可在像面上获得清晰成像,并且不同距离的目标对焦过程中,系统的焦距不发生改变.实验测得系统焦距为50mm,F数为8,谱段范围为400~1 000nm,能实现探测范围从0.8m到无穷远目标的清晰成像;成像质量高,光学传递函数接近衍射极限,畸变优于1%.对光学系统的公差进行了分析,表明该光学系统公差在现有加工水平下均能保证良好的成像性能,具有工程可实现性.研究表明该光学系统可应用于月球、火星、小行星等深空探测中着陆器的中等焦距的立体测绘相机.

单脉冲环焦天线和差一体化设计

分析了单脉冲环焦天线差通道性能较差的原因 ,推荐了适用的和差口径分布函数 ,得出了所需馈源差方向图计算式 ,提出了和差性能一体化设计步骤 .为了验证理论方法的正确性 ,以 3.5m变极化赋形单脉冲环焦天线为例 ,用本文提出的方法修改设计 ,使“和差矛盾”由 6.5dB减为 4.2dB ,差方向图分离角由 1 .9°降为 1 .4° .因此 ,使用特殊设计的单脉冲馈源可望将归一化差斜率提高到 1 .4.

超环面聚焦镜压弯装置的优化设计

介绍了同步辐射光束线中,超环面聚焦镜四点压弯装置的机械压弯原理,建立了四点压弯装置的数学模型·针对压弯柱面镜子午方向微小(最大挠度为10-2mm级)弯曲变形,给出理论圆弧线与实际压弯挠曲线之间误差非线性函数,采用CAE技术对误差函数的求解,优化了压弯点力学参量l,使误差函数取值最小·最后通过北京中能辐射光束线中超环面聚焦镜的工程实践,验证了优化设计的正确性·

基于图像处理的光学无热化设计效果检测系统

无热化设计是红外光学系统设计的一项重要内容,为了检测无热化设计的效果,提出了一种基于图像处理的红外光学系统无热化设计效果检测方法。利用此方法对被测光学系统进行自动调焦,记录其在不同工作温度下的焦点位置并进行分析,得到被测光学系统在不同温度下的相对离焦量。研制了某型无热化设计效果检测系统,介绍了其系统组成、测量离焦量的工作原理、自动调焦算法和调焦区域的选择,给出了实验结果。还提出了一种基于图像灰度梯度的复合聚焦策略并进行验证。实验结果表明,其调焦速度快,重复性好,精度较高,抗噪声干扰能力强。

水下等离子体声源的研究与设计

水下等离子体声源作为一种大功率水下脉冲声源,具备诸多优点,对于海洋资源开发及海上军事防务具有重要的战略意义。介绍了水下等离子体声源的基本原理、产生方式及定向聚焦技术,给出了水下等离子体声源的试验装置,详细地研究了系统各部件的设计原则和各个部件的参数配置,展望了水下等离子体声源的发展前景。本文结果来源于大量的水下等离子体声源设计经验。

毛细管等电聚焦分离蛋白质

采用均匀设计法进行未涂壁石英毛细管等电聚焦研究，考察两性电解质、甲基纤维素、四甲基乙二胺和牛磺酸几种组分对等电聚焦的影响，确定出了比较合适的浓度范围。当中性蛋白质迁移通过检测窗后，在进样端施加一低气压，从而使酸性蛋白质得到很好的分离，适用于较宽的ｐＩ范围。方法的重复性好，为蛋白质分离鉴定提供一种有力的工具。