高校院系智慧型办公室建设的探索与思考——以清华大学精密仪器系机关办公室为例

新时代高等教育不断向高质量发展深入推进,高校院系办公室也要随之开展探索,以“强化服务、提高站位、协同高效、智慧办公”为指导思想,开展智慧型办公室建设,努力实现办公室新的发展和突破。清华大学精密仪器系机关办公室尝试发挥信息化平台作用,保证管理体制科学化,以实现智慧化管理;依托“大办公室”运行模式,加强协同化和一体化建设,以促进智慧化运行;扎实推动工作的精细化建设,充分调动办公室人员职能的发挥,以做好智慧化服务,对当前高校院系智慧型办公室建设的探索具有一定的思考意义。

影响当前研究生就业地域分布的因素分析——以清华大学精密仪器系为例

研究生就业是实现研究生教育价值的关键环节。随着研究生招生规模的逐年扩大,就业问题日益严峻。"双向选择,自主择业"是高校毕业研究生的主要就业方式,这种方式具有较强自主性和较高自由度的特点,对毕业生选择就业地域及就业地域分布的平衡性具有重要影响。以清华大学精密仪器系为例,通过对该系近几年应届毕业研究生(包括硕士研究生和博士研究生)就业地域分布数据的统计研究,分析了高校毕业研究生就业地域分布的现状、特点及成因,为进一步提高就业引导工作质量提供可靠的参考依据。

通过加强本科生专业实践促进工科拔尖创新人才培养——以清华大学精密仪器系为例

社会实践是本科生综合素质培养中的重要组成部分,是增强本科生提高专业应用技能、学以致用的关键过程,更是本科生适应社会能力、成长成才的重要途径。本文从"三位一体"育人理念的角度对清华大学精密仪器系致力于开展具备较强的针对性、科学性、服务性和创新性的本科生专业社会实践的形式与效果进行了分析与总结,并为今后本科生专业实践工作的开展提供经验与建议。

微处理器内嵌式模数转换器在精密仪器中的应用研究

较系统地分析和研究了微处理器内嵌式A/D转换器在精密测量仪器应用中可能遇到的问题及解决方法 ,希望在合理利用、充分开发以及改善和增强微处理器内部集成资源方面具有一定参考价值。

高校工科院系研究生就业引导机制研究——以清华大学精密仪器系为例

近年来,就业引导机制作为高校影响学生塑造正确的职业价值观的重要途径,受到了广泛关注,因此如何建立科学合理的就业引导机制值得深思。为此,在对清华大学精密仪器系(以下简称"精仪系")毕业生就业进程、教育教学过程的反馈等相关数据进行统计分析的基础上,提出了高校工科院系结合自身特点完善就业引导机制的途径,指出了开展社会实践对该机制建设的重要性。

高精度NiCr/NiSi薄膜热电偶高温测试系统

针对航空发动机涡轮叶片和燃烧室内壁等高温恶劣环境下对温度测量的迫切需求,提出了一种基于薄膜热电偶的高精度测温方法。采用磁控溅射法在SiC衬底上制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶。完成了薄膜热电偶的设计与制备,并设计了一套高精度温度数据采集系统,主控芯片采用STM32,数据采集芯片采用16位高精度芯片ADS1118,实现了对高温恶劣环境下温度数据的实时采集。结果表明:设计制备的NiCr/NiSi薄膜热电偶能够实现-40~1000℃温度区间稳定测温,高精度测温系统与标准温度测量系统相比误差优于±0.4%,为高温恶劣环境下温度测量提供了有效且可靠的解决方法。

激光回馈精密测量技术及应用

介绍了激光回馈干涉的理论模型,阐述了激光回馈测量灵敏度高、装置结构简单、可自准直、能够对非合作目标进行精密测量的技术特点。分析了激光回馈测量相较传统干涉测量的优势,探讨了激光回馈测量技术在工业和科研领域中的应用方向,包括位移、角度、振动、绝对距离测量等,指出利用频率复用、偏振复用、(准)共路等技术可提高回馈测量的实际应用性能。最后展望了激光回馈技术的发展前景,为推动回馈技术的广泛应用提供借鉴。

“三位一体”育人理念在仪器学科人才培养中的实践

近些年来,“三位一体”已逐渐从一种人才培养模式上升到教育理念层面。该理念要求人才培养过程中保持价值塑造、能力培养、知识传授三者的不可分割性。在面向第二个百年奋斗目标进军的关键时刻,“三位一体”理念符合国家对创新人才培养提出的迫切需求。针对仪器学科人才培养过程中价值观引导不足的问题,作者采用“三位一体”理念对仪器学科人才培养开展了教育改革,对课堂和实践教学等环节进行了调整与优化,将价值塑造、能力培养与知识传授结合在一起,引导学生树立积极正确的价值观、塑造学生的家国情怀、培养学生的思辨能力和创新能力。实践反馈表明,“三位一体”教育理念对于培养符合新时代需求的仪器科学与技术人才具有重要的价值和意义。

面向头戴式三维显示的图像质量测评方法和系统

头戴式三维显示设备是虚拟现实、增强现实和元宇宙等领域人机交互界面的常用呈现载体,当前,面向头戴式三维显示图像质量测评的方法和系统依然较为缺乏。提出了基于人眼视觉特性的三维显示质量评价理论,设计了基于人眼视觉特性的三维显示质量测评方法和系统,实现了对头戴式三维显示深度表达能力、畸变、极限可分辨能力和视场角等参量的定量化测评。利用双目视觉原理测试深度表达能力,利用像点弯曲程度和多项式变换关系表示畸变程度,利用条纹MTF值和曲线谷峰比评价极限可分辨能力,利用小孔成像原理拟合视场角。针对两款待测试头戴式显示设备,测得的深度相对误差小于3.5%,畸变程度小于3%,视场角分别为77°1′44″和86°56′26″。测评结果与人眼主观感受具有高度的一致性,相关方法和系统具有较高的工程适用性,有望在头戴式三维显示质量测评与设计改进方面发挥重要的作用。

用于大尺度模型发动机高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统

针对大尺度模型发动机试验台工作时间短(~百毫秒到秒量级)和激光能量要求高(>1 mJ)的特点,常规的紫外激光系统不能满足发动机燃烧流场精细化测量需求,要求用于高频平面激光诱导荧光(PLIF)测量的紫外激光系统同时满足脉冲串时间间隔短和激光输出能量高,并且系统具有高可靠性和环境适应性。设计了一套用于真实发动机地面试验台高频PLIF测量的脉冲串紫外激光系统,能够获取有效的火焰动力学数据。脉冲串紫外激光系统采用自主研制的脉冲串模式激光器泵浦染料激光器,具备能量监测、波长监测和片光分布监测等功能,可以校正激光参数对测量结果的影响。其中脉冲串模式激光器采用电光调Q、脉冲串模式和MOPA技术,使输出的泵浦激光具有高脉冲能量(~50 mJ@532 nm)、短脉冲宽度(~10.8 ns)和较高的脉冲串频率(20 Hz)。脉冲串紫外激光系统的串时间间隔为50 ms,是国外激光器脉冲串间隔时间的1/200;系统整体转换效率为6%,紫外单脉冲能量为2.95 mJ@283 nm,是国外连续脉冲激光器典型能量值的7倍。为满足发动机地面试验台测量需求,自主集成了工程可用的高可靠性移动式10 kHz PLIF测量系统,具有抗震、防潮和防尘等功能,提升了高频PLIF系统的环境适应能力。国内首次在中国空气动力研究与发展中心的脉冲燃烧风洞上实现了大尺度模型发动机燃烧流场远距离大视场成像测量(~15 cm),获得了高信噪比的氢燃料及乙烯燃料高动态燃烧过程可视化结果。未来可结合光谱图像特征提取与分析方法对其燃烧状态和动态过程开展研究,为发动机复杂流动燃烧机理研究、CFD仿真和发动机设计水平提升提供支撑。

应用于标准电容装置的高精度温控系统设计

在引力波探测的相关技术任务中,需要研究设计标准电容装置用于电容位移传感电路的标定测试。为了保证标准电容装置的高精度和高稳定性,设计了配套的大体积高精度温控系统。该系统由保温腔体、温控主机、上位机3个部分组成。温控主机是整套控制系统的核心,包含主控电路板、高精度线性电源、有机发光二极管(OLED)显示屏、通信接口、用户界面(UI)等,系统使用模糊PID控制算法进行温度控制。实验结果表明,温控系统的短期温度控制稳定性(24 h)能够达到±0.002℃。使用该系统给标准电容装置提供环境保障,能够实现10 h下2 aF(10-21 F)的短期稳定性。

NIM-Sr2锶原子光晶格钟物理系统研究

锶原子光晶格钟在基础物理研究和时间频率精密测量领域中占有重要的地位。中国计量科学研究院在第1套锶原子光晶格钟NIM-Sr1的基础上,开展了进一步提升光钟性能的研究,研制出了第2套锶原子光晶格钟NIM-Sr2。NIM-Sr2的物理系统在量子参考体系制备、钟激光探寻及系统频移评估等方面进行了重新设计。在原子炉和磁光阱之间新增真空差分结构,使原子炉的运行对磁光阱区域真空压力的影响降低到1×10^(-8) Pa;将塞曼减速器中的通电线圈替换为永磁铁,优化了水冷反亥姆霍兹线圈的缠绕方式,并向外延伸塞曼减速器通光窗口,把磁光阱区域环境温度的不均匀性降低到了0.166 K。系统频移评估表明,这些物理系统的改进显著减小了NIM-Sr2的系统频移不确定度,达到了7.2×10^(-18)。

用于引力波探测的星间激光干涉测量模拟系统

星间激光干涉仪具有比地面干涉仪更长的干涉臂(10^(6)km),能够探测更低频段0.1 mHz~1 Hz的引力波。星间激光干涉仪具有典型的应答式外差干涉仪结构,其本质是一个光学锁相环。在地面环境下搭建模拟的星间激光干涉仪,成功将从激光器的频率锁定到稳频的主激光器频率上。结果显示:锁相环的锁定时间超过2×10^(4)s,满足了低频信号的探测条件;在较短位移和较长位移的不同条件下,干涉仪无粗大误差。经过分析得出:温度、气压等环境扰动带来的噪声是制约干涉仪精度的关键因素。

自适应视觉惯性地磁紧耦合定位系统

为了解决视觉惯性组合导航系统绝对航向信息缺失与姿态发散的问题,进一步提升系统定位精度,设计并实现了针对未知磁场环境下的自适应视觉惯性地磁紧耦合定位系统。基于常用的三轴磁力计内外参数联合标定原理,提出了一种地磁信息全局及帧间约束残差构建方法。通过磁强度差异动态调整融合权重,利用非线性优化方法设计视觉/惯性/地磁紧耦合系统实现自身运动状态估计。最后,在校园环境下开展户外实验。实验结果表明:该系统能够在部分建筑及车辆磁场干扰环境下稳定运行,定位精度均优于0.8%(RMSE),相比于VINS位置误差平均降低了约24%,且具有良好的实时性。磁力计及自适应融合方法的引入可以有效改善现有视觉惯性导航系统的定位性能,为无人系统提供高可靠性的实时定位结果。

“双一流”背景下高校工科人才队伍建设——以清华大学精密仪器系为例

高校人才队伍建设工作对国家"双一流"战略规划具有非常重要的作用,影响到中国高等教育各项事业的长足发展及高校综合改革的推进,是提升高校核心竞争力和可持续发展能力的重中之重。以清华大学精密仪器系为例,分析了目前高校工科院系在人才队伍建设中遇到的一些困境,从高层次人才引进、人才队伍培养、人才服务工作等方面,探讨了与世界一流大学和一流学科相匹配的工科人才队伍建设的方法和途径。

风起于青萍之末 浪成于微澜之间——漫谈30年科研:激光谐振仪器体系的建立

科学方法研究是比获得成果更基础的工作,此文是一篇总结作者30多年科学研究路径和概括研究成果相兼的论文。作者从几个基本的激光物理问题出发,通过改变激光器谐振腔的结构,在腔内/外增加元器件,逐步发现了两镜激光器、三镜激光器腔调谐中的诸多物理规律,并据此研制成多种激光精密测量仪器。概括了整个研究过程中作者科学研究的基本理念,简述了作者研究激光中发现的物理现象,总结了建立的激光谐振仪器的科学体系。

试论大学生的学习动力系统

今年4月中旬,高等工程教育第三次理论讨论会在南京举行。会议的主题是“新时期工科大学生的身心特点及其发展规律”。运用心理学的成果和方法来研究高等学校的思想政治工作、教学工作和管理工作,这是一个良好的开端。到会各校代表在调查研究的基础上,积极向会议提交论文。尽管论文中的样本容量是有限的,统计分析是初步的,但仍可从中得到一些启示。为此,我们选编了这个专栏,希望能引起读者的兴趣。

卫星姿态控制系统故障预测方法综述

结合目前卫星姿态控制系统(ACS)故障预测技术的迫切需求,回顾了故障预测技术研究进展,归纳梳理了知识驱动方法和数据驱动方法的特点,总结并指出了卫星姿态控制系统故障预测技术面临的技术难点。在此基础上,重点阐述了知识和数据联合驱动方法在当前和未来的关键问题与解决途径,从知识和数据并行模式、引导模式、反馈模式三个分支给出了相应关键技术后续发展的方向与思路。

基于MPPT方法的微能源光伏系统设计

针对无线传感器网络中的节点通过电池供电造成的成本增加以及特殊情况下更换电池困难的问题,通过分析现有的能量收集技术,采用开路电压法,设计了基于MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)控制的自供电微型光伏电源系统,提高了能量收集效率,降低了成本,缩小了体积,提高了系统集成度。结果表明,在输出功率为4.8~100.0mW的范围内,太阳能收集电路的效率都可以达到88%以上,并且系统尺寸较小,为54mm×33mm。