基于双ADSP-TS201的波前信号处理试验平台设计

在分析波前信号处理算法特点后,介绍了ADI公司的高性能处理器ADSP-TS201结构和性能,以两片ADSP-TS201芯片为核心设计了用于波前实时信号处理的自适应光学波前信号处理系统,为自适应光学技术的发展提供技术支持.     

多ADSP-TS201红外弱小目标实时 检测跟踪系统的硬件设计

介绍了红外弱小目标实时检测跟踪系统的硬件设计。重点介绍了系统中信号处理模块部分的设计,该部分采用Analog Device公司的600 MHz高性能数字信号处理器ADSP-TS201,四片ADSP-TS201以松耦方式互联,构成并行信号处理模块。该模块定点运算的峰值速度可达到19.2 GMAC(16Bit),浮点运算的峰值速度可达到14.4 GFLOPS。为完成对序列红外图像中弱小目标的实时检测跟踪处理提供了硬件平台。     

机动式车载自适应光学波前处理器的设计

为满足机动式车载自适应光学系统的需求,设计了专用的波前处理器。该波前处理器采用波前处理主板、波前处理子板和DA转化板相结合的硬件架构,由光纤作为通信载体。在满足功能需求的同时提高了系统的可靠性;波前处理器是自适应光学系统闭环控制的运算中心,其运算延时直接影响系统的控制带宽。本文提出一种基于FPGA的多线流水自适应光学实时波前处理方法,实现了波前斜率计算、复原运算和控制运算。结果表明:对于两级精密跟踪,97个子孔径以及97单元变形镜的自适应光学系统,系统处理延时为506.25μs,满足系统1 500Hz的实时波前处理需求。     

基于FPGA的自适应光学波前处理算法

针对自适应光学系统对波前处理计算量和实时性要求的提高,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自适应光学系统波前处理算法。该算法利用核心处理模块重复利用的方式完成波前斜率计算,利用矩阵与向量相乘的可分解性完成波前复原计算。在像素时钟的同步下,完成整个波前处理,给出促动器所需的促动量。以一片Virtex-4LX80FPGA作为主核心处理芯片进行了实验验证,结果表明:该算法可降低50%的硬件资源,提高了系统波前处理能力;另外,算法可实现在当前帧结束前完成整个波前处理运算,提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制带宽。在室内的Shack-Hartmann波前传感器的的自适应光学系统上进行了激光光源的校正实验,结果显示光源能力集中度有了明显的提高。     

961单元自适应光学系统波前处理器

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理器在输出规模、处理速度和控制带宽方面的要求,研制了千单元级自适应光学系统.设计了一种由主控计算机、波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合,输出规模最大可达1200单元的自适应光学系统波前处理器.采用大规模逻辑器件作核心处理芯片,用多线并行流水算法缩短波前处理延时,提高系统控制带宽.对设计完成的波前处理器进行了基于961单元变形镜的开环展平实验以及基于137单元变形镜的闭环校正实验.实验结果显示:系统最高采样帧频为2000 frame/s时,波前运算延时为20.96μs,表明文中提出的硬件扩展和多路并行流水算法对于大规模自适应光学系统波前处理可行且有效.     

349单元自适应光学波前处理器

为了满足大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统校正频率和成像质量的要求,本文设计了一套349单元自适应光学波前处理系统,该系统在349单元变形镜自适应光学系统上实现了1 500Hz的波前校正频率。设计了以控制计算机、FPGA波前斜率处理器、GPU矩阵乘法处理器以及模块化数模转换机箱等作为主要部件的实时波前处理器,报道了349单元变形镜自适应光学系统对动态像差的闭环校正结果,实验中对模拟大气相干长度r_0为6cm,格林伍德频率为160Hz的大气湍流实现有效校正,自适应光学系统闭环后,波前像差的1 000帧平均均方根值由1.07λ(中心波长600nm,后同)下降至0.11λ。本文设计的349单元变形镜自适应光学系统能够在1 500Hz的波前校正频率下有较高的成像质量,波前处理延时优于235μs。功率谱分析结果表明自适应光学系统对100Hz以下的波前畸变具有明显的校正效果。     

自适应光学系统波前处理算法的优化

考虑自适应光学系统对波前处理计算量和实时性的要求,对原有基于块运算的波前处理算法进行了改进和优化,提出了一种自适应光学系统波前处理算法.该算法基于重复利用核心模块的方式完成波前斜率计算,利用矩阵与向量相乘的可分解性完成波前复原计算.在像素时钟的同步下,完成整个波前处理运算,给出促动器所需的促动量.采用一片Virtex-4 LX80现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理芯片进行了实验,结果表明该算法对于同样规模的自适应光学系统可降低约为50％的硬件资源,提高了系统的波前处理规模;与原算法帧同步结束后有338 μs的计算延时相比,本文提出的算法可在帧同步结束前完成整个波前处理的运算,提高了自适应光学系统的控制带宽.利用改进后的算法在原系统上进行了室内的光源校正实验,取得了很好的效果.     

基于实时波前信息的图像复原

提出了一种基于PIX总线的千单元可扩展波前探测图像恢复技术.采用波前探测与图像恢复相结合的方式来克服大气扰动和系统像差对图像分辨率的影响,满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求.首先利用波前探测的方法得到波前相位畸变量,再由此恢复退化图像.其核心部件-波前处理器则采用波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合的方式来满足不同光学系统对波前处理规模的需求,波前空间采样散可扩展至千单元数量级.系统在室内进行了激光光源图像恢复实验,使激光光源的能量集中度提高50％左右;在室外对恒星和0.6″的双星图像进行了恢复,其半高全宽下降了约80％.系统采用大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为波前处理的核心器件,实现了波前探测的实时处理和透过大气成像的退化图像的高分辨率图像恢复.     

基于射频技术的穿戴式医疗仪器的设计

本文介绍了一种基于射频技术的穿戴式医疗仪器的设计.该设计采用nRF905射频芯片实现生理信号的无线传输.同时,相对于其它类似研究,本设计充分考虑了用户生理信息无线传输时的安全性,在数据传输前进行了AES加密处理.最后,在实验中对心电和脉搏波进行了监测,实验结果表明本设计能够实现生理信号实时、安全、准确的无线传输.     

外差探测系统波前校正实验研究

湍流效应是限制相干光通信系统性能最重要的影响因素。使用夏克-哈特曼波前传感器、变形镜和波前控制器组成自由空间相干光通信波前校正系统,对光波经过大气湍流后的畸变波前进行实时校正,其大气湍流是用基于修正Hill谱生成的不同强度随机相位屏模拟的。实验结果表明,波前校正系统实现闭环后的波前误差峰谷值(PV)小于0.8μm,均方根值(RMS)小于0.05μm,斯特列尔比(SR)大于0.8。若将以上波前校正系统应用到相干光通信系统中可使误码率可以降低到10~(-12)数量级,提高了系统的通信性能。这将为自由空间光外差探测系统搭建实际链路提供了可靠数据参考。     

铝硅钛合金疲劳裂纹扩展行为研究

以电解铝硅钛中间合金为主要原料，熔炼与ZL101A合金成分基本相同的合金AST101，对比研究了AST101和ZL101A合金的疲劳裂纹扩展行为。在应力比R=0.1和0.5的试验条件下，AST101合金的抗疲劳裂纹扩展能力不如ZL101合金。金相分析表明，AST101合金的铁含量较高，在合金中形成了脆性针状富铁相，该相自身的断裂和与基体的脱粘促进了合金疲劳裂纹的扩展，此外，AST101合金的微观组织特性影响了疲劳裂纹的闭合程度，也降低了合金的抗疲劳裂纹扩展能力。     

2050热轧卷筒扇形板激光熔覆修复

设计选用BLA106合金粉末及BLA101合金粉末,利用激光熔覆技术对2050热轧线卷筒扇形板楔块接触面磨损和勾头裂纹进行了修复。BLA106合金粉末激光熔覆后的合金与基体材料通过耐磨性能对比试验表明,BLA106合金比基体材料耐磨性能提高了5倍;BLA101合金粉末激光熔覆后,合金与基体材料通过性能对比试验表明,BLA101合金延伸率比基体材料提高了1倍。BLA106合金粉末可以被应用于扇形板的楔块接触磨损面的修复,BLA101合金粉末可以被应用于勾头裂纹的修补。     

亚胺及其相关离子在区分赖氨酸和谷氨酰胺残基中的应用

完全从头测序要求区分肽段中的同量异序氨基酸谷氨酰胺和赖氨酸,而这通常需要借助高分辨质谱。谷氨酰胺和赖氨酸都可以产生m/z 101亚胺离子和m/z 84亚胺相关离子,尽管已知赖氨酸亚胺离子m/z 101有时强度较弱,以及m/z 84离子可预示赖氨酸的存在,但该特征能否用于区分赖氨酸和谷氨酰胺仍存在争议。本工作以合成肽段和蛋白质胰酶水解肽段为研究体系,利用基质辅助激光解吸电离的高能碰撞诱导解离模式产生的亚胺及其相关离子的相对强度区分这两种氨基酸。结果表明：谷氨酰胺更易产生m/z 101离子,而赖氨酸更易产生m/z 84 和m/z 129离子。对于不同时含有赖氨酸和谷氨酰胺的肽段,使用m/z 84离子与亚胺离子m/z 101的相对强度比值,而非它们的绝对强度,以及m/z 101离子的测量值,可以直接判断序列中存在的是赖氨酸还是谷氨酰胺。对于含有谷氨酰胺,并以赖氨酸结尾或含有漏切赖氨酸的肽段,该强度比可为序列中谷氨酰胺的个数和位置提供参考。因此,低质量区提供的亚胺及其相关离子信息有助于区分赖氨酸和谷氨酰胺。     

挤压铸造法对(Al63Cu25Fe12) p/ZL101复合材料性能的影响

研究了挤压压力和浇注温度对(Al63Cu25Fe12)p/ZL101复合材料性能的影响.结果表明:当挤压压力为50-100 MPa时,复合材料的抗拉强度、伸长率和硬度会随着压力的增加而增大,然而当挤压压力为100-150MPa时,随着压力的升高,其综合力学性能会随之下降.此外,复合材料的力学性能会随着浇注温度的升高而提高,但温度不能超过760℃.当挤压压力为100MPa,浇注温度为720℃时,复合材料的综合力学性能最优.最后,选择合适的热处理工艺来进一步提高复合材料的力学性能.     

基于爆破试验数据对腐蚀管道剩余强度评定方法的验证

为验证腐蚀管道的剩余强度评价方法,收集了63组腐蚀缺陷管道全尺寸爆破试验结果。基于这些全尺寸爆破试验数据,分别使用ASME B31G、DNV RP-F101及PCORRC等评定方法计算管道失效压力,并用图表定量地示出各种方法的计算误差。结果表明,ASME B31G有很强的保守性,但这种方法在预测中高强度等级管道的剩余强度时也会出现不安全的评价结论。DNV RP-F101及PCORRC两种方法的差别不大,其保守性也较小,比较适用于中高强度等级的管道的剩余强度评价。但这两种方法在应用于中、低强度等级的管道时,都会产生不安全的评价结果。PCORRC的评价结果略好于DNV-RP-F101方法。应发展中高强度等级管道的缺陷安全评定方法。     

ZL101A在铸造生产现场的一次熔炼技术

以高压开关用ZL101A铸件的熔炼工艺为例,对ZL101A在铸造生产现场的1次熔炼工艺进行了研究,并介绍了具体的工艺措施.采用该工艺后,可减少1次ZL101A的熔炼过程,在降低烧损、节省能源的同时,降低了ZL101A熔炼的总体成本.采用ZL101A在铸造生产现场的1次熔炼技术,不影响铸件的机械性能,采取适当的工艺措施,还可以使铸件得到良好的机械性能.     

基于Mask R-CNN的铁谱磨粒智能分割与识别

针对铁谱图像因背景复杂、尺寸分布广、颗粒重叠等导致难以精确分割与识别的问题,以相似度高的疲劳剥块、严重滑动磨粒、层状磨粒共3种异常磨粒作为研究对象,提出基于深度神经网络模型Mask R-CNN的对多目标铁谱磨粒进行智能分割与识别的方法,并对特征提取层分别选用深度不同的残差网络ResNet50和ResNet101进行对比试验。实验结果表明,基于迁移学习方法的Mask R-CNN+ResNet101模型能够在复杂背景下对多目标、多类型、多尺寸的相似磨粒进行有效分割与识别,测试集的平均精度高达76.2%,模型具有较好的泛化能力。     

101-J空压机入口改造

对某公司二化肥合成氨装置空气压缩机入口进行了改造，达到提高空压机打气量、稳定设备运行的目的。