基于ZEMAX的气体光学吸收池的设计与优化

基于光谱吸收法的瓦斯实时监测系统的核心器件是开放式光学吸收池,根据矩阵传输理论和q参数的ABCD法则,设计了由2个相对的C-Lens组成的光学吸收池结构,并在ZEMAX的物理光学模式下实现仿真与优化。由理论分析得到结构的初步参数并在ZEMAX中进行优化,并使用合适的优化操作数对像差进行校正,经过逐步优化得到工作距离为100.39 mm的吸收池结构参数。高斯光束从一端光纤输出的束腰半经为5.2μm,经C-Lens聚焦和准直后,耦合到另一端光纤的束腰半经为5.48μm,该光学吸收池对甲烷近红外激光的耦合效率达到92%。通过实验验证了该光学吸收池的稳定性和高耦合效率,适用于甲烷气体的开放式光学气体传感和在线监测。     

无线传感器网络节点复制攻击和女巫攻击防御机制研究

在无线传感器网络(WSNs)中,节点复制攻击和女巫攻击可扰乱数据融合和阈值选举等网络操作.发起这两种攻击需先通过邻居发现认证过程.考虑到在WSNs中发起邻居认证是不频繁的,提出了一种基于单向密钥链的ID认证防御机制(OKCIDA),降低攻击者在任何时间段发起这两种攻击的可能性.然后基于椭圆曲线离散对数问题,构造对称参数,并组合OKCIDA和利用节点邻居关系,提出了一种无需位置的邻居认证协议(LFNA),以阻止复制节点和女巫节点成功加入网络.最后给出了安全性证明和分析,并在安全和开销方面将LFNA与已有典型防御方案进行了比较,结果表明该方案具有一定的优势.     

基于有限元模型的超声切割刀优化设计

超声切割刀在材料加工领域中有广泛的应用前景,可用于切割各种复合材料等硬脆材料。该文利用ANSYS有限元分析软件建立超声切割刀的有限元模型,对其进行模态分析和谐响应分析。仿真结果显示,超声切割刀在40kHz频率附近存在轴向纵振模态,其振动节点位于安装环和压电陶瓷中心线上,符合设计要求。基于有限元模型研制超声波切割刀,通过阻抗分析仪与激光多谱勒测振仪对换能器的固有频率与响应进行测试,获得的超声切割刀阻抗曲线平滑,谐振频率为40.261kHz,设计误差为0.83%,最大振幅达到14.52μm,结果与有限元计算相互吻合。     

基于单目视觉的行车环境安全预警系统设计

文中设计了基于机器视觉的行车环境安全预警系统,采用包含视频图像采集、行车环境检测以及行车环境安全预警3个功能模块的系统结构,重点研究并提出了新的行车环境识别方法,包含车道线提取和前方车辆检测方法,并对系统硬件架构及软件流程和算法进行说明,实现高速公路行车环境的识别并进行危险警示。实验结果显示,系统能够准确地对前方车道线和车辆进行检测,实现设计效果。     

基于移动互联的车联网监控调度系统架构的设计与实现

为了提高车辆的有效利用率和车辆运行的安全性以及处理突发事件的能力,加强对车辆和司机的管理,利用物联网感知技术和GPS技术,通过对车联网无线数据通讯的数据感知和采集,实现车联网监控调度系统架构.重点研究了车联网总体结构、车联网的关键技术、车联网监控调度系统功能结构的设计、监控调度系统的功能模块和物理结构.应用结果表明,该方案结合GPS/GIS定位,实现车辆的计算机智能调度,提高管理水平和效率.     

距离保持水平集在汽车门锁图像分割中的应用研究

针对基于机器视觉的汽车门锁装配尺寸检测系统中摇臂距离的检测问题,研究了距离保持水平集的图像分割算法。该算法是将轮廓表示为一个符号函数,符号函数的零水平面与实际轮廓相对应,并在能量泛函中加入了内部能量泛函,表示两个函数之间的差异。实验表明,与一般的基于边缘检测的图像分割算法相比较,该算法能够很好的解决汽车门锁图像中摇臂外弧线分割问题,提高了汽车门锁检测系统的精度。同时,该算法也可应用到其他类似工业装配件局部图像分割中。     

基于机器视觉的点餐自动提示器设计

针对在外就餐中的盲目消费,不健康饮食等问题,提出基于机器视觉的点餐自动提示器系统;从组成系统的关键软硬件技术入手,基于光源设计、镜头及图像采集卡的选择、图像处理控制系统的设计集成,分析了系统的工作原理,设计了系统的原理结构,并在此基础上进行了原型设计;最后通过对原型系统实践应用得到的数据分析,表明该设计有助于实现科学点餐,文明就餐的预期目标,在成本得到进一步控制的前提下具有一定的应用前景。     

氧化铝陶瓷局部活化及选择性化学镀铜的研究

为解决陶瓷表面局部化学镀存在的问题,研制了一种针对氧化铝陶瓷局部化学镀铜前处理用的活化胶,其由具有活化能力的银盐(或钯盐)和粘稠的复合物有机载体组成.将活化胶印于氧化铝陶瓷表面,经500℃高温烧结形成局部活化层后,可直接置于化学镀液中进行镀铜处理,得到与印刷图形一致的局部镀铜层.利用电化学工作站测定样品在化学镀铜溶液中电位随时间的变化情况,考察不同活化条件对Cu2+还原的催化活性,利用SEM/EDS进行表面形貌及成分分析,确定了活化胶中银盐和钯盐的适宜浓度.结果表明,该两种活化胶应用于氧化铝陶瓷表面化学镀铜的活化工艺,可实现敏化活化的一步化,使陶瓷表面局部化学镀工艺流程简化,成本降低,具有较高的实用价值.     

Atmospheric Plasma-Sprayed Hydroxyapatite Coatings with (002) Texture

Hydroxyapatite (HA) coatings are being widely used in biomedical applications owing to their excellent biocompatibility and osteoconductivity. Recent studies have demonstrated that the crystallographic texture plays an important role in improving the chemical stability and mechanical properties of HA coatings. In this study, optimized APS parameter was selected to deposit HA coatings with strong (002) crystallographic texture, high phase purity and enhanced melting state. Cross-sectional SEM images show uniformly distributed columnar grains perpendicular to the coating surface. To study the formation conditions of columnar grains, coatings with distinct microstructure were deposited with different spray parameters. Moreover, HA coatings were deposited on substrates with varying temperatures such as 25, 300 and 600 °C at a long stand-off distance to evaluate the role of the substrate temperature in the formation of columnar grains. The results indicate that completely molten in-flight particles and slow cooling rate are necessary conditions to form a strong crystallographic texture. The present study suggests that the crystalline structure of HA coatings deposited and formed by APS could be well controlled by modifying spray parameters and substrate temperature.     

温度对40Cr13钢等离子表面渗铌层组织的影响

为提高马氏体不锈钢的耐蚀和耐磨性能,选择40Cr13不锈钢为基材、纯铌板为靶材,采用双辉等离子表面冶金技术在不锈钢表面制备合金化层.用SEM、GDOES、XRD等方法分析渗铌温度对铌合金层组织、成分、相组成、表面形貌及硬度的影响,并对渗层形成机制及表面硬化机理进行了研究.结果表明:在900~1 000℃形成的铌合金层组织均匀致密,合金层主要由Nb2C、Nb C、Fe2Nb、Cr2Nb及铌组成;合金层表面粗糙度随渗铌温度的提高而增加;合金层厚度随渗铌温度改变发生不同变化规律,950℃渗铌形成的渗层约13μm,900和1 000℃渗铌后合金层厚度均为7μm左右;不同温度渗铌后试样的表面硬度与基体相比均有较大幅度的提高,1 000℃渗铌后试样表面硬度高达约985 HV0.025,900℃渗铌后约758 HV0.025,而950℃渗铌后表面硬度最低,约698 HV0.025.