为使YIG磁性薄膜应用到Si集成电路中,利用Sol-Gel技术晶化温度低的特点,结合快速热处理(RTP)工艺在Si基上制备了Y2.97Bi0.03Fe5O12薄膜.讨论了Sol-Gel工艺薄膜制备条件的优化,使用原子力显微镜(AFM),X射线衍射仪(XRD)和交变梯度磁强计(AGM)研究了RTP工艺对薄膜样品表面形貌、晶相结构及静态磁性能的影响.结果显示:Sol-Gel技术有效降低了薄膜晶化温度,RTP热处理工艺对Y2.97Bi0.03Fe5O12薄膜结晶温度、晶相结构没有影响,对表面形貌影响较大,从而使薄膜静态磁性能略有降低,但通过低温退火可有效改善RTP工艺对薄膜磁性能的影响.

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了Nd(Tb,Dy)Co/Cr薄膜.X射线衍射仪分析结果表明溅射制得的Nd(Tb,Dy)Co薄膜为非晶结构.振动样品磁强计(VSM)测试结果显示NdTbCo薄膜垂直膜面方向矫顽力与剩磁矩形比分别达到308.8kA/m和0.732,而平行膜面方向矫顽力与剩磁矩形比分别仅为22.3kA/m和0.173,这表明NdTbCo薄膜具有垂直磁各向异性.随着Nd掺杂量的增加,Nd(Tb,Dy)Co薄膜的矫顽力逐渐降低,克尔旋转角与反射率则逐渐升高.(NdxTb1-x)31Co69的克尔旋转角和反射率分别从x=0的0.2720°,0.2616,上升到x=0.338的0.3258°,0.3320.(NdxDy1-x)33Co67的克尔旋转角和反射率分别从x=0.210的0.2761°,0.3054,上升到了x=0.321的0.3231°,0.3974.Nd掺杂量对克尔旋转角的影响可用Nd(Tb,Dy)Co的亚铁磁结构进行解释.

在分析液晶显示(LCD)控制器总体结构的基础上,阐述了用异步FIFO(先进先出)电路来解决显示存储器的并发访问和异步时钟域问题.给出了FIFO电路结构,并对其工作原理进行了分析.为减小亚稳态的出现几率,提高电路的工作稳定性,提出了两种方法来优化FIFO电路.一是用格雷码代替二进制编码,因为格雷码在任意两个相邻的数之间转换时,只有一个数位发生变化,这样可以有效缩短过渡周期.二是用两级触发器来同步输入的异步信号.FIFO电路使用VerilogHDL语言实现,并用Modelsim进行仿真.该设计已经成功运用到一款针对手持设备应用的LCD控制器中,测试结果表明该控制器工作正常,画面稳定、清晰.

基于二氧化钒薄膜在约68℃半导体和金属间的可逆相变,通过控制温度来实现高透过率到高反射率的转换,实现对光的调制作用.通过表面微机械低热质单元来实现隔热,保证各单元在无串扰的情况下具有独立的开关功能.在工作过程中,单元的温度通过单元上的集成电阻或空间寻址热辐射源来控制.采用微机械工艺成功制备出32×32二氧化钒热光效应光调制器阵列,该热光效应调制器由于没有可移动的部件,其最大的优点就是高可靠性和低制造成本.

基于可调谐激光器和半导体光放大器中的交叉增益调制效应,实现了宽带可调谐全光波长转换器,采用单端耦合半导体光放大器改善波长转换的输出消光比特性.在10Gbit/s可调谐波长转换实验中,转换输出在1528~1563nm范围内可调,在适当条件下,可使在整个调谐范围内输出消光比大于10dB,转换效率大于0dB.该机制的波长转换在向上转换时能够得到较好的眼图,向下转换时眼图效果较差,噪声特性恶化明显.

对比静电驱动与磁驱动,发现只有当驱动器的间距小于1.75μm时,静电能密度才处于优势地位,而大于此间距后,磁驱动将表现出主导地位.在此基础上,为了设计出具有较大运动范围的光开关,提出了一种新的基于MEMS技术的磁驱动形式,采用溅射、激光镀覆等方法在衬底上制备磁性薄膜,并通过外加磁场实现开关动作.对采用永磁材料和软磁材料这两种情况下光开关的静态行为进行了分析和模拟.结果显示,尽管使用不同类型的磁性材料会对开关的响应产生影响,但其最大转角都可达到80°,远远超过静电驱动光开关所能实现的程度,同时它还避免了静电驱动中常见的结构“塌陷”现象.

在增益模型的基础上,考虑平方色噪声,把泵噪声实部虚部间的关联强度λp引入光强的朗之万方程,分析λp作为一个新的重要参数对光强的定态几率分布Qst(I)的影响.发现λp在不同的参数下显著改变光强的定态几率分布曲线,并且得到一个新的现象,即当两个不同的关联强度值λp1和λp2满足方程λ2p1+λ2p2=1时,光强的定态几率分布曲线重合.同时研究了当关联λ存在时,其他参数对光强定态几率分布的影响.

在WienerChop算法的基础上,提出了一种改进的小波域维纳滤波器,在小波域采用基于贝叶斯估计的小波阈值去噪技术估计期望信号,提高估计的精度,并以此设计经验维纳滤波器;进一步适当选择多小波基,使每个基函数通过小波变换能够比其他小波基更好地捕捉信号的某些特定特征,从而实现WienerChop算法的迭代.仿真实验表明提出的迭代WienerChop算法有效地改善了去噪后图像的均方误差和信噪比,与BayesShrink算法和非迭代的WienerChop算法相比,迭代WienerChop方法去噪后图像的峰值信噪比增益分别达到0.78~1.00dB和0.36~0.49dB.

通过二维马尔可夫链模型分析了IEEE802.11DCF在饱和状态下的延迟特性,提出了二进制回退算法中平均回退窗的计算方法,并在此基础上给出了分布式协调功能(DCF)中接入延迟的理论分析方法,通过仿真验证了计算方法的有效性,为研究在无线局域网传输实时业务提供了理论依据.该计算方法还适合于IEEE802.11eEDCF在饱和状态下的延迟分析.

在用以太网作为传输媒体的计算机网络化控制系统的基础上,提出了一种基于智能代理技术有双控制器的计算机网络化控制系统.在该系统中,控制系统的各组件是安装了一定硬件和软件的计算机,它们构成一个个智能代理,多个智能代理通过协同工作来完成整个控制系统的任务,提高了系统的性能.考虑到系统中计算机控制器的重要作用和状态,建立了系统的可靠性模型,利用Markov过程理论证明了与通常网络化控制系统相比,基于智能代理技术有双控制器的计算机网络化控制系统具有更高的可靠性和安全性.

从PWM整流器网侧输入正弦电流在过零处最大变化率与其所能承受最大功率的关系出发,分析了在电流过零处一个PWM采样周期内输入电流变化率与各开关导通时间的关系,提出了一种PWM整流器网侧电感上限值的设计方法.同时在Saber仿真平台上进行了仿真实验,得到了不同电感值情况下系统输出直流电压和输入电流的变化波形,结果验证了这种设计方法的正确性和可行性.

以PWM整流器双环控制系统中电流环设计为基础,分析并推导了一种输入无电压幅值和相位检测的系统模型重构方案.该方案在不改变系统主电路拓扑结构和影响系统动静态性能的情况下,减少了交流侧电压传感器.以电流环调节器为基础,通过估算得到了输入交流电压的幅值和同步相位.在Saber仿真平台上进行了仿真实验,得到了不同实验条件下的仿真波形,结果验证了这种设计方法的正确性和可行性.

基于时差式超声流量计测量原理和Gauss-Legendre数值积分方法,建立了多声道超声气体流量计的数学模型.在建模过程中,根据瞬时流速以流速分布函数按面积积分的公式,推导出在弦向声道处的平均流速按声线积分的表达式,然后推导出在弦向声道处的平均流速加权求和的瞬时流速公式;应用Legendre多项式求解出高斯节点值和加权系数,即确定了各个声道的分布位置.以四声道交叉布置方式的超声气体流量计为例,通过Matlab仿真与误差分析,结果表明:在考虑流速分布的影响下,模型的测量误差不大于0.1%,验证了模型的正确性,因而多声道超声气体流量计完全能满足油气、天然气等气体在输送和分配计量中的精度要求.

基于Fick扩散方程,建立了煤气储罐瞬间完全泄漏的无风情况下的动态扩散模型.根据气体储罐形状为圆柱,确定了介质瞬间完全泄漏后模型的初始条件和边界条件,然后通过坐标变换和傅立叶变换和适用于圆柱(Bessel)函数的Hankel变换,求出了此条件下扩散方程的解析解.根据风力对扩散过程的影响,在无风扩散方程的基础上建立了有风条件下的扩散模型并求取了解析解,然后以一50000m3(r=19m,h=40m)煤气储罐完全破裂后的气体扩散过程为例进行了模拟,模拟结果验证了模型的有效性.

对非均匀B样条曲面在数字地面模型(DTM)内插中的应用进行了研究,首先探讨了非均匀B样条曲面基本理论及其最小二乘解法,然后提出了基于非均匀B样条曲面的DTM内插算法,最后利用提出的B样条算法与目前一些常用的内插算法,对数学曲面与实际地形进行了试验和比较.试验结果表明B样条算法具有良好的精度和稳定性,能较好地改善在构建DTM时常出现的“梯田”现象.

在阐述Dempster-Shafer证据理论的基础上,给出了基于Dempster-Shafer证据理论的多源信息融合的方法,并将Dempster-Shafer证据理论的信息融合技术应用于遥感图像纹理的分类.图像灰度均值特征和图像灰度共生矩阵的熵特征作为纹理图像的不同特征被提取,并构成该理论中的证据,利用一定的决策规则,选择融合证据作用下最大的假设.实验结果表明,基于Dempster-Shafer证据理论的多特征融合分类识别图像纹理的新方法是切实有效的和可行的,分类结果要优于仅仅利用单个特征进行分类的结果,能极大地提高图像纹理的识别分类能力.

针对SAR图像中桥梁和水域的统计特性,提出了基于小波支持向量机分割与先验知识相结合的桥梁目标检测方法.通过对SAR图像中桥梁和背景的分析,首先对水域进行特征提取,再利用小波支持向量机方法对数据进行训练建模,通过模型对SAR图像中的河流进行分割,最后在分类后的二值图中按方向累加能量最小准则进行桥梁目标检测.基于真实SAR图像的实验结果显示,此方法不需对SAR图像进行复杂的预处理,有强的抗斑点噪声性,能快速、准确地检测SAR图像中的桥梁目标.

针对传统可分离小波图像边缘检测方法的各向异性和计算复杂性,应用基于“五株排列”的提升不可分离小波的构造方法,把基于矩形栅格的数字图像分成红块和黑块,然后根据图像边缘特点,利用二维提升格式构造了“最大-提升”小波,进而提出了一种基于提升算法的不可分离小波图像边缘检测新方法,通过与传统的B样条小波边缘检测方法进行试验比较,证明了新方法在图像边缘检测方面具有更好的效果.

针对水污染控制系统规划,建立了对应的非线性规划模型,该模型可适用于具有污水处理与利用的一般系统.由于模型具有高度的非线性,提出一种改进的遗传算法来进行求解,该算法可弥补传统非线性规划算法无法获得满意效果的不足,克服基本遗传算法容易早熟的弱点.实例表明所提出的改进遗传算法具有良好的局部与全局优化性能,适于复杂模型的优化问题.同时提出了对约束条件处理的方法,该方法可应用于其他类似问题的求解.

针对水电机组监测诊断系统中实时数据通道面临着数据量大、实时性能要求高的特点,给出了分布式监测诊断体系逻辑结构,提出了一种实时数据智能存储策略:根据数据用途和保存周期不同,对数据采用分级保存,提高数据传输访问实时性;通过对机组运行工况标定和数据入库频度自适应调整的策略,保证每个特征工况合理数据量,用来对机组运行性能进行评价和趋势分析,缓解了数据库容量限制瓶颈问题.

针对标准遗传算法的缺陷,提出一种基于实数编码技术的新型自适应混沌遗传算法,求解复杂非线性约束优化问题.算法根据实数编码的特点,依据概率分布函数构造杂交算子,结合混沌动力学特性和人工神经网络理论,设计了一种自适应混沌变异算子,使算法有效维持群体多样性,防止和克服进化中的“早熟”现象,同时采用不需要惩罚因子的直接比较惩罚函数方法,对约束条件加以处理.通过算例数值实验,验证了算法在提高解的精度和加快收敛速度方面都有明显改善.

为克服现有方法求解复杂水火电力系统短期发电优化计划的缺陷,提出一种新型优化算法对此类动态非线性约束优化问题进行求解.该算法通过选取沿连续两次迭代计算时次梯度之差的方向进行空间扩张,以此构造出极小化的空间扩张优化算法.同时,对复杂的约束条件采用自适应更新罚因子的不光滑精确罚函数加以处理.算例仿真计算的结果表明该方法求解精度高、收敛速度快,进一步验证了算法的正确性和有效性.

提出了改进的尺度函数和小波函数都具有消失矩的coiflet小波系滤波器设计算法,按照Daubechies给出的一个构造算法,得到了第1滤波器的系数,但第2至第5滤波器的系数不能重复出来.通过对Daubechies的coiflet小波系构造和设计过程的分析,发现其算法上的缺陷主要在于一个约束条件中缺少了一些系数项,这些项对第2至第5滤波器的系数是重要的,对第1滤波器系数的影响则为0.在此基础上,建立了正确的求解方程,并从理论分析和数值计算方面证明了其正确性.

利用BP神经网络对立体视觉系统进行隐式标定,采用投射大小光斑的方法增加自由曲面的图像特征;提出了一种基于射影变换原理的分块匹配算法,分别在左右两幅图像上,对大点构成的区域进行标准形状变换,然后实现区域内小点的自动匹配.对石膏像面部进行三维重构的实验表明,投射光斑的方法增加了自由曲面的图像特征,分块匹配算法能有效地实现图像间的特征匹配.

在决策树增量学习算法ID5R上,结合粗糙集理论较强的简化知识、缩小知识库空间的能力,提出了一种增量学习方法,该算法在面对新事例时,能够先对新知识与知识库内容进行比较,将其中已为知识库所有的知识进行压缩,仅对其余部分学习,该过程能够有效减少新示例学习过程的消耗.同时针对知识获取的瓶颈问题,将其应用于故障诊断的知识积累过程中,并通过一个柴油机油样光谱分析故障诊断的算例,验证该算法的有效性.

运用图论理论,建立了静定桁架分析方法与机构运动分析方法的对应关系,将桁架分析中的通路法拓展到平面机构运动分析,提出了连杆机构运动分析的广义回路法.建立了桁架节点位移方程与机构速度方程的对应关系,将桁架有限元分析直接应用于机构速度计算.运用通路法和桁架有限元法建立机构运动方程,方法通用,实现简单,且只与机构中杆件的方位有关,与机构中各杆件的长度无关.

借鉴快速成形技术中的分层切片思想,针对立体光刻(STL)表面模型,提出一种高效、稳定的三维网格自动生成算法.首先,将STL模型沿Z向剖切成叠层的二维切片环;然后,采用水平扫描线算法离散各层二维环区域,生成均匀、连通的矩形网格;最后,将各层中所含的小矩形沿Z向拉伸至各自上一层高度,从而将表面模型重构为立方单元组成的三维网格.实际算例显示:基于该算法的三维网格自动生成程序可以在保证网格高精度的前提下,有效地提高计算效率,并降低空间复杂度.

根据三维有限元法,提出车削过程弹塑性大变形的热-力耦合模型,并模拟了超细晶WC硬质合金车刀对AISI-1045碳钢的车削.车削工艺参数为:前角-5°、车削速度1×103mm/s、车削深度1.0mm、车削宽度3.0mm、进给量0.5mm/s.通过车削温度场与应力场的三维有限元模拟,分别得到刀-屑接触区最高温度、车削力与进给力相对车削位移的变化规律.由模拟结果发现,通过改善车刀结构,刀-屑接触区平均温度峰值由430℃下降为365℃;车削力平均值由1500N降至1400N.结果表明,三维有限元模拟可有效地仿真实际车削工艺环境,为优化车削工艺提供参考.

从几种可能的超细材料里面筛选出一种最合适的超细材料,就这种材料对水玻璃粘结剂的具体性能影响展开研究.结果表明:用经过特殊处理后的超细粉末材料改性水玻璃粘结剂,具有常温强度高、残留强度低等优点;超细粉末材料改性的水玻璃粘结剂采用酯硬化工艺,可使水玻璃粘结剂的加入量低于3.0%,在水玻璃砂常温强度有所提高的前提下,其溃散性显著改善.较佳的超细粉末材料改性水玻璃粘结剂的测试结果为(与不改性水玻璃相比):常温24h强度提高了30.7%,残留强度下降了40.1%.

采用粒子群算法(PSO)分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题.在层合板结构总厚度一定的情况下,以系统可靠度最大为目标函数,对复合材料的纤维方向角和相对厚度进行优化设计.单层板失效与否应用Tsai-Wu准则判断,采用一次二阶矩法(FORM)计算和评价失效概率.通过具体算例及借鉴遗传算法中的在线性能和离线性能评估准则,对粒子群算法的收敛性能进行评估,结果表明:与遗传算法相比,该方法具有操作简单、计算效率高等特点,对复合材料层合结构的可靠性优化设计十分有效.

采用解析法对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行初步设计,确定了钢衬厚度和钢筋配置,对其进行整体三维非线性有限元分析,着重研究了在设计荷载作用下,钢衬和钢筋的应力状态以及管周混凝土的开裂特征.采用将非线性有限元分析与规范解析法相结合的方法,先根据非线性有限元计算的结果,分析得到钢衬钢筋混凝土管的钢筋应力,再将其代入规范解析公式,计算出结构的裂缝宽度,并最终提出了满足结构限裂要求的配筋方案.

以某厂600MW四角切圆燃烧锅炉为原型建立试验台,在1∶20的模型上对炉膛上部、屏区烟道的气流流动进行了冷态试验研究,测量了锅炉水平烟道的速度偏差,得出不同工况下水平烟道流场的分布情况,分析了屏区气流偏差形成的原因,得出四角切圆锅炉出口气流的残余旋转是造成锅炉屏区气流偏差的主要原因,为降低炉内气流偏差提供了理论依据.

在多种条件下,对非饱和多孔土壤中温度和湿分分布的动态特性进行了实验研究,分析了温度效应对水分运移的影响.结果表明:温度对土壤水分含量的影响显著,随着温度升高,土壤持水性降低,水分含量明显降低;在周期性变化的土壤温度的作用下,土壤水分含量则呈周期性变化;土壤润湿度与温度变化幅度共同决定温度效应对土壤湿分迁移的影响程度,由温度和温度梯度引起的湿分迁移在含水量中等程度的土壤中作用明显.

对高聚合度聚磷酸铵的聚合条件进行了优化实验,制备了平均聚合度为600的聚磷酸铵.研究了磷酸铵、组分配比、反应温度、反应气氛、反应时间和处理温度、处理时间、处理气氛对平均聚合度的影响.结果表明高聚合度APP的生产工艺条件为:1∶1∶0.3(摩尔比)的(NH4)2HPO4,P2O5和尿素混合均匀后,于干燥氨气氛下280~300℃充分搅拌进行聚合反应,聚合反应时间为20min以上,聚合反应完全后于同样气氛下,250~280℃热处理100~120min,即得粉末状的APP聚合物,通过端基滴定法测定聚合度,其平均聚合度大于600.

描述了一种改良的高效细菌感受态的制备和感受态细胞的保藏及细菌的转化方法.三种不同的大肠杆菌分别是DH5α,TG1和XL1blue,其中最有效的是XL1blue.每种菌株的感受态细胞制备的最佳光密度(OD600值)不同.对感受态细胞的存储时间及其与转化效率之间的关系也进行了研究,结果显示感受态细胞可以在-20℃存储7d,在-70℃存储15d.将常见的方法做了三种改进:首先是将CaCl2溶液改为TB溶液;其次是将培养基由LB换成S.O.C;再就是在质粒对感受态细胞的转化过程中加入DMSO或PEG8000.改良的细菌转化系统比常见的方法能提高转化效率约1000倍,是一种高效的细菌转化系统.

为明确转基因tritordeum中被外源uidA基因标记的启动子的调控特异性,对筛选到的一株标记材料进行了两代uidA基因的遗传表达分析,结果表明,后代材料基因组中都含有uidA基因,没有发生分离,且都只在花粉中检测到GUS活性,在其他组织没有检测到GUS活性.进一步RT-PCR分析显示uidA基因在根和叶中没有发生转录,说明该株材料为花粉特异性启动子被uidA基因标记的阳性纯合体,实验证明该特异性能稳定遗传.

设计了一个新的牛顿类迭代方法.该迭代法设计了最佳松弛参量并不断调整线性系统的右端矢量,它比牛顿方法的计算量要少,比修正的牛顿方法收敛得快.分析了松弛参量的作用,并给出了最佳参量的计算公式.使用数值例子证明了该方法的优良性质,用衡量指数对比了其他几种迭代法,证明了该方法的优越性.

为了解决一些传统方法不能解决的非线性方程求根问题,提出一种大范围求解的加速迭代法,利用卷积实现了大范围内选用初值,并加速过渡到根的邻域中,由于在局部迭代求根的过程中采用了松弛参数,局部迭代过程得到加速,加速效果非常明显.相关算例显示这种加速迭代算法不仅能在大范围内选取初值,不用计算导数,而且计算量和迭代步数少,收敛速度快,计算精度高.