检索结果-南通市图书馆

作者：张蕾电子科技大学

学位级别：硕士

本文主要研究了红外图像中铁轨的提取方法,以铁轨在红外图像中的先验知识为指导,根据图像理解的一般步骤进行铁轨的识别。通过低层处理提取铁轨的目标区域和边缘,并对提取的目标区域进行细化,最终得到了基于铁轨形状和位置的曲线。中层... 详细信息

本文主要研究了红外图像中铁轨的提取方法,以铁轨在红外图像中的先验知识为指导,根据图像理解的一般步骤进行铁轨的识别。通过低层处理提取铁轨的目标区域和边缘,并对提取的目标区域进行细化,最终得到了基于铁轨形状和位置的曲线。中层处理是对曲线段进行连接,提取线基元,主要是对低层处理得到的曲线进行描述。高层处理主要是基于先验知识对曲线特征进行筛选,提取铁轨。本文在各个处理层次中用不同的算法对图像处理,并根据先验知识进行了相应的改进,并且主要分析和采用了不同的图像分割算法来提取铁轨的区域或者边缘。閾值法用于铁轨区域的分割。在红外图像中铁轨区域表现为低灰度的暗条纹,同时存在着大量的高亮度的背景区域和灰度值与铁轨相近的低亮度的背景区域,因此直接采用閾值化的方法进行铁轨区域的提取实现的可能性很小,而且铁轨本身的灰度也有一定的间隔,为了克服这些影响较为完整的提取到铁轨,本文采用了这样的解决问题的方法：（1）根据观察,图像的信息主要集中在2／3高度以下部分,而以上的部分是高亮度的背景区域,因此选择下面2／3部分作为处理的对象。（2）采用先提取铁路区域,再提取铁轨的区域的策略。（3）同时采用另一种基于模板的铁轨搜索方法,采用由粗到细策略进行铁轨的搜索。该方法不是基于全局的处理,因此可以减少背景的影响,将铁轨的灰度特征和形状特征结合,采用模板通过设定相应的相似性度量函数对铁轨逐段提取,最终得到的目标区域比较简单。基于边缘提取的铁轨分割。本文对比分析了各种边缘提取算法对铁轨图像检测效果。将铁轨横截面的分布看作是有一定宽度的屋脊边缘,采用改进的Duda算子提取了较为完整的铁轨中心线,同时通过非极大抑制和双阈值法进行边缘的确定,提取的铁轨中心线较为完整,提取的杂散边缘很少。中层处理中首先进行了了曲线段的连接,并采用了基于Freeman链码表示的曲线段符号的描述,高层的铁轨目标识别正是基于这些线基元的特征进行的判断,并最终以铁轨提取段数为基本度量单位的铁轨目标提取性能的评价指标,经实验分析得到采用Duda算子能较好的提取铁轨目标,识别的准确率高。

关键词：图像分割图像理解阈值分割边缘提取 Duda算子

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100GHz高速光波导探测器研究

100GHz高速光波导探测器研究

作者：童文强电子科技大学

学位级别：硕士

光电探测器是一种将光信号转换成电信号的光电器件,是光纤通信系统中非常重要的组成部件。光电探测器性能优劣程度对通信系统的好坏起着决定性的作用。伴随科学水平的进步,光电探测器件的性能也不断提升,科学家要求光电探测器既具备大... 详细信息

光电探测器是一种将光信号转换成电信号的光电器件,是光纤通信系统中非常重要的组成部件。光电探测器性能优劣程度对通信系统的好坏起着决定性的作用。伴随科学水平的进步,光电探测器件的性能也不断提升,科学家要求光电探测器既具备大的输出光功率而且还具有高响应速度。而在单行载流子光电探测器,只有电子是有源载流子,结合光波导结构,使其具有高响应速度和高响应度的优点,具有重要的研究意义。本论文的工作主要是设计100GHz高速单行载流子光波导光电探测器,完成了以下工作:1、充分学习单行载流子光电探测器与光波导光电探测器的理论知识,并且学习了相关的数值与器件仿真软件使用方法。2、详细分析光电探测器内部的能带结构、电场强度、电流密度和载流子浓度的分布,并且分析了材料异质结面结构对光电探测器的影响,同时对交流小信号下光电探测器的特性进行了分析。3、设计出一种结合单行载流子结构与光波导结构的单行载流子光波导光电探测器,建立它的二维模型。根据超模理论和数值仿真软件BeamProp对垂直方向耦合波导探测器进行了仿真。仿真得到光功率在光电探测器由于上下波导耦合的作用均匀地被吸收层吸收,使得器件光电流分布均匀。4、通过器件仿真软件ATLAS对设计出的单行载流子光波导光电探测器的微观特性(能带结构、载流子浓度分布、电子的迁移速度等)进行了详细的研究;同时还通过对器件的交流小信号特性的仿真分析,得到了器件的带宽性能参数,分析能否达到100GHz高速光波导光电探测器设计的需求。经过器件仿真得到设计的单行载流子光波导光电探测器的响应带宽最高能达到103GHz,达到100GHz高速光电探测器需求。5、搭建光电探测器性能测试实验平台,对以前设计的光电探测器的相关性能进行测试。测试得到光电探测器具有良好的光电二极管特性,并且测得光电探测器的响应度能达到0.75 A/W,最后通过实验得到光电探测器响应光电流随入射光功率的变化曲线图。由此验证了该实验平台测试光电探测器相关性能的可行性、准确性,为将来100GHz高速光波导光电探测器性能测试奠定基础。

关键词：单行载流子光电探测器高响应速度光波导光电探测器

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手掌三维轮廓测量技术研究

手掌三维轮廓测量技术研究

作者：杨光电子科技大学

学位级别：硕士

在高速信息化社会中,各行各业对身份识别的速度以及准确度有着很高的要求,如金融、军事、医疗及出行等。快速精确生物特征识别技术识别个人身份十分重要。现代生物特征识别技术主要包括了人脸识别、掌纹识别、手形识别、指纹识别、虹膜... 详细信息

在高速信息化社会中,各行各业对身份识别的速度以及准确度有着很高的要求,如金融、军事、医疗及出行等。快速精确生物特征识别技术识别个人身份十分重要。现代生物特征识别技术主要包括了人脸识别、掌纹识别、手形识别、指纹识别、虹膜识别和声纹识别等技术。其中手形识别技术因其独特的识别过程具有很大的发展潜力,手掌轮廓识别是其中一种识别方法。三维轮廓测量技术在工业、军事、医疗等方面有着极其重要的地位,本文将采用非接触式三维轮廓测量方法对手掌轮廓进行三维重建,非接触式三维轮廓测量方法避免了手掌与测量设备的直接接触,既能保障人的人身安全,又能快速便捷的实现对手掌三维轮廓的重建。论文分别采用激光干涉、线阵激光器和结构光投影的方法来产生均匀条纹。相比于一般的结构光投影,激光干涉条纹具有更高的亮度,受环境光的影响小,在使用高分辨率的相机之后,可以远距离对面积较大的物体进行三维轮廓测量。线激光阵列是线激光器组成的激光阵列产生平行条纹阵列,不仅减少了光路上配件数量的要求,简化了光路,而且避免了激光剪切干涉中出现条纹弯曲的问题。线激光阵列同样满足对面积较大的物体的三维轮廓测量。本文中结构光投影方法主要是利用计算机编码生成条纹阵列,条纹的宽度与密度可以控制,容易产生质量较高的条纹阵列,从而提高实验精度。本文将利用以上几种方法产生的条纹阵列来获取手掌表面的高度信息。在相机采集到参考面条纹和手掌调制条纹图像后,对图像进行预处理,减少图像中环境噪声对实验造成的影响。对图像进行傅里叶变换至频率域,设计带通滤波器对频谱进行带通滤波,能够有效地滤除实验背景成分,同时通过控制滤波器的带宽等参数能够从频谱中获取我们所需要的基频分量。通过对基频分量做一系列计算可以求解得到手掌三维轮廓的相位信息。使用傅里叶变换轮廓术求解的过程中会遇到相位截断的问题,计算结果并不能反映物体真实的三维轮廓信息,采用什么算法对包裹相位进行相位解包裹是本论文中要解决的一个重要问题,文中针对此问题做了相关研究。论文了采用几种不同的条纹阵列来获取手掌三维轮廓信息的结果,得出了每种方法存在的优势与不足,并提出了改进方案。

关键词：手掌三维轮廓测量结构光傅里叶变换轮廓术相位展开

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曲率突变表面轮廓的线结构光测量

曲率突变表面轮廓的线结构光测量

作者：赵晨晨电子科技大学

学位级别：硕士

光学三维轮廓测量技术自八十年代出现以来,人们对其进行了大量的研究,伴随着计算机技术,激光技术和图像处理技术的发展,在该领域已有许多成熟的方法出现,并在三维测量领域中占有相当重的比例。与传统的测量方法不同的,它具有非接触性,... 详细信息

光学三维轮廓测量技术自八十年代出现以来,人们对其进行了大量的研究,伴随着计算机技术,激光技术和图像处理技术的发展,在该领域已有许多成熟的方法出现,并在三维测量领域中占有相当重的比例。与传统的测量方法不同的,它具有非接触性,无损耗,实时性等优点,因此被广泛地应用在计算机视觉,工业制造,先进制造业等领域。但是,伴随着社会生产的不断发展和进步,人们对于复杂轮廓测量的需求不断增长。现有的测量技术已经无法满足对复杂轮廓进行测量,特别是存在曲率突变表面的物体。考虑到上述情况,本文采用了一种基于线结构光的三源双目测量系统。论文主要是完成对曲率突变物体轮廓的测量。本文的研究工作主要包括以下几个方面:1.利用现有的线结构光测量设备,完成了轮廓测量系统设计,并进行了曲率突变物体表面轮廓测量。2.论文对线结构光切法的原理进行了简单的介绍,重点研究了该测量系统中采用的几种关键技术。如摄像机的标定技术,用于修正测量系统中的图像,改善失真;激光锁定成像技术,用来滤除实验中的环境干扰光,减小对被测物体信息的滋扰;三维轮廓重建技术被用于复原被测物体完整的轮廓模型。论文重点介绍了三种经典的三维重建算法,剖析了这些方法各自的优点和缺点。结合本测量系统的实际特征,选择了用平行轮廓线的拼接方法来对物体进行三维轮廓的重构。3.对该测量系统中用到的图像算法进行了仔细的研究,对比了几种较成熟的图像预处理算法和光带中心提取法,并选出了适合本文测量方案的方法,对提取物体的光带轮廓图像达到了很好的处理效果。此外,为了提高本系统的测量精度,本文采用了一种基于NURBS的断线连接算法。论文对曲率突变物体中特殊轮廓的判断和处理进行了专门的研究,提出了一种有效的方法,能够有效的对部分曲率突变物体进行准确的测量。4.成功的搭建了测量系统,并完成了配套软件的编写和调试。对实验室自制的三个存在曲率突变表面的物体进行了测量,并对测量系统实验的结果进行了分析和总结。

关键词：线结构光三维测量复杂轮廓曲率突变

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光波导探测器结构设计及工艺研究

光波导探测器结构设计及工艺研究

作者：余晓波电子科技大学

学位级别：硕士

随着移动互联网和通信技术的飞速发展,5G技术在近几年成为业界焦点。光通信技术作为5G的重要支撑,对光通信芯片的性能要求也在不断提高。光电探测器作为光通信网络接收端的重要组成芯片,其性能优劣也决定了整个光通信网络系统能力。特... 详细信息

随着移动互联网和通信技术的飞速发展,5G技术在近几年成为业界焦点。光通信技术作为5G的重要支撑,对光通信芯片的性能要求也在不断提高。光电探测器作为光通信网络接收端的重要组成芯片,其性能优劣也决定了整个光通信网络系统能力。特别是在光电集成(OEIC)和光子集成(PIC)的系统中,对传统的分立型光电探测器芯片提出了新的要求,如:高速率、低功耗、易于与系统中其他器件集成等。本文介绍了高速光波导型光电探测器的结构设计和工艺研究,研究分析了影响光波导探测器各技术指标的性能参数,研究设计器件有源层结构、波导结构和外延结构。研究设计的输入耦合光栅、分布布拉格反射器结构并与芯片端面光学镀膜等结构结合有效解决了传统光波导器件水平耦合难度大、耦合效率低的问题,并同时解决了传统面入射型光电探测器响应度与频率带宽相互矛盾的问题,降低了芯片测试成本,提高测试效率。对制作该结构光波导探测所用的ICP、全息干涉曝光等半导体关键工艺进行研究、开发、调试,并得到满足光波导探测器工艺要求的各工艺参数。设计了整套合理有效的芯片工艺流程。最后对制作的芯片性能进行了测试、分析。本文的主要内容包括以下几个方面:1、研究光探测器的性能指标,对影响光探测器各技术指标的性能参数进行分析。确定满足40GHz带宽要求的光波导探测器性能。2、采用PIN设计光波导探测器的有源区域。研究计算所用半导体材料的能带结构、晶格匹配和折射率等参数,使用Silvaco和Matlab软件对PIN结构的暗电流、结电容及3dB带宽进行仿真计算。确定了满足40GHz带宽要求的PIN结构参数。3、根据光波导理论,结合Rsoft软件设计光波导的结构和耦合光栅的结构参数,设计器件的外延结构。计算了波导探测器的吸收波长并根据器件性能要求,确定波导的长度、结电容等参数。对分布布拉格反射器和光学高反膜的原理、结构进行研究,设计了反射率可达95%以上的DBR,和反射率达到99%以上的芯片端面光学高反膜。可有效提高芯片的耦合效率。4、从半导体工艺技术出发,对设计的光波导探测器所需的一些关键工艺进行研究。研究开发全息干涉曝光工艺制作耦合光栅,对器件制作所需的ICP干法刻蚀和光学介质镀膜工艺进行了理论研究。设计了光波导探测器的制作工艺流程和光刻版图。

关键词：化合物半导体光波导耦合光栅半导体工艺

基于激光锁定成像的低信噪比图像目标的轮廓测量

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基于激光锁定成像的低信噪比图像目标的轮廓测量

作者：王玉杰电子科技大学

学位级别：硕士

在实际的工业生产中有大量的镜面目标和强背景光下目标需要进行三维轮廓测量,镜面目标如抛光模具、汽车车身表面等,强背景光下目标如高温钢坯、钢轨磨耗测量等,目前对这类低信噪比图像目标的测量分为手工测量方法和基于光学的三维测量方... 详细信息

在实际的工业生产中有大量的镜面目标和强背景光下目标需要进行三维轮廓测量,镜面目标如抛光模具、汽车车身表面等,强背景光下目标如高温钢坯、钢轨磨耗测量等,目前对这类低信噪比图像目标的测量分为手工测量方法和基于光学的三维测量方法,而手工测量方法测量目标种类有限、测量精度低、测量方法复杂。而目前基于光学的三维测量只能针对某一种待测目标如镜面目标或强背景光下目标进行测量,测量方法普适性低。而究其造成镜面目标和强背景光下目标难以测量的根本原因是:图像传感器获得的图像信噪比太低,很难直接提取到图像中的特征信息。基于此本课题提出了一种基于激光锁定成像叠加加图像增强的技术,来对镜面目标和强背景光下的目标进行测量。激光锁定成像技术可以很好地滤除待测目标周围的环境光,降低图像中的噪声。将待测目标同一位置的图像进行激光锁定成像后叠加并滤波,可以在一定范围内提高图像的信噪比,之后采用分段线性增强技术对图像中的特征信息进行定向增强,这再次提高了图像的信噪比。由于增强之后的图像中的特征信息的灰度级无法确定,所以需要采用大津法对图像进行二值化。提取到图像中的特征信息之后,本课题是基于Delaunay三角剖分来拼接三角片并最终重建待测物体的三维面形,最后借助于OpenGL来显示物体的三维面形。本课题提出的基于激光锁定成像叠加加图像增强的三维测量技术,具有一个主要特点是并不要求图像传感器、光源、待测目标三者的位置按照光学中的光的反射路径布置,这样测量设备的使用更加灵活。

关键词：低信噪比图像增强三维重建镜面目标强背景光

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彩色锁定成像

彩色锁定成像

作者：吴树林电子科技大学

学位级别：硕士

在机器视觉工业检测系统中,往往难以获得目标的真实图像。特别是在钢坯检测、钢轨磨耗检测、视频监控等有强背景光的情况下,如果没有有效的方法,获得的目标图像将淹没在强背景光中,从而无法获得目标图像。在有强背景光存在的环境光条件... 详细信息

在机器视觉工业检测系统中,往往难以获得目标的真实图像。特别是在钢坯检测、钢轨磨耗检测、视频监控等有强背景光的情况下,如果没有有效的方法,获得的目标图像将淹没在强背景光中,从而无法获得目标图像。在有强背景光存在的环境光条件下,获取清晰的目标图像成为了一个技术难题。例如在钢坯检测过程中,刚冶炼出来的钢坯处于高温状况下,从而发出强烈的亮光。生产线上要求尽可能早的检测生产钢坯的质量,如有瑕疵可以提前发现并改进。这就要求在强背景光中获取钢坯裂纹、气泡等微弱图像信号。另外现在的安防要求也越来越高。例如在视频监控中,有时需要在晚上获取车牌号码信息和犯罪嫌疑人的彩色图像,但是由于晚上汽车开着强光灯,一般的检测系统无法有效的获取目标信息。激光锁定成像的方法可以有效的获取车牌号码,但是无法颜色等有效信息。所以我们提出了基于激光锁定成像技术的彩色锁定成像技术,既可以滤除强背景光,也可以获取彩色信息。本文首先对激光锁定成像技术进行技术改进,由单一的灰度图像变为彩色图像,在Windows编译环境下进行实验,对实验结果进行分析,和传统的技术进行对比,验证了彩色锁定成像技术从强背景光中获取目标图像的能力。然后在Linux编译环境下实验,验证在速度更快的情况下获取强光背景下目标图像的能力。实验结果表明,彩色锁定成像技术完全有能力利用自然光获取强背景光条件下的微弱目标图像。论文基于激光锁定成像技术提出彩色锁定成像技术,利用普通LED光源作为照射光源,彩色CCD图像传感器来获取目标图像。利用计算机同时调制照射光源和控制彩色CCD相机,然后对获取的图像进行处理和显示,系统简单实用,不仅具有抑制强背景光的作用,还可以获得有更多有效信息的彩色目标图像。充分发挥了锁定成像技术的优势,并且避免使用了激光器等贵重光学元器件,有效的降低了成本和扩大了锁定成像技术的适用范围。

关键词：彩色锁定成像 LED光源图像获取视频监控

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用于产生THz波的行波光电探测器的研究

用于产生THz波的行波光电探测器的研究

作者：郭甜电子科技大学

学位级别：硕士

太赫兹频段覆盖了100 GHz-10 THz的频率范围,THz波适用于频谱分析、成像、检测,超宽带通信等,而其应用的关键问题在于缺少紧凑的固体太赫兹源。高速、高饱和电流的光电探测器是制作固体太赫兹源的关键器件,宽带天线与光电探测器集成可... 详细信息

太赫兹频段覆盖了100 GHz-10 THz的频率范围,THz波适用于频谱分析、成像、检测,超宽带通信等,而其应用的关键问题在于缺少紧凑的固体太赫兹源。高速、高饱和电流的光电探测器是制作固体太赫兹源的关键器件,宽带天线与光电探测器集成可以实现宽的调谐范围,较其他太赫兹源更加紧凑、灵活和可靠。光电探测器按照电极特征可以分为分布式行波光电探测器与集总式的光电探测器两大类,分布式结构使其不受RC时间常数的限制,可以实现大的带宽。超宽带天线的相对带宽一般大于20%,可以设计自补结构使天线具备非频变特性,并实现两者的阻抗匹配来提高输出。因此,本文针对具有宽调谐范围、电流分布均匀的光电探测器及天线展开以下研究:1.为了降低光纤到波导探测器的耦合损耗,设计了9μm×10μm的无源波导与光纤耦合,无源波导的后端为一段有源波导。提出斜入射的光波导探测器,使用RSoft软件分析了不同倾斜角度的入射场和波导结构下的无源波导的损耗和有源波导的吸收效率。当倾斜角度为15.5°时,无源波导的光功率损耗率仅为6.20%,有源波导的吸收效率高达80.21%,并且当入射光场倾斜角度偏移在±2°范围内时,光波导探测器的吸收效率均高于75%。2.通过行波光电探测器的等效电路模型在Matlab中计算了探测器的电学参数,使用计算出的传播长度来优化光波导探测器的设计。分析了行波光电探测器的速度失配和阻抗匹配问题,表明输入端开路的探测器在速度匹配时的3 d B带宽较失配系数为4的3 d B带宽高出50%,输入端阻抗匹配的带宽远大于开路的带宽,但响应较低。使用CST软件为光波导探测器设计了行波结构,调整电极的尺寸使其满足与外接负载的阻抗匹配,提高探测器的输出功率。对比等效电路模型和CST模拟计算的结果,表明两者计算的特性阻抗在高频处较为一致。3.分析了领结天线结构参数对其电学性能的影响,使用CST设计并优化了谐振频率为100 GHz、200 GHz及300 GHz的领结天线,仿真结果表明,设计的领结天线在宽频带范围内具有非频变特性,带宽高达74.22%,由反射带来的功率损耗小于4.06%。对比了领结天线的输入阻抗与CPW的特性阻抗,得到了两组近似阻抗匹配的太赫兹频点。

关键词：行波光电探测器速度失配领结天线阻抗匹配

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大功率太赫兹光波导探测器的研究

大功率太赫兹光波导探测器的研究

作者：李陈电子科技大学

学位级别：硕士

太赫兹技术已经被广泛应用于无线通信、成像和生物医疗等领域,但由于缺乏宽带紧凑的太赫兹辐射源,太赫兹技术的发展受到一定限制。基于光外差原理产生太赫兹波的方法凭借其可集成化、室温工作和宽带调谐等优势受到学者青睐。此种方法需... 详细信息

太赫兹技术已经被广泛应用于无线通信、成像和生物医疗等领域,但由于缺乏宽带紧凑的太赫兹辐射源,太赫兹技术的发展受到一定限制。基于光外差原理产生太赫兹波的方法凭借其可集成化、室温工作和宽带调谐等优势受到学者青睐。此种方法需要使用超高速光电探测器作为光混频器,整个系统的性能受限于光电探测器的高频响应和输出功率,如何同时提高探测器响应速度和输出功率成为了有待解决的技术难题。单行载流子光电探测器凭借其高速特性被认为是光混频器的最佳选择之一,而分布式行波电极结构可以消除集总电极的RC时间常数对带宽的限制。本文结合二者优势设计了一种大横截面单行载流子行波光电探测器（Large Section Uni-traveling-carrier Traveling-Wave Photodiode,LSUTC-TWPD）并对其展开了以下研究:1.通过商业软件Silvaco Atlas对探测器建模仿真,模拟了在光注入条件下器件的内部电场和能带结构能情况,计算了器件的载流子渡越时间决定的本征响应带宽。通过对耗尽吸收层、崖层和收集层的优化,提高了器件的响应带宽。在2 V反向偏压和6×10～5 W/cm的大功率光注入下,器件本征响应带宽达到309 GHz。2.为了提高吸收层对入射光的吸收效率,提出了倾斜光入射的方式。探测器允许输入的光斑最大直径为9μm,便于与单模光纤输出光斑直接耦合。利用Rsoft软件分析了不同倾斜角度的光场和不同波导长度下的光吸收效率,当倾斜角度为9°时,有源区能够吸收高达78%的光功率,并且产生的光电流沿波导长度均匀分布。3.通过传输线理论建立了LSUTC-TWPD的等效电路模型,研究了探测器的特性阻抗和传播长度等问题,最后分析了在速度失配下探测器的频率响应。结果表明,器件输入端阻抗匹配时的带宽相比于开路时有很大提高,但会引起整体输出功率下降。最终结合渡越时间和速度失配限制的带宽计算出了在输入端阻抗匹配情况下的总响应带宽约为274 GHz,实现了在太赫兹频段响应。4.为实现器件集成化,采用集成天线的方式输出太赫兹波,利用CST软件设计了一种具有调谐短截线的互补蝶形天线,该天线在300 GHz频率下S达到-40d B,最大增益达到9.72 d Bi,相对带宽达到26%。利用CPW传输线进行阻抗变换,使天线与探测器之间阻抗匹配,最后给出了集成方案。

关键词：太赫兹单行载流子行波光电探测器蝶形天线

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电路故障红外实时检测系统研究

电路故障红外实时检测系统研究

作者：莫影电子科技大学

学位级别：硕士

随着红外及热成像技术的不断发展,借助高性能热像仪及数字图像处理技术,可以用于快速检测电子设备的故障。国外应用红外技术检测电气设备故障始于六十年代中期,七十年代开始把热像仪装在面包车或直升机上对变电站设备或高压输电线路连... 详细信息

随着红外及热成像技术的不断发展,借助高性能热像仪及数字图像处理技术,可以用于快速检测电子设备的故障。国外应用红外技术检测电气设备故障始于六十年代中期,七十年代开始把热像仪装在面包车或直升机上对变电站设备或高压输电线路连接件故障做巡回检测,并分别制订出相应的技术规范或红外诊断故障判定标准。自八十年代中期以来,利用红外热像评价印刷电路板及其它电子组件性能,以每个组件的标准热图作为快速自动探测和诊断所有组件缺陷为基础的电路诊断技术迅速得到应用。本文介绍了利用红外图像对印制电路板进行不接触式故障检测的系统研究,主要介绍了本系统的检测原理,硬件组成、软件的制作以及激励源信号适配器的组成,其中详细介绍了以下几个系统中的关键部分:运用多线程和对话框模式分别设计软件界面结构;运用DIB函数库和图像差影法获得电路板隐患位置;激励源适配器的构成原理;应用单片机实现适配器电路;以及PLC实现信号适配器的原理。第一章介绍了红外检测技术的历史背景和发展,以及电路故障检测原理。第二章分析了红外图像处理在印制电路板检测中的应用并且介绍了用于该系统的硬件组成和控制软件。硬件部分主要由计算机、红外热像仪、印制电路板和激励源4部分组成。第三章中详细介绍了运用多线程用户界面实现软件结构和运用对话框实现软件结构的方法。用户界面线程不仅有自己的消息循环,而且可以定制窗口界面的状态,可以满足我们对程序设计时的要求;无模式对话框对象能在程序运行期间都存在,并与应用程序共用同一个消息循环,从而使得对话框不会垄断用户的输入。利用以上两种方法设计的软件框架具有程序界面清晰、易于学习操作;创建自己的DIB函数库,完成图像的一些简单基本功能;利用差影法进行对已配准图像的计算,得到电路板故障或者故障隐患位置。第四章中详细介绍了激励源信号适配器的原理和4×4模拟信号适配器的实现。论文还研究了另外一种用PLC(可编程逻辑控制器) 实现信号适配器的方法,解决由于单片机实现的适配器引线复杂,功能模块多,器件数量大及可扩展端口有限的缺点。运用PLC实现的适配器,适用于多种激励信号、性能好并且使得激励源信号适配器本身的可扩展能力大大加强。

关键词：红外图像软件结构单片机 PLC