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作者：黄旺华上海工程技术大学

学位级别：硕士

本文采用直接激光熔覆和高频微振辅助激光熔覆技术在钛合金(Ti-6Al-4V)表面分别制备了纳米ZrO(2-))8%YO涂层,优选出激光熔覆最佳激光工艺参数。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)对涂层的相组成及显微组织进行分析,... 详细信息

本文采用直接激光熔覆和高频微振辅助激光熔覆技术在钛合金(Ti-6Al-4V)表面分别制备了纳米ZrO(2-))8%YO涂层,优选出激光熔覆最佳激光工艺参数。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)对涂层的相组成及显微组织进行分析,同时考察了涂层的显微硬度分布情况和热震性能。对激光熔覆工艺试验进行优化的研究结果表明:激光熔覆纳米ZrO(2-))8%YO涂层的优选工艺参数为激光功率2000W,扫描速率400min/mm,光斑直径5mm,搭接率40%,获得的涂层表面平整,熔覆层呈波纹状,宏观存在少量微裂纹及气孔;高频微振辅助激光熔覆纳米ZrO(2-))8%YO涂层采用优化工艺参数,获得最佳共振频率为926HZ。较直接激光熔覆制备的涂层表面质量有所改善,熔覆层颜色变浅,表面较为光滑,是比较理想的熔覆层表面形貌。激光熔覆热障涂层的组织结构分析结果表明:热障涂层陶瓷面层的相结构由c-ZrO和t-ZrO构成,激光熔覆后涂层中m相衍射峰相对减弱,m相含量显著减少。在一定扫描速度和离焦量下,涂层气孔随激光功率增大而逐渐减少,且气孔和裂纹主要集中在熔覆层底部,裂纹随激光功率增大而增多。与直接激光熔覆制备的热障涂层相比,高频微振辅助激光熔覆制备的热障涂层中的气孔和裂纹有所减少,涂层树枝晶大量减少,晶粒细化,且主要以等轴晶形态存在。微区成分分析及线扫描结果表明,高频微振辅助下制备的涂层内部各成分趋于均匀。纳米结构ZrO8%YO涂层经过激光熔覆后表现出流线型的组织特征,其中的未熔颗粒沿着流线有规律地均匀分布在熔池中。激光熔覆涂层平均硬度约为1100HV,是钛合金基体材料的3.5倍。高频微振作用下,涂层的显微硬度可达1300HV,其硬度值相对于直接激光熔覆的熔覆层又有了较大提高。两种热障涂层都表现出较好的热震性能,直接激光熔覆制备的热障涂层在热震次数为7次时涂层出现约15%面积脱落,而高频微振辅助激光熔覆制备的热障涂层出现同等脱落的热震次数约为11次。高频微振辅助激光熔覆制备的热障涂层寿命约为直接激光熔覆制备的热障涂层寿命的1.5倍。

关键词：热障涂层激光熔覆表面形貌组织结构热震

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可扩展FPGA片上系统的研究与设计

可扩展FPGA片上系统的研究与设计

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作者：黄旺华广东工业大学

学位级别：硕士

本文主要完成了基于WISHBONE总线可扩展FPGA片上系统的设计,该系统可以根据需求方便灵活地进行系统扩展。设计采用硬件描述语言Verilog进行描述,并在Xilinx公司的FPGA芯片上通过验证。论文首先简单介绍了片上系统的发展过程,并分析了FPG... 详细信息

本文主要完成了基于WISHBONE总线可扩展FPGA片上系统的设计,该系统可以根据需求方便灵活地进行系统扩展。设计采用硬件描述语言Verilog进行描述,并在Xilinx公司的FPGA芯片上通过验证。论文首先简单介绍了片上系统的发展过程,并分析了FPGA片上系统设计现存的主要问题,特别是片上总线问题和可复用设计问题。论文首先分析了单片机应用系统的可扩展问题,并提出了基于FPGA的解决方案。然后简单介绍了无线传感器节点,并采用WISHBONE片上总线架构设计了一种基于FPGA的易扩展的无线传感器片上系统,该系统由一个8位的MCU IP核和多个外设控制器IP核组成,系统支持扩展多达16个不同接口类型的外部设备。片上总线,是连接IP核构造成SoC的关键,同时也是可复用IP核的基础。本文介绍了目前常用的片上总线,并着重分析了WISHBONE总线,WISHBONE总线是一种简单、灵活的片上总线,非常适用于普通片上系统的开发。其只规范了IP核的接口标准,对IP核内部没有任何要求,接口实现占用资源少,并且可以自定义仲裁。可支持多种互连方式,包括有点对点、数据流、共享总线和交叉开关。IP核复用是片上系统设计的前提,本论文按照规范的设计规则和设计流程设计了常用的数字处理IP核,包括与PIC16C5X指令相兼容的8位MCU、GPIO-WISHBONE接口、ⅡC-WISHBONE接口、ISP-WISHBONE接口和URAT-WISHBONE接口。本论文所设计的8位MCU IP核实现了美国Microchip公司的PIC16C5X系列的33条指令集。通过对指令的分析,设计了一种基于FPGA的体系结构。在同一的模块实现和解决了系统中时钟和复位信号的同步问题;同时着重分析了跳转指令的实现和片内存储器的实现,跳转指令特别是条件跳转指令首先要进行条件判断,根据判断情况作出不同的操作选择;片内存器充分利用了XILINX ISE开发工具所提供的RAM模块,该模块支持XILINX FPGA芯片中的块状RAM。最后以WISHBONE总线接口标准对MCU IP的三组I/O进行了划分。论文最后采用共享总线的连接方式,设计总线控制器,并将各IP核集成为一个片上系统。论文中所涉及到的设计,无论是单IP核还是集成后的片上系统,都经过了综合优化、时序分析、功能仿真等,结果分析表明IP核和SOC均达到了设计目的。

关键词：可扩展片上系统 WISHBONE总线 IP核复用

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对椒盐噪声稳健的数字图像斯皮尔曼秩次相关法

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光学精密工程 2015年第6期23卷 1800-1806页

作者：黄旺华王钦若徐维超胡忠周延周广东工业大学自动化学院广东广州510006

应用传统数字图像相关方法进行变形场分布测量时,很难精确处理带有椒盐噪声的数字图像。本文利用斯皮尔曼秩次(SR)相关系数对于椒盐噪声鲁棒的特点,提出了一种基于SR的数字图像相关算法。根据SR均值统计特征,当椒盐噪声密度足够小时,二... 详细信息

应用传统数字图像相关方法进行变形场分布测量时,很难精确处理带有椒盐噪声的数字图像。本文利用斯皮尔曼秩次(SR)相关系数对于椒盐噪声鲁棒的特点,提出了一种基于SR的数字图像相关算法。根据SR均值统计特征,当椒盐噪声密度足够小时,二元高斯混合模型数据的SR相关系数主要由散斑图像母体之间的相关系数决定。为了验证SR在椒盐脉冲噪声情况下的稳健性,采用可精确控制的模拟散斑图像进行了仿真,然后在三维扫描系统中使用SR相关技术计算出扫描数据的偏差。可控压缩散斑变形仿真表明,当椒盐噪声密度小于25%,计算子块大小为41pixel×41pixel时,SR数字图像相关仍可计算出精确的变形。将该算法应用于计算激光扫描纹理数据之间的偏差,结果显示,整体变形为4μm时,相关系数为0.996 6,表明SR相关系数具有较强的稳健性,在椒盐噪声下可用数字图像相关方法进行变形场分布测量。

关键词：数字图像相关椒盐噪声斯皮尔曼秩次相关系数变形场分布

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激光熔覆法制备Al_2O_3-TiO_2涂层的显微组织与性能研究

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材料导报 2016年第4期30卷 65-68,72页

作者：潘斌李崇桂黄旺华王恩庭宋晓航封小松上海工程技术大学材料工程学院上海201620 高强激光智能加工装备关键技术产学研开发中心上海201620 上海航天设备制造总厂上海200245

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金（Ti-6Al-4V）表面开展了Al2O3-13%（质量分数）TiO2涂层的研究。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析仪（XRD）和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析... 详细信息

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金（Ti-6Al-4V）表面开展了Al2O3-13%（质量分数）TiO2涂层的研究。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析仪（XRD）和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析了涂层的成分分布、相组成和显微硬度分布情况。预置粉末激光熔覆制备的Al2O3-13%（质量分数）TiO2涂层界面结合良好,涂层组织均匀,没有明显的裂纹和气孔。激光熔覆涂层表现出明显流线型特征,熔覆层截面分为热影响区、扩散结合区和涂层区。涂层由Ti、AlTi3、α-Al2O3和γ-Al2O3等相组成。涂层的显微硬度达到1000～1300HV（0.3）,比基体硬度360～390HV（0.3）高2倍。

关键词：激光熔覆陶瓷涂层显微组织表面改性

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