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微型静电成像系统设计与仿真

亢静曙  
【摘要】:静电成像是一种通过感应带电目标附近空间的静电场来得到其带电轮廓的探测方法。相比于其它成像探测技术,静电成像不需要依赖外界光线条件,具有隐蔽性好、抗干扰能力强、抗隐身的优点,在成像领域内具有明显的优势。为了提高静电成像的分辨率,本文设计了一款基于MEMS技术的微型静电成像系统,该系统可在一定距离内对目标带电轮廓成像。 论文首先从目标带电机理出发,分析了目标荷电特性及带电分布模型,并提出目标带电分布模型的点电荷替代模型,为后文成像效果的量化评估提供基准;其次,基于有向性静电感应原理和MEMS技术提出了静电成像MEMS传感器的设计方案,通过MAXWELL软件对静电成像传感器方案进行论证和选取,并对方向性和灵敏度进行了仿真分析,证明静电成像MEMS传感器的设计合理性;再次,以所设计的静电成像传感器为基本单元布设成正方形邻接的网络型面阵形式的静电成像阵列,对其的成像效果进行仿真,仿真结果与前人设计的静电成像系统相比,成像分辨率大大提高,证明本文微型静电成像系统设计的合理性;最后,基于仿真结果生成的初始灰度图,应用图像去噪及增强方法进行图像优化,以更好的成像结果验证静电成像研究中图像优化的必要性。 本文重点研究了对微型静电成像系统中静电成像MEMS传感器及其阵列的设计、静电图像的优化处理,通过仿真的方法证明方案可行性和合理性。本文研究成果对微型静电成像系统的研制具有重要指导意义。


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