一、利用FPGA提高ECR刻蚀设备操作安全性（论文文献综述）
马潇[1]（2021）在《螺旋波作用下低温生长含氮碳化硅薄膜的研究》文中研究说明耐磨抗蚀材料是一类具有特殊物理和化学性质新型功能材料,广泛应用于机械制造、高新技术和航空航天、国防建设等领域。在航空航天领域,碳化硅颗粒增强铝基复合材料因其优良的性能和低成本,已经作为主要承重结构,应用在航天器中。耐磨抗蚀涂层材料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景,对实现“中国制造2025”的伟大战略,实现制造业的智能升级起到十分重要的支撑作用。氮掺杂碳化硅（SiCNx）薄膜材料兼顾了碳化硅（SiC）和氮化硅（SiN）的优良特性,具有优异的耐热性、高温耐蠕变、抗氧化性、低摩擦系数、耐腐蚀性和抗折强度,在作为保护涂层方面具有很好的应用前景。但目前SiC以及SiCNx薄膜的制备工艺还存在一些问题,如传统物理气相沉积（PVD）工艺存在设备要求高、昂贵、在复杂结构表面镀膜不均匀,且速度慢。受靶材大小的限制,很难在大尺寸工件上镀膜。传统化学气相沉积（CVD）工艺存在工艺温度高（通常500-1000oC）,前驱体易燃、易爆等问题,限制了SiC以及SiCNx薄膜的应用范围。为了解决上述难题,本论文提出了在螺旋波作用下,使用CVD工艺制备SiC以及SiCNx薄膜的新方法。螺旋波等离子体产生的高密度粒子可在低温下快速制备薄膜。通过设计一系列具有不同结构的含氮前驱体,对SiCNx薄膜的制备工艺进行研究,达到了简化工艺过程,提高安全性的目的。通过对前驱体结构的研究,从分子层面揭示了前驱体结构和薄膜组成及性能的构效关系。具体研究方法如下:（1）第一步验证方法的可行性。以四甲基硅烷为前驱体研究了在螺旋波作用下使用CVD方法生长SiC薄膜的工艺条件。结果表明该方法在低温条件下成功地生长了SiC薄膜,成膜速度快,薄膜质量高。沉积工艺的偏压高低影响薄膜组成及性能,薄膜的硬度随偏压升高而增加。（2）第二步研究在螺旋波作用下低温、安全、快速生长SiCNx薄膜的新方法。首先设计、合成和表征一系列新的含氮有机胍硅烷化合物。研究其热稳定性和挥发性以及成膜性能。结果表明有机胍硅烷化合物具有优异的热稳定性及良好的挥发性,适合作为CVD前驱体用于螺旋波作用下SiCNx薄膜生长的研究。（3）第三步摸索SiCNx薄膜的生长工艺。使用有机胍硅烷前驱体进行了SiCNx薄膜沉积实验,制备SiCNx薄膜,成膜温度在150℃以下,沉积速度快（高达36nm/s）。结果表明薄膜中含氮量可以通过前驱体中的含氮量而调节,薄膜硬度和折射率随氮含量的增加而减小,表面粗糙度和摩擦系数随氮含量的增加而增大。（4）第四步探讨工艺条件对SiCNx薄膜组成及性能的影响。结果表明偏压升高,薄膜中的硅、碳、氮元素及各种键态含量均发生变化。高偏压下会产生金刚石相C-C sp3键,形成结构紧密的网络结构,提升薄膜力学性能。升高偏压会降低摩擦系数和表面粗糙度,提高硬度与折射率,但过高偏压会产生蚀刻负作用,降低薄膜性能。
刘小军[2]（2021）在《基于EPICS的加速器过程控制研究》文中研究说明近些年,近代物理研究所承担了多项重离子加速器装置的建设任务,例如低能量强流高电荷态重离子加速器装置—LEAF,SSC的直线注入器SSC-LINAC、珠江直线加速器治癌装置、新疆理化所质子位移损伤效应模拟装置—PREF、空间环境地面模拟研究装置—SESRI、强流重离子加速器装置—HIAF等。控制系统的任务目标由原来专注于一台加速器的建设迈向多台共建,传统加速器子系统分工和建设模式已经不能很好的满足工程建设需求,需要对加速器过程控制技术中的标准化、规范化的系统设计方法,标准化、规范化的开发流程和标准化、规范化的工程实施过程做相关技术研究,以便能在有限的时间内高质量的完成多台装置的建设任务。根据重离子加速器装置的特点,其系统模块组成基本相似,主要由离子源、低能传输线、射频四极场加速器、中能传输线、高能传输线、同步环和各个终端组成。本文在完成LEAF、SSC-LINAC和珠江直线加速器的基础上开发了基于EPICS的加速器过程控制通用IOC模块和硬件设计标准,为加速器过程控制提供了标准化、模块化设计模板,在保证过程控制系统稳定性与可靠性的前提下,大大减少了软硬件开发及工程建设周期。论文对加速器过程控制系统设计方法进行了详细分析,采用EPICS作为LEAF、SSC-LINAC和珠江直线加速器过程控制系统的软件架构,建立了LEAF的离子源控制系统,LEAF和SSC-LINAC的磁铁电源控制系统,三个项目的真空控制系统、仪表控制、SSC-LINAC和珠江直线加速器的磁铁温度监测系统、腔体状态监测系统和设备安全联锁系统等。主要技术成果有:采用协议转换将设备硬件接口统一化,并进行了IOC的模块化封装;总结了加速器过程控制系统常用的硬件设备,进行了设备级与系统级的电磁兼容性测试,按照相关规范制定了过程控制系统硬件设计标准化流程,并取得了良好的效果;系统整体稳定性得到大幅度提高,为加速器过程控制系统的建设提供了模板。设计并建设完成的LEAF装置、SSC-LINAC和珠江直线加速器过程控制系统模块化、标准化程度高,维护和扩展简单高效;系统运行稳定、可靠、抗干扰能力强,能够保证加速器的高质量运行,为装置达到束流设计指标提供了可靠保障。
葛良[3]（2021）在《HIAF同步定时系统原型设计及验证》文中研究指明强流重离子加速器装置（High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF）是一台具有国际领先水平、学科用途广泛的下一代重离子科学研究装置,该装置采用加速器级联的方式实现束流的高功率、高流强,级联方式的运行需要对设备进行高精度的时序控制,高精度的同步定时是实现设备精确操控的关键,决定了硬件设备运行的准确性和精确性。HIAF装置分布在1km范围内,时序调度设备约600台,同步准确度需好于2ns;同时为了满足BEIF装置建设的需要,设计系统需具有更大范围的设备覆盖能力和更高精度的时间同步提升空间,这为时序控制的实现提出了挑战。同步定时系统是实现HIAF时序调度的系统级方案,本文基于标准时间同步协议,设计方案增强了HIAF的拓展性;好于2ns的同步准确度和亚纳秒的同步精度提高了HIAF的注入、俘获、加速和引出效率,同时优化了装置并行供束的模式。系统级层面,本文设计的绝对时间同步定时方案,对国内同类系统的设计具有借鉴意义,对时序调度的优化具有重要意义。本文基于White Rabbit协议,设计HIAF的同步方案,实现大跨度、多节点、实时校准的同步系统,解决通用定时系统存在的长距离传输同步精度降低、多节点改变网络结构和单工通信不能实时校准的难题。系统可靠性方面,本文率先将网络设计技术应用到同步定时系统的设计中,通过分析网络拓扑结构的可靠性,研究网络拓扑结构对同步和数据传输的影响机制,获得基本的网络冗余方案;分析同步定时网络中数据传输的可靠性,重点研究不同冗余参数下数据的可靠传输,给出适用于HIAF同步定时系统的数据冗余方案和参数,进一步提高了数据传输的可靠性;分析不同数据占用的网络带宽,研究设备控制信息在网络中的传输时间,给出了数据传输优先级及划分VLAN的方案;调研主流的网络监控解决方案,选用Zabbix和Grafana的方案实现整个系统的实时监控,提升了全系统的可靠运行。本文在国内首次将同步信息、设备控制信息、节点配置信息和节点报警信息在一条链路上进行融合传输,基于模块化设计,分离同步信息和其他信息,优化了需要通过数据网络对接入节点配置及状态监控的方案;基于高精度延时电路和时间数字转换器技术,研究了一种构建延迟链实现亚纳秒延时输出和时间标记的算法,将定时调节步长和时间标记精度提升到四百皮秒左右。在接口方面,对不同设备的接口进行统一化抽象建模,优化同步定时系统硬件接口的设计方案,有效解决了不同设备接入系统难的问题。本文以项目需求为导向,设计系统级的解决方案,实现数据主节点、时钟主节点、同步网络和终端节点的软硬件模块。以同步定时系统设计原型为依托,搭建系统级的测试平台,实现全系统的测试,得到同步准确度好于1ns、同步精度好于60ps、对外参考触发输出偏差小于300ps,满足HIAF同步定时系统需求和具有一定性能提升空间的结论。
程艺[4]（2021）在《CAFe机器保护系统关键技术研究》文中认为在当前能源需求日益增长和环境污染问题备受关注的背景下,大力发展实用的洁净能源技术非常重要。核能具有可持续发展的潜力,能长期满足将来的洁净能源需求。作为洁净核能技术之一,加速器驱动次临界（ADS,Accelerator Driven Sub-critical System）系统可在核能应用中承担多项任务,包括将放射性废料中长寿命高放射性核素嬗变成为短寿命放射性核素或者稳定的同位素,用于发电和产生热量等。ADS系统包括高功率质子加速器、散裂靶和次临界反应堆。为了解决高功率质子加速器中的关键技术,中国科学院近代物理研究所研制了一台超导质子直线加速器样机（CAFe,China ADS Front-end demo linac）。本论文研究CAFe加速器机器保护系统里的关键技术,并重点研究了下面三项关键技术:用于机器保护系统历史数据事故分析中的高精度时间戳技术、机器保护执行信号时序控制技术、机器保护系统控制器集成技术等。首先,在后事故分析过程中,软件系统可实现的故障事件的时间分辨率为毫秒量级,而CAFe加速器腔体频率为162.5 Mhz,束团时间结构为6 ns左右,束测系统中束流位置探测和束流损失探测的故障信号的时间分辨在微秒量级。若采用基于系统软件的时标技术,其时间分辨率不能为实验人员提供详细的事件过程数据,不能精准的还原故障场景及其故障事件的先后顺序。针对此问题,提出了为机器保护系统提供高精度时间戳的方法。本文采用基于White Rabbit系统中的TAI时钟和分布式时钟同步技术,实现了高精度时间戳的获取及显示,保证了故障发生时,各设备故障信号的时间标记,其时间戳精度为4 ns。其次,机器保护系统的实际运行过程中,对设备动作控制方法单一,不能灵活设置控制时序,存在设备被打坏的风险。如LEBT段的Chopper电源还没关闭,真空系统的真空阀或其他系统的相关插入式元件已插入,此时这些插入式元件存在被束流直接轰击的风险,严重时会被瞬间击穿,而造成真空破坏、腔体环境变差等问题。针对这一问题,提出了为设备增加时序控制的想法,通过将原有PLC硬件平台实现的部分时序控制功能转移到FPGA控制器中,实现了可实时在线调整时序关系的能力。经过实际测试,FPGA控制器可以实现对设备保护的触发信号延时可调,提高了系统的灵活性和安全性。最后,本论文研究了机器保护系统的控制器集成技术。通过研究机器保护系统中现有的FPGA控制器和PC机上现有的控制功能,提出了将IPC机上运行的软件控制功能集成在FPGA控制器内,并在其内部嵌入EPICS框架的策略,实现PV变量本地发布功能。这为机器保护系统实现前端控制器智能化迈出了坚定一步。论文针对高功率质子加速器运行过程中的关键技术问题,研究了高精度时间戳技术、时序控制技术和嵌入式控制器技术。设计实现的高精度时间戳系统可实现纳秒量级的设备故障信号发生时刻的标定,这为事故分析提供了可靠的数据和技术途径。基于FPGA控制器的事例触发延时模式,探索了可在线灵活修改设备控制时序的功能。嵌入式智能化前端控制器将FPGA板卡和工控机的功能进行整合,为智能化前端控制器的现场大规模分布式部署提供了技术方案。
闵浩[5]（2021）在《高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究》文中认为量子密钥分发（Quantum key distribution,QKD）是一种运用量子力学的基本原理实现的保密通信技术,其在军事和商业上都有巨大的应用潜力。自从1984年第一个QKD协议被提出以来,经过三十多年的高速发展,QKD在理论和实验两方面都有巨大的进步,并且正逐步走向产业化。实用化的QKD系统需要有足够的安全成码率（SKR）,当QKD系统具体的实施方案和传输信道都确定后,提升系统重复频率就是提高成码率的最重要手段之一。在早期QKD系统中,单光子探测器的性能是重复频率提升的最大障碍。而当频率提升到GHz级别之后,QKD系统的各个组成部分都面临着苛刻的要求,可能成为新的瓶颈。针对高速QKD的需求,本文从半导体激光光源,光调制器驱动电路以及高速的数据采集系统等几个方面开展了研究。在光源方面,本文首先研究了半导体激光器的直流特性,设计了针对半导体激光器的高精度低温漂的温度控制和电流控制电路,并通过干涉法精确地测量了激光器的温度漂移。其次,为了得到高速的光脉冲,从速率方程出发研究了增益开关半导体激光器的性质以及其对电脉冲信号的需求,并设计了高速的激光器脉冲驱动电路。由于光源的光谱宽度对测量设备无关QKD（MDI-QKD）有显着影响,本文利用自制的可调谐激光器表征了光脉冲的啁啾性质。综合以上的研究结果以及光源滤波技术,在1.25GHz的重复频率下得到了消光比29.5dB的光脉冲,并且实现了 0.484的HOM干涉对比度。在此之外,还得到了室温下10小时内温度稳定性在0.004℃的温度控制电路和漂移8.5ppm的电流控制电路,能够用于某些需要光锁相环路的QKD之中。在调制器驱动方面,本文针对GHz的QKD实验需求,设计了多通道多幅度的高速调制器驱动电路,在5GHz随机码驱动的情况下,最高的输出幅度可达7.5V。针对多路信号间相位关系不确定的问题,本文利用边沿触发器的特性实现了高速串行收发器（SerDes）的通道间相位自动对齐。经测试在不采用高精度的TDC的情况下,对齐精度可达2.5ps,足以满足目前GHz高速QKD的实验需求。本文还设计了一种非浮地输出的放大电路,目前已经在2GHz重复频率下实现了5V的摆幅,可以适用于QKD实验中调制器需要连接到地的情况。在数据采集方面,针对系统时钟频率以及光子计数率的提升和单光子探测器通道数的增加带来的新挑战,本文设计了一种基于高速SerDes的多通道探测器数据采集系统,能够实现2.5GHz时钟频率的QKD系统中32通道超导纳米线单光子探测器输出信号的同步接收和实时符合筛选。该系统采用10GHz的采样时钟,原理上可以支持10GHz的QKD实验。论文的研究工作支持了多个高速QKD实验,其创新之处总结如下:1.设计了低噪声低温漂的半导体激光器控制器,并且采用干涉的方法精确地测定了温漂。通过高精度控温结合增益开关和光源滤波的技术手段得到了1.25GHz重复频率的MDI-QKD光源,其消光比为29.5dB,双光子干涉对比度可达0.484。2.通过多通道波形合成得到5GHz重复频率下的4幅度光调制器驱动信号,最大幅度可达到7.5V。利用边沿触发器的性质实现了多通道SerDes相位的自动对齐,对齐精度2.5ps RMS精度,与目前基于高精度TDC手段得到的结果相当。3.实现了 GTX接收器的单端直流接收以及1.6ps步长移相,并以此为基础设计了多通道的高速的单光子探测器信号同步接收以及实时符合筛选系统,原理上支持10GHz的QKD实验。
白冰[6]（2021）在《量子随机数发生器的集成化研究》文中研究说明量子信息是量子物理和信息科学结合的交叉学科,主要包括量子通信,量子计算和量子精密测量。例如,量子通信是迄今为止唯一在理论上证明是信息论安全的通信方式。在量子通信系统中,需要大量的随机数资源,具有不可预测性、不可重复性和无偏性等特征的量子随机数可以显着提高量子通信系统的安全性。量子随机数发生器（QRNG）是基于量子力学基本原理而产生真随机数的系统,实用化和安全性是目前QRNG的重点发展方向。本论文总结了作者在博士期间在量子随机数相关领域的工作,围绕实现更加实用和安全的量子随机数发生器展开论述,同时也展示了量子随机数在非定域性检验中的一系列应用。在实用化QRNG的集成化研究方面,量子随机数发生器需要同时兼顾高速率、集成化、低成本和高稳定性的需求。本文作者首先开展了基于真空态方案的集成化量子随机数发生器验证实验,通过将方案中的硅光芯片、InGaAs平衡探测器和跨阻放大器集成在一个芯片上,展示出了集成芯片优良的高频特性,之后通过对后处理过程的优化,最终实现了速率达18.8 Gbps的实时量子随机数发生器。此项工作针对超快和紧凑QRNG应用场景提供了一种解决方案。在此基础上,通过进一步集成光源,实现了 QRNG光学芯片,并针对不同应用场景,分别开发了小型化高速QRNG模块和低成本、低功耗的QRNG芯片。在QRNG现实条件下安全性研究方面,在真空态方案的基础上,实现了基于连续变量的半器件无关量子随机数实验。此项工作兼顾安全性和实用性,通过合理的假设,提高了 QRNG的安全性,同时实现了较高的QRNG产生速率。在QRNG的应用研究方面,论文作者研制了高速低延迟的实时QRNG系统,满足了多种非定域性检验实验的类空间隔要求,并在遥远星体随机数产生及其在无漏洞贝尔不等式实验检验、二元非定域性的实验检验、器件无关量子随机数及其拓展等研究中发挥了重要作用。
付明明[7]（2021）在《基于压缩感知的混沌图像加密算法研究及其FPGA实现》文中进行了进一步梳理图像数据由于具有强相关性、冗余信息量大以及数据量巨大等特点,已不适合采用传统基于文本信息的密码系统进行加密。混沌系统生成的混沌序列具有非常复杂的结构,难以分析,致使其在数字图像加密中具有广阔的研究价值。基于此,本文构建一个结构简单的新型四维超混沌系统,设计了一个快速、实用、安全的超混沌图像加密算法,主要研究内容如下:1.基于混沌理论构建了一个只有3个二次项和5个参数的结构简单的新型四维超混沌系统,然后基于该超混沌系统设计了一个高效的伪随机序列构建方法,最后通过FPGA设计了该系统的电路实现。通过相图、分岔图以及Lyapunov指数谱等分析了该系统的动力学特征,并使用仿真软件以及板级验证证明了所设计电路的可行性。分析结果表明:（1）在多个参数较大的浮动下,该系统都能稳定地保持超混沌动力学行为;（2）在同等计算复杂度的系统中,该系统具有更大的Lyapunov指数;（3）伪随机序列构建方法产生的伪随机序列具有高度随机性;（4）FPGA实现效果稳定,能长时间保持超混沌动力学行为。2.基于压缩感知和四维超混沌系统设计了一个快速安全的超混沌图像加密算法,并基于该算法框架设计了一个超混沌图像加密的FPGA实现方案。首先,考虑到选择明文攻击,基于Hash函数设计了一种与明文相关的分级密钥机制,以增强密文密钥与明文的敏感性。然后,利用混沌序列产生测量矩阵对明文图像进行压缩采样得到采样图像,对采样数据进行加密,减少了待加密的数据量。接着,设计了一种基于伪随机序列数值大小对采样图像进行置乱的置乱算法和一种结合异或运算与加取模运算的闭环扩散算法。最后基于该超混沌图像加密算法的框架,设计了一个超混沌图像加密的FPGA实现方案,验证了算法的硬件可实现性。本文设计的加密算法效率高、密钥空间大、密钥敏感性强,具有较高的安全性与实用性。
程育汶[8]（2020）在《二维金属碳氮化物表面终端催化性质的第一性原理研究》文中研究指明宇航动力技术的提升离不开先进的燃料电池技术支撑。化学能源,包括氢气、氧气、碳氢化合物等是航天器电源系统重要组成部分之一。化学能源目前研究重点之一是开发高效制备这些气体及化合物的催化剂。二维过渡金属碳氮化物（MXenes）具有高稳定性、大比表面积、高导电性等优异性质在能源转换领域具有潜在的应用前景。本文以设计高效电催化剂（析氢、析氧、氮/氧/二氧化碳还原）为目标,以二维MXenes功能化表面终端为研究对象,采用第一性原理计算系统研究了MXenes功能化表面终端作为电催化剂的催化性质,为实验合成高效催化剂提供了理论依据。实验合成MXenes是其得以应用的前提。在实验中可通过刻蚀和剥离陶瓷相MAX获得二维MXenes结构。本文首先系统预测了超过50种MAX相刻蚀剥离成MXenes的性质。研究结果表明对于所研究的MAX,大部分MAX相的元素A与多层MX结构结合能越大,MAX剥离为MXenes的剥离能越大。MAX相剥离能小于0.253 eV/?2易合成MXenes;高于0.253 eV/?2不易合成MXenes。通过HF刻蚀Cr2Al C相,研究发现无论最先产物是Cr2CF2或Cr2C（OH）2,刻蚀反应最终产物均为含氧终端的Cr2CO2,表明含氧终端具有极高的稳定性。同时在剥离过程中需要金属阳离子参与,并且刻蚀会导致Cr2CO2结构中碳空位的形成。氢能作为一种新型燃料,具有高燃烧值、清洁等特点,对替代传统化石燃料,实现宇航动力提升具有重要意义。本文系统探讨了30种MXenes结构析氢（HER）活性。并以Cr2C为研究对象研究了过渡金属和碳空位缺陷对Cr2CO2结构HER性能的影响规律。研究结果表明MXenes表面氧p电子轨道能级中心εp可以描述MXenes的HER性能,含氧终端表面在εp为-4.1到-3.3 eV时能获得最优HER性质,同时Cr2C MXene表面HER遵循Volmer-Heyrovsky机理。过渡金属Ni和Co修饰Cr2CO2后的结构在一定Ni或Co覆盖率下能实现HER性质的提升,且最优析氢反应吉布斯自由能变化（?GH*）接近0 eV。同时在含有低浓度碳空位时可以改善Cr2CO2表面HER性质。此外,含有双金属有序结构M?2M?C2O2 MXene在一定氢覆盖率下能获得优异HER性能。电解水析氢反应会受到析氧反应（OER）的控制。针对多电子和质子参与的OER,本文以Cr2CO2为研究对象,进一步探讨了Ni2P界面复合和单金属原子负载对Cr2CO2表面OER和HER影响机理。结果表明Ni2P/Cr2CO2体系HER和OER过电位分别为0.09 V和0.80 V,相比复合前体系的HER和OER性质都得到了提高。且Ni2P/Cr2CO2体系HER遵循Volmer-Heyrovsky机理,且其HER活化能低至0.68 eV。进一步研究表明在所有研究的体系中,Ni负载在Cr2CO2表面具有优异HER和OER活性,对应过电位分别为0.16和0.46V,同时负载体系结构稳定,不易形成纳米团簇。碳/氮氢等化合物在航天领域具有重要应用。因此本文最后考察了MXenes结构用于催化氮氧还原生成碳/氮氢/氧性质。研究结果表明Sc2CO2、W2NO2具有最高的的氧还原活性（ORR）活性,对应ORR过电位分别为0.68和0.54V;Nb2CO2和Ta2CO2具有最高的CO2还原为CO活性,对应二氧化碳还原（CO2RR）极限电位（UL）分别为0.23和0.37 V。进一步研究发现F终端MXenes会削弱其表面ORR和CO2RR活性,在实验合成过程中应避免出现F终端。另外,本文研究了不同过渡金属负载在Ti2NO2表面作为N2还原反应（NRR）催化剂的活性,结果发现Mo/Ti2NO2体系呈现金属性,由于Mo与N2轨道杂化,Mo能有效促进N2解离。在研究的体系中,Mo负载在Ti2NO2表面体系具有最低的NRR过电位,为0.16 V。本文理论预测了MXenes含氧终端催化性质和机理,设计了界面复合和单金属负载MXenes催化剂,为实验合成优异析氢、析氧、氧/氮二氧化碳还原催化剂提供了理论参考。
吕文涛[9]（2020）在《F-P光纤传感器光楔式解调系统研制》文中指出法珀光纤传感器（F-P光纤传感器）是利用光的干涉原理制成的一种光学传感器,因其具有高精度、非接触、小体积、分辨率高、不受电磁干扰等优势,在汽车产业、航天航空、医疗等领域取得了广泛应用。针对F-P光纤传感器的解调,本文根据非扫描相关解调原理设计了光楔式解调系统,该系统采用光纤准直器、鲍威尔棱镜、光楔的组合结构实现了F-P光纤传感器腔长的绝对测量。具体包括以下几个方面:首先,基于F-P光纤传感器的干涉原理,对干涉过程中光是如何作用的进行了分析。根据F-P光纤传感器的原理,对目前几种解调方案优缺点进行了分析和对比,同时根据目前的的研究现状,提出了本课题设计的解调方案:光楔式非扫描相关解调。根据确定的解调方案,推导了相应的数学模型。为了验证数学模型的的正确性和解调方案的可行性,选择了常用的高斯型光源对解调系统输出的相关干涉信号做了仿真实验,通过实验可以看出,仿真结果与预设的F-P光纤传感器腔长一致,以此验证了数学模型的正确性和该解调系统的可行性。然后,根据确定的解调方案,将整个解调系统划分为两个部分:光路部分和电路部分。在光路部分讨论了光源的选择、每个光学器件的选型、光学器件在选型时参数如何选择以及光路搭建等问题。在电路设计中包括电源、CCD驱动、FPGA、AD转换、串口传输五个电路模块。电源模块为整个电路提供各电路需要的电压,FPGA作为电路的核心控制器驱动CCD、AD转换、串口正常工作并完成信号处理,对电路中的每个芯片的参数都进行了说明,同时确定了芯片的具体型号。最后,根据确定的解调方案和选取的各元器件搭建了相应的实验平台。通过设计合理的相关干涉信号峰值算法,确定了峰值对应的像素点位置。再根据标准腔长的F-P光纤传感器对解调系统进行标定,得到F-P光纤传感器腔长与相关干涉信号峰值位置点之间的线性关系,实现F-P光纤传感器绝对腔长的解调。经过实验验证可以得出该系统在60-100μm腔长范围内测量误差不超过0.025%。
江悦[10]（2020）在《基于FPGA的SR Latch PUF的可靠性提升研究》文中研究说明随着智能化电子设备的普及,人类社会发展迎来继互联网之后的又一次资讯技术革命浪潮—物联网。物联网使得信息交换越来越便捷,但其复杂多样的使用环境使得其设备安全性变得相当脆弱。物理不可克隆函数（Physical Unclonable Function,PUF）利用制造过程中随机产生的工艺偏差来生成加密原语成为一种有效的防护手段。由于PUF越过将密钥存储于存储器的这一环节,系统安全系数大大提升。现场可编程门阵列（Field-programmable gate array,FPGA）器件因其具有加密的位流、多个密钥存储单元、安全的闪存、防篡改功能以及可以实现PUF电路等优势,成为保护用户可访问联网硬件产品必不可少的重要组成部分。由于PUF响应的稳定性易受温度、电压或器件老化的影响而导致不可靠,本文主要围绕基于FPGA的SR Latch PUF的可靠性提升展开研究:（1）随着FPGA的广泛应用,其本身的硬件安全问题应该予以重视,而SR Latch PUF结构简单、资源开销低、在FPGA上实现方便,因此成为本文的研究重点。（2）提出一种微弱延时调整的策略,通过对PUF电路输出不稳定原理进行分析,并根据集成电路中的延时模型,利用扇出负载的插入来模拟外界噪声对PUF电路延时的影响,延时的改变通过扇出负载的个数来调整。（3）将PUF电路映射到经过实验筛选得到的定义为可靠的片（Slice）上,在模拟实验条件下未检测到输出不稳定位,可靠性达到100%。并且,该PUF电路的结构设计紧凑,仅需一个Slice就能完成实验,资源开销极小,在轻量级、资源受限平台具有很高的实际应用价值。
二、利用FPGA提高ECR刻蚀设备操作安全性（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用FPGA提高ECR刻蚀设备操作安全性（论文提纲范文）
（1）螺旋波作用下低温生长含氮碳化硅薄膜的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碳化硅(SiC)薄膜材料 |
| 1.3 氮掺杂碳化硅(SiCNx)薄膜材料 |
| 1.4 SiCN_x薄膜制备方法 |
| 1.4.1 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD) |
| 1.4.2 化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD) |
| 1.4.3 制备工艺的比较 |
| 1.5 硅基前驱体材料的研究 |
| 1.6 小结 |
| 1.6.1 存在的问题 |
| 1.6.2 解决这些问题的意义 |
| 1.7 研究内容及方法 |
| 1.7.1 研究内容 |
| 1.7.2 研究方法 |
| 第二章 HWPCVD工艺制备SiC薄膜 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 HWPCVD实验装置 |
| 2.2.2 SiC薄膜制备 |
| 2.2.3 SiC薄膜表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 薄膜结构分析 |
| 2.3.2 发射光谱分析 |
| 2.3.3 薄膜形貌分析 |
| 2.3.4 薄膜沉积速率 |
| 2.3.5 偏压对薄膜组成的影响 |
| 2.3.6 偏压对薄膜硬度的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 胍基硅烷前驱体的合成及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂和仪器 |
| 3.2.2 胍基硅烷的合成 |
| 3.2.3 晶体结构表征 |
| 3.2.4 热稳定性测试 |
| 3.2.5 挥发性测试 |
| 3.2.6 成膜性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 化合物的合成及表征 |
| 3.3.2 化合物的热稳定性 |
| 3.3.3 化合物的挥发性 |
| 3.3.4 化合物的成膜性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 螺旋波作用下SiCNx薄膜的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 薄膜制备 |
| 4.2.3 薄膜表征 |
| 4.3 胺基-甲基胍硅烷制备SiCN_x薄膜的结构及性能研究 |
| 4.3.1 含氮量与薄膜组成的关系 |
| 4.3.2 含氮量与薄膜结构的关系 |
| 4.3.3 含氮量与沉积速率的关系 |
| 4.3.4 含氮量与薄膜形貌的关系 |
| 4.3.5 含氮量与光学性能的关系 |
| 4.4 多取代甲基胍硅烷制备SiCN_x薄膜的结构及性能研究 |
| 4.4.1 薄膜沉积速率分析 |
| 4.4.2 薄膜组成与结构分析 |
| 4.4.3 薄膜形貌分析 |
| 4.4.4 偏压与薄膜结构和组成的关系 |
| 4.4.5 偏压与表面粗糙度的关系 |
| 4.4.6 偏压与薄膜性能的关系 |
| 4.5 环状胍基硅烷制备SiCNx薄膜的结构及性能研究 |
| 4.5.1 薄膜结构表征 |
| 4.5.2 薄膜沉积速率分析 |
| 4.5.3 薄膜形貌分析 |
| 4.5.4 薄膜组成分析 |
| 4.5.5 薄膜性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 全文结论与工作展望 |
| 5.1 全文结论 |
| 5.2 工作展望 |
| 论文创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间发表的论文及专利 |
| 附录 |
（2）基于EPICS的加速器过程控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 本文创新点 |
| 第2章 加速器过程控制系统 |
| 2.1 过程控制概述 |
| 2.2 加速器过程控制系统 |
| 2.2.1 加速器过程控制组成 |
| 2.2.2 加速器过程控制特点 |
| 2.2.3 加速器过程控制要求 |
| 2.3 过程控制软件系统 |
| 2.3.1 软件实现功能 |
| 2.3.2 分布式控制系统 |
| 2.3.3 EPICS概述 |
| 2.3.4 EPICS IOC模块化封装 |
| 2.4 过程控制硬件系统 |
| 2.4.1 硬件基本构成 |
| 2.4.2 硬件实现功能 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 LEAF过程控制设计与实现 |
| 3.1 LEAF工程简介 |
| 3.2 过程控制系统设计 |
| 3.2.1 控制系统网络 |
| 3.2.2 控制系统架构 |
| 3.3 过程控制系统实现 |
| 3.3.1 真空控制系统 |
| 3.3.2 磁铁电源控制系统 |
| 3.3.3 离子源控制系统 |
| 3.3.4 仪器仪表控制 |
| 3.4 调试及运行情况 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 SSC-LINAC过程控制设计与实现 |
| 4.1 SSC-LINAC工程简介 |
| 4.2 过程控制系统设计 |
| 4.2.1 控制系统网络 |
| 4.2.2 控制系统架构 |
| 4.3 过程控制系统实现 |
| 4.3.1 真空控制系统 |
| 4.3.2 磁铁电源控制系统 |
| 4.3.3 磁铁温度监测系统 |
| 4.3.4 设备安全联锁系统 |
| 4.3.5 腔体状态监测系统 |
| 4.4 调试及运行情况 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 珠江直线加速器过程控制设计与实现 |
| 5.1 珠江直线加速器工程简介 |
| 5.2 过程控制系统设计 |
| 5.2.1 控制系统网络 |
| 5.2.2 控制系统架构 |
| 5.3 过程控制系统实现 |
| 5.3.1 电磁兼容测试 |
| 5.3.2 控制机柜设计与装配 |
| 5.3.3 真空控制系统 |
| 5.3.4 磁铁温度监测系统 |
| 5.3.5 腔体状态监测系统 |
| 5.3.6 设备安全联锁系统 |
| 5.4 调试及运行情况 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 后续工作及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）HIAF同步定时系统原型设计及验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 HIAF简介 |
| 1.1.2 论文课题的提出及其创新性 |
| 1.2 课题研究现状 |
| 1.2.1 上海光源定时系统 |
| 1.2.2 中微子实验时钟系统 |
| 1.2.3 LHASSO时钟系统 |
| 1.2.4 大型强子对撞机的定时系统 |
| 1.2.5 小结 |
| 1.3 论文研究内容与组织结构 |
| 第2章 时间同步方法和协议 |
| 2.1 时钟与时间 |
| 2.1.1 术语 |
| 2.1.2 时钟信号 |
| 2.1.3 时间戳数字表示 |
| 2.2 网络时间协议 |
| 2.3 卫星授时系统 |
| 2.4 精密时钟同步协议标准 |
| 2.4.1 IEEE1588 时钟模型 |
| 2.4.2 IEEE1588 同步链路模型 |
| 2.5 White Rabbit协议 |
| 2.5.1 White Rabbit协议原理 |
| 2.5.2 White Rabbit同步链路模型 |
| 2.5.3 White Rabbit链路参数标定 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 HIAF同步定时系统原型设计 |
| 3.1 粒子加速器运行机理 |
| 3.2 HIAF同步定时系统需求分析 |
| 3.3 HIAF同步定时系统整体结构及原型设计 |
| 3.3.1 整体框架 |
| 3.3.2 时钟主结点设计 |
| 3.3.3 数据主结点功能设计 |
| 3.3.4 定时信息设计 |
| 3.3.5 同步定时网络设计 |
| 3.4 数据传输可靠性及流量计算 |
| 3.4.1 控制信息传输可靠性 |
| 3.4.2 同步定时网络数据流量计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 终端节点原型设计 |
| 4.1 终端节点功能概述 |
| 4.2 终端节点硬件设计 |
| 4.2.1 对外接口设计 |
| 4.2.2 主控单元设计与关键器件选型 |
| 4.3 终端节点功能设计 |
| 4.3.1 同步与数据传输设计 |
| 4.3.2 数据处理单元设计 |
| 4.3.3 事件动作转换单元设计 |
| 4.3.4 延时单元及TDC设计 |
| 4.3.5 对外输出单元设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 HIAF同步定时系统原型验证 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 同步网络搭建及同步性校准 |
| 5.3 数据主节点功能验证 |
| 5.4 终端节点功能验证 |
| 5.5.1 同步性测试 |
| 5.5.2 事件动作转换测试 |
| 5.5.3 延时及TDC测试 |
| 5.5.4 输出模式测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 后续工作及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）CAFe机器保护系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 机器保护系统 |
| 1.3 国内外机器保护系统现状 |
| 1.3.1 欧洲散裂中子源 |
| 1.3.2 费米实验室质子改进 |
| 1.3.3 高能同步辐射光源 |
| 1.3.4 注入器II机器保护系统 |
| 1.4 课题研究意义及内容 |
| 1.4.1 课题研究意义 |
| 1.4.2 论文研究内容 |
| 1.4.3 论文创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 高精度时间戳设计 |
| 2.1 需求分析 |
| 2.2 时间同步技术对比 |
| 2.3 White Rabbit技术 |
| 2.3.1 WR技术应用 |
| 2.3.2 WR应用的关键技术 |
| 2.4 基于WR的设计方案 |
| 2.4.1 硬件选型 |
| 2.4.2 Zynq简介及开发设计 |
| 2.4.3 程序设计及实现 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 时序控制技术研究 |
| 3.1 背景需求 |
| 3.2 技术调研 |
| 3.3 事例同步设计 |
| 3.3.1 整体设计方案 |
| 3.3.2 事例处理流程设计 |
| 3.3.3 事例编码和TCP报文的定义 |
| 3.3.4 事例存储表的设计 |
| 3.3.5 创建WRPC |
| 3.3.6 事例界面设计 |
| 3.4 本章小节 |
| 第4章 控制模块集成化的搭建及实现 |
| 4.1 嵌入式技术在加速器领域的应用 |
| 4.2 前端控制模块的设计 |
| 4.3 构建开发环境 |
| 4.3.1 Linux系统搭建 |
| 4.3.2 EPICS环境的搭建 |
| 4.4 设备驱动模块 |
| 4.5 设备支持模块 |
| 4.6 事例模块开发及实现 |
| 4.7 网络设计及实现 |
| 4.7.1 硬件环境搭建 |
| 4.7.2 SDK模块实现 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 系统测试 |
| 5.1 故障数据时间戳标定 |
| 5.2 MPS时序控制功能 |
| 5.2.1 动作事例码下发 |
| 5.2.2 故障响应测试 |
| 5.3 嵌入式控制器 |
| 5.3.1 网络通信功能测试 |
| 5.3.2 硬件资源消耗统计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 缩写及其英文全称 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子保密通信的起源与发展 |
| 1.1.1 量子密钥分发的需求背景 |
| 1.1.2 量子密钥分发的发展历史 |
| 1.2 量子密钥分发中的光源 |
| 1.2.1 BB84协议 |
| 1.2.2 弱相干光源 |
| 1.2.3 激光器的选择 |
| 1.2.4 单激光器与多激光器方案 |
| 1.2.5 激光的腔外调制 |
| 1.3 高速QKD中的电子学系统面临的技术挑战 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 半导体激光器的控制 |
| 2.1 半导体激光器 |
| 2.1.1 半导体激光器的结构 |
| 2.1.2 DFB半导体激光器的发光特性 |
| 2.1.3 QKD中对半导体激光器的控制需求 |
| 2.2 温度控制电路 |
| 2.2.1 热敏电阻和半导体制冷模块 |
| 2.2.2 总体设计与电路结构 |
| 2.2.3 反馈控制系统的环路 |
| 2.2.4 噪声分析 |
| 2.2.5 控温效果测试 |
| 2.3 电流控制电路 |
| 2.3.1 电路结构 |
| 2.3.2 噪声分析 |
| 2.3.3 电流噪声和长漂测试 |
| 2.4 电路板的数字控制系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 半导体激光器的高速调制 |
| 3.1 QKD实验中的光脉冲 |
| 3.1.1 QKD对光脉冲宽度的要求 |
| 3.1.2 QKD对光谱宽度的要求 |
| 3.1.3 光脉冲的产生方式 |
| 3.2 半导体激光器的速率方程与增益开关 |
| 3.2.1 速率方程及其数值仿真 |
| 3.2.2 光脉冲与电脉冲关系测试 |
| 3.3 增益开关电脉冲产生电路 |
| 3.3.1 电路结构 |
| 3.3.2 电路产生的电信号和光信号测试 |
| 3.4 增益开关光脉冲的啁啾 |
| 3.5 脉冲光光谱的压缩 |
| 3.5.1 注入锁定和光滤波器 |
| 3.5.2 光谱压窄效果测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高速直流耦合脉冲驱动电路 |
| 4.1 电光调制 |
| 4.1.1 电光调制器 |
| 4.1.2 调制器需要的电驱动信号 |
| 4.2 电路结构 |
| 4.2.1 高速串行收发器 |
| 4.2.2 数模转换和波形合成 |
| 4.2.3 直流放大 |
| 4.3 多通道间的相位对齐 |
| 4.3.1 时钟结构 |
| 4.3.2 相位内插器 |
| 4.3.3 波形相位调节与对齐 |
| 4.3.4 一种各个通道的相位自动对齐的方法 |
| 4.3.5 对齐的效果 |
| 4.4 脉冲驱动板的使用和测试 |
| 4.4.1 4个独立电平的调节方式 |
| 4.4.2 增大输出的摆幅 |
| 4.4.3 性能测试 |
| 4.5 输出非浮地的放大电路 |
| 4.5.1 输出浮地的缺点 |
| 4.5.2 一种输出非浮地的直流连接方式 |
| 4.5.3 连接方式的改进 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 单光子探测器信号采集系统 |
| 5.1 需求背景 |
| 5.1.1 QKD中的单光子探测器以及TDC |
| 5.1.2 高速高码率MDI-QKD需要的信号采集系统 |
| 5.2 采集系统的搭建 |
| 5.2.1 数字方案与模拟方案 |
| 5.2.2 高速串行收发器的接收端 |
| 5.2.3 GTX接收器的单端直流接收 |
| 5.2.4 相位调节 |
| 5.2.5 高速收发器级联 |
| 5.2.6 数字逻辑设计 |
| 5.3 性能测试 |
| 5.4 平台升级方案探讨 |
| 5.4.1 接口数量 |
| 5.4.2 接收电路 |
| 5.4.3 数据上传 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）量子随机数发生器的集成化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子随机数发生器简介 |
| 1.1.1 研究现状 |
| 1.1.2 产品现状 |
| 1.2 基于连续变量的量子随机数发生器 |
| 1.2.1 真空态量子随机数发生器 |
| 1.2.2 半器件无关的连续变量量子随机数发生器 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 集成化量子随机数发生器实验验证 |
| 2.1 光子集成技术 |
| 2.1.1 光子集成器件材料体系 |
| 2.1.2 混合集成技术 |
| 2.1.3 光子集成技术的应用 |
| 2.2 片上集成的真空态量子随机数发生器设计 |
| 2.3 基于硅光平台的量子随机数芯片 |
| 2.3.1 芯片模拟仿真和加工 |
| 2.3.2 芯片混合集成及光纤耦合 |
| 2.3.3 芯片测试封装 |
| 2.4 高速随机数采集电路设计 |
| 2.4.1 系统搭建 |
| 2.4.2 FPGA逻辑及后处理算法优化 |
| 2.5 测试结果 |
| 第3章 量子随机数发生器的单芯片集成 |
| 3.1 系统级封装技术 |
| 3.2 光源集成设计 |
| 3.2.1 基于硅光平台的集成化方案 |
| 3.2.2 基于二氧化硅平台的集成化方案 |
| 3.3 量子随机数发生器的单芯片集成 |
| 3.3.1 方案设计 |
| 3.3.2 硬件验证方案 |
| 3.4 超高速微型化量子随机数发生器模块 |
| 3.4.1 整体结构 |
| 3.4.2 方案验证 |
| 第4章 基于连续变量的半器件无关量子随机数产生 |
| 4.1 实验方案与理论分析 |
| 4.2 实验系统 |
| 4.3 实验结果 |
| 第5章 量子随机数在非定域性检验中的应用 |
| 5.1 量子非定域性 |
| 5.2 星光随机数发生器及其贝尔不等式检验 |
| 5.2.1 星光随机数发生器 |
| 5.2.2 基于星光随机数的贝尔不等式检验 |
| 5.3 器件无关量子随机数及其拓展 |
| 5.4 随机数在二元非定域性研究中的应用 |
| 5.4.1 实验系统介绍 |
| 5.4.2 随机数系统设计 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（7）基于压缩感知的混沌图像加密算法研究及其FPGA实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 超混沌系统研究现状 |
| 1.2.2 基于压缩感知与超混沌系统的图像加密研究现状 |
| 1.2.3 混沌图像加密算法的FPGA实现研究现状 |
| 1.3 研究内容与结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文结构 |
| 第2章 混沌图像加密的基本理论 |
| 2.1 密码学与混沌 |
| 2.1.1 密码学 |
| 2.1.2 混沌的定义与性质 |
| 2.2 压缩感知理论 |
| 2.2.1 信号的稀疏表示 |
| 2.2.2 设计测量矩阵 |
| 2.2.3 信号重构算法 |
| 2.3 基于混沌的图像加密理论 |
| 2.3.1 混沌图像加密技术 |
| 2.3.2 混沌图像加密算法的安全性指标 |
| 2.4 FPGA实现 |
| 2.4.1 FPGA结构与硬件平台介绍 |
| 2.4.2 数据处理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 四维超混沌系统及其FPGA实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 四维超混沌系统的构建与分析 |
| 3.2.1 四维超混沌系统模型 |
| 3.2.2 四维超混沌系统的基本特性 |
| 3.2.3 系统参数鲁棒性分析 |
| 3.3 基于四维超混沌系统构建伪随机序列 |
| 3.4 四维超混沌系统的FPGA实现 |
| 3.4.1 数据处理 |
| 3.4.2 顶层设计 |
| 3.4.3 仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于压缩感知的超混沌图像加密及其FPGA实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混沌图像加密的主要模块设计 |
| 4.2.1 基于Hash函数的明文散列 |
| 4.2.2 伪随机序列与测量矩阵的产生 |
| 4.2.3 图像置乱 |
| 4.2.4 图像扩散 |
| 4.3 图像加解密流程 |
| 4.4 仿真结果及安全性分析 |
| 4.4.1 加密速度 |
| 4.4.2 压缩率对解密图像的影响 |
| 4.4.3 安全性分析 |
| 4.5 超混沌图像加密的FPGA实现 |
| 4.5.1 框图设计 |
| 4.5.2 顶层设计与仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 核心Matlab代码 |
| 附录B 核心Verilog代码 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
（8）二维金属碳氮化物表面终端催化性质的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及研究目的和意义 |
| 1.2 过渡金属碳氮化物(MXenes)研究现状和分析 |
| 1.2.1 过渡金属碳氮化物(MXenes)简介 |
| 1.2.2 二维过渡近乎碳氮化物(MXenes)基本性质及催化研究进展 |
| 1.3 MXenes 结构国内外研究现状简析 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 理论基础与计算方法 |
| 2.1 第一性原理简单介绍 |
| 2.1.1 薛定谔方程 |
| 2.1.2 求解薛定谔方程三个近似 |
| 2.2 密度泛函理论基础 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 交换关联泛函 |
| 2.2.4 赝势 |
| 2.3 VASP 介绍 |
| 2.4 电化学反应理论基础和计算方法 |
| 2.4.1 MXenes表面析氢反应 |
| 2.4.2 MXenes表面析氧反应 |
| 2.4.3 MXenes表面氮气还原反应 |
| 2.4.4 MXenes 表面氧气还原反应 |
| 2.4.5 MXenes表面二氧化碳还原反应 |
| 第3章 陶瓷相MAX结构刻蚀与剥离性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 MAX相结构剥离性质 |
| 3.2.1 计算方法 |
| 3.2.2 结果讨论 |
| 3.3 陶瓷相Cr_2AlC刻蚀与剥离成单层Cr_2CO_2 的性质研究 |
| 3.3.1 计算方法 |
| 3.3.2 结果讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 单层MXenes表面终端析氢性能与调控研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 3.2.1 M_(n+1)X_nO_2结构 |
| 3.2.2 Cr_2CO_2结构 |
| 4.3 结果讨论 |
| 4.3.1 单层 MXenes 析氢性能的描述符的提出 |
| 4.3.2 过渡金属和碳空位修饰的Cr_2CO_2表面析氢性质与机理研究 |
| 4.3.3 单层有序双过渡金属M_2'M''C_2O_2MXene表面析氢性质研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 界面复合和单金属负载对Cr_2CO_2析氧性质影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 界面复合体系Ni_2P/Cr_2CO_2(MXene)全水分解性质研究 |
| 5.2.1 计算方法 |
| 5.2.2 结果讨论 |
| 5.3 单金原子负载Cr_2CO_2体系全水分解性质研究 |
| 5.3.1 计算方法 |
| 5.3.2 结果讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 单层M_2XT_2催化氮氧还原性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Mo负载在Ti_2NO_2 表面催化N2还原性质研究 |
| 6.2.1 计算方法 |
| 6.2.2 结果讨论 |
| 6.3 单层M_2XT_2 表面O_2和CO_2还原性质研究 |
| 6.3.1 计算方法 |
| 6.3.2 结果讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）F-P光纤传感器光楔式解调系统研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 解调技术发展现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容及章节安排 |
| 2 F-P光纤传感器干涉原理和解调方案 |
| 2.1 F-P光纤传感器的干涉原理 |
| 2.2 F-P光纤传感器解调方案的研究 |
| 2.2.1 强度解调法 |
| 2.2.2 相位解调法 |
| 2.3 光楔式非扫描相关解调系统的原理 |
| 2.3.1 相关干涉信号分析 |
| 2.3.2 相关干涉信号仿真实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 F-P光纤传感器光楔式解调系统光路搭建 |
| 3.1 光源的选型 |
| 3.2 电荷耦合器的选型 |
| 3.3 相关模块的设计 |
| 3.3.1 光纤准直器和透镜的优化 |
| 3.3.2 光楔设计 |
| 3.4 光路整体装置 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 F-P光纤传感器光楔式解调系统电路设计 |
| 4.1 电源模块 |
| 4.2 FPGA最小系统电路设计模块 |
| 4.3 CCD驱动电路设计 |
| 4.4 AD转换电路设计 |
| 4.5 串口通信电路设计 |
| 4.6 整体电路设计 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 相关干涉信号的处理算法和解调系统实验验证 |
| 5.1 相关干涉信号的处理算法 |
| 5.2 解调系统实验验证 |
| 5.2.1 信号处理算法验证 |
| 5.2.2 标定解调系统 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（10）基于FPGA的SR Latch PUF的可靠性提升研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 物理不可克隆函数的发展 |
| 1.2.2 FPGA的发展 |
| 1.2.3 PUF可靠性研究现状 |
| 1.3 论文研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 结构安排 |
| 第二章 物理不可克隆函数 |
| 2.1 PUF基本原理 |
| 2.2 PUF的分类 |
| 2.2.1 “非电”PUF、“电”PUF以及“硅”PUF |
| 2.2.2 强PUF和弱PUF |
| 2.2.3 基于时延的PUF和基于存储的PUF |
| 2.3 PUF的应用 |
| 2.3.1 设备认证 |
| 2.3.2 密钥生成 |
| 2.3.3 知识产权保护 |
| 2.4 PUF的评估标准 |
| 2.4.1 随机性 |
| 2.4.2 唯一性 |
| 2.4.3 可靠性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SR Latch PUF的设计与实现 |
| 3.1 PUF输出不稳定的原理分析 |
| 3.2 电路延时的相关介绍 |
| 3.3 扇出插入的影响 |
| 3.4 SR Latch PUF设计 |
| 3.4.1 SR Latch PUF工作原理 |
| 3.4.2 SR Latch PUF的设计与实现 |
| 3.4.3 提升PUF可靠性的测试策略 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 实验结果与分析 |
| 4.1 SR Latch PUF在 FPGA上的实验 |
| 4.1.1 实验数据 |
| 4.1.2 舍弃不可靠的Slice |
| 4.2 实验结果分析 |
| 4.2.1 唯一性 |
| 4.2.2 随机性 |
| 4.2.3 可靠性 |
| 4.2.4 SR Latch PUF与经典PUF电路的比较 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
四、利用FPGA提高ECR刻蚀设备操作安全性（论文参考文献）
- [1]螺旋波作用下低温生长含氮碳化硅薄膜的研究[D]. 马潇. 江南大学, 2021(01)
- [2]基于EPICS的加速器过程控制研究[D]. 刘小军. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [3]HIAF同步定时系统原型设计及验证[D]. 葛良. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [4]CAFe机器保护系统关键技术研究[D]. 程艺. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [5]高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究[D]. 闵浩. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]量子随机数发生器的集成化研究[D]. 白冰. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]基于压缩感知的混沌图像加密算法研究及其FPGA实现[D]. 付明明. 重庆邮电大学, 2021
- [8]二维金属碳氮化物表面终端催化性质的第一性原理研究[D]. 程育汶. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]F-P光纤传感器光楔式解调系统研制[D]. 吕文涛. 西安工业大学, 2020(04)
- [10]基于FPGA的SR Latch PUF的可靠性提升研究[D]. 江悦. 合肥工业大学, 2020(02)