传统的以PC机为控制核心的AFM（atomic force microscope）来越无法满足快速成像的要求，具有先进控制系统的高速AFM正成为国内外的一个研究热点。本文介绍了一种以DSP（digital signal processor）为控制核心的AFM系统。在该系统中，自动进针，退针、扫描电压的产生、A／D采样、D／A输出以及数字闭环反馈控制等任务均在DSP控制下完成；在分辨率为．512×512时，可以获得行频55Hz的扫描速度。实验表明，即便在这样高速扫描的情况下，该系统仍具有良好的成像性能。

针对目前高速扫描型原子力显微镜（AFM）主要是限于物检测且扫描速度和扫描范围均有待提高,提出了一种高速原子力显微镜结构设计方案。在压电陶瓷致动器驱动的柔性铰链结构式位移台的基础上,构建了AFM大范围扫描器,使原子力显微镜在x-y扫描方向的运动范围达到了100μm×100μm。通过傅里叶频谱分析,计算获得了AFM扫描器常用的三角波驱动信号和正弦波驱动信号的高次谐波特性及其对AFM高速扫描成像的影响程度。为了消除在扫描运动过程中的机械自激振荡,提出了将正弦波信号作为高速扫描的驱动信号,行扫速度达到50line/s。在正弦波驱动的基础上提出了一种基于位置采样的图像获取方法,有效地减小了AFM扫描器的非线性误差造成的图像畸变现象。

本文介绍了一种智能化激光荧光扫描光谱仪，可对大尺寸光致荧光样品进行扫描分析，从而获得需要的整体信息。进一步以发光二极管(LED)外延片为例，介绍仪器进行外延片在线无损检测的应用。该仪器可迅速对LED外延片进行在线检测，给出相关参数。实现智能化检测。

从理论上分析了扫描热显微镜的传热过程和测量原理,建立了两种工作模式下的热阻网络模型,并对热阻网络中各热阻进行了具体分析,得出了样品本身热阻的表达式;用多种参考材料样品进行了系列实验,结果表明仪器的输出信号与热导率的倒数成线性关系,对理论分析作出了部分验证,为亚微米尺度的热导率测试打下了基础.

针对传统比例-积分-微分（PID）控制器参数整定困难的问题,提出一种新型比例-积分（PI）参数自动寻优控制器（SPO）.先确定PI参数的取值范围,按一定取值间距建立PI参数的查找表;针对反馈跟踪控制的3个性能指标,包括上升时间、超调量和稳态误差,分别根据查找表的参数进行轮询式测试,建立3个独立的性能评价数据库;根据满意度函数映射和自动规则产生算法,将3个评价数据库分别用函数表示;为了综合考虑3个性能指标,使系统控制的整体性能达到最佳,引入了价格函数;最后通过基于层截面颗粒度分析的图形算法,寻找出最优的PI参数.在原子力显微镜（AFM）上的实验证明,本控制器能自动寻找出适合当前系统状态的最优PI参数,可避免由于人为经验因素对扫描成像造成的影响,从而取得更好的扫描图像.

均匀电场控制下的电流变液在高剪切速率载荷作用下会丧失电流变控制能力,无法满足高速冲击载荷电流变阻尼器的应用需求。现有研究表明采用具有与电流变液流动方向平行的电场分量的非均布电场控制会改善这一问题。设计一种圆环型交指状电极结构,能够形成具有平行电场分量的非均布控制电场,并以电流变作用空间内有效电场强度值来表征非均布控制电场,通过COMSOL Multiphysics软件仿真分析了电极结构几何参数对有效电场强度的影响规律。仿真结果表明:有效电场强度最小值随电极宽度的增加而减小,随绝缘宽度的增加而增加。研究结果对非均布场控电流变阻尼器的电极结构设计提供了依据,并为非均布场控下电流变液其他应用提供了参考。