检索结果-内蒙古大学图书馆

中国激光 2024年第12期51卷 465-473页

作者：薛波贾平岗安国文苏建慧王灏荃杨楠熊继军中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

石英玻璃的高精度加工在微机电器件封装、光纤传感和微电子封装等领域有着巨大的需求。为进一步提升加工精度和加工质量,本课题组开展了基于光丝效应的343 nm紫外飞秒激光加工实验,研究了激光焦点位置、脉冲能量、重复频率、扫描速度和... 详细信息

石英玻璃的高精度加工在微机电器件封装、光纤传感和微电子封装等领域有着巨大的需求。为进一步提升加工精度和加工质量,本课题组开展了基于光丝效应的343 nm紫外飞秒激光加工实验,研究了激光焦点位置、脉冲能量、重复频率、扫描速度和扫描次数对石英玻璃光丝损伤形貌的影响,并在此基础上优化工艺参数,对石英玻璃进行了快速切割和打孔实验。研究结果表明:在激光重复频率一定时,脉冲能量越大,光丝损伤越深;脉冲能量不变时,重复频率越高,光丝损伤深度越大;扫描速度的降低会增加损伤深度,但也会使加工表面的熔融物增多;增加扫描次数能显著提升加工质量。利用激光光丝加工方法切割得到的石英玻璃断面接近垂直且粗糙度小于1μm,微孔加工的尺寸精度可达到±2μm。

关键词：飞秒激光石英玻璃光丝效应精密切割微孔加工

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基于偏振的暗通道先验去雾

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物理学报 2022年第14期71卷 112-120页

作者：霍永胜中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

基于暗通道先验去雾的图像增质方法在目标探测中表现良好,但其以光强信息为载体,光学维度单一的不足导致其目标表征效能下降.本文借助偏振对物理属性的敏感特性,提出在传统暗通道先验去雾方法中引入偏振信息来增强不同物体之间的辨识程... 详细信息

基于暗通道先验去雾的图像增质方法在目标探测中表现良好,但其以光强信息为载体,光学维度单一的不足导致其目标表征效能下降.本文借助偏振对物理属性的敏感特性,提出在传统暗通道先验去雾方法中引入偏振信息来增强不同物体之间的辨识程度.研究了暗通道先验去雾方法中退散射与偏振探测的理论,并搭建机械式偏振滤波成像设备在雾天环境对所提方法的目标表征功能进行了实验验证.研究表明,基于偏振的暗通道先验去雾方法能够同时获取物体的光强与偏振信息,与传统暗通道先验去雾方法相比,利用目标与背景的偏振差异能够明显地提高二者对比度.此研究结果可应用于现有的偏振成像仪器系统,实现退散射与偏振信息的实时提取,进一步提高雾天目标探测与表征的效率.

关键词：偏振暗通道先验去雾目标表征退散射

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大视场通用相机的帧插高速成像方法

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红外与激光工程 2024年第12期53卷 225-234页

作者：王宇金武锦辉刘吉张博洋袁涛彭渊李绍栋中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

高速摄影在运动物体测试中至关重要,然而,基于电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体的传统成像方法在成像速度和光子灵敏度方面存在局限性。高速相机存在设备成本高昂、大视场复杂环境中成像困难、时-空间分辨率的平衡等问题。作为一种... 详细信息

高速摄影在运动物体测试中至关重要,然而,基于电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体的传统成像方法在成像速度和光子灵敏度方面存在局限性。高速相机存在设备成本高昂、大视场复杂环境中成像困难、时-空间分辨率的平衡等问题。作为一种补充方案来应对高速成像的需求,提出了一种基于大视场通用相机的帧插高速成像方法(Frame Interpolation High-Speed Imaging Method,FIHSIM),用于提升通用相机的高速成像能力。该方法首先对传统通用相机捕捉的模糊图像进行预处理来消除复杂背景。其次,通过对每张模糊图像的不同时间域的灰度值中恢复出图像的时间信息来重建动态图像,此方法虽未提高相机本身成像速度,但通过插值提升了图像质量,达到高速摄影的成像效果。此外,该方法的性能在强运动或极端光照条件下可能会受到限制。为验证方法可行性,运动目标在FIHSIM与高速相机进行对比实验,通过细致测量及分析图像中物体的位移及其误差,实验结果表明,FIHSIM结合通用相机可以实现高速摄影。基于通用相机的帧插高速成像方法的高速瞬态成像速度能实现从一到一百万帧的速率动态范围,同时保持通用相机相应的空间分辨率。因此,FIHSIM具有高空间分辨率、能够记录大量虚拟帧图片观察动态事件的能力,为高速成像提供了一种有效工具。

关键词：图像重建高速成像帧插算法大视场通用相机

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多光谱雷达-红外兼容超宽带隐身超表面

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光学学报 2024年第20期44卷 260-268页

作者：王佳云康晋峰屈增段俊萍张斌珍中北大学仪器与电子学院省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

随着目标隐身的需求日益增长,以及多光谱结合探测技术的应用越来越广泛,对多光谱结合隐身技术的研究显得尤为紧迫。本文提出并制备了一种基于高集成度超表面的超宽带多光谱隐身材料,并对其进行了测试。该材料由雷达吸波层和红外屏蔽层组... 详细信息

随着目标隐身的需求日益增长,以及多光谱结合探测技术的应用越来越广泛,对多光谱结合隐身技术的研究显得尤为紧迫。本文提出并制备了一种基于高集成度超表面的超宽带多光谱隐身材料,并对其进行了测试。该材料由雷达吸波层和红外屏蔽层组成,能够在雷达频段4.16~23.15 GHz范围内实现超过90%的电磁屏蔽,雷达散射截面(RCS)缩减达到-10 dB以上。同时,在红外频段3~14μm范围内,该材料的红外发射率低于0.3。通过等效电流分布和等效电路模型对超表面的工作原理进行了分析,并探讨了其工作性能的角度稳定性。此外,制备样品的实验测试结果与仿真计算结果相吻合。

关键词：表面光学超表面多光谱雷达隐身红外隐身超宽带

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基于DDPG的变外形航天飞行器碰撞规避的轨迹规划方法

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兵工学报 2024年第11期45卷 3903-3914页

作者：丁天雲夏逸梅泽伟邵星灵刘俊中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学电气与控制工程学院山西太原030051

针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题,提出了基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)变外形碰撞规避的轨迹规划方法。依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型,设计具有射程误差校正功能的纵... 详细信息

针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题,提出了基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)变外形碰撞规避的轨迹规划方法。依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型,设计具有射程误差校正功能的纵向制导律和基于视线角偏差的横向制导律,实现绕飞障碍物并保证制导精度。建立适用于连续变外形的马尔可夫决策模型,以攻角、马赫数以及飞行器与障碍物的相对距离为状态空间,设计考虑碰撞的势场惩罚函数及满足制导精度的奖励函数,并构建DDPG网络实现状态空间到动作的尺度变换,得到最优外形决策指令。仿真结果表明:与固定外形航天飞行器相比,通过对外形最优决策,提高了航天飞行器制导精度和横向避障能力,降低了对机载雷达感知能力的要求,节省了感知成本。

关键词：变外形航天飞行器深度确定性策略梯度智能决策轨迹规划碰撞规避

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基于CEEMDAN的脉搏波数据增强双层SMOTE算法

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电子测量技术 2025年

作者：李辉李振华李瑞杰张志东薛晨阳中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

针对SMOTE算法在处理脉搏波数据不平衡问题中存在噪声干扰敏感及生成样本物理特性失真等问题。本文提出了一种基于CEEMDAN改进的CP-SMOTE算法，将预处理的脉搏波分解为主波层与次波层分别生成样本，可有效去除残余噪声。同时，在生成新... 详细信息

针对SMOTE算法在处理脉搏波数据不平衡问题中存在噪声干扰敏感及生成样本物理特性失真等问题。本文提出了一种基于CEEMDAN改进的CP-SMOTE算法，将预处理的脉搏波分解为主波层与次波层分别生成样本，可有效去除残余噪声。同时，在生成新样本时，本算法结合脉搏波信号特征，设计了自适应距离度量和约束监督机制，确保生成样本在保持数据物理特性的同时增强类间区分度。基于自建数据集和公开PPG-BP数据集，结合四种分类器对改进算法进行了全面实验。在自建数据集中，CP-SMOTE在AUC、G-mean、F1等关键指标上全面超越SMOTE系列算法，最低提升1.51%，最高提升18.25%。在公开数据集中对比其他改进算法准确率、G-mean和AUC分别提升2.24%、1.47%和1.43%以上。结果表明，该算法显著优于传统SMOTE及其他变种算法，研究结果验证了该算法生成的样本有效避免了物理特性失真问题与噪声干扰问题。

关键词：数据不平衡 CEEMDAN 自适应距离约束监督机制过采样算法

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基于深度学习的恶劣战场环境图像恢复方法

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控制与决策 2024年第4期39卷 1297-1304页

作者：孙传猛陈嘉欣裴东兴马铁华祖静任一峰中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学电气与控制工程学院太原030051

为实现恶劣战场环境下降质图像的有效恢复、降低环境因素对战场态势感知的干扰,构建一种全新的、端到端的图像恢复方法——门控采样网络(GSNet).该网络以编码块-解码块为基本架构,以CNNs与门控卷积为编码与解码机制,以压缩和激励网络为... 详细信息

为实现恶劣战场环境下降质图像的有效恢复、降低环境因素对战场态势感知的干扰,构建一种全新的、端到端的图像恢复方法——门控采样网络(GSNet).该网络以编码块-解码块为基本架构,以CNNs与门控卷积为编码与解码机制,以压缩和激励网络为编码块与解码块的连接机制,以高阶信息重要程度的重标定区分目标与背景特征,以通道粒度因子压缩方法为轻量化策略,实现对战场恶劣环境图像的快速恢复.相关实验结果表明,GSNet模型可使PSNR达到19.35 dB,并且SSIM达到0.724,无论是客观指标评价还是主观视觉效果,性能均优于对比的主流图像恢复算法;轻量级GSNet模型在较小提升PSNR、SSIM等指标的情况下,其参数量、FLOPs以及单张图像处理时间分别降低56.6%、54.6%和55.56%.

关键词：图像恢复恶劣战场环境深度学习门控卷积压缩和激励网络轻量化

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线激光扫描热成像无损检测参数有限元仿真分析

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红外技术 2025年第1期47卷 121-129页

作者：谭丹张志杰王禄祥王丁迩恺中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原038507

为进一步研究线激光扫描红外热成像无损检测技术,探究检测过程中可调参数及被检材料参数对热成像结果的影响,以获取最佳缺陷检测效果。本文使用COMSOL软件建立线激光扫描碳纤维复合材料的有限元分析模型,选取缺陷中心处及无缺陷处表面... 详细信息

为进一步研究线激光扫描红外热成像无损检测技术,探究检测过程中可调参数及被检材料参数对热成像结果的影响,以获取最佳缺陷检测效果。本文使用COMSOL软件建立线激光扫描碳纤维复合材料的有限元分析模型,选取缺陷中心处及无缺陷处表面最大温差作为衡量检测效果的特征量,分析线激光长度、缺陷大小及缺陷深度对CFRP(Carbon Fibre Reinforced Plastics)热成像结果的影响规律,并分别对3个参数与检测效果的关系进行拟合。研究可为搭建激光扫描热成像检测系统和制定准确可靠的检测标准提供参考。

关键词：线激光扫描热成像 CFRP 无损检测 COMSOL仿真参数分析

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基于串并行双分支网络的冲击波信号重构方法

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振动与冲击 2024年第6期43卷 38-49页

作者：孙传猛陈嘉欣原玥裴东兴马铁华中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学电气与控制工程学院太原030051

通过有限测点数据重建冲击波场内压力分布、通过残缺数据重构完整的冲击波压力曲线,对武器威力以及目标毁伤评估具有重要价值。针对爆炸冲击波信号重构问题,建立Res-GRU分支以串行方式捕捉冲击波超压信号局部时序依赖关系;建立Transfor... 详细信息

通过有限测点数据重建冲击波场内压力分布、通过残缺数据重构完整的冲击波压力曲线,对武器威力以及目标毁伤评估具有重要价值。针对爆炸冲击波信号重构问题,建立Res-GRU分支以串行方式捕捉冲击波超压信号局部时序依赖关系;建立Transformer分支以并行方式分析信号全局潜在特征;建立特征融合单元进行高阶特征融合,实现不同阶段信息逐层互补;进而构建了基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)和Transformer模型的串并行双分支网络(G-TNet)。试验研究表明:G-TNet综合考量了信号的时序关系、数据变化规律等特征信息;在基于有限测点数据的冲击波场压力分布重构试验中,重建的模拟、实测超压数据与原始值之间均方误差(mean square error,MSE)分别为5.0×10^(-6)、1.2×10-3,平均峰值误差分别为0.49%、27.01%,平均正压时间误差分别为15.62%、15.91%,平均比冲量误差分别为17.66%、19.33%;在基于残缺数据的冲击波压力曲线重构试验中,重构的模拟、实测信号的缺失值与原始值之间MSE分别为5.0×10^(-6)和5.0×10^(-4),平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.0010和0.0171;G-TNet重构结果优于主流方法,满足爆炸冲击波压力重构指标要求。

关键词：动态测试冲击波超压信号重构深度学习特征融合

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GaSe/ZnS异质结的结构和界面性质的第一性原理研究

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人工晶体学报 2024年第4期53卷 669-675页

作者：鲍爱达马永强郭鑫中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

本文设计了一种GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构(vdWH),并用第一性原理计算系统地分析了该异质结构的几何、电子、输运性质。通过结合能、声子谱、从头算分子动力学(AIMD)模拟验证了所构建GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构的稳定性。详细计算了Ga... 详细信息

本文设计了一种GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构(vdWH),并用第一性原理计算系统地分析了该异质结构的几何、电子、输运性质。通过结合能、声子谱、从头算分子动力学(AIMD)模拟验证了所构建GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构的稳定性。详细计算了GaSe/ZnS vdWH界面性质中的平面平均电子密度差和平均静电势。结果表明,GaSe/ZnS vdWH是一种直接带隙为2.19 eV,载流子迁移率较高的异质结构。其中,沿x方向的电子迁移率可达1394.63 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),而沿y方向的电子迁移率可达1913.18 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),性能优异,有望应用于电子纳米器件。

关键词：第一性原理密度泛函理论 GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构声子色散谱载流子迁移率

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