检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2025年第1期46卷 147-156页

作者：王康何彦霖黄宇辰魏聚群娄小平北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学广州南沙光子感知技术研究院广州511462

介入手术是治疗心血管疾病的主要方式之一,现有手术主要依靠二维荧光透视图像指导医生操作,无法实现术中介入导管的三维可视化,限制了手术效率和安全性。面向心血管介入手术临床精准治疗的需求,提出一种基于U-Net网络和对极几何的介入... 详细信息

介入手术是治疗心血管疾病的主要方式之一,现有手术主要依靠二维荧光透视图像指导医生操作,无法实现术中介入导管的三维可视化,限制了手术效率和安全性。面向心血管介入手术临床精准治疗的需求,提出一种基于U-Net网络和对极几何的介入手术导管空间形状重建方法,实现术中介入手术导管三维形状的重建。首先利用U-Net网络分割出双平面荧光透视图像中导管的轮廓,并通过骨架化算法提取出导管的中心线。接着研究了基于对极几何约束的立体视觉匹配方法,通过求解极线与导管中心线的交点,求解出双平面投影中导管点集的对应关系,并结合投影模型与导管中心线构造空间射线,通过逐个求解空间射线的相交点,将空间曲线重建问题转换成射线相交问题,实现导管三维空间形状的精确重建。最后,为验证所提出介入手术导管空间形状重建算法的可行性,进行了双平面透视图像重建导管实验,结果显示导管的最大形状重建误差<1.55 mm,均方误差<0.89 mm,豪斯多夫距离不足1.49 mm。表明所提出方法可实现介入手术导管三维形状的精确重建,为提升血管介入手术精准导航和柔性导丝安全操控提供新方法和技术基础。

关键词：荧光透视图像介入手术导管形状重建 U-Net 对极几何

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光纤光栅光谱分光解调与接入光纤芯径相关性分析

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仪器仪表学报 2025年第1期46卷 54-64页

作者：邢宇航李红孙广开胡林聪祝连庆北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广州511462

面向细芯光纤光栅传感应用,针对接入光纤芯径不适配所引起的光学成像分辨率较低、光能损失较大、成像质量较差的问题,本文以双光栅二次色散解调光学系统为模型,对比分析了常规单模光纤与不同规格芯径细芯光纤分别接入分光光谱解调模块... 详细信息

面向细芯光纤光栅传感应用,针对接入光纤芯径不适配所引起的光学成像分辨率较低、光能损失较大、成像质量较差的问题,本文以双光栅二次色散解调光学系统为模型,对比分析了常规单模光纤与不同规格芯径细芯光纤分别接入分光光谱解调模块时对成像和解调精度的影响,模拟了系统成像光斑分辨率、光束发散角、接收面辐照度和MTF曲线在截止频率处取值的变化情况。计算结果表明,当光纤芯径从8μm减小至2μm时,分辨率从0.8 nm提升到0.1 nm。接收面辐照度随芯径值缩小逐渐提升,芯径小于4.8μm后接收面光能利用率达到极限74.98%,曝光时间缩减为常规状态下0.36倍。MTF曲线在截止频率处取值与芯径值呈抛物线相关,芯径取4.2μm时图像接近衍射极限。本文提出并验证了光纤芯径与分光光谱解调成像指标的相关关系,为不同芯径光纤光栅传感的解调技术提供了参考和借鉴。

关键词：光纤光栅传感解调光谱仪解调细芯光纤

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光纤布拉格光栅力传感器在微创手术中的应用

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仪器仪表学报 2025年第2期46卷 366-380页

作者：鲁国志耿鹏黄宇辰周虹吉何彦霖北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016

微创手术由于具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优点,目前在临床很多领域均有应用。由于微创手术切口小的限制,手术部位缺乏直接的触觉反馈,显著增加了术中操作的复杂性,因此,实现术中实时精确的力感知对于手术的精准性与安全性至关重要。... 详细信息

微创手术由于具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优点,目前在临床很多领域均有应用。由于微创手术切口小的限制,手术部位缺乏直接的触觉反馈,显著增加了术中操作的复杂性,因此,实现术中实时精确的力感知对于手术的精准性与安全性至关重要。光纤布拉格光栅传感器因其高灵敏度、抗电磁干扰、小尺寸和生物相容性等优势,在微创手术中展现出巨大的应用潜力。但是,目前仍有一些问题制约了该技术的进一步发展,亟需探索解决方案。故系统梳理了近十年来光纤光栅传感器在微创手术力感知方面的研究进展,总结了常见的光纤光栅应变与温度解耦技术,这对于减轻温度干扰、提高力感知精度起着关键作用。同时,详细阐述了光纤光栅力传感器在内窥镜微创手术、血管介入手术、视网膜显微手术等微创手术中的最新研究进展及应用情况,分析了传感器的结构设计和力反馈计算方法。此外,还深入探讨了光纤光栅力传感器在实际应用中面临的挑战,包括高精度微力传感器设计、实时数据处理与反馈、力传感器系统智能化、多模态数据融合以及产品化与临床转化等方面。最后,对光纤光栅力传感器的未来发展方向进行了展望,期待通过技术创新推动光纤光栅力传感器在医疗领域的广泛应用。

关键词：光纤布拉格光栅微创手术力测量温度补偿

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基于Fabry-Perot微腔结构的超低温环境光纤应变传感特性研究

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光电子.激光 2025年第4期36卷 344-351页

作者：陈佳莹李邵德何巍北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100192

本文提出了一种基于氢氟酸(hydrofluoric acid,HF)化学腐蚀法制备光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)微腔结构的超低温液氮环境光纤应变传感特性研究。采用浓度为20%的HF溶液腐蚀单模光纤端面15 min得到凹槽结构,将腐蚀端与另一端面切平... 详细信息

本文提出了一种基于氢氟酸(hydrofluoric acid,HF)化学腐蚀法制备光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)微腔结构的超低温液氮环境光纤应变传感特性研究。采用浓度为20%的HF溶液腐蚀单模光纤端面15 min得到凹槽结构,将腐蚀端与另一端面切平的单模光纤进行熔接形成F-P微腔,F-P反射谱对比度为7.98 dB,自由光谱范围(free spectrum range,FSR)为17.8 nm。实验中,将光纤F-P传感器粘贴在等强度梁上并放置于液氮(-196℃)环境,应变测试范围为70—630με,在施加应变过程中,F-P反射谱波长向短波方向漂移4.21 nm,灵敏度为-7.17 pm/με,拟合度为99.928%;在卸载应变过程中,F-P反射谱波长向长波方向漂移4.33 nm,灵敏度为7.34 pm/με,拟合度为99.923%。通过对超低温应变响应特性实验进行滞后性分析得知施加-卸载应变波长漂移最大偏差为0.17 nm,证明所设计的传感器具有稳定性与可靠性。

关键词：光纤传感法布里-珀罗(F-P) 氢氟酸(HF) 液氮应变

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术中小变温环境下多芯光纤三维位形测量误差研究

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传感器与微系统 2025年第1期44卷 44-46,50页

作者：张兴硕赵昊刘金方孙广开北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

为了提高连续体手术机器人术中光纤导航的定位精度,研究了在术中小变温环境下多芯光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度补偿方法对提高定位精度的有效性。根据多芯FBG传感器的应变和温度传感模型,仿真分析了小温度变化对形状重构精度的影响。... 详细信息

为了提高连续体手术机器人术中光纤导航的定位精度,研究了在术中小变温环境下多芯光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度补偿方法对提高定位精度的有效性。根据多芯FBG传感器的应变和温度传感模型,仿真分析了小温度变化对形状重构精度的影响。同时建立了术中小变温环境温度补偿实验系统,在4种曲率(0,5.00,6.25,8.30 m^(-1))条件下进行了变温形状重构实验。实验结果表明,在术中小变温环境条件下,温补后的三维位形测量误差从7.70%下降至4.72%,温度补偿能够有效提高多芯光纤形状重构精度,对实现精准定位与导航具有重要的研究意义与应用价值。

关键词：多芯光纤光纤光栅温度补偿误差分析

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基于太赫兹时域光谱技术的挥发性有机物吸附过程研究

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红外与激光工程 2025年第2期54卷 254-262页

作者：卢思扬祝静谭志成张雨婷陈江琳吴伟北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京 100192 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光纤传感与系统北京实验室北京 100016 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京 100192 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光纤传感与系统北京实验室北京 100016 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测量技术北京市重点实验室北京 100192

在挥发性有机物处理领域,吸附法以其高效、经济的特性被广泛应用.提出了通过温度调控四种石墨烯类材料(还原氧化石墨烯rGO、氟化石墨烯FG、氧化石墨烯GO、羧基化氧化石墨烯GO-COOH)及三种金属有机框架材料(ZIF-8、ZIF-67、MOF-177)对乙... 详细信息

在挥发性有机物处理领域,吸附法以其高效、经济的特性被广泛应用.提出了通过温度调控四种石墨烯类材料(还原氧化石墨烯rGO、氟化石墨烯FG、氧化石墨烯GO、羧基化氧化石墨烯GO-COOH)及三种金属有机框架材料(ZIF-8、ZIF-67、MOF-177)对乙醇的吸附-脱附过程的新思路.室温条件下监测吸附动力学过程,乙醇分子从游离态到吸附于吸附剂表面的吸附态.通过温度调控至46℃、66℃以及76 ℃的方法,利用太赫兹波对吸附态、脱附态(气态)乙醇的吸收不同,实时监测的乙醇分子从吸附-脱附平衡态到脱附状态的过程.通过调控温度,详细分析了太赫兹时域光谱(THz-TDS)信号中光谱峰值的差异,THz-TDS明确证实了四种石墨烯类材料及三种金属有机框架材料与挥发性有机物乙醇所发生的吸附机制,这一发现对于理解吸附-脱附过程的动态平衡具有重要意义.同时,通过EP变化量间接评估了吸附量这一参数,其吸附量关系分别为QGO-COOH＞QFG＞QGO＞QrGO和QZIF-8＞QZIF-67＞QMOF-177,该吸附量的关系通过分析吸附剂的比表面积、表面官能团、总孔体积等理化性质得到了进一步验证.该研究不仅拓展了THz-TDS技术在吸附研究中的应用范围,也为挥发性有机物的高效处理提供了新思路.

关键词：太赫兹时域光谱温度调控吸附-脱附过程吸附法挥发性有机物

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系统封装高速链路中跨层信号通路与配电网络协同分析

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固体电子学研究与进展 2025年第1期45卷 59-66页

作者：李涛缪旻北京信息科技大学信息与通信系统信息产业部重点实验室北京100101 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学智能芯片与网络研究中心北京100101

针对高速链路信号通路中典型的垂直过孔互连结构和配电网络电源/地平面对的信号完整性(Signal integrity, SI)与电源完整性(Power integrity, PI)问题进行了研究,分析了其电磁耦合机理,提出了一种流程相对简单、资源开销小、建模效率高... 详细信息

针对高速链路信号通路中典型的垂直过孔互连结构和配电网络电源/地平面对的信号完整性(Signal integrity, SI)与电源完整性(Power integrity, PI)问题进行了研究,分析了其电磁耦合机理,提出了一种流程相对简单、资源开销小、建模效率高的协同分析方法。以在研的某型复合陶瓷SiP样品中信号通路和配电网络结构的设计为例,对所提出的协同分析方法的有效性进行了验证。

关键词：协同分析信号完整性电源完整性高速链路系统封装

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基于实例分割与点云配准的目标位姿测量方法

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工具技术 2025年第3期59卷 132-136页

作者：王奡燕必希孙鹏王君北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京市100000

在合作目标位姿检测中,应用扫描点云直接配准经常产生错误和效率低的问题,为此提出一种结合YOLOv8算法进行实例分割并实现点云高精度配准测量目标位姿的方法。对目标三维点云扫描数据进行下采样,减少数据量,提高运行效率;使用三维点云... 详细信息

在合作目标位姿检测中,应用扫描点云直接配准经常产生错误和效率低的问题,为此提出一种结合YOLOv8算法进行实例分割并实现点云高精度配准测量目标位姿的方法。对目标三维点云扫描数据进行下采样,减少数据量,提高运行效率;使用三维点云生成二维图像进行实例分割,剔除点云中的背景,并使用距离滤波算法剔除干扰点,获得目标点云;使用ICP算法配准模型与目标,获得目标坐标系信息描述目标位姿。实验表明,采用下采样后,预处理与配准分别平均提升效率47%与80%;去除干扰点后进一步提升了配准精度,最大点对距离减少0.504 mm,平均点对距离减少0.019 mm。通过精度实验验证,目标位置误差均值<0.3 mm,各轴角度误差均值<0.6°,可以满足舱外服务机器人的需求。

关键词：体素下采样实例分割 YOLOv8 ICP 点云配准

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FBG-FP级联式无交叉敏感双参量光纤探针

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仪器仪表学报 2025年第2期46卷 355-365页

作者：王清明张雯文科韩静祝连庆北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100094 首都医科大学附属北京天坛医院北京100070

为提高传感器集成度并适应设备微型化趋势,提出并制备了一种面向生物体液监测领域的光纤布拉格光栅-法布里珀罗(FBG-FP)级联结构紧凑型光纤探针,用于检测折射率和温度。通过构建级联结构反射率分布模型,优化了器件级联顺序。采用精密切... 详细信息

为提高传感器集成度并适应设备微型化趋势,提出并制备了一种面向生物体液监测领域的光纤布拉格光栅-法布里珀罗(FBG-FP)级联结构紧凑型光纤探针,用于检测折射率和温度。通过构建级联结构反射率分布模型,优化了器件级联顺序。采用精密切割熔接技术制备单模光纤-空芯光纤-单模光纤(SMF-HCF-SMF)结构的FP探针,并利用飞秒激光直写技术在距熔接界面100μm处刻写FBG,实现了级联式紧凑型双传感元件的集成,基于FBG结构与FP结构对温度和折射率的波长/强度响应特性,从原理上有效解决了交叉敏感问题。搭建温度折射率实验系统,在25℃~55℃水浴温度、1.3330~1.3816折射率范围内,对4根光纤探针的传感特性进行分析。实验结果表明,温度循环过程中,FBG与FP中心波长均随升温红移、降温蓝移,平均温度灵敏度分别为9.36、8.52 pm/℃;待测环境折射率增大时,FBG波长与强度无变化,FP干涉波长不变、谐振强度逐渐减小,且强度拟合结果呈抛物线趋势。以折射率1.3546为界进行分段线性拟合,可得1.3330~1.3546折射率区间内FP灵敏度均值为5.86 dBm/RIU、最大值为10.72 dBm/RIU,在1.3546~1.3618折射率区间内FP灵敏度均值为1.40 dBm/RIU、最大值为2.74 dBm/RIU。该传感器制作简单、结构紧凑、灵敏度高,在生物体液监测领域具有良好的应用前景。

关键词：光纤探针无交叉敏感双参数测量生物体液监测

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冷效试验中涡轮叶片表面薄膜热电偶测温技术研究

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中国科学:技术科学 2025年第2期55卷 309-321页

作者：田青云曹丽莉徐毅刘松王登奎罗飞周海涛马可欣王素杰史继源崔金婷牟仁德詹喻威孙坤谢孝昌罗炳威中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 中国航发四川燃气涡轮研究院绵阳621000 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 中国航空发动机研究院北京101304

气冷涡轮叶片结构复杂,高温高速燃气与冷却气体的复合使得叶片的表面温度分布极不均匀.冷效试验是检验气冷涡轮叶片冷效设计优劣的主要方法,也为避免叶片超温提供基础的设计数据,冷效试验过程中涡轮叶片表面的真实温度测量成为关键.薄... 详细信息

气冷涡轮叶片结构复杂,高温高速燃气与冷却气体的复合使得叶片的表面温度分布极不均匀.冷效试验是检验气冷涡轮叶片冷效设计优劣的主要方法,也为避免叶片超温提供基础的设计数据,冷效试验过程中涡轮叶片表面的真实温度测量成为关键.薄膜热电偶紧密贴附在被测物体表面,厚度仅为几微米,可以准确、快速地获取涡轮叶片的表面温度信息,是航空发动机高温测试领域急需的关键技术,然而我国至今尚未工程化应用.本文在前期单质型贵金属基薄膜热电偶研究基础上制备了Pt-Ir薄膜热电偶涡轮叶片试验件,标定结果表明薄膜热电偶具有优异的稳定性和测温精度.在高温高压流场环境下开展冷效试验,获得了冷效试验全流程温度数据,薄膜热电偶测温数据整体趋势与环境温度一致.薄膜热电偶测温数据表明,涡轮叶片的表面温度与极近空间内的温度存在明显差异,越靠近涡轮叶片表面温度越低.此外,靠近冷却气膜孔的位置温度较低,叶片尾缘位置温度较高,叶背中间位置的温度变化主要受高温高速燃气的温度影响,叶片尾缘位置的温度变化主要受高温高速燃气流量的影响.本文利用薄膜热电偶实现了冷效试验全过程涡轮叶片表面温度的准确获取,突破了地面试车台叶片冷效试验温度“测不准”或“测不到”的技术瓶颈,该项技术的工程应用将为涡轮叶片冷效正向设计优化、寿命预测、失效分析等提供关键数据支撑.

关键词：冷效试验表面温度多物理场耦合薄膜热电偶涡轮叶片

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