检索结果-内蒙古大学图书馆

中国激光 2022年第6期49卷 93-99页

作者：庄炜辛璟焘张旭李红祝连庆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 北京信息科技大学北京市光电测试技术重点实验室北京100192

为提高光纤布拉格光栅(FBG)中心波长的刻写精度,提出了一种基于预写入标尺的FBG波长控制方法,并建立了预写入标尺波长与目标波长之间的关系。预写入标尺指的是在正式刻写指定波长(λ;)的FBG前预先刻写的弱FBG。首先,使用单个低能脉冲照... 详细信息

为提高光纤布拉格光栅(FBG)中心波长的刻写精度,提出了一种基于预写入标尺的FBG波长控制方法,并建立了预写入标尺波长与目标波长之间的关系。预写入标尺指的是在正式刻写指定波长(λ;)的FBG前预先刻写的弱FBG。首先,使用单个低能脉冲照射受一定预紧力作用的光纤,使之形成一个微弱但可测得反射峰的弱FBG,其反射中心波长为λ;接着撤去预紧力,测得松弛后的弱FBG的反射中心波长为λ;然后根据FBG中心波长漂移与受力大小的变化关系计算得到λ;,改变预紧力使FBG的反射波长变为λ;最后用高能量脉冲完成FBG的刻写,此时,松弛后的FBG的反射中心波长应为指定波长λ;。用预写入标尺法刻写了6种不同波长的FBG,FBG中心波长的刻写值与理论值的一致性较好,FBG刻写波长的误差均值为0.007nm,误差标准差为0.029nm。此方法实施简单,稳定可靠,能有效提高FBG中心波长的刻写精度。

关键词：光栅准分子激光预写入标尺波长控制

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基于四芯光纤光栅的微型三轴振动传感器研究

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中国激光 2024年第17期51卷 249-257页

作者：唐翔辛璟焘李昆吴俊董明利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东广州511462 北京空间机电研究所北京100089

针对微振动检测的需求,提出了一种基于四芯光纤光栅的三轴振动传感器设计方法,利用单根四芯光纤实现了两个方向上的振动监测,通过交错组合两根四芯光纤,实现了三个不同轴向上的微振动监测。根据传感器的理想理论模型,通过结合四芯光纤... 详细信息

针对微振动检测的需求,提出了一种基于四芯光纤光栅的三轴振动传感器设计方法,利用单根四芯光纤实现了两个方向上的振动监测,通过交错组合两根四芯光纤,实现了三个不同轴向上的微振动监测。根据传感器的理想理论模型,通过结合四芯光纤的弯曲传感原理,得到传感器灵敏度的计算方法;通过有限元仿真,优化了传感器的结构参数;通过显微成像封装平台,完成了尺寸为15 mm×15 mm×15 mm的传感器的装配与封装;最后进行了实验测试与传感器性能分析。实验结果表明:传感器的特征频率为450 Hz,工作频段为10~300 Hz,传感器在x、y、z方向上的灵敏度分别为30.5、32.07、29.38 pm/g(g为重力加速度)。该传感器满足微振动测量轻量化的应用需求,在微振动测量等领域中有着重要的应用价值。

关键词：传感器振动分析多芯光纤光栅三轴振动传感器

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变构型飞行器蒙皮多维大尺度变形重构方法

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仪器仪表学报 2023年第4期44卷 197-205页

作者：王元锋何彦霖周康鹏祝连庆北京信息科技大学光电测试技术与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京100192 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

变构型飞行器在执行不同飞行任务时会大尺度地改变机翼结构和蒙皮形状,蒙皮多维大尺度的变形重构是变形飞行器研究中的难点。本文针对这一问题,提出一种基于多芯光纤传感的变形飞行器蒙皮变形形状重构方法。该方法基于多芯光纤光栅应变... 详细信息

变构型飞行器在执行不同飞行任务时会大尺度地改变机翼结构和蒙皮形状,蒙皮多维大尺度的变形重构是变形飞行器研究中的难点。本文针对这一问题,提出一种基于多芯光纤传感的变形飞行器蒙皮变形形状重构方法。该方法基于多芯光纤光栅应变传感原理,利用传感器上的多个光栅传感点,建立光栅波长漂移和曲率之间的转换关系,实现三维曲线重构。此外,为了重构变构型飞行器多维大尺度变形下的形状,本文研究了将重构曲线转化为飞行器机翼的展开角和翻转角,并结合两个角度和飞行器机翼的长宽等固有参数,通过拟合插值将两个角度变化引起的变形连续化,实现了柔性蒙皮多维大尺度变形重构。同时,本文为了减小温度造成的误差,利用多芯光纤中间纤芯不受拉伸和压缩、只受温度影响的特点,将中间纤芯与旁轴纤芯的中心波长漂移量做差,实现温度解耦。为了验证本文变形重构方法的有效性,对飞行器蒙皮多种不同情况下的变形进行了实验测试,并将形变重构结果与视觉测量进行了对比。研究结果表明,飞行器蒙皮多维大尺度变形重构的平均误差为7 mm,变形角度重构的平均误差为3.6%,可以实现变构型飞行器蒙皮多维大尺度变形重构,该方法在航空航天器等结构变形监测领域具有良好的应用前景。

关键词：变形飞行器光纤布拉格光栅柔性蒙皮多维大尺度变形重构

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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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不同环境氛围高温再生光纤光栅温度特性研究

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红外与激光工程 2023年第11期52卷 270-277页

作者：孙亚丽田婧张钰民姚霁峰吕峥祝连庆北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心北京100016 现代测控技术教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室北京100192

环境氛围对再生光纤光栅的温度特性有直接影响,文中将不同的环境氛围引入高温再生光纤光栅的制作过程,分析了850℃高温退火温度下光栅中心波长随时间的演化规律,获取了种子光栅擦除与再生光栅的生长特点。以紫外激光刻写的光纤光栅作为... 详细信息

环境氛围对再生光纤光栅的温度特性有直接影响,文中将不同的环境氛围引入高温再生光纤光栅的制作过程,分析了850℃高温退火温度下光栅中心波长随时间的演化规律,获取了种子光栅擦除与再生光栅的生长特点。以紫外激光刻写的光纤光栅作为种子光栅,光纤涂覆层为聚酰亚胺,对比分析空气和氮气作为环境氛围的再生光纤光栅的性能。两种再生光纤光栅的反射率相差不大,然而在350~750℃升降温循环下,氮气环境氛围下的再生光纤光栅具有较好的温度稳定性,在700℃时其测温精度可达±2.9℃。氮气环境氛围条件下制备的再生光纤光栅有助于提升其稳定性及测量精度,在高温测量领域具有潜在的应用前景。

关键词：再生光纤光栅环境氛围高温退火稳定性重复性

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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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遥感航天器在轨结构微变形光纤监测技术发展综述

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仪器仪表学报 2022年第12期43卷 1-14页

作者：孙广开李红吴越张旭何彦霖祝连庆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

对地、对天观测航天器在深空和极地探测、军事侦查、国土资源测绘、地质与农业灾害监测、海洋观测、气象观测和环境监测等系关国民经济社会发展的重要领域都发挥着关键作用。遥感航天器在轨结构受空间极端温度变化、重力、碎片冲击和疲... 详细信息

对地、对天观测航天器在深空和极地探测、军事侦查、国土资源测绘、地质与农业灾害监测、海洋观测、气象观测和环境监测等系关国民经济社会发展的重要领域都发挥着关键作用。遥感航天器在轨结构受空间极端温度变化、重力、碎片冲击和疲劳等因素作用会产生微变形,在轨微变形监测对保障遥感航天器功能指标实现和系统可靠性及寿命有重要作用。光纤监测技术被视为最具潜力的遥感航天器在轨监测技术之一,经过近30年来的研究发展,正在从实验室研究向工程应用演进,但是目前存在若干问题限制了该技术的应用发展,亟待探讨解决方法。为此,梳理了遥感航天器结构微变形监测的主要技术,分析了光纤监测的主要技术类型、技术优缺点、微变形场重建算法、在轨适用性和典型应用案例,指出了需要研究解决的关键问题和未来发展方向。

关键词：遥感航天器微变形在轨监测光纤监测

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调制光栅Y分支激光器波长准连续调谐方法

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光子学报 2022年第6期51卷 315-323页

作者：任帅庄炜董明利王永千闫光吴越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

针对调制光栅Y分支(Modulated Grating Y-branch,MG-Y)激光器难以实现特定波长稳定准连续调谐问题,提出一种基于K近邻模型的MG-Y激光器波长查找表构建方法。该方法基于K近邻模型,快速分类得到左、右光栅准连续调谐区域,依据MG-Y激光器... 详细信息

针对调制光栅Y分支(Modulated Grating Y-branch,MG-Y)激光器难以实现特定波长稳定准连续调谐问题,提出一种基于K近邻模型的MG-Y激光器波长查找表构建方法。该方法基于K近邻模型,快速分类得到左、右光栅准连续调谐区域,依据MG-Y激光器相位调谐特性,采用牛顿非均匀插值方法实现了MG-Y激光器波长精细调谐。实验结果表明,按照该表控制激光器的输出光波长准确度为2 pm,稳定性为0.7 pm,F-P标准具解调波长稳定性为1.73 pm,FBG解调波长稳定性为1.75 pm,FBG解调波长相关系数R大于0.9525。该方法可控制MG-Y激光器实现稳定的波长准连续调谐,满足光纤传感解调应用需求。

关键词： MG-Y激光器波长控制 K近邻查找表连续调谐

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浮空器柔性复合蒙皮变形光纤光栅传感方法

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振动．测试与诊断 2022年第6期42卷 1198-1205,1249页

作者：刘炳锋孙广开何彦霖董明利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

针对浮空器气囊蒙皮变形的实时监测需求,提出了基于光纤光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)的柔性复合蒙皮变形传感方法。根据蒙皮材料的多层结构特点及光纤光栅传感原理,设计了“光纤光栅-粘贴层-基体”的柔性蒙皮传感结构。通过对传... 详细信息

针对浮空器气囊蒙皮变形的实时监测需求,提出了基于光纤光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)的柔性复合蒙皮变形传感方法。根据蒙皮材料的多层结构特点及光纤光栅传感原理,设计了“光纤光栅-粘贴层-基体”的柔性蒙皮传感结构。通过对传感结构进行理论分析,得知平均应变传递效率随粘贴层剪切模量增加而增大。实验采用GD414和DP420两种不同剪切模量的粘接剂将光纤传感器粘接在柔性蒙皮表面,建立了传感解调实验系统。分析了浮空器柔性复合蒙皮变形光纤光栅传感器灵敏度及重复性,研究了两种不同胶接剂封装下光纤光栅中心波长随曲率变化的关系,结果显示剪切模量较大的DP420胶接剂封装的FBG具有良好的线性度和重复性,其灵敏度可达145.4 pm/m-1。对浮空器柔性复合蒙皮变形进行重构分析,验证了传感方法的可行性。研究结果表明,光纤光栅传感器可用于柔性复合蒙皮变形监测,在浮空器气囊蒙皮形态监测中具有广阔的应用前景。

关键词：浮空器柔性复合蒙皮光纤光栅表贴式传感器胶粘剂灵敏度

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基于结构相似约束生成对抗网络的视网膜OCT图像去噪算法

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电子测量与仪器学报 2023年第3期37卷 11-20页

作者：谢巧雪马宗庆祝连庆朱疆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 北京信息科技大学生物医学检测技术及仪器北京实验室北京100192

光学相干断层扫描(OCT)图像中存在的散斑噪声会掩盖视网膜重要的形态学细节,妨碍视网膜病变的观察和临床诊断。提出了一种基于结构相似约束生成对抗网络的视网膜OCT图像去噪算法,基于残差策略改进生成对抗网络模型结构,并融合结构相似... 详细信息

光学相干断层扫描(OCT)图像中存在的散斑噪声会掩盖视网膜重要的形态学细节,妨碍视网膜病变的观察和临床诊断。提出了一种基于结构相似约束生成对抗网络的视网膜OCT图像去噪算法,基于残差策略改进生成对抗网络模型结构,并融合结构相似性损失约束模型优化,实现散斑噪声抑制,同时增强对视网膜结构细节的保留。在杜克大学发布的SD-OCT公开数据集上的实验表明,所提算法的峰值信噪比和边缘保持指数分别为28.08和0.960,优于所对比的其他去噪方法,且适用于其他来自A2A SD-OCT研究的公开数据集。

关键词：光学相干断层成像视网膜图像去噪生成对抗网络结构相似损失

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