检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2022年第7期43卷 82-93页

作者：张雯熊洁李昊业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 首都医科大学附属北京天坛医院北京100070

本文提出一种面向脉动微压传感的多光束干涉光纤法布里-珀罗(FP)探针。建立探针多光束干涉波长漂移与微压传感模型,分析其在气、液相环境中微压灵敏度差异。采用化学腐蚀、放电熔接、精密切割技术制备光纤探针器件。利用医用注射器、透... 详细信息

本文提出一种面向脉动微压传感的多光束干涉光纤法布里-珀罗(FP)探针。建立探针多光束干涉波长漂移与微压传感模型,分析其在气、液相环境中微压灵敏度差异。采用化学腐蚀、放电熔接、精密切割技术制备光纤探针器件。利用医用注射器、透明柔性软管、石英插芯构建微压测试环境,通过有限元仿真分析测试环境内部压强分布情况,在气相环境压强范围14.41~85.22 kPa、液相环境压强范围4.50~26.02 kPa的测试条件下,对3支光纤探针微压传感特性进行分析。实验结果表明,气、液相环境中,探针波长均随压强增大发生红移现象,反之,发生蓝移现象;气相环境探针平均微压灵敏度可达8.210 pm·kPa,液相环境探针平均微压灵敏度可达66.720 pm·kPa,高于气相环境,与理论模型相符。选取气、液相环境中微压灵敏度最高的光纤探针进行液相脉动微压传感特性研究。实验结果表明,5个脉动周期内探针波长响应良好,且重复性误差较小。本文提出的光纤探针结构紧凑,易于制备,灵敏度高,可实现1 Hz频率范围内的脉动微压传感,为液相环境脉动微压传感提供了重要的参考价值。

关键词：光纤传感多光束干涉法布里-珀罗探针脉动微压传感

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一种快速预测有损腔体屏蔽效能和谐振模式的解析模型

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电工技术学报 2021年第8期36卷 1569-1578页

作者：公延飞陈星彤高超飞孙剑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 国网能源研究院有限公司北京102209 北京信息科技大学自动化学院北京100192

该文提出一种分析平面波照射下有损腔体屏蔽问题的解析模型,该模型不仅可以快速预测有损腔体偏心开孔和任意位置目标点时的屏蔽效能,而且还可以准确分析损耗导电材料对较高频率处高阶谐振模式的抑制效应。首先根据电磁拓扑理论和电路理... 详细信息

该文提出一种分析平面波照射下有损腔体屏蔽问题的解析模型,该模型不仅可以快速预测有损腔体偏心开孔和任意位置目标点时的屏蔽效能,而且还可以准确分析损耗导电材料对较高频率处高阶谐振模式的抑制效应。首先根据电磁拓扑理论和电路理论,构建有损屏蔽腔体的等效电路以及信号流图;其次通过信号流图建立广义BLT方程,并利用该方程计算目标点所在横截面的最大电压响应;最后根据电压和电场分布的关系,得到目标点处的总电场分量。该模型能够方便地处理单孔、孔阵及双面开孔有损腔体的情况,并通过全波仿真软件CST验证了其有效性和准确性,为分析有损腔体的屏蔽问题提供一种可靠高效的计算方法。

关键词：有损腔体屏蔽效能抑制效应电磁拓扑理论广义BLT方程

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遥感卫星结构在轨热应变光纤光栅监测方法

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红外与激光工程 2022年第12期51卷 265-278页

作者：王浩然董明利孙广开何彦霖周康鹏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京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

遥感卫星结构在轨服役期间易受空间极端温度变化与微重力环境影响容易产生热应变,严重影响探测精度,而现有方法难以实现热应变在轨监测。针对这一问题,提出具有温度解耦功能的热应变光纤光栅监测方法。采用数值模拟方法开展结构热应变... 详细信息

遥感卫星结构在轨服役期间易受空间极端温度变化与微重力环境影响容易产生热应变,严重影响探测精度,而现有方法难以实现热应变在轨监测。针对这一问题,提出具有温度解耦功能的热应变光纤光栅监测方法。采用数值模拟方法开展结构热应变计算分析,得到结构整体和局部热加载下温度场和应变场分布特征及变化规律。设计构建热应变光纤监测试验系统,对卫星天线结构模拟试件进行热加载光纤测量试验,测试分析热应变光纤监测精度,验证了方法的有效性。研究结果表明,在-120~120℃温度变化范围,利用光纤布拉格光栅传感器和温度解耦方法监测温度和热应变的相对误差分别为1.02%和2.45%;在30~100℃局部热加载作用下,结构温度场和应变场的重构误差分别为3.24%和6.61%。该方法在卫星结构在轨监测领域中具有良好的应用价值与前景。

关键词：遥感卫星在轨监测光纤传感热应变热控制

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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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引入曲率与角度校正的柔性机构三维形状多芯光纤重构方法

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红外与激光工程 2021年第5期50卷 112-118页

作者：吕佳豪董明利何彦霖孙广开周康鹏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 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

为提高柔性机构三维位形参数光纤测量精度,提出了基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法。通过引入方向角和曲率校正系数,改进了柔性三维形变多芯光纤重构算法;利用准分子激光器和相位掩膜法制备了多芯光纤光栅传感阵列,建立了... 详细信息

为提高柔性机构三维位形参数光纤测量精度,提出了基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法。通过引入方向角和曲率校正系数,改进了柔性三维形变多芯光纤重构算法;利用准分子激光器和相位掩膜法制备了多芯光纤光栅传感阵列,建立了多芯光纤三维形状重构实验系统;实验测量了不同曲率比例因子下的形状重构误差,分析了曲率与角度校正前后形状重构误差;通过对应变进行了三次样条插值,并对方向角和曲率进行了校正,得到了形状重构误差平均值为0.74 mm、最大值为1.64 mm;利用校正后的多芯光纤传感系统进行三维螺旋形变重构实验,得出重构精度提高了10.2%。研究结果表明,基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法具有更高精度,在柔性机构三维位形实时监测中具有应用前景。

关键词：形状重构柔性机构光纤布拉格光栅多芯光纤

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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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低损耗超声波金属化光纤布拉格光栅传感特性研究

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红外与激光工程 2024年第6期53卷 159-165页

作者：田婧祝连庆姚霁峰宋言明张钰民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

传统胶粘式表贴封装的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器在长期使用过程中易出现蠕变、老化等现象,采用性质稳定的金属材料代替高分子聚合物胶粘剂封装可解决上述问题。采用超声波焊接法对FBG进行全覆盖式封装,实现了超低... 详细信息

传统胶粘式表贴封装的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器在长期使用过程中易出现蠕变、老化等现象,采用性质稳定的金属材料代替高分子聚合物胶粘剂封装可解决上述问题。采用超声波焊接法对FBG进行全覆盖式封装,实现了超低损耗表贴式金属化封装结构,并研究了其温度和应变传感特性。结果表明:采用超声波焊接法进行金属化封装对FBG造成的传输损耗仅为0.04dB,封装后FBG传感器的温度灵敏度系数为26.44pm/℃,应变灵敏度系数为1.18 pm/με,温度和应变传感拟合R-Squared均达到0.9996以上。可见,采用超声波焊接法能够实现结构简单、传感性能可靠的低损耗金属化FBG温度和应变传感器的制作。

关键词：光纤布拉格光栅金属化封装超声波焊接低损耗传感特性

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基于MG-Y型可调谐半导体光源的光纤光栅解调系统研究

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仪器仪表学报 2020年第3期41卷 87-96页

作者：刘佳祝连庆何薇宋言明孟凡勇合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

介绍了一种基于调制光栅Y分支(MG-Y)可调谐光源的光纤光栅解调系统。该系统由可调谐光源控制系统和光电探测电路组成。光源系统由ARM处理器对单片集成恒流源芯片和高精度温度控制芯片控制;光电探测电路是由光电二极管和高动态范围的对... 详细信息

介绍了一种基于调制光栅Y分支(MG-Y)可调谐光源的光纤光栅解调系统。该系统由可调谐光源控制系统和光电探测电路组成。光源系统由ARM处理器对单片集成恒流源芯片和高精度温度控制芯片控制;光电探测电路是由光电二极管和高动态范围的对数放大电路组成,用于接收光纤光栅反射信号。针对基于可调谐扫描光源的硬件系统研究,提出采用波长计实现查找表的方法,构建了"波长-电流"精确转换模型,实现了光纤光栅解调仪的装配与调试。实验对可调谐光源进行测试,该光源在1527~1567 nm光谱范围能够按照20 pm间隔依次输出2001个激光,扫描波长间隔偏差最大为8 pm,功率波动小于4.5 dBm;在F-P标准具验证实验中,解调仪能够对40 nm范围内的52个反射峰实现分辨。

关键词：光纤布拉格光栅波长可调谐激光器 MG-Y可调谐光源解调系统

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面向连续体机器人精密操作的多芯光纤三维形状与位置测量误差研究

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机械工程学报 2024年第3期60卷 68-82页

作者：孙广开张兴硕何彦霖周康鹏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 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

针对复杂封闭空间精密操作中连续体机器人三维形状与位置高精度测量问题,提出基于多芯光纤形变传感方程与三维形状重构算法的误差分析及校正方法。基于多芯光纤传感结构特征和三维空间几何变换原理,推演建立了多芯光纤三维形状与位置测... 详细信息

针对复杂封闭空间精密操作中连续体机器人三维形状与位置高精度测量问题,提出基于多芯光纤形变传感方程与三维形状重构算法的误差分析及校正方法。基于多芯光纤传感结构特征和三维空间几何变换原理,推演建立了多芯光纤三维形状与位置测量的关键方程和算法。采用关键模型算法驱动方法,系统性地分析了传感光纤关键参数误差、信号解调误差、传感方程与重构算法误差、环境温度变化等对测量精度的影响,确定了主要误差源及其定量影响程度。通过误差溯源,建立了测量系统关键参数标定与误差校正方法。构建了七芯光纤测量实验装置,实验验证了方法有效性。研究结果表明,所提方法可实现系统测量误差溯源、定量分析与校正,有效提高多芯光纤三维形状与位置测量精度,在连续体机器人精密测量领域具有应用价值与前景。

关键词：连续体机器人精密测量多芯光纤传感器三维形状测量误差分析

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超快吸附过程太赫兹时间分辨光谱表征与评价

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2401-2411页

作者：史昕哲祝静刘晓飞王帅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 北京信息科技大学光电测量技术北京市重点实验室北京100192 广州南沙紫溪智能感知研究院广州南沙511462 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

挥发性有机物(VOCs)污染防治是国家环境保护和人群健康防护的迫切需求,吸附法被认为是最有效的VOCs处理方法之一。当前吸附机理认知存在局限性,阻碍了其工业应用,探明微观吸附机理是实现高效处理VOCs急需解决的关键问题。现有常规微观... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)污染防治是国家环境保护和人群健康防护的迫切需求,吸附法被认为是最有效的VOCs处理方法之一。当前吸附机理认知存在局限性,阻碍了其工业应用,探明微观吸附机理是实现高效处理VOCs急需解决的关键问题。现有常规微观吸附特征表征方法无法直接实时监测超快吸附现象,需要不断发展新理论、新技术。近年来,太赫兹波在表征吸附过程方面展现出巨大潜力:吸附过程中弱相互作用(范德华力、氢键)的振动模式均在太赫兹波段,化学键断裂与生成引起的表界面移动载流子变化随浓度不同太赫兹响应特征不同,利用太赫兹波谱光学参量(吸收峰、幅值、波形等)在表征吸附特征方面取得了重要进展。吸附过程中化学键的断裂、生成均在皮秒量级,太赫兹波因时间分辨率局限性无法直接获取亚飞秒时间尺度下的有效信息。太赫兹时间分辨光谱在超快过程监测领域的不断突破,在时间尺度上满足了探究超快吸附过程的需求,为揭示微观吸附机理奠定了基础。详细介绍了吸附特征太赫兹波谱表征与评价的研究进展,总结了近几年太赫兹时间分辨光谱在表征超快过程方面的突破性研究,最后提出了太赫兹时间分辨光谱在超快吸附领域的发展方向和面临的主要挑战。

关键词：挥发性有机物吸附太赫兹时间分辨光谱微观机理

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