检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2024年第7期45卷 148-155页

作者：朱云鸿张旭娄小平董明利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 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 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

由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤... 详细信息

由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤光栅传感器的弯曲测量模型,发现光纤光栅的中心波长变化量与弯曲角度之间成正比关系。结合机械手舵机的控制,提出了利用光纤光栅传感器进行机械手远程操控方法,编写了上位机软件,实现了从光纤光栅中心波长到手指弯曲角度最后到机械手舵机控制编码的过程。完成了光纤光栅传感器的设计和封装,手套的四路探测光纤中共有12个栅区长度为10 mm的光纤光栅传感器,其中11个传感器被封装在人手关节的上方进行弯曲感知,1个光纤光栅温度传感器用于温度补偿,利用704硅橡胶对光纤光栅传感器进行封装。搭建了基于光纤光栅传感器的机械手远程操控系统,并对光纤光栅传感器进行了标定,实验结果表明在人手关节弯曲0°~90°的范围内,平均弯曲角度测量误差为1.147°,所有拟合直线的决定系数均大于0.993,最后设计了人机交互演示模块展示人手的运动。本文提出的基于光纤光栅传感器的手套具有小型化、高精度、抗电磁干扰的特点,在航天器在轨维修、远程医疗手术和高危排雷作业等方面具有潜在的应用前景。

关键词：光纤光栅传感器机械手远程操控人机交互弯曲角度

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高轨遥感卫星光轴指向误差夹角测量系统标定方法研究

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仪器仪表学报 2023年第5期44卷 160-166页

作者：李悦昕祝连庆张旭辛璟焘庄炜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北京市光电测试技术重点实验室北京100192

针对空间环境应用中航天器结构形变夹角测量系统因系统误差导致测量精度较低的问题,提出一种基于自准直对比系统的夹角测量系统标定方法。通过该方法对夹角测量仪进行标定后得到标定系数,并应用仿真数据对系数进行验证。验证结果表明,... 详细信息

针对空间环境应用中航天器结构形变夹角测量系统因系统误差导致测量精度较低的问题,提出一种基于自准直对比系统的夹角测量系统标定方法。通过该方法对夹角测量仪进行标定后得到标定系数,并应用仿真数据对系数进行验证。验证结果表明,夹角测量系统量程可达到±25′,测量分辨率可达到0.1″。使用标定后的夹角测量系统进行角度检测,并将测量结果与自准直仪进行对比。结果表明,该标定方法简单方便精准度高,计算测量结果与标准值的差值的绝对值,夹角测量仪测量精度达到±0.2″,标定后夹角测量仪精度满足卫星使用要求,该方法的应用将为卫星在轨结构微形变研究提供技术支撑。

关键词：夹角测量系统角度标定自准直法航天器结构型变

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基于4f光学系统的周期性结构微小形变检测

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仪器仪表学报 2023年第3期44卷 16-24页

作者：张帆樊文强朱疆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

为了快速、直观地检测出周期性结构的微小偏移,提出了基于4f光学系统的周期性结构微小偏移检测方法。首先使用VirtualLab Fusion光学仿真软件进行理论研究,建立预设偏移的周期性微结构模型,构造了光学传递函数,利用4f空间滤波方法,获得... 详细信息

为了快速、直观地检测出周期性结构的微小偏移,提出了基于4f光学系统的周期性结构微小偏移检测方法。首先使用VirtualLab Fusion光学仿真软件进行理论研究,建立预设偏移的周期性微结构模型,构造了光学传递函数,利用4f空间滤波方法,获得与周期性微结构对应的像面幅值图。经分析得出在透明基底的周期性结构中,不论尺寸大小,若偏移量在相邻特征尺寸间距的80%范围内,经拟合后幅值变化与微结构偏移量呈线性关系,且幅值变化位置与微结构偏移位置一致。依据仿真的光学系统参数搭建了实验系统,实验结果与仿真一致,并且该套系统可以实现3.4 mm×2.6 mm的测量视场,分辨率能达5μm,能够实时快速地对周期性结构材料进行位移或缺陷检测。

关键词：位移检测 4f光学系统光强分布 VirtualLab Fusion

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基于双光栅和柱透镜的高分辨率近红外微型光谱仪

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1144-1150页

作者：吴婧仪周哲海赵爽闵昆龙李慧宇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 北京航天测控技术有限公司北京100041

因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大... 详细信息

因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大不便于携带等问题,为此,提出了一种独特的基于双光栅和柱透镜的微型光谱仪结构,开展了理论和实验研究。相对于传统的微型光谱仪结构,新的设计主要有三个特征:使用光纤代替入射狭缝,以减少光能损失;采用双光栅将光束进行二次衍射;使用柱透镜以改变线阵CCD阵列表面的成像尺寸。首先,利用Zemax软件进行了光学设计和仿真分析,光谱范围为1525~1570 nm,光学系统结构在66 mm×40 mm×24 mm的体积范围内,光谱分辨率理论上达到0.2 nm,比未加柱透镜的结构提升了2.5倍。然后,根据理论分析,选购了合适的光电器件进行了系统封装,与匹配的电路模块结合,实现了微型光谱仪的光谱检测功能。光谱仪的光学系统安装在66 mm×40 mm×30 mm的体积范围内,实际测量的光谱分辨率为0.215 nm,与理论结果较为吻合。进一步地,搭建了一套基于该微型光谱仪的光纤光栅温度传感测量系统,该微型光谱仪作为信号解调仪,选择了四个中心波长分别为1534、1538、1542和1545 nm的光纤光栅作为传感器,温度在0~50℃范围内以1℃为间隔连续变化,最终实现了温度实时测量和信号解调,系统温度灵敏度分别达到9.58、9.68、9.69和9.6 pm·℃^(-1),验证了该微型光谱仪的高分辨率和高可靠性。研制的微型光谱仪的子组件可以固定在外壳上,系统内部无可移动元器件,体积小、分辨率高、稳定性好,可应用于其他诸如物质浓度分析、传感信号测量等需要高分辨光谱分析的场合。

关键词：微型光谱仪双光栅柱透镜高分辨率近红外波段

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风力发电机高速齿轮磨损故障趋势预测方法研究

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太阳能学报 2023年第7期44卷 463-468页

作者：赵西伟张煜吴国新蒋章雷北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验室北京100192

以风力发电机高速齿轮磨损故障为研究对象,提出基于独立成分分析的高速齿轮磨损故障趋势预测方法。构建混合信息模型,应用独立成分分析方法将各独立成分信息的近似成分信息从混合信号中分离出来,并以纯净的近似故障源信号特征为依据找... 详细信息

以风力发电机高速齿轮磨损故障为研究对象,提出基于独立成分分析的高速齿轮磨损故障趋势预测方法。构建混合信息模型,应用独立成分分析方法将各独立成分信息的近似成分信息从混合信号中分离出来,并以纯净的近似故障源信号特征为依据找到有用成分;根据近似故障源信号与故障源信号互为相似形,利用正态总体均值区间估计方法估计相似形放大倍数值域;确定连续且单向变化的放大倍数值域与旋转部件故障程度的对应关系,建立故障程度判别标准,结合高速齿轮全生命周期故障源信号能量变化趋势图,对故障程度及趋势做出判断及预测。应用以上方法对工业现场采集到的高速齿轮磨损故障数据进行处理,结果表明,该方法对于处理以周期性突变为特征的磨损故障信号具有较理想的趋势预测效果。

关键词：风力发电机独立成分分析旋转机械信号处理特征提取

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居家诊断心肌梗死:基于适体的cTnI传感技术

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化学进展 2023年第8期35卷 1266-1274页

作者：徐志远高国伟李延生廖擎纬胡敬芳张学记北京信息科技大学传感器重点实验室北京100101 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 深圳大学生物医学工程学院深圳518060

心肌肌钙蛋白I(cTnI)是与急性心肌梗死(AMI)密切相关的生物标志物,被认为是诊断AMI的“金标准”。目前已有多种cTnI检测技术被开发,包括基于抗体和适体的检测方法。适体是一种能和靶标特异性结合的短的DNA或RNA序列,因其稳定性好、易合... 详细信息

心肌肌钙蛋白I(cTnI)是与急性心肌梗死(AMI)密切相关的生物标志物,被认为是诊断AMI的“金标准”。目前已有多种cTnI检测技术被开发,包括基于抗体和适体的检测方法。适体是一种能和靶标特异性结合的短的DNA或RNA序列,因其稳定性好、易合成和成本低等优点被用于cTnI检测平台的开发。本文根据信号转导方式,将cTnI检测法分为光学检测和电化学检测两大类,介绍了目前基于适体的cTnI传感技术研究进展,阐述了各类方法的检测原理、性能以及优缺点,对cTnI传感技术进行了总结并对其在居家检测中的发展进行了展望,希望为开发更灵敏、更便携的cTnI传感器提供借鉴和参考。

关键词：心肌肌钙蛋白I 适体居家检测电化学

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基于超平面-BERT-Louvain优化LDA模型的书法作品价值要素提取及指标体系构建

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数据分析与知识发现 2023年第10期7卷 109-118页

作者：潘小宇倪渊金春华张健北京信息科技大学计算机学院北京100192 北京信息科技大学经济管理学院北京100192 绿色发展大数据决策北京市重点实验室北京100192

【目的】针对书法作品价值评估分歧大、标准缺失的难题,借助大数据与人工智能方法高效、准确地识别书法作品价值要素,为各种书法作品交易活动提供技术支撑。【方法】首先,融合超平面算法和BERT模型对书法文献进行停用词剔除与语义扩充,... 详细信息

【目的】针对书法作品价值评估分歧大、标准缺失的难题,借助大数据与人工智能方法高效、准确地识别书法作品价值要素,为各种书法作品交易活动提供技术支撑。【方法】首先,融合超平面算法和BERT模型对书法文献进行停用词剔除与语义扩充,形成高辨识度的优化语料库;其次,构建书法文献复杂语义网络,引入Louvain算法,通过最大化社区网络的模块度确定最优主题数;最终,本文提出一种基于超平面-BERTLouvain-LDA(HBL-LDA)的新方法来高效、准确地构建书法价值评估指标体系。【结果】相比于LDA,HBLLDA模型的主题识别查准率和F值分别提高了45.00个百分点和29.46个百分点,平均主题优质率减少了0.96,识别的优质主题更多。基于代表性书法作品,利用多种回归模型对评估指标体系进行验证,准确率高达84.00%。【局限】只针对书法作品构建了评估指标体系,难以在其他艺术品数据上适配。而且,BERT模型缺乏主题语义信息,使得相似特征词扩充具有一定的局限性。【结论】本文提出一种基于超平面-BERTLouvain组合优化LDA模型,构建书法价值评估指标体系的新模式,为其他领域指标体系的构建提供了新方向。

关键词：价值评估指标体系 LDA 领域停用词 Louvain BERT

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太赫兹折叠波导慢波电路及功率合成技术

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强激光与粒子束 2024年第12期36卷 63-68页

作者：向怀鑫缪旻李振松边兴旺北京信息科技大学信息产业部信息与通信系统重点实验室北京100101 北京信息科技大学智能芯片与网络研究中心北京100101 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京100101 北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室北京100015

针对太赫兹频段行波管输出功率较小的瓶颈以及对紧凑型设计的明确需求,提出一种管内功率合成的0.34 THz折叠波导行波管结构。首先,对太赫兹折叠波导慢波结构的高频特性进行了研究,通过仿真计算得到了其色散特性和耦合阻抗,0.34 THz处归... 详细信息

针对太赫兹频段行波管输出功率较小的瓶颈以及对紧凑型设计的明确需求,提出一种管内功率合成的0.34 THz折叠波导行波管结构。首先,对太赫兹折叠波导慢波结构的高频特性进行了研究,通过仿真计算得到了其色散特性和耦合阻抗,0.34 THz处归一化相速度为0.248,耦合阻抗为0.46Ω;其次,提出了用于管内功率合成的3 dB定向耦合器结构设计,分析表明,其在0.31~0.368 THz范围内,幅度平衡度在±0.19 dB以内,隔离度优于24 dB;最后,完成了基于3 dB定向耦合器管内功率合成的折叠波导行波管基本结构设计并构建了仿真模型,仿真结果表明,最大输出功率为9.16 W,增益为26.6 dB,3 dB带宽达到21 GHz。作为对比,单个折叠波导行波管输出功率为6.18 W,故管内合成的折叠波导行波管的输出功率是单个行波管输出功率的1.48倍;此外,与采用常规外置功率合成结构的双行波管组件设计相比,管内功率合成折叠波导行波管的横向尺寸至少缩减了56.5%。

关键词：太赫兹(THz) 折叠波导行波管 3 dB定向耦合器功率合成注-波互作用

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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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光纤光栅链路反射谱强度自适应解调

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红外与激光工程 2022年第5期51卷 235-242页

作者：秦根朝孟凡勇李红庄炜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 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

针对解调仪单通道多光栅反射谱强度差异过大,导致无法有效寻峰或寻峰误差增大的问题,提出了利用不同曝光周期多次曝光解调的方法调整峰值,根据光谱数据直方图来确定寻峰阈值。分析了谱峰峰值对寻峰稳定性的影响,建立了曝光周期、寻峰阈... 详细信息

针对解调仪单通道多光栅反射谱强度差异过大,导致无法有效寻峰或寻峰误差增大的问题,提出了利用不同曝光周期多次曝光解调的方法调整峰值,根据光谱数据直方图来确定寻峰阈值。分析了谱峰峰值对寻峰稳定性的影响,建立了曝光周期、寻峰阈值自适应调整规则,用LabVIEW软件实现了自适应寻峰解调算法。通过实际光纤光栅传感器测试,可完成差异过大反射光谱的自动曝光和寻峰解调处理,在保证寻峰稳定性的前提下,有效提高了谱峰识别数量、解调系统自适应能力和工作可靠性。通过实验发现,谱峰峰值在光强饱和值70%~90%范围内寻峰稳定性最高,寻峰得到的中心波长标准差在0.5 pm以内,稳定性比单次曝光解调提高了50%,程序运行时间在100 ms以内,可以实现快速解调。

关键词：光纤传感光谱强度曝光周期寻峰阈值自适应解调算法

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