检索结果-内蒙古大学图书馆

半导体光电 2023年第4期44卷 605-608页

作者：尚秋峰张晓旭华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

形状传感技术是近年来传感领域备受关注的新研究方向,具有广阔的应用前景。文章提出了一种基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法,通过测量物体部分位置点的应变数据,采用模态理论实现应变-位移转换,进而重构物体形状。以长宽高分别... 详细信息

形状传感技术是近年来传感领域备受关注的新研究方向,具有广阔的应用前景。文章提出了一种基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法,通过测量物体部分位置点的应变数据,采用模态理论实现应变-位移转换,进而重构物体形状。以长宽高分别为1 000,1 000和0.5 mm的钛合金板作为研究对象,通过ANSYS workbench18有限元仿真软件获取位移模态振型及应变模态振型,依据有限元仿真中位置点模态的相似性,采用K-means++聚类算法对应变测量点位置进行优化,在合金板上表面施加400 N的力使其产生形变。该算法的形状重构误差小于常规的均匀分布算法。采用径向基函数神经网络对误差和重构位移数据集进行了训练,依据拟合重构误差和重构位移的关系,补偿误差后重构误差不大于3.5%。

关键词：形状重构模态法布局优化误差补偿仿真模型

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光纤光栅重叠谱解调算法中的参数优化问题研究

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激光杂志 2023年第8期44卷 130-133页

作者：尚秋峰刘峰华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法、蝠鲼觅食优化(Manta Ray Foraging Optimiza-tion,MRFO)算法和海洋捕食者算法(Marine Predator Algorithm,MPA)被广泛应用于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)重叠光谱解调。针对两个FBG重叠光谱的情况,通过数值仿真实验,深入探究了算法关键参数(包括光谱重叠程度、算法初始种群数和迭代次数)对解调误差的影响规律,以及算法解调误差和信号噪声大小的关系。以平均解调误差为评价指标,在定量分析基础上给出了关键参数合理的设置范围。仿真结果表明:光谱重叠程度大约在30%,算法种群数在40~80,算法迭代次数位于60~90时,优化算法的解调性能最优。在优化条件下,FBG光谱复用解调性能得以提升,节省了时间成本。

关键词：光纤布拉格光栅重叠光谱优化算法解调参数优化

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MIM波导结构耦合椭圆八字形谐振腔的折射率传感器

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光通信技术 2024年第1期48卷 34-38页

作者：单义婷赵丽娟张智娟黄梓朦华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

为了进一步提高光学折射率传感器灵敏度,设计了一种金属-介质-金属(MIM)波导结构耦合椭圆八字形谐振腔的折射率传感器。首先,理论分析了该传感结构的原理及关键性能指标;然后,使用有限元分析仿真软件构建了仿真结构,研究其传感性能。仿... 详细信息

为了进一步提高光学折射率传感器灵敏度,设计了一种金属-介质-金属(MIM)波导结构耦合椭圆八字形谐振腔的折射率传感器。首先,理论分析了该传感结构的原理及关键性能指标;然后,使用有限元分析仿真软件构建了仿真结构,研究其传感性能。仿真结果表明:当a=540 nm、b=340 nm、g=10 nm、l=70 nm时,所设计的传感器的灵敏度可以达到1323 nm/RIU,对应的品质因数可以达到16。

关键词：表面等离子体激元金属-介质-金属波导折射率传感器灵敏度有限元法

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异常涡旋光束在吸收性海洋湍流中的传输特性研究

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光通信技术 2024年第5期48卷 80-85页

作者：刘涛吴彤赵硕李斌张荣香刘晨霞华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003 河北大学物理科学与技术学院河北保定071002

为了分析海水的吸收和湍流特性对涡旋光束传输性能影响,在同时考虑海水的吸收效应和湍流效应的基础上,推导出了异常涡旋光束的轨道角动量(OAM)模式探测概率的解析表达式,并详细讨论了吸收性湍流海水对异常涡旋光束的螺旋相位谱、探测概... 详细信息

为了分析海水的吸收和湍流特性对涡旋光束传输性能影响,在同时考虑海水的吸收效应和湍流效应的基础上,推导出了异常涡旋光束的轨道角动量(OAM)模式探测概率的解析表达式,并详细讨论了吸收性湍流海水对异常涡旋光束的螺旋相位谱、探测概率以及串扰概率的影响。仿真结果表明:海水的吸收效应不可忽略,它会导致探测概率下降;吸收性海洋湍流会导致螺旋相位谱扩展,并且随着OAM模式数的增加,螺旋相位谱的扩展程度变大;随着海洋湍流的温度方差耗散率、温度与盐度贡献比的减小,以及湍流动能耗散率的增大,OAM模式的探测概率增大,串扰概率减小。

关键词：异常涡旋光束海水吸收海洋湍流探测概率

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基于石墨烯涂层高灵敏SPR-PCF大气污染浓度检测传感器及特性研究

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半导体光电 2024年第6期45卷 870-878页

作者：赵丽娟黄梓朦徐志钮张硕支九英华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003 国网河北省电力公司保定供电分公司河北保定071003

为提升大气污染物检测的灵敏度,提出一种基于石墨烯涂层高灵敏表面等离子体光子晶体光纤(SPR-PCF)传感器。该传感器采用不同直径空气孔六边形双排列结构,在纤芯外围镀上金膜,并在金膜与待测物之间涂敷一层石墨烯材料来提升灵敏度。利用... 详细信息

为提升大气污染物检测的灵敏度,提出一种基于石墨烯涂层高灵敏表面等离子体光子晶体光纤(SPR-PCF)传感器。该传感器采用不同直径空气孔六边形双排列结构,在纤芯外围镀上金膜,并在金膜与待测物之间涂敷一层石墨烯材料来提升灵敏度。利用有限元方法系统分析了金属层厚度、空气孔间距及直径和石墨烯厚度等因素对SPR-PCF传感器灵敏度的影响。结果表明,当折射率范围为1.398~1.402时,该传感器具有显著的表面等离子体共振效应。研究得到了最优结构参数,此时传感性能几乎不受环境温度影响,最大波长灵敏度达到55 000 nm/RIU,与之对应的折射率分辨率为1.82×10^(-6)RIU。针对同一折射率测量范围、均为涂敷石墨烯的结构,所提出传感器的波长灵敏度是现有典型SPR-PCF传感器波长灵敏度的2.86~9.17倍,前者折射率分辨率是后者的0.109~0.349。因此,在大气污染物浓度和种类检测方面,该SPR-PCF传感器具有较好的应用前景。

关键词：表面等离子体共振光纤传感大气污染物石墨烯高灵敏度

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基于双分支卷积神经网络结构和多注意力机制的输电线路状态识别方法

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光学学报 2024年第22期44卷 39-50页

作者：尚秋峰樊小凯谷元宇王健健姚国珍华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

针对输电线路运行状态实时监测问题,提出了一种以双分支卷积神经网络(CNN)结构为框架,融合多注意力机制的深度学习模型。时序分支利用一维卷积神经网络(1DCNN)提取振动信号的时域特征;图像分支使用连续小波变换(CWT)将振动信号转换为二... 详细信息

针对输电线路运行状态实时监测问题,提出了一种以双分支卷积神经网络(CNN)结构为框架,融合多注意力机制的深度学习模型。时序分支利用一维卷积神经网络(1DCNN)提取振动信号的时域特征;图像分支使用连续小波变换(CWT)将振动信号转换为二维时频图像,利用二维卷积神经网络(2DCNN)提取图像的时频特征。加入通道和分支注意力机制增强模型对关键特征信息进行挖掘,避免特征冗余。使用基于相位敏感的光时域反射(Φ-OTDR)系统采集了输电线路在不同运行状态下的振动数据。实验结果表明,所提方法的识别准确率达到了94.92%,与单分支网络、1DCNNLSTM等5种深度学习模型以及传统机器学习方法相比,所提方法有着更加优越的性能。

关键词：双分支卷积神经网络多注意力机制信号识别输电线路连续小波变换

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锚砸作用下光纤复合海底电缆的振动特性分析

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光通信研究 2021年第5期5期(13)卷 45-49,56页

作者：尚秋峰巩彪郑国强华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

针对海缆故障信号振动特性研究存在不足的问题,文章建立了锚砸作用下光纤复合海底电缆(海缆)的三维有限元模型。在质量为151.16 kg和速度为6.95 m/s的锚砸条件下进行了仿真计算,获得了海缆光单元受锚砸作用时,X、Y和Z 3方向上的加速度... 详细信息

针对海缆故障信号振动特性研究存在不足的问题,文章建立了锚砸作用下光纤复合海底电缆(海缆)的三维有限元模型。在质量为151.16 kg和速度为6.95 m/s的锚砸条件下进行了仿真计算,获得了海缆光单元受锚砸作用时,X、Y和Z 3方向上的加速度数据并进行了振动特性分析,给出了振动加速度信号的幅频特性、能量熵和峭度,分析了锚砸作用下海缆的振动特性,为采用光纤技术监测海缆工作状态提供了参考。

关键词：海缆锚砸有限元光单元振动特性

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高精度光纤光栅波长解调方法研究综述

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光通信研究 2021年第4期4期(15)卷 41-49页

作者：姚国珍尹伊萌李永倩范寒柏华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

光纤布拉格光栅传感器采用波长变化反映被测量大小,因此提高光纤光栅的波长解调精度具有重要意义。传统解调方法大多结构单一导致性能受限且对于重叠谱和畸变谱的测量精度欠佳,限制了解调精度的提升。高精度波长解调方法主要解决系统温... 详细信息

光纤布拉格光栅传感器采用波长变化反映被测量大小,因此提高光纤光栅的波长解调精度具有重要意义。传统解调方法大多结构单一导致性能受限且对于重叠谱和畸变谱的测量精度欠佳,限制了解调精度的提升。高精度波长解调方法主要解决系统温度稳定性差和寻峰精度低等问题。文章介绍了光通信中光纤光栅波长解调技术的应用,综述了近几年高精度光纤光栅波长解调方法,包括参考光纤光栅、迈克尔逊干涉仪和气室的硬件方法,以及基于神经网络和基于粒子群的软件方法;阐述了每种解调方法的原理以及在光纤光栅传感领域应用时的优缺点,分析了光纤光栅解调方法存在的问题及发展趋势。

关键词：光纤布拉格光栅解调精度硬软件方法

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FBG波长高精度解调的研究进展

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光通信技术 2021年第3期45卷 4-9页

作者：杨志鞠婉秋李永倩华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要。综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法,主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研... 详细信息

在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要。综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法,主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展,分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响。

关键词：光线布喇格光栅解调系统高精度波长标定峰值检测

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光纤损耗谱工程全场景再现教学实验系统

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电气电子教学学报 2023年第3期45卷 197-201页

作者：赵丽娟卜洋徐志钮杨志华北电力大学电气与电子工程学院保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室保定071003

光纤损耗特性是“光纤通信原理”课程必须要掌握的关键知识点。为了让学生更形象直观地学习损耗谱知识,本课程将工程测量和标定方法植入到课程实验教学中,利用工程全场景再现的理念,设计了一套全新的光纤损耗谱测量实验系统,系统测量光... 详细信息

光纤损耗特性是“光纤通信原理”课程必须要掌握的关键知识点。为了让学生更形象直观地学习损耗谱知识,本课程将工程测量和标定方法植入到课程实验教学中,利用工程全场景再现的理念,设计了一套全新的光纤损耗谱测量实验系统,系统测量光纤在700~1750 nm波长范围内的损耗谱,学生通过光路设计、连接、计算机拟合、绘制曲线等多个操作步骤,融入到工程实测场景中,更好地掌握光纤损耗理论知识。

关键词：光纤损耗谱插入法教学实验系统工程全场景再现

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