检索结果-内蒙古大学图书馆

激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 310-318页

作者：马可瑶任永杰林嘉睿牛志远邾继贵天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

在视觉惯性定位系统中,传感器位姿关系的标定对于实现精确空间定位至关重要,针对现有标定方法对多传感器系统缺乏集成性、标定精度受限等问题,提出了一种视觉惯性系统位姿高精度一体化标定方法。通过精密三轴转台提供角度基准,基于重力... 详细信息

在视觉惯性定位系统中,传感器位姿关系的标定对于实现精确空间定位至关重要,针对现有标定方法对多传感器系统缺乏集成性、标定精度受限等问题,提出了一种视觉惯性系统位姿高精度一体化标定方法。通过精密三轴转台提供角度基准,基于重力矢量不变性和匀速圆周运动下向心加速度数值的一致性求解惯性测量单元(IMU)与转台之间的外参,利用转台构建控制场为相机标定提供空间角度约束,联合优化求解无重叠视场多相机内外参。仿真和实验结果表明,该方法具有较高的标定精度和稳定性,在多相机IMU系统组合定位测试中,与经典标定方法Kalibr相比,本文方法系统运动轨迹拟合轴线的角度偏差降低40.32%,距离偏差降低18.93%,可满足高精度视觉惯性定位系统的标定需求。

关键词：测量视觉惯性定位系统无重叠视场多相机惯性测量单元精密三轴转台外参标定

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基于轻量化卷积神经网络的陶瓷球表面缺陷快速识别方法

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传感技术学报 2023年第7期36卷 1041-1047页

作者：付鲁华庞家明孙长库王鹏天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

由于球的形状特点,视觉方法需要处理多个角度的图像才能实现对单个球进行完整的缺陷识别,对图像处理速度要求较高。此外,卷积神经网络的浮点运算量(FLOPs)高,推理速度通常较慢。针对上述问题,基于MobileNetV3设计了更轻量化的卷积神经... 详细信息

由于球的形状特点,视觉方法需要处理多个角度的图像才能实现对单个球进行完整的缺陷识别,对图像处理速度要求较高。此外,卷积神经网络的浮点运算量(FLOPs)高,推理速度通常较慢。针对上述问题,基于MobileNetV3设计了更轻量化的卷积神经网络。首先通过改变宽度因子、减少基本单元数量、使用Ghost模块代替标准卷积降低原始网络参数量。最后通过坐标注意力机制提高网络对缺陷的识别准确率。实验结果表明,在氮化硅陶瓷球表面缺陷数据集上,提出的轻量化卷积神经网络相较于原始网络仅有2.2%的准确率损失。网络浮点运算量和参数量分别为原始网络的10.4%和3.3%,在边缘计算设备Jetson AGX Xavier上的推理时间小于7 ms,相较于原始网络提升超过40%,能够满足工业现场实时检测的需求。

关键词：缺陷识别陶瓷球 Ghost 坐标注意力

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光频扫描干涉测距信号快速采集与处理方法

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激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 146-155页

作者：王宇吴腾飞周强赵晖邾继贵天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

光频扫描干涉绝对距离测量系统需校正光频扫描非线性、细化信号距离谱,因此系统的数据采集及处理效率低,难以满足大尺度数字化制造场景中长度测量需求。本文设计的数据采集与处理系统,引入辅助干涉信号作为数字信号采集系统时钟,在信号... 详细信息

光频扫描干涉绝对距离测量系统需校正光频扫描非线性、细化信号距离谱,因此系统的数据采集及处理效率低,难以满足大尺度数字化制造场景中长度测量需求。本文设计的数据采集与处理系统,引入辅助干涉信号作为数字信号采集系统时钟,在信号采集过程中,同时校正等光频采样的光频扫描非线性,因此效率较高。并采用稀疏快速傅里叶变换确定距离谱细化区间,基于细化-快速傅里叶变换实现距离谱细化,有效提高距离的精密解算效率。实验结果表明:本文设计的系统,在数据处理速度方面,较使用线性调频Z变换的传统系统提高10倍以上;与商用干涉仪比对,在15.4~16.1 m等效空间距离范围内,测量结果误差保持在10μm以下,测量重复性优于6μm。

关键词：信号处理绝对距离测量光频扫描干涉等光频采样频谱细化

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基于FCN的阀门内泄漏声发射信号识别方法

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电子测量与仪器学报 2023年第8期37卷 84-93页

作者：张杰陈世利天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对石化工业中输气管道阀门的内泄漏故障,将声发射检测技术与深度学习技术相结合,提出了一种基于全卷积神经网络(FCN)的阀门内泄漏声发射信号识别方法。该方法利用声发射技术采集阀门内泄漏的声发射信号,基于FCN搭建阀门内泄漏分类诊... 详细信息

针对石化工业中输气管道阀门的内泄漏故障,将声发射检测技术与深度学习技术相结合,提出了一种基于全卷积神经网络(FCN)的阀门内泄漏声发射信号识别方法。该方法利用声发射技术采集阀门内泄漏的声发射信号,基于FCN搭建阀门内泄漏分类诊断模型,充分发挥了声发射技术在阀门内泄漏检测领域的优越性,以及FCN在时间序列分类任务上的高性能。该方法相较于传统的识别方法,无需对原始采集数据进行特征提取或繁重复杂的预处理,而是将特征提取的任务也交于神经网络模型来学习和完成,可实现端到端的阀门内泄漏声发射信号分类识别。搭建阀门内泄漏检测实验平台,采集并制作阀门内泄漏声发射信号数据集,建立了基于FCN的阀门内泄漏声发射信号的二分类模型,实验结果表明,该模型的分类识别准确率可达98.72%,相比较于其他先进的分类模型在数据集上表现出了更加优越的分类识别性能和训练效率,同时对环境噪声具有良好的抗干扰性能。

关键词：全卷积神经网络阀门内泄漏声发射分类识别

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绝对重力测量中振动传感器振动补偿性能的分析

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物理学报 2022年第4期71卷 368-378页

作者：文艺伍康王力军清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析... 详细信息

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响,并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能.实验结果显示,采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制,在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差,但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低,在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作.采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制,在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差.本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据,有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑.

关键词：绝对重力测量振动补偿振动传感器

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基于线性扫频的分布式光纤微震信号调制方法

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激光与光电子学进展 2023年第23期60卷 116-122页

作者：崔少杰康杰虎吴斌天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

在页岩气的开采过程中,需要对压裂作业中产生的微震波进行检测。在传统的基于后向瑞利散射的分布式光纤传感技术的基础上,提出了一种应用于微震波检测的线性扫频脉冲调制方法。将调制系统中的矩形脉冲改为线性扫频脉冲,通过压缩脉冲匹... 详细信息

在页岩气的开采过程中,需要对压裂作业中产生的微震波进行检测。在传统的基于后向瑞利散射的分布式光纤传感技术的基础上,提出了一种应用于微震波检测的线性扫频脉冲调制方法。将调制系统中的矩形脉冲改为线性扫频脉冲,通过压缩脉冲匹配滤波的方式实现长距离、高空间分辨率传感。经过仿真与实验验证,选用线宽约为10 kHz的窄线宽激光器为光源,经电光调制与声光调制,可实现扫频范围为5.6~5.8 GHz、扫频时间为2μs、传感距离为10 km的线性扫频信号调制,接收到的后向瑞利散射信号强度范围为−60~−50 dBm。

关键词：分布式声波传感线性扫频微震信号调制微震检测技术

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一种重建深孔轴线的新型六探针测量系统

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激光与光电子学进展 2023年第21期60卷 149-156页

作者：刘常杰付开明郭漪涵天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

提出了一种用于深孔轴线重建的新型六探针测量系统。该系统基于三维两点法,探头在每次步进测量中可以获得被测横截面的圆心位置以及半径大小。该系统有以下优点:1)可以消除传感器运动装置的移动直线度误差对轴线测量与拟合结果造成的影... 详细信息

提出了一种用于深孔轴线重建的新型六探针测量系统。该系统基于三维两点法,探头在每次步进测量中可以获得被测横截面的圆心位置以及半径大小。该系统有以下优点:1)可以消除传感器运动装置的移动直线度误差对轴线测量与拟合结果造成的影响;2)有显著普遍性,调整位移传感器之间的相对位置可以测量不同的孔径;3)实现探头移动、数据获取的自动化,降低人工劳动量,提高测量效率;4)测量过程简单,只通过一次扫描测量就可拟合孔轴,并评估它的相关参数。通过理论推导和仿真证明了这些优点。实验结果表明,该方法具有高横向分辨率。

关键词：仪器测量与计量六探针测量系统直线度误差重建深孔测量轴线

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微片激光准共路-调频回馈干涉仪关键技术研究

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激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 101-117页

作者：张书练杨元清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

激光器回馈干涉(又称自混合干涉)与传统的光干涉有实质不同。前者发生在激光器(光源)内部,激光介质增益对干涉效果(条纹形状等)起重要作用,而后者只发生在激光器外部的光路上。本文从应用的角度,也从和传统的激光干涉对比的角度探讨固... 详细信息

激光器回馈干涉(又称自混合干涉)与传统的光干涉有实质不同。前者发生在激光器(光源)内部,激光介质增益对干涉效果(条纹形状等)起重要作用,而后者只发生在激光器外部的光路上。本文从应用的角度,也从和传统的激光干涉对比的角度探讨固体微片激光器回馈干涉仪的关键技术,包括对固体微片激光器回馈有特殊意义的“弛豫振荡”、高光灵敏度(完全非接触)的形成、测量精度提高、测量速度增加、频率稳定等。还将介绍本团队研究微片激光准共路-调频回馈干涉仪应用的成果,包括回馈共焦显微技术、表面测量、振动(和声音)测量、面内位移测量、热膨胀系数测量、折射率测量等。

关键词：微片激光准共路调频激光回馈应用

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基于物理信息嵌入式神经网络的管壁导波成像

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电子测量与仪器学报 2023年第8期37卷 136-145页

作者：陈世利吕玲玲童君开刘洋天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

为了实现管壁腐蚀缺陷的定量化成像,提出了一种基于物理信息嵌入式卷积神经网络的成像算法,从超声导波信号重建管壁厚度。首先推导了超声导波在管壁上传播的二维声波模型,通过矩阵LU分解求解频域波动方程,可实现从管壁导波速度图到声场... 详细信息

为了实现管壁腐蚀缺陷的定量化成像,提出了一种基于物理信息嵌入式卷积神经网络的成像算法,从超声导波信号重建管壁厚度。首先推导了超声导波在管壁上传播的二维声波模型,通过矩阵LU分解求解频域波动方程,可实现从管壁导波速度图到声场信号的正演;其次搭建了物理信息嵌入式卷积神经网络,包含3个迭代层,每个迭代层由正演模型和残差反演子网络组成;生成包含随机腐蚀缺陷的管道仿真数据集,搭建网络进行训练和反演,训练集、验证集和测试集的成像结果的平均Pearson相关系数分别为94.91%、86.47%和87.37%,缺陷图像一致度高;搭建了实验系统,在加工有不规则阶梯缺陷的管道上采集导波信号进行反演,成像结果良好,厚度图的均方误差为0.0057。算法将物理模型与神经网络结合在一起,实现了从导波信号到管道厚度图的高精度成像。

关键词：管道无损检测超声导波神经网络腐蚀

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延展表面高分辨率形貌测量方法综述

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激光与光电子学进展 2023年第8期60卷 95-108页

作者：马璐瑶邾继贵杨凌辉廖瑞颖刘皓月樊一源杨朔天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

当前,以高密度点云为目标的三维形貌测量正在取代传统离散坐标测量成为几何量测量的新发展方向。除了狭义制造环境,高密度点云提供的多空间分辨率特性在以高铁、飞机、隧道为代表的机械装备、大型工程运行状态监控领域同样显现出广泛的... 详细信息

当前,以高密度点云为目标的三维形貌测量正在取代传统离散坐标测量成为几何量测量的新发展方向。除了狭义制造环境,高密度点云提供的多空间分辨率特性在以高铁、飞机、隧道为代表的机械装备、大型工程运行状态监控领域同样显现出广泛的应用前景。但与制造场景中静态条件下的点云形貌测量问题不同,对于处于服役状态的被测量对象,相关测量需求表现出点云需要伴随运动高速连续延展、高分辨率获取等新特点,所形成的延展表面测量新问题对传统测量方法提出了严重挑战。以线阵CCD、CMOS为代表的一维图像传感器可在运动状态下快速连续成像,为三维形貌测量系统提供满足高速、连续、高密度等测量要求的硬件潜力,近年来得到了持续发展和广泛关注。对基于一维图像的延展表面高分辨率形貌测量方法及涉及的参数标定、一维图像匹配、多传感器布局与同步、运动误差补偿等关键技术进行综述,并探讨它们未来可能的发展方向。

关键词：测量形貌测量延展表面高分辨率点云一维图像

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