检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2023年第14期72卷 316-325页

作者：乐陶然穆衡霖徐欣谈宜东尉昊赟李岩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

弱光锁相是星间激光干涉测距的重要环节,通过锁相环跟踪外差干涉光信号相位.受散粒噪声、激光频率噪声等各类噪声限制,锁相环内部本地振荡器信号与外差信号间存在一定相位差,而锁相环的鉴相范围只有正负半个周期,若相位差某时刻超过鉴... 详细信息

弱光锁相是星间激光干涉测距的重要环节,通过锁相环跟踪外差干涉光信号相位.受散粒噪声、激光频率噪声等各类噪声限制,锁相环内部本地振荡器信号与外差信号间存在一定相位差,而锁相环的鉴相范围只有正负半个周期,若相位差某时刻超过鉴相范围,则本地振荡器在反馈调节下可能会进入错误的工作点,出现周跳,导致后续相位重构出错.本文提出了基于引力波探测背景的一种周跳诊断方法,在原锁相环基础上引入一个具有更大鉴相范围的辅助分频相位计,可以对锁相环是否出现周跳提供判断依据.结合已有的锁相环及噪声理论,建立了分频相位计的理论模型,以此数值模拟了分频相位计工作,模拟结果表明,分频相位计可以实现大范围鉴相,具有判断弱光锁相周跳的能力.

关键词：空间引力波探测弱光锁相周跳分频相位计

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基于改进波长调制光谱技术的高吸收度甲烷气体测量

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物理学报 2023年第1期72卷 36-43页

作者：李绍民孙利群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

本文对波长调制光谱(WMS)技术进行了改进,并以其为基础测量了高吸收度的甲烷气体.WMS常被用于气体浓度测量,其依赖于二次谐波幅值与气体浓度之间的线性关系,但是传统的WMS技术只适用于气体吸收度远小于1的情况,这是因为在传统WMS理论的... 详细信息

本文对波长调制光谱(WMS)技术进行了改进,并以其为基础测量了高吸收度的甲烷气体.WMS常被用于气体浓度测量,其依赖于二次谐波幅值与气体浓度之间的线性关系,但是传统的WMS技术只适用于气体吸收度远小于1的情况,这是因为在传统WMS理论的推导中,需要对朗伯比尔定律进行一阶近似,而一阶近似仅在低吸收度下成立,所以在高吸收度下二次谐波与气体浓度的线性关系不成立.在本文的改进方案中,不需要对朗伯比尔定律做任何近似处理.将激光分为测量光与参考光两路,测量光被待测气体充分吸收后由光电探测器收集光强信号,参考光的光强信号不被吸收直接由另一个光电探测器直接探测,两个光电探测器的输出信号经模数转换后传输至上位机,上位机对两路信号均先取自然对数,然后根据参考信号确定二次谐波的解调相位,这样解调出来的二次谐波信号即使在高吸收度下也与气体的浓度保持线性关系.本文介绍了传统WMS理论与改进后的WMS理论,并分别测量了一系列浓度梯度的甲烷气体,对比了传统WMS和改进WMS的实验结果,证实了在高吸收度下,传统WMS理论中的线性不再成立,但改进的WMS仍能保证二次谐波与甲烷浓度之间的线性关系,验证了改进方案的优势;最后通过艾伦标准差分析,得到该甲烷测量系统在平均时间103.6 s时稳定性达到最优,对应的艾伦标准差为26.62×10^(-9)分之一体积.

关键词：波长调制光谱甲烷测量红外光谱高吸收度

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基于融合差分卷积的受电弓安全触发目标实时检测定位方法

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激光与光电子学进展 2024年第18期61卷 77-85页

作者：杨占山张瀛杜弘志孙岩标邾继贵天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072

针对现有目标检测算法存在的问题,提出了一种基于融合差分卷积的目标实时检测定位方法。首先构建融合差分卷积的主干网络以增强特征提取能力;然后设计共享权重的特征融合模块和检测头以提高检测速度和精度;最后制定多阶段训练策略进一... 详细信息

针对现有目标检测算法存在的问题,提出了一种基于融合差分卷积的目标实时检测定位方法。首先构建融合差分卷积的主干网络以增强特征提取能力;然后设计共享权重的特征融合模块和检测头以提高检测速度和精度;最后制定多阶段训练策略进一步提升精度。在受电弓检测数据集中的实验结果表明,在CPU硬件资源下,所提方法检测帧率可达149 frame/s,整体平均精度均值(mAP)可达81.20%,比FemtoDet算法分别提高了57 frame/s和6百分点。所提方法满足高速铁路现场中对触发定位任务的实时性和准确性的技术需求。

关键词：目标检测模型压缩特征融合卷积神经网络

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基于彩色结构光的动态线扫描形貌测量方法

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激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 244-254页

作者：刘皓月杨凌辉马璐瑶樊一源天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072

以高铁、铁轨为代表的延展性表面测量逐步向智能化发展,要求在线测量,同时兼顾效率和精度,对动态性能提出了新的挑战。基于线阵相机条纹投影的三维形貌测量方法兼具高分辨率与高速采集,具有延展表面三维重建领域的高动态性理论优势,但... 详细信息

以高铁、铁轨为代表的延展性表面测量逐步向智能化发展,要求在线测量,同时兼顾效率和精度,对动态性能提出了新的挑战。基于线阵相机条纹投影的三维形貌测量方法兼具高分辨率与高速采集,具有延展表面三维重建领域的高动态性理论优势,但鲁棒性较强的条纹投影测量方法需要多帧测量获得准确相位,编码效率低,因此减小测量周期、减少图像帧数仍是提升动态性能的迫切问题。研究基于三频彩色条纹投影的双线阵延展表面测量方法,使用彩色条纹投影减少投影帧数,并利用纯色图补偿法降低通道串扰。先后对被测物体投影一幅彩色编码正弦条纹图和一幅白图,引入一维背景归一化方法降低被测物表面光学性质的影响,基于彩色编码信息获取展开相位并根据同名相位匹配双线阵相机。所提方法有效发挥线扫描的动态优势,仅通过两帧投影就实现运动中高质量点云的获取,同时实现纹理映射。

关键词：测量三维形貌测量彩色条纹投影线阵相机点云

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新型旋转激光扫描系统发射站结构设计与测量模型构建

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仪器仪表学报 2025年

作者：滕明鑫林嘉睿吴腾飞任永杰邾继贵天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

旋转激光扫描系统基于角度交会原理实现空间三维坐标测量，以其可多目标并行测量、量程可扩展的特点，在航空航天、高端船舶等大型装备制造领域得到了广泛的应用。由于现有仪器激光器安装空间受限制约了系统光源选择与优化，本文通过分... 详细信息

旋转激光扫描系统基于角度交会原理实现空间三维坐标测量，以其可多目标并行测量、量程可扩展的特点，在航空航天、高端船舶等大型装备制造领域得到了广泛的应用。由于现有仪器激光器安装空间受限制约了系统光源选择与优化，本文通过分析光路设计需求，设计了新型发射站主体光路结构，通过光纤传导将激光光路延长至发射站外部，利用镜组实现分光和生成扫描光面，配合转台以构建精密空间光场，避免了安装空间对激光器性能的限制，使得后续对光源进行优化设计时不再受到约束，在光信号层面有效减少系统性能受到的影响。由于新设计导光型发射站的结构特殊，结构误差会造成发射站运行过程中扫描激光面型瞬时变化，传统基于旋转光平面特征的参数模型不再适用，因此本文结合光路几何结构，通过对光轴偏心误差、光轴倾斜误差等误差进行分析，取消了传统模型将光平面初始空间方程作为内参的定义，重新定义了发射站内部参数，构建了适用于导光型发射站的多站组网定位模型和内外参标定模型。最后搭建了实验平台进行仿真和实验，结果表明：本文研究的测量模型有效且坐标测量精度优于0.7mm，能够满足大型装备制造需求，为新型旋转激光扫描系统的性能提升和后续优化打下了坚实基础。

关键词：旋转激光扫描系统结构设计测量模型测角误差

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光频扫描干涉测距系统长度参考实时标定方法

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激光与光电子学进展 2025年

作者：龙新月吴腾飞周强陈奕霖天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

光频扫描干涉（FSI）绝对测距技术已成为大型装备制造业中极具潜力的高精度测距解决方案。基于长光纤参考干涉仪搭建的FSI测距系统可实现连续的光频监测，但环境因素引起的光纤光程漂移会降低测量精度。本文提出一种基于吸收光谱的长度... 详细信息

光频扫描干涉（FSI）绝对测距技术已成为大型装备制造业中极具潜力的高精度测距解决方案。基于长光纤参考干涉仪搭建的FSI测距系统可实现连续的光频监测，但环境因素引起的光纤光程漂移会降低测量精度。本文提出一种基于吸收光谱的长度参考实时标定方法，基于飞秒光梳实现了气室谱峰频率校准，通过等光频重采样校正了光频非线性误差导致的气室谱峰偏移，引入多峰自适应算法提升了谱峰提取效率。基于该标定方法搭建的测距系统在15 m测量范围内测距误差小于15μm，标准差优于4.5μm。

关键词：光频扫描干涉绝对测距长度参考吸收光谱飞秒光频梳

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线激光五轴运动系统的轴系标定方法研究

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激光与光电子学进展 2025年第3期62卷 135-147页

作者：肖仕彬李琛李泽骁张效栋精密测试技术及仪器全国重点实验室天津大学微纳制造实验室天津300072

提出了一种低成本、高效率的运动轴系标定方法,以线激光与五轴配合的测量系统为例,通过扫描标准球的表面并进行最优化搜索,实现对位移轴和转轴位姿的分步标定。与现有的运动轴系标定方法相比,该方法仅需要测量系统本身和标准球的参与,... 详细信息

提出了一种低成本、高效率的运动轴系标定方法,以线激光与五轴配合的测量系统为例,通过扫描标准球的表面并进行最优化搜索,实现对位移轴和转轴位姿的分步标定。与现有的运动轴系标定方法相比,该方法仅需要测量系统本身和标准球的参与,步骤简单、标定成本较低、效率较高。对提出的方法进行了仿真,并且实际搭建了线激光五轴系统以进行标定和测量实验。实验结果表明,系统经过标定后,测量标准球的表面PV(Peak-to-valley)值为10.98μm,重复测量标准球的表面PV的标准差为0.199μm,同时具有对多种尺寸、结构复杂器件的一体化三维测量能力,证明了所提方法的实际性能和应用价值。

关键词：仪器测量与计量线激光五轴系统轴系标定

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基于远心成像与随机森林的磨粒图像在线检测技术

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激光与光电子学进展 2024年

作者：曹卓然段发阶傅骁牛广越天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

针对滑油磨粒图像检测中因视场受限导致的检测效率较低问题，本文提出了一种基于远心成像的磨粒图像检测方法。基于远心成像原理，分析了景深与放大倍率对流道深度、检测视场和像素精度的影响；采用物方远心镜头替代传统结构中的显微镜... 详细信息

针对滑油磨粒图像检测中因视场受限导致的检测效率较低问题，本文提出了一种基于远心成像的磨粒图像检测方法。基于远心成像原理，分析了景深与放大倍率对流道深度、检测视场和像素精度的影响；采用物方远心镜头替代传统结构中的显微镜头，设计了专用的磨粒检测微流道结构，搭建了基于远心成像的磨粒图像在线检测系统，在保证分辨率的同时获得了更大的视场和流道深度，提高了检测效率；对采集的图像进行了预处理，依据磨粒的形态学特征，基于随机森林(RF)算法将磨粒分为了正常磨粒、疲劳磨粒、切削磨粒和球状磨粒四类；探究了决策树数目和特征数目对分类效果的影响，根据结果进行了参数优化。实验结果显示，该系统能够在2.1mm×1.8mm的视场和0.2mm的流道深度下实现磨粒的检测，与K最近邻(KNN)和支持向量机(SVM)两种机器学习算法相比，RF算法的表现更加优异，磨粒的分类准确率达到了93.75%，验证了方法的有效性和实用性，为磨粒图像在线检测提供了新的解决思路。

关键词：滑油系统磨粒分类图像在线检测远心成像随机森林

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用于高反光表面三维重建的多任务学习方法

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光子学报 2024年第10期53卷 144-157页

作者：李默晶孙长库天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072

在基于多任务学习的高反光表面单序列投射相移轮廓术中,网络参数在优化初期往往受到过曝区域相位缺失的直接影响,进而导致网络性能受损。提出一种多任务学习方法,把网络对于折叠相位图中非过曝区域和过曝区域的拟合看作不同任务,分别计... 详细信息

在基于多任务学习的高反光表面单序列投射相移轮廓术中,网络参数在优化初期往往受到过曝区域相位缺失的直接影响,进而导致网络性能受损。提出一种多任务学习方法,把网络对于折叠相位图中非过曝区域和过曝区域的拟合看作不同任务,分别计算其梯度值用于网络参数更新,并引入pareto最优化用于更新任务权值向量。同时,由于两个任务的优先级之间存在明显的先验关系,传统针对平行任务的pareto最优化理论不适用于本场景,因此提出了一种动态更新任务优先级的多任务权值搜索策略,用于根据当前学习情况自适应地更新超参数,尽量避免由于任务梯度冲突导致的网络震荡。验证实验与对比实验的结果表明,将该优化方法引入现有多任务学习框架以后,网络收敛速度得到了显著提高;同时,由于减轻了过曝区域对网络参数拟合的不利影响,该权值搜索策略最终实现了更加平滑和稠密的重建结果。

关键词：相位轮廓术多任务学习相位预测同名点匹配超参数搜索

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激光跟踪测量系统误差标定的评价方法研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：文诗雄吴腾飞曲灏辰天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

针对激光跟踪测量系统高精度测量需求下的结构误差建模与标定效果评价问题，本文分析了激光跟踪测量系统运动学模型，研究了控制场网络标定方法，基于目标函数的隐函数模型不确定度传播律建立了结构误差标定评价模型，仿真分析了转站次... 详细信息

针对激光跟踪测量系统高精度测量需求下的结构误差建模与标定效果评价问题，本文分析了激光跟踪测量系统运动学模型，研究了控制场网络标定方法，基于目标函数的隐函数模型不确定度传播律建立了结构误差标定评价模型，仿真分析了转站次数、标定点布局对结构误差标定效果的影响，并搭建标定与评价场进行了实验验证，实验结果表明不同布局下的结构误差参数标定精度与评价场坐标测量精度的变化一致，基于结构误差标定评价模型计算的结构误差参数标定不确定度无量纲均值从21.90变化到410.96时，评价场坐标均方根误差从0.2910mm变化到2.2365mm，证明了本文方法可以有效评价激光跟踪测量系统结构误差网络标定效果。

关键词：激光跟踪测量误差建模误差标定不确定度分析布局优化

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