检索结果-内蒙古大学图书馆

高等学校化学学报 2025年第2期46卷 135-142页

作者：郭鑫马永强鲍爱达邓蕊秦丽张文琦徐厚敦中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 武警工程大学密码工程学院西安710086

预测并构建了一种Ⅱ型的GaP/SiH异质结构,并对其结构特性、电子特性和光学特性进行了研究.结果表明,该GaP/SiH异质结构属于典型的Ⅱ型范德华异质结构,展现出卓越的能量稳定性.GaP/SiH异质结构的带隙为2.24 eV,Ⅱ型能带结构的排列有效抑... 详细信息

预测并构建了一种Ⅱ型的GaP/SiH异质结构,并对其结构特性、电子特性和光学特性进行了研究.结果表明,该GaP/SiH异质结构属于典型的Ⅱ型范德华异质结构,展现出卓越的能量稳定性.GaP/SiH异质结构的带隙为2.24 eV,Ⅱ型能带结构的排列有效抑制了光生载流子的复合.通过施加不同的双轴应变和垂直应变,可以对异质结的电子结构进行一定范围内的精确调控.GaP/SiH异质结构在可见光和紫外光区也表现出优异的光吸收性能,吸收率可达2.34×10^(6)cm^(−1).GaP/SiH异质结构表现出的优异性能为光电子器件的设计提供了参考.

关键词：第一性原理 GaP/SiH范德华异质结构光吸收

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箭载导波信号采存一体化端机集成设计与试验研究

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仪表技术与传感器 2025年第2期 75-83,90页

作者：吴穹付璐穆继亮余俊斌中北大学电子测试技术国家级重点实验室

为实现飞行器箭体结构中冲击导波信号的全程采集与冲击源位置的识别定位,提出了一种功能高度集成的导波信号采集存储一体化端机设计方法。选用FPGA进行高速采样存储控制,结合8通道同步采样ADC与大容量eMMC存储器,实现了体积为160 mm... 详细信息

为实现飞行器箭体结构中冲击导波信号的全程采集与冲击源位置的识别定位,提出了一种功能高度集成的导波信号采集存储一体化端机设计方法。选用FPGA进行高速采样存储控制,结合8通道同步采样ADC与大容量eMMC存储器,实现了体积为160 mm×120 mm×65 mm,质量为1 kg情况下,16通道压电导波传感器信号精度为16 bit的50 kHz高速同步采集、片上128 GB大容量存储与抗掉电多任务数据管理功能。冲击采样与可靠性试验表明,该端机具有存储空间大、采样精度高和环境适应能力强等特点,可作为搭载设备进行热防护层结构健康监测,为可重复使用空天飞行器提供关键技术支撑。

关键词：空天飞行器导波信号结构健康监测采集存储系统

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基于亚像素级自监督卷积神经网络的散斑图像快速匹配

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中国激光 2025年第2期52卷 134-147页

作者：李林王鹏李岳王昊天付鲁华孙长库天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300372

散斑结构光因只要投射一幅图像即可获取目标的三维信息而成为近年来的研究热点。针对传统算法存在散斑特征点提取数量少、误配率高、实时性差等问题,以及基于深度学习的方法存在需要昂贵的标签数据的障碍,本文提出了一种鲁棒的自监督卷... 详细信息

散斑结构光因只要投射一幅图像即可获取目标的三维信息而成为近年来的研究热点。针对传统算法存在散斑特征点提取数量少、误配率高、实时性差等问题,以及基于深度学习的方法存在需要昂贵的标签数据的障碍,本文提出了一种鲁棒的自监督卷积神经网络,用于实现散斑图像的快速准确匹配。首先,为了有效利用散斑投影信息,提出了一种基于动态深度可分离卷积模块的特征提取主干;其次,在特征检测分支上设计了一个坐标细化模块,该模块可将散斑特征点的坐标细化至亚像素级精度,同时在特征匹配分支上设计了一个细粒度匹配模块,以进一步提升匹配精度;最后,采用迁移学习和自监督训练的策略来克服网络对人工标注数据集的依赖,提高模型的泛化能力和特征表示能力,同时采用数据增强技术来提高模型的鲁棒性。实验结果表明:对于飞行员头盔,所提方法的散斑平均匹配准确度为92.84%,误匹配率仅为0.83%,在RTX 3060上匹配一对图像仅需46 ms;面向不同材质、大小、形貌的物体,所提方法均能够较为清晰地恢复其三维形貌特征,展现出了较好的鲁棒性。

关键词：深度学习散斑投影自监督训练图像匹配迁移学习

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环形接收的穿戴式光学传感器提升人-传感器接触状态的稳定性

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光谱学与光谱分析 2025年第4期45卷 914-921页

作者：葛晴刘瑾韩同帅刘文博卢月天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072

在无创可穿戴式光谱传感器领域,确保人体与传感器接触状态的稳定性对于提升传感器性能至关重要。人体的动作会改变肌肉和皮肤的扭曲程度,改变接口处传感器与皮肤的接触状态,使得光的入射角度发生偏移。入射角的变化影响光在皮肤中的传... 详细信息

在无创可穿戴式光谱传感器领域,确保人体与传感器接触状态的稳定性对于提升传感器性能至关重要。人体的动作会改变肌肉和皮肤的扭曲程度,改变接口处传感器与皮肤的接触状态,使得光的入射角度发生偏移。入射角的变化影响光在皮肤中的传播路径,进而影响到传感器接收的皮肤表面漫反射光的强度。为了解决这一问题,开发了一种专用于人体成分无创检测的可穿戴式近红外光学传感器。该传感器的感光部分采用环形结构设计,这不仅增大了接收光的面积,还能够360°角度平均经皮肤表面漫反射的光,有效地减少了由光源入射角度变化引起的各向异性干扰。利用蒙特卡罗模拟,分析了光入射角度在1.2°、2.5°、5°、15°、45°范围内随机变化,以及0°至5°单方向变化时,单点与环形传感器的性能差异。模拟结果显示,环形传感器的信噪比显著高于单点检测器,大约提高了十倍,相应地,其检测的最低血糖浓度限也更低,是单点检测器的十分之一。环形探测器不仅降低了由于入射角随机变化引起的各向异性干扰,而且在两个不同的探测器处接收到的干扰表现出更强的共模特性。因此,采用一对同心圆环形探测器并对其信号进行差分抵消,可以进一步抑制入射角变化带来的干扰。在人体实验中,受试者在空腹状态分别使用环形检测器和单点检测器采集动作变化下的漫反射光信号。实验结果表明,环形传感器结合差分方法可以有效地抑制由人体动作引起的人-传感器接触状态变化的干扰,信号变化幅度在0.0005~0.001 a.u.,满足0.5~1 mmol·L^(-1)精度的无创血糖检测要求。综上所述,本文提出的双环形接收的穿戴式光学传感器在人体检测中表现出优异的高信噪比性能,显示出其在无创人体成分检测领域的广泛应用潜力。

关键词：可穿戴式光学传感器无创测量蒙特卡洛模拟差分测量

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基于纹理奇异值分解的全参考图像质量评价

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光学精密工程 2025年第1期33卷 107-122页

作者：李佳欣段发阶傅骁牛广越天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

对于工业领域的视觉系统,主观评价成本高,无参考图像质量评价预训练耗时长,需要高准确度的全参考图像质量评价模型。为此,提出了一种基于纹理信息加权的奇异值分解全参考图像质量评价模型。对参考图像块进行奇异值分解,利用参考图像块... 详细信息

对于工业领域的视觉系统,主观评价成本高,无参考图像质量评价预训练耗时长,需要高准确度的全参考图像质量评价模型。为此,提出了一种基于纹理信息加权的奇异值分解全参考图像质量评价模型。对参考图像块进行奇异值分解,利用参考图像块的奇异向量与失真图像块估计失真块的奇异值,据此得到亮度相似度分量;利用估计的失真图像块的奇异值评价平均偏移失真与对比度变化失真,得到对比度性相似度分量;通过失真图像块与参考图像块的奇异向量对单位矩阵的偏移量估计图像的结构相似度;最后,利用图像的纹理信息进行对亮度、对比度、结果相似度进行加权,得到全参考图像质量评价模型。依据4项评价标准,在6个常用的图像质量评价数据库上进行测试。实验结果表明,本模型在上述数据集中的加权Spearman秩序相关系数为0.8963;对于对比度变化失真,本模型Spearman秩序相关系数为0.8595,比第二名提高了85%。与多种全参考图像质量评价模型相比,本模型在预测精度、泛化性与计算复杂度方面具有明显的优势。

关键词：图像质量评价全参考奇异值分解纹理信息图像对比度

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基于改进YOLOv5的车辆焊缝气孔缺陷检测方法

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激光与光电子学进展 2025年第4期62卷 129-135页

作者：周晓龙刘常杰天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

针对目前车辆生产过程中焊缝气孔检测困难、检测效率低、检测准确率低等问题，基于YOLOv5s提出一种改进模型。在主干网络部分加入空间注意力和通道注意力机制，提升模型对焊缝气孔的特征提取能力。在颈部网络引入加权双向特征金字塔模... 详细信息

针对目前车辆生产过程中焊缝气孔检测困难、检测效率低、检测准确率低等问题，基于YOLOv5s提出一种改进模型。在主干网络部分加入空间注意力和通道注意力机制，提升模型对焊缝气孔的特征提取能力。在颈部网络引入加权双向特征金字塔模块，增强模型对小目标的特征融合能力。修改模型损失函数，使模型对小目标检测的泛化能力更强，针对性地提高小目标缺陷定位准确性。将改进后的模型在车辆生产焊缝数据集上进行验证，结果显示，所提模型的平均精度均值达到62.9%，检测帧率达到89.72 frame/s。对比目前主流目标检测算法，所提模型的综合表现最好。

关键词： YOLOv5 汽车制造表面缺陷检测焊缝气孔检测特征融合

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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 145-157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

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... 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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AuNRs-PDMS微柱结构的制备及对被调控活细胞的无标记SERS检测

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高等学校化学学报 2025年第3期46卷 25-33页

作者：吴晓宇朱峰况源桁刘伯华孙崇玲王艳艳精密测试技术及仪器全国重点实验室天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

设计制备了金纳米棒-聚二甲基硅氧烷(AuNRs-PDMS)微柱结构,利用微柱结构的地形特征作为机械线索进行细胞调控,同时在微柱结构上组装AuNRs作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,用于被调控细胞的无标记SERS检测.首先对比分析了利用溶剂蒸发法... 详细信息

设计制备了金纳米棒-聚二甲基硅氧烷(AuNRs-PDMS)微柱结构,利用微柱结构的地形特征作为机械线索进行细胞调控,同时在微柱结构上组装AuNRs作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,用于被调控细胞的无标记SERS检测.首先对比分析了利用溶剂蒸发法、吸附转移法和压印转移法3种AuNRs组装及修饰方法获得的AuNRs-PDMS微柱结构的SERS增强性能和结构均一性.通过比较不同测试点处4-巯基苯甲酸(4-MBA)的拉曼光谱信号变化发现,由压印转移法获得的AuNRs-PDMS微柱结构具有较高的SERS增强性能,同时也可保证基底的良好均一性,相对标准偏差(RSD)为7.3%,表明该结构可以作为细胞无标记SERS检测的基底.以间充质干细胞(MSCs)作为调控与检测对象,将其分别培养于由压印转移法获得的AuNRs-PDMS微柱结构以及AuNRs-PDMS平面结构上,发现受到微柱调控作用的细胞呈现出沿地形特征生长的特点,并且细胞形貌发生了改变.同时,对细胞的无标记SERS检测结果表明,被调控细胞的脂质含量增多,蛋白质含量和分子键的拉伸振动模式也发生了改变,这暗示了被调控细胞的接触导向和形貌变化与其脂质和蛋白质含量变化相关,进一步揭示了细胞-基底的相互作用关系.

关键词：金纳米棒表面增强拉曼光谱细胞检测细胞调控

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基于DOB与扰动前馈的惯性参考单元位置控制技术研究

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控制与决策 2025年第4期40卷 1331-1338页

作者：王天宇拓卫晓李醒飞何梦洁天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214000

惯性参考单元(IRU)是抑制运动载体光电跟瞄系统载体振动干扰的有效手段. IRU系统指向精度受机械谐振、传感噪声、驱动器输出纹波、基座角振动等内外部扰动影响,不同扰动的来源、特征均有所不同.对IRU系统的多源异质扰动抑制方法展开研究... 详细信息

惯性参考单元(IRU)是抑制运动载体光电跟瞄系统载体振动干扰的有效手段. IRU系统指向精度受机械谐振、传感噪声、驱动器输出纹波、基座角振动等内外部扰动影响,不同扰动的来源、特征均有所不同.对IRU系统的多源异质扰动抑制方法展开研究,在分析系统内外部扰动来源、特征的基础上,提出改进型扰动观测器(RDOB)结构,实现系统窄带大幅值扰动的抑制,结合扰动前馈结构,进一步提升系统对外部扰动的抑制能力,并通过仿真和实验验证控制方法的有效性.结果表明:基于RDOB与扰动前馈技术的控制结构能够实现100 Hz的位置控制带宽,多源异质扰动作用下的闭环指向精度为1μrad,对20 Hz外部扰动的抑制能力可达-32.03 dB,在0.1 mrad、20 Hz外部扰动作用下, IRU系统对0.2 mrad、1 Hz正弦信号的跟踪精度为6.1μrad.

关键词：惯性参考单元扰动观测器多源异质扰动扰动前馈位置控制

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扰动观测器在惯性参考单元位置校准中的应用

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光学精密工程 2025年第4期33卷 542-556页

作者：拓卫晓何梦洁李醒飞王天宇天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214000

基于惯性参考单元(Inertial Reference Unit,IRU)的视轴稳定技术是克服运动载体角振动干扰,实现高精密跟瞄的主要技术手段。IRU系统面临机械谐振、传感噪声、驱动器扰动、基座扰动等多源异质扰动,不同扰动间通过加性、乘性或隐性的方式... 详细信息

基于惯性参考单元(Inertial Reference Unit,IRU)的视轴稳定技术是克服运动载体角振动干扰,实现高精密跟瞄的主要技术手段。IRU系统面临机械谐振、传感噪声、驱动器扰动、基座扰动等多源异质扰动,不同扰动间通过加性、乘性或隐性的方式影响系统稳定性能。扰动观测器(Disturbance observer,DOB)能够在不影响系统稳定性的前提下,提升系统的鲁棒性。本文在分析IRU系统内外部扰动来源及特征的基础上,对比分析了经典DOB、噪声观测器(Noise Observer,NOB)和降噪扰动观测器(Noise Reduction Disturbance Observer,NRDOB)三种结构对IRU系统中多源异质扰动的抑制效果,推导了经典DOB、NOB和NRDOB对输入指令信号和系统多源异质扰动的传递特性,得出了扰动估计器的设计需求,设计了仿真和实验平台,对比分析了三种结构的正弦跟踪能力和对多源异质扰动的抑制能力。结果表明:DOB和NRDOB两种结构的扰动抑制能力和跟踪精度均优于NOB结构,20 Hz,0.2 mrad基座扰动作用下,两种结构对15 Hz,0.1 mrad正弦输入信号的跟踪误差为19.2μrad,相较NOB结构降低了39.43%。

关键词：光电跟瞄系统惯性参考单元扰动观测器扰动抑制

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