检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2021年第22期41卷 236-243页

作者：张金英王瑞王炳楠郝凯子李德芳李卓王欣杨苏辉北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

基于铁电材料的介电可调特性,提出一种新颖的基于黑色层纳米薄膜的可重构可见光滤波器,并比较了它与一维光子晶体滤波器反射光谱的可重构特性。实验结果表明,利用黑色层吸收非相干散射光可显著提高反射颜色对比度。当钛酸钡(BTO)薄膜的... 详细信息

基于铁电材料的介电可调特性,提出一种新颖的基于黑色层纳米薄膜的可重构可见光滤波器,并比较了它与一维光子晶体滤波器反射光谱的可重构特性。实验结果表明,利用黑色层吸收非相干散射光可显著提高反射颜色对比度。当钛酸钡(BTO)薄膜的厚度从100 nm变为140 nm时,反射光谱的峰值波长由383.7 nm移动至501.2 nm,纳米薄膜的反射颜色从紫色变为蓝绿色。反射光谱的测试结果与有限元的模拟结果一致性良好。计算结果表明,当BTO薄膜的厚度为170 nm时,在21.8 V直流驱动电压下,其折射率由2.4变化至2.0,反射峰值波长由595.3 nm移动至513.9 nm。

关键词：薄膜可见光滤波器可重构一维光子晶体钛酸钡黑色层

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固体发动机外防护涂层紧贴型缺陷太赫兹成像实验研究

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固体火箭技术 2023年第2期46卷 304-312页

作者：张振伟吴迎红张强郭琪张存林赵跃进首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048 西安航天化学动力有限公司西安710025 北京理工大学光电学院精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

针对固体火箭发动机金属壳体外防护涂层紧贴型无黏结缺陷检测问题,采用反射式太赫兹时域光谱成像技术对标准涂层试件进行检测,实现对黏好区、紧密接触但是黏结失效区(无黏结区)、交界区和微小缺陷区分布情况判识。对比了不同原始信号预... 详细信息

针对固体火箭发动机金属壳体外防护涂层紧贴型无黏结缺陷检测问题,采用反射式太赫兹时域光谱成像技术对标准涂层试件进行检测,实现对黏好区、紧密接触但是黏结失效区(无黏结区)、交界区和微小缺陷区分布情况判识。对比了不同原始信号预处理、不同降维处理和不同样本量分类识别处理对四类区域特征识别的效果。结果表明,采用主成分分析结合支持向量机方法,四类特征的预测分类区域图像与实际分类区域分布吻合,并且在较少样本量的情况下保持了稳定的预测分类结果,可靠性较高。证实了太赫兹技术用于对固体火箭发动机壳体与涂层的黏结结构进行非接触无损检测中,能够自动识别紧密接触型黏结失效缺陷和微小缺陷,为进一步的涂层质量控制提供了一种新的检测手段。

关键词：外防护涂层固体火箭发动机紧贴型缺陷太赫兹成像

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MEMS红外转换薄膜光驱动技术研究

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光学学报 2021年第15期41卷 243-251页

作者：张晓乐李卓高彦泽施蕊宋健时庆峰李霁恬张思晨北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

微机电系统(MEMS)红外转换薄膜可将写入光图像转换为红外图像,已被广泛应用于红外目标模拟器。红外焦平面探测器与红外目标模拟器对接时,探测器的积分时间必须大于红外图像的显示时间,这样才能采集到红外图像的全部灰度等级。提出一种基... 详细信息

微机电系统(MEMS)红外转换薄膜可将写入光图像转换为红外图像,已被广泛应用于红外目标模拟器。红外焦平面探测器与红外目标模拟器对接时,探测器的积分时间必须大于红外图像的显示时间,这样才能采集到红外图像的全部灰度等级。提出一种基于MEMS红外转换薄膜的光驱动技术,利用薄膜的热惰性对写入光图像的能量进行积分,进而降低对红外探测器积分时间的要求。对薄膜在光驱动状态下的温度特性进行仿真和实验测试,结果表明:薄膜生成的红外图像的灰度值与写入光图像的灰度值呈线性关系。红外图像的升温时间为9 ms,保持时间为1 ms,降温时间为10 ms,探测器通过对保持时间内任意时间段的积分,能够得到256位灰阶的红外图像。红外图像的温升最大值为112 K,单位灰度值对应的温度分辨率为0.44 K。

关键词：薄膜红外图像灰度等级光驱动转换薄膜目标模拟器

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基于相似度评估的激光雷达回波场景生成优化

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光学学报 2021年第20期41卷 184-194页

作者：王姣姣王欣高彦泽李卓杨苏辉张金英北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

基于三维场景构建和激光散射原理的激光雷达回波场景生成,可被用于模拟真实场景的激光回波特性,是激光阵列探测器性能测试的重要手段。为了高效地生成具有高仿真精度的动态场景,构建了由激光回波场景仿真相似度和场景计算耗时组成的采... 详细信息

基于三维场景构建和激光散射原理的激光雷达回波场景生成,可被用于模拟真实场景的激光回波特性,是激光阵列探测器性能测试的重要手段。为了高效地生成具有高仿真精度的动态场景,构建了由激光回波场景仿真相似度和场景计算耗时组成的采纳度并将其作为评价函数,实现了对激光回波场景空间网格划分数的优化。针对阵列单元为128×128的面阵探测器,利用所提方法对材质不同、距离不同的两种实验场景的激光回波的空间网格划分数进行了优化。当探测器单像元细分数为3×3,空间网格总划分数为384×384×L(L为距离精度决定的细分数)时,采纳度达到最大值。每帧场景的平均生成耗时均小于8 ms,实现了帧频为125 Hz的高帧频、高逼真度的动态场景生成。理论及实验结果均表明,在计算资源有限的情况下,所提方法可实现生成回波场景相似度和计算资源消耗间的平衡,是一种实用的三维激光回波场景生成优化方法。

关键词：遥感激光雷达回波场景生成相似度评估层次分析法空间划分

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融合心率变异性与表情的非接触心理压力检测

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光学学报 2021年第3期41卷 62-71页

作者：孔令琴陈飞赵跃进董立泉刘明惠梅北京理工大学光电学院北京市精密光电测试仪器与技术重点实验室北京100081

针对现有心理压力检测方法主观性强、准确率低,且无法连续监测的问题,提出了一种融合心率变异性(HRV)与人脸表情的非接触式心理压力检测方法。该方法通过成像式光电容积描记(IPPG)技术从视频图像中提取HRV信息,并通过VGG19网络建立表情... 详细信息

针对现有心理压力检测方法主观性强、准确率低,且无法连续监测的问题,提出了一种融合心率变异性(HRV)与人脸表情的非接触式心理压力检测方法。该方法通过成像式光电容积描记(IPPG)技术从视频图像中提取HRV信息,并通过VGG19网络建立表情识别模型,获得人脸表情。将HRV及表情共同作为特征输入,利用支持向量机进行训练分类,实现压力状态与非压力状态的检测。实验结果表明,本方法的压力分类准确率可达到81.4%,能有效提高心理压力检测的准确性,可应用于普通人群、运动员、犯罪人员心理测试等领域。

关键词：图像处理图像分析心理压力检测心率变异性人脸表情

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血液成分变化对皮肤漫反射光谱及肤色的仿真分析

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光学学报 2022年第8期42卷 208-218页

作者：原静赵跃进孔令琴徐歌董立泉刘明惠梅北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 浙江嘉兴314019

皮肤的漫反射光谱中包含丰富的组织信息,已被广泛应用于生理参数的检测,但由于人体生理参数变化复杂、多种情况下光学数据采集困难等因素,其在无创外周血液生理参数检测技术的发展及应用中受到了限制。鉴于此,使用蒙特卡罗模拟方法仿真... 详细信息

皮肤的漫反射光谱中包含丰富的组织信息,已被广泛应用于生理参数的检测,但由于人体生理参数变化复杂、多种情况下光学数据采集困难等因素,其在无创外周血液生理参数检测技术的发展及应用中受到了限制。鉴于此,使用蒙特卡罗模拟方法仿真了不同总血红蛋白、含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、高铁血红蛋白等多种外周血液成分浓度对皮肤的漫反射光谱及肤色的影响,提出了基于色谱融合的发绀成因分析方法。结果表明,皮肤的颜色特征可区分健康、黄疸病以及发绀,而分析方法解决了仅使用肤色很难对发绀现象的成因进行准确区分的难题。

关键词：医用光学漫反射光谱蒙特卡罗仿真生理参数

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头部旋转运动下自适应非接触鲁棒性心率检测方法

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物理学报 2022年第5期71卷 376-384页

作者：巴图巴雅尔·欧赟赵跃进孔令琴董立泉刘明惠梅北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 嘉兴314019

基于人脸视频的生理信号检测面临的主要挑战是运动伪影噪声.针对受试者头部刚性旋转运动引起的伪影噪声,本文提出利用头部运动信息构建自适应滤波器的非接触式心率检测方法.该方法利用人脸二维和三维的特征点计算受试者运动中头部的偏... 详细信息

基于人脸视频的生理信号检测面临的主要挑战是运动伪影噪声.针对受试者头部刚性旋转运动引起的伪影噪声,本文提出利用头部运动信息构建自适应滤波器的非接触式心率检测方法.该方法利用人脸二维和三维的特征点计算受试者运动中头部的偏航和俯仰欧拉角度,并将其作为调控过程噪声协方差的信号质量指数,进而构建了自适应Kalman滤波器,实现了稳健的心率估计.实验结果表明:本文提出的方法可有效抑制头部刚性旋转运动引起的噪声,平均绝对误差为2.22 beat/min,均方根误差为2.76 beat/min,与现有方法相比准确度分别提升9%与24.6%,具有统计显著性.本文提出的头部旋转角度自适应非接触鲁棒性心率检测方法在自发运动的真实场景下能有效提升检测的准确性,扩大了成像式光电容积描记技术在视频健康监测领域的使用场景.

关键词：人脸视频非接触式心率检测头部旋转运动自适应Kalman滤波器

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强度调制532 nm激光水下测距

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物理学报 2021年第8期70卷 126-133页

作者：李坤杨苏辉 †廖英琦林学彤王欣张金英李卓北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 昆明物理研究所昆明650223

激光水下探测在水下目标搜寻、资源勘探等领域具有重要的应用,而散射是激光水下探测面临的主要挑战.载波调制激光雷达具有抗散射、抗干扰的优点,本文利用自行研制的532 nm强度调制激光源,在3 m长的水箱中搭建激光水下探测系统. 532 nm... 详细信息

激光水下探测在水下目标搜寻、资源勘探等领域具有重要的应用,而散射是激光水下探测面临的主要挑战.载波调制激光雷达具有抗散射、抗干扰的优点,本文利用自行研制的532 nm强度调制激光源,在3 m长的水箱中搭建激光水下探测系统. 532 nm激光源最大输出功率为2.56 W,强度调制范围为10.0 MHz—2.1 GHz,光束发散角约0.5 mrad.通过在水箱中添加氢氧化镁(Mg(OH)_2)粉末,测量了不同浑浊度下水的衰减系数.采用相位测距的方法,目标反射光的调制信号为探测信号,对激光源进行调制的电信号作为参考信号,利用相关运算获得激光的延时时间,进而可以获得水下目标的距离.最大调制频率为500 MHz时,实现了距离为4.3个衰减长度目标的探测,测距误差约12 cm.探测距离越远,测距误差越大,调制频率越高,测距精度越高.

关键词：激光强度调制水下测距相关计算

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强光元件逆向哈特曼在位检测装置误差敏感因素分析与验证

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强激光与粒子束 2023年第9期35卷 31-40页

作者：王姗姗石峰乔硕徐博文郝群宋辞铁贵鹏田野翟德德彭星北京理工大学光电学院精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 国防科技大学智能科学学院长沙410073 长春理工大学光电工程学院长春130022

针对基于强光元件高精度面形在位检测需求,开展了面形测量误差敏感因素仿真分析,进行了系统结构误差和温度误差对测量结果的影响研究,分析各类误差对测量面形误差的具体影响,设计并搭建在位检测系统,开展系统温度变化、系统重复性、系... 详细信息

针对基于强光元件高精度面形在位检测需求,开展了面形测量误差敏感因素仿真分析,进行了系统结构误差和温度误差对测量结果的影响研究,分析各类误差对测量面形误差的具体影响,设计并搭建在位检测系统,开展系统温度变化、系统重复性、系统稳定性等测量实验。研究结果表明:所建立的逆向哈特曼仿真检测模型可用于平面、球面、非球面、自由曲面等各类型被测面,各类影响因素对测量结果的影响主要体现在低频误差上,对高频误差的影响相对较小,搭建的在位检测系统6 h内测量面形误差PV值最大不超过68 nm(约λ/10),RMS值最大不超过15 nm(约λ/40)。

关键词：面形测量在位检测强光元件误差分析仿真模型

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改性1-3型压电复合材料理论模型与仿真

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压电与声光 2023年第6期45卷 878-885,891页

作者：王嘉程张金英仲超秦雷北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314001 北京信息科技大学传感器北京市重点实验室北京100101

针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材... 详细信息

针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材料的结构参数对厚度机电耦合系数、等效密度和厚度频率常数的影响。结果表明,陶瓷-环氧复合相的体积分数为0.2~0.5,陶瓷-环氧复合相中的压电陶瓷体积分数为0.6~0.7时,改性1-3型压电复合材料的性能参数较好;利用ANSYS软件对复合材料进行了有限元仿真,将仿真结果与理论计算进行了对比,二者具有较好的一致性,验证了理论模型评估材料性能的准确性。

关键词：改性1-3型压电复合材料理论模型有限元仿真结构参数性能参数

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