作者单位
摘要
西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳 621010
微波加热不均匀性一直以来都是从事微波加热控制方向研究人员心目中的热点问题。根据微波加热装置的物理结构建立了炉内各层表面的温度静态差分模型结合实验以求得微波加热的实际功率。再基于传热学的有限差分法建立三维空间中的温度分布模型,利用MATLAB以及COMSOL仿真对比验证了模型的有效性。假定微波均匀加热求得被加热介质的平衡温度与不均匀加热时的温度进行比对以找出微波加热过程中介质的部分温升平衡点,最后互相比对找出最优点为控制对象进行专家PID(proportion-integral-derivative)微波加热。实验结果表明,该方法能较为精确地测量出被加热介质任何时刻的平衡温度,使得微波加热在工业生产上有着更加广泛的应用。
微波加热 静态差分 有限差分 COMSOL仿真 温升平衡点 microwave heating static difference model finite difference method COMSOL simulation equilibrium point of temperature rise 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013014
作者单位
摘要
西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳 621010
针对现有10 kW高功率工业微波炉,采用继电器作为控制执行器,在使用传统控制方法加热时,温度存在较大超调和明显振荡,系统温度稳定性较低,为解决上述问题将反向传播神经网络PID(BPNNPID)控制引入到该装置微波加热温度控制中,并以自来水为加热对象进行仿真对比与实验验证。首先,利用现有输入输出实验数据,建立工业微波炉温度控制模型;其次,运用MATLAB/SIMULINK搭建高功率工业微波炉温度控制系统并进行仿真对比实验;最后,实验验证BPNNPID控制方法在加热5 kg自来水时工业微波炉的温度控制性能,实验结果表明,较常规PID、模糊PID控制,该方法在微波加热过程中对媒质温度控制超调更小且未发生明显温度振荡,有效改善了高功率工业微波炉工作时的系统温度稳定性,有助于提高产品质量和安全性能。
高功率 微波加热 反向传播神经网络 PID 温度控制 high power microwave heating back propagation neural network PID temperature control 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013010
董金枋 1,2杨方毅 1,2吴頔 1,2,3,*李小婷 4,**[ ... ]张培磊 1,2
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学材料与科学工程学院,上海 201620
2 上海市激光先进制造技术协同创新中心,上海 201620
3 上海交通大学材料科学与工程学院,上海 201620
4 深圳市大族锂电智能装备有限公司,广东 深圳 518000
5 湖北亿纬动力有限公司,湖北 荆门 448000
6 阿帕奇(北京)光纤激光技术有限公司上海分公司,上海 201620
选用铝合金顶盖满焊为研究对象,定量分析了芯环功率比对熔深、熔宽的影响规律。结合熔池匙孔动态行为,阐述了可调环模激光有效抑制金属飞溅的机理。同时采用光学相干断层扫描测量技术,实时测量了匙孔深度的波动,定量评价了焊接稳定性,并获得了最佳工艺窗口。结果表明,在150 mm/s的焊接速度下,当芯环功率比为1∶2~1∶3时,匙孔深度最稳定,且飞溅率最低。研究结果为进一步提高铝合金可调环模激光焊接质量提供了理论指导和实验依据。
激光技术 激光焊接 铝合金 可调环模激光 熔深检测 飞溅机理 光学相干断层扫描 
中国激光
2024, 51(12): 1202104
作者单位
摘要
南京林业大学土木工程学院,江苏 南京 210037
针对PointNet++在特征提取阶段未能深层挖掘Lidar点云的语义特征及其在特征聚合阶段采用最大池化聚合导致特征丢失,进而导致点云分割精度下降的问题,通过改进PointNet++的特征提取及特征聚合模块,提出一种基于特征偏差值和注意力机制的点云分割模型。首先,利用球形采样获取不同的局部邻域,并采用K最近邻(KNN)算法筛选邻域点,计算不同邻域的特征偏差值,获取点云的深层语义信息,增强模型对不同局部邻域的识别能力;其次,利用基于注意力机制的特征聚合模块代替PointNet++中的最大池化模块,在聚合特征阶段学习不同特征的权重,从而提高模型对不同结构信息的筛选能力,增强模型的分割性能;最后,为了进一步优化模型架构,在全连接层中加入残差模块,共享权重,避免参数冗余,提升模型性能。基于ISPRS提供的Vaihingen数据集与斯坦福的S3DIS数据集进行实验验证,实验结果表明,所提模型总体精度达到86.69%,较PointNet++提高了5.49个百分点,同时平均F1得分达到了73.97%,较PointNet++提高了8.30个百分点。在S3DIS数据集上的实验结果表明,与PointNet++、RandLA-Net和ConvPoint等主流模型相比,所提模型结果较PointNet++也有提升,即相较于PointNet++的分割结果,改进后的模型能够充分提取点云的语义特征,有效提高模型分割精度。
点云分割 PointNet++ Lidar 特征偏差值 注意力机制 特征融合 残差结构 
激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411001
作者单位
摘要
1 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室,江苏 南京 210023
2 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
3 北京交通大学信息科学研究所,北京 100044
4 之江实验室光纤传感研究中心,浙江 杭州 311100
5 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
6 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
7 中国电力科学研究院有限公司,北京 100192
8 中国煤炭地质总局勘查研究总院,北京 100039
9 中油奥博(成都)科技有限公司,四川 成都 611731
10 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室,安徽 合肥 230031
11 齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院激光研究所,山东 济南 250104
12 厦门大学航空航天学院,福建 厦门 361005
13 上海交通大学电子信息与电气工程学院,区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
14 北京理工大学光电学院,信息光子技术工信部重点实验室,北京 100081
15 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室,四川 成都 611731
16 兰州大学土木工程与力学学院,甘肃 兰州 730000
我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首,分布式光纤传感技术(DOFS)作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术,近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战,在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上,对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。
光纤光学 分布式光纤传感技术 光时域反射仪 光频域反射仪 干涉型分布式光纤传感 
光学学报
2024, 44(1): 0106001
Yuxin Yang 1†Jiaxin Gao 1†Hao Wu 1Zhanke Zhou 1[ ... ]Limin Tong 1,2,3,5,*
Author Affiliations
Abstract
1 Interdisciplinary Center for Quantum Information, New Cornerstone Science Laboratory, State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Jiaxing Key Laboratory of Photonic Sensing & Intelligent Imaging, Intelligent Optics & Photonics Research Center, Jiaxing Research Institute Zhejiang University, Jiaxing 314000, China
3 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
4 e-mail: guoxin@zju.edu.cn
5 e-mail: phytong@zju.edu.cn
An optical field with sub-nm confinement is essential for exploring atomic- or molecular-level light-matter interaction. While such fields demonstrated so far have typically point-like cross-sections, an optical field having a higher-dimensional cross-section may offer higher flexibility and/or efficiency in applications. Here, we propose generating a nanoscale blade-like optical field in a coupled nanofiber pair (CNP) with a 1-nm-width central slit. Based on a strong mode coupling-enabled slit waveguide mode, a sub-nm-thickness blade-like optical field can be generated with a cross-section down to 0.28 nm×38 nm at 1550 nm wavelength (i.e., a thickness of λ0/5000) and a peak-to-background intensity ratio (PBR) higher than 20 dB. The slit waveguide mode of the CNP can be launched from one of the two nanofibers that are connected to a standard optical fiber via an adiabatical fiber taper, in which a fundamental waveguide mode of the fiber can be converted into a high-purity slit mode with high efficiency (>98%) within a CNP length of less than 10 μm at 1550 nm wavelength. The wavelength-dependent behaviors and group velocity dispersion in mode converting processes are also investigated, showing that such a CNP-based design is also suitable for broadband and ultrafast pulsed operation. Our results may open up new opportunities for studying light-matter interaction down to the sub-nm scale, as well as for exploring ultra-high-resolution optical technology ranging from super-resolution nanoscopy to chemical bond manipulation.
Photonics Research
2024, 12(1): 154
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Microelectronic Devices & Integrated Technology, Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
2 School of Integrated Circuits, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China
3 School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Epilepsy is a common neurological disorder that occurs at all ages. Epilepsy not only brings physical pain to patients, but also brings a huge burden to the lives of patients and their families. At present, epilepsy detection is still achieved through the observation of electroencephalography (EEG) by medical staff. However, this process takes a long time and consumes energy, which will create a huge workload to medical staff. Therefore, it is particularly important to realize the automatic detection of epilepsy. This paper introduces, in detail, the overall framework of EEG-based automatic epilepsy identification and the typical methods involved in each step. Aiming at the core modules, that is, signal acquisition analog front end (AFE), feature extraction and classifier selection, method summary and theoretical explanation are carried out. Finally, the future research directions in the field of automatic detection of epilepsy are prospected.
epilepsy electroencephalography automatic detection analog front end feature extraction classifier 
Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 121401
吴浩 1,2,3凡奥奇 2贾永胜 1王孟来 3[ ... ]张斌 3
作者单位
摘要
1 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室, 武汉 430056
2 中国矿业大学 矿业工程学院, 徐州 221116
3 云南磷化集团有限公司 国家磷资源开发利用工程技术研究中心, 昆明 650600
硬岩矿山巷道在机械冲击凿岩和炸药爆破的动力扰动作用下极易发生冒顶片帮和岩爆等动力灾害, 研究巷道变形破坏机理的动载效应意义重大。为了弄清动力扰动下巷道围岩的力学行为, 将硬岩巷道简化为岩石力学孔口问题, 采用50 mm杆径的改进型霍普金森压杆实验系统对系列含孔洞板状砂岩进行了冲击加载实验, 探索孔洞尺寸和形状对岩石动态力学参数、破坏模式及能量耗散特征的影响。研究结果表明: 孔洞的存在对岩石的动态强度、动态弹性模量和峰值应变均具有显著的弱化作用。随着孔洞尺寸的增大, 岩石动态力学特性参数显著降低; 不同孔洞形状中, 方形孔洞试样的动态强度和峰值应变最大, 紧接着是马蹄形孔洞和圆形孔洞试样, 而它们的弹性模量大小呈现相反的结论。岩石破坏形态方面, 冲击作用下完整岩石和孔洞岩石分别发生劈裂拉伸破坏和拉剪破坏。另外, 马蹄形孔洞试样能耗密度和分形维数同比最大, 分别为1.94 J/cm3和2.11 J/cm3, 表明其破坏过程最为剧烈, 而圆形和方形孔洞试样的破碎块度相差不大。该研究成果科学揭示了硬岩巷道围岩破裂特征, 为硬岩巷道支护设计和岩石灾变防治奠定了重要理论基础。
冲击加载 含孔洞岩石 动态力学特性 破坏模式 能量耗散 分形维数 impact loading rock with holes dynamic mechanical property failure mode energy dissipation fractal dimension 
爆破
2023, 40(4): 1
作者单位
摘要
重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院, 重庆 400065
在降压转换器中, 为了在不同的负载情况下获得高效率, 常采用的方法是在重载时使用脉冲宽度调制(PWM), 在轻载时使用脉冲频率调制(PFM), 因此需要模式切换信号去控制整个降压转换器的工作状态, 同时模式切换信号也可以用于自适应改变功率级电路中的功率管栅宽, 减小功率管的栅极电容, 提高整体电路的效率。文章设计了一个自适应峰值电流模式切换电路, 用于产生模式切换信号, 其原理是监控峰值电流的变化, 产生峰值电压, 将峰值电压与参考电压进行比较, 得到模式切换信号, 以决定降压转换器是采用PFM模式还是PWM模式。仿真结果表明, 在负载电流05~500 mA范围内, 该电路可以在两种调制模式之间平稳切换, 其峰值效率可提升到94%以上。
降压转换器 模式切换 脉冲宽度调制 脉冲频率调制 自适应峰值电流 buck converter mode switching pulse width modulation pulse frequency modulation adaptive peak current 
微电子学
2023, 53(4): 647
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院, 广东 深圳 518000
2 深圳市西渥智控科技有限公司, 广东 深圳 518000
该文搭建迟滞测量实验平台, 测量一种用于LED晶圆检测压电执行器的迟滞效应, 设计了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的压电迟滞模型, 使用时间序列预测法对压电执行器位移迟滞效应建模。将该模型与传统的Prandtl-Ishlinskii(PI)模型进行对比。实验结果表明, 神经网络模型具有较好、较广泛的迟滞建模效果, 对于正弦波, 位移预测精度保证小于2%; 对于衰减正弦波, 位移预测精度可保证小于3%。较高的模型预测精度为使用压电执行器进行LED晶圆检测提供了依据。
压电执行器 迟滞非线性 长短期记忆(LSTM)神经网络 piezoelectric actuator hysteresis nonlinearity long short-term memory(LSTM) neural network 
压电与声光
2023, 45(2): 231

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