1 厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 361000
2 福建省太赫兹功能器件与智能传感重点实验室，福建 福州 350108
3 福州大学 物理与信息工程学院，福建 福州 350116
4 中国航空油料有限责任公司厦门分公司，福建 厦门 361000
5 浙江创力电子股份有限公司，浙江 温州 325025
结合频分复用技术与扫频光学相干测振仪，提出一种基于光学相干多点测振仪（swept-source optical coherence multi-point vibrometer, SSOCMV）的转轴轴心轨迹监测方法和系统，其具有非接触式、非侵入式、高精度以及多点振动同步测量的优点。首先，对SSOCMV的系统组成和测量原理进行了介绍与分析；其次，搭建实验对比系统以验证SSOCMV系统的测量准确性，在SSOCMV系统探头的对称位置安装电涡流传感器以同步监测转轴轴心轨迹，便于对比两个系统的测量结果。实验结果表明，基于光学相干多点测振仪的转轴轴心轨迹监系统比电涡流传感器具有更高的位移分辨率和更好的信噪比。因此，SSOCMV系统在旋转机械状态监测、参数识别和故障诊断等方面具有良好的应用前景。
光学相干测振仪 转轴监测 轴心轨迹 动态测量 optical coherence vibrometer rotation shaft monitoring trajectory of shaft center dynamic measurement
1 东北石油大学 物理与电子工程学院, 黑龙江 大庆 163318
2 哈尔滨工程大学 物理与光电工程学院, 纤维集成光学教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨150001
基于二氧化钒（vanadium dioxide, VO2）的相变原理，提出了一种“树叶型”复合超构材料，能够实现带宽可调谐的半波片功能。VO2薄膜为绝缘态时，复合超构材料可以看作是空芯“树叶型”金属结构，能够实现双频带的半波片功能。在1.01~1.17 THz和1.47~1.95 THz 频带范围内能够将y偏振光转换成x偏振光，偏振转换率大于0.9且平均相对带宽为26%。VO2 薄膜为金属态时，实芯“树叶型”金属结构的超构材料在1.13~2.80 THz范围内能够实现反射型的宽频带半波片功能，相对带宽为85%。利用瞬时表面电流分布和电场理论详细地分析了带宽可调谐半波片器件的工作原理。本文所提出的“树叶型”复合超构材料半波片器件在太赫兹成像、传感和偏振探测等领域具有潜在的应用前景。
超构材料 半波片 带宽可调谐 太赫兹 VO2 metamaterial half-wave plate bandwidth-tunable terahertz VO2
1 东北石油大学 物理与电子工程学院，黑龙江 大庆 163318
2 哈尔滨工程大学 物理与光电工程学院，纤维集成光学教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
宽频带和动态可调谐的超构表面在太赫兹无线通信、传感和医学成像等应用中具有重要的价值。结合VO2薄膜的相变原理，本文设计了一种单层“台阶型”复合超构表面，能够实现宽频带四分之一波片和半波片之间的灵活开关功能。VO2薄膜为常温绝缘相时，超构表面可视为透射型双偏振的宽频带四分之一波片。在1.43~2.43 THz宽频带范围内，能够将垂直入射的x偏振光转换成左旋圆偏振光，椭圆率大于0.99，相对带宽为52%。VO2薄膜为高温金属相时，超构表面能够实现反射型半波片功能，垂直入射的x偏振光能够转换成y偏振光。此外，本文也详细地研究了波片性能随倾斜入射角度的变化情况，结果表明，随着入射角度的增加，四分之一波片能够实现宽频带和双频带的动态切换，半波片可以实现频率可调谐度为57%的频移。本文所提出的单层“台阶型”复合超构表面有望促进宽频带偏振转换器件，可调谐开关和紧凑型光学器件的发展。
可开关超构表面 四分之一波片 半波片 宽频带 太赫兹 switchable metasurface quarter-wave plate half-wave plate broadband terahertz
1 江苏海洋大学海洋技术与测绘学院, 江苏 连云港 222000
2 北京四维远见信息技术有限公司, 北京 100070
针对传统的道路测量方法存在效率低、安全性差,且无法快速直接地获取井盖病害信息的问题,提出了一种结合三维激光点云的井盖病害检测方法。通过分析点云数据中路面井盖的空间分布特征和强度反射特性,首先设计了梯度和布料模拟滤波(CSF)组合算法提取地面点后生成强度图像,然后通过自适应阈值对强度图像进行二值化,在此基础上用限制参数的Hough圆检测方法定位井盖位置,实现了路面井盖的精准提取;最后通过计算井盖中心和邻域点云高差均值,实现了井盖的沉降病害检测。对北京三环道路的实地数据进行实验,结果显示,该方法能直接准确地获取路面井盖位置和病害等信息,井盖提取准确率达到84%,精准率达到98%。与传统测量方式相比,该方法可有效提高井盖提取效率和作业安全性,有助于后期公路路面井盖的检测和维护工作。
测量 车载移动测量系统 三维激光点云 强度投影 边缘曲率 井盖病害 自动提取 中国激光
2021, 48(16): 1604001
1 东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
2 东北石油大学 黑龙江省高校校企共建测试计量技术与仪器仪表研发中心, 黑龙江 大庆 163318
原子磁力仪的灵敏度直接取决于抽运光对原子的极化率.分析了Cs原子气室中充入13 332.2 Pa He缓冲气体,两束抽运光频率分别锁定在Cs原子D1线F=4→F′=3和F=3→F′=4共振跃迁线时,基态和激发态各磁子能级上粒子数变化的动力学过程,发现在抽运光的持续作用下Cs原子基态F=3和F=4各磁子能级上的粒子被完全抽运至|F=4,mF=4>态,Cs原子极化率达到最大值.同时,实验结果证明双光束抽运有效提高了磁力仪响应特性曲线的信噪比,从而使原子磁力仪的灵敏度提高了34%.
双光束抽运 原子磁力仪 抽运光频率 原子气室 速率方程 two pump beams atomic magnetometer pump light frequency atomic vapor cell rate equation
1 东北农业大学生命科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150030
2 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012
3 北京中天元工程设计有限责任公司, 北京 100142
在中国,厌氧发酵的渣滓——沼渣的主要处理方式是作为有机肥直接施用于土壤,此方式对土壤存在不利影响,本研究采用畜禽粪便与沼渣混和堆肥的方式处理沼渣,可避免传统沼渣处理方式的缺陷,改善土壤质量.初始原料组成对堆肥过程有显著影响.为揭示初始物料组成对堆肥理化、生物和光谱学性质的影响,进行了15组不同物料配比的沼渣、猪粪和鸡粪混合堆肥试验.对堆肥理化和生物指标进行了测定,并采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、同步和三维荧光光谱(3D-EEM)结合区域体积积分(FRI)和平行因子分析(PARAFAC)识别特征光谱参数,表征堆肥光谱学特性,采用典型对应分析(CCA)分别建立堆肥理化生物学性质和光谱学性质与初始物料组成的关系.结果显示:堆肥理化、生物学性质和光谱学性质都与初始物料组成有较高相关性,前4个排序轴分别合并解释了83.9%和97.5%的样本总变异.影响堆肥理化、生物学性质和光谱学性质的环境因子排序分别为:猪粪量＞鸡粪量＞沼渣量和沼渣量＞猪粪量＞鸡粪量.富碳原料有利于堆肥腐熟,高比例富氮原料不会导致堆肥氨氮累积.在沼渣混合物料堆肥中,低比例的沼渣有利于腐殖质形成.对沼渣与畜禽粪便混合堆肥发酵效果的评价应综合考虑理化、生物学指标和光谱学参数.
堆肥 物料组成 荧光光谱 区域体积积分 平行因子分析 典型对应分析 Composting Composition of raw materials Fluorescence spectroscopy FRI PARAFAC CCA 光谱学与光谱分析
2015, 35(8): 2268
东北石油大学 电子科学学院,黑龙江 大庆163318
在FPGA平台上实现基于光流法的视频运动目标跟踪系统,采用Lucas-Kanade算法进行光流场的计算,在图像预处理阶段提出使用三维高斯滤波代替传统二维高斯滤波,引入相邻像素点在时间轴方向的相关性,增强图像的滤波效果。在3D导数计算阶段提出在求导方向的正交面上进行平滑滤波,并采用匹配的导数和平滑参数,提高光流场计算精度。在FPGA平台上设计多级主流水线加子流水线结构,设计了四端口RAM进行图像缓存,优化了最小二乘矩阵单元和浮点数运算单元,实现了实时视频运动目标跟踪。
Lucas-Kanade算法 平滑滤波器 四端口RAM Lucas-Kanade algorithm smoothing filter FPGA FPGA four-ports RAM
