光学 精密工程
2023, 31(13): 1900
1 广东工业大学计算机学院，广东 广州 510006
2 云南电网有限责任公司输电分公司，云南 昆明 650011
为了有效地检测复杂场景下施工人员的安全帽佩戴情况，减少安全隐患，提出一种改进的YOLOv4安全帽检测算法（SMD-YOLOv4）。首先采用SE-Net注意力模块强化模型主干网络提取有效特征的能力；然后使用密集空洞空间金字塔池化（DenseASPP）代替网络中的空间金字塔池化（SPP）以减少信息丢失，优化全局上下文信息的提取；最后在PANet部分增加特征融合的尺度并引入深度可分离卷积，使网络在获得复杂背景下小目标细节信息的同时不降低网络推理速度。实验结果表明：在自建实验数据集下，SMD-YOLOv4算法的平均精度均值（mAP）达97.34%，较目前具有代表性的Faster R-CNN、SSD、YOLOv5、YOLOx和YOLOv4算法，分别高出了26.41个百分点、6.44个百分点、3.25个百分点、1.49个百分点和3.19个百分点，能满足实时检测的需要。
目标检测 YOLOv4 安全帽检测 注意力机制 多尺度特征融合 DenseASPP 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210011
深圳大学 材料学院， 深圳市特种功能材料重点实验室， 广东省功能材料界面工程研究中心， 广东 深圳 518055
通过在直流等离子体喷射化学气相沉积（DC?PJCVD）法生长的多晶金刚石薄膜上制备Au叉指电极，构建了金属?半导体?金属（MSM）结构的日盲紫外探测器件。研究了不同光刻工艺对制备的金刚石探测器件性能的影响。结果表明，lift?off光刻工艺所制备的器件性能明显优于湿法光刻工艺器件，其Ilight提高了4.4倍，光暗电流比提高了6.8倍，在25 V电压下响应度提高了9倍，达到了0.15 A/W。在此基础上通过lift?off光刻工艺制备了Au、Ti、Ti/Au和Ag四种不同金属的叉指电极，对比了不同金属电极制备的金刚石紫外探测器件的性能差异。其中Ag电极由于存在势垒隧穿效应引起的增益，在四种电极中性能表现最佳，在25 V偏压下其Ilight高达0.21 μA，响应度提升到0.78 A/W，性能与已有报道的器件性能相当。与普通Au电极制备的器件相比，其光电流提高了5.2倍，光暗电流比提升了7倍，响应度提高了5.2倍。
金刚石薄膜 lift-off光刻工艺 Ag电极 日盲紫外探测器 diamond films lift-off photolithography Ag electrode solar blind ultraviolet detector
1 1. 数理学院, 华北电力大学, 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
2 2.控制与计算机工程学院, 华北电力大学, 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
3 3.环境科学与工程学院, 华北电力大学, 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
光催化去除水中污染物的研究通常得到的是小样本的离散数据, 利用拟一级动力学模型对实验结果进行模拟和分析, 有时拟合效果较差, 且无法用于数据预测。本研究在离散灰色预测模型(DGM(1, 1))的基础上, 考虑数据的非线性特征并结合等维信息替代思想建立了非线性动态离散灰色模型(EDGM(1, 1,α)), 利用该模型对三元复合材料Bi/BiOCl/Au光催化去除四环素实验所得数据进行了预测, 其平均相对误差和拟合度数据显示: 相比于DGM(1, 1)等3种模型, EDGM(1, 1, α)模型对光催化实验数据具有良好的预测水平, 与实验结果吻合。该预测方法可以用于指导下一步实验, 有望减少实验次数, 降低成本和能耗。
光催化 预测 灰色模型 等维信息替代 photocatalysis predict grey model equivalent substitution method
中国空气动力研究与发展中心超高速所，四川 绵阳 621000
在分析高高空热流测量需求基础上，针对高超声速飞行器稀薄气流地面试验热流量值小等特点，从满足模型壁面定常热流假设和一维半无限大假设条件、减小试验模型侧向导热误差和控制试验模型表面温升等方面分析了试验模型加热时间对热流测量的影响。其次选择较低热扩散系数模型绝热材料、采用瞬变平面热源法提高试验模型材料热物性参数标定精度、采用漫反射补偿等提高发射率测量精度等手段，提高中低量值热流测量精度。最后，在利用薄壁量热法获得模型表面热流时，测量MW/m2量级热流是把热电偶焊接在试验模型内壁面，而用红外热图及测量几kW/m2到几百kW/m2量级热流是测量模型外壁面热流，为了对这三者结果进行比较，在马赫数 Ma 为 12、试验总压 P0 为4.2 MPa、试验总温 T0 为700 K的试验状态下，用热电偶与红外热图同时测量了双锥薄壁模型不同点的热流，结果表明：红外测热结果与热电偶测量外壁面结果更接近，热电偶布置在外壁面位置所获得的热流大于布置在内壁面位置所获得的热流，模型加热时间对不同量值热流测量的影响是不同的。
红外热图 热流测量 稀薄气流 风洞试验 infrared thermography heat transfer measurement rarefied flow wind tunnel experiment 红外与激光工程
2021, 50(4): 20200355
1 华北电力大学 数理学院, 北京 102206
2 华北电力大学 环境科学与工程学院 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
作为一种窄带隙半导体材料, Bi2WO6在光催化降解有机污染物上具有很大的应用潜力。研究采用水热法合成了Bi2WO6纳米片, 并在可见光照射下研究其对四环素的光催化降解。利用XRD、FESEM、TEM、吸收光谱等对材料进行结构和形貌的表征。实验发现, 在pH=8的四环素溶液中加入50 mg Bi2WO6纳米片, 可见光照射130 min 后, 85%的四环素（50 mL, 50 mg/L）被降解。实验还研究了Bi2WO6纳米片光电化学性质, 通过加入不同的自由基捕获剂研究了光催化降解四环素的反应机理。结果表明, Bi2WO6纳米片具有较高的电子密度和电子空穴分离效率是其具有良好光催化性能的原因。
Bi2WO6纳米片 四环素 光催化 可见光 Bi2WO6 nanosheets tetracycline photocatalytic visible light
华北电力大学 资源环境系统优化教育部重点实验室, 北京 102206
Cr(VI)具有非常大的生物毒性, 去除溶液中的Cr(VI)是当前的一个研究热点。本研究制备了C@K2Ti6O13分级纳米材料, 并用不同表征手段对材料的物相和结构等进行表征, 进一步探究了初始pH、吸附时间、离子强度等对C@K2Ti6O13复合纳米结构吸附Cr(VI)的影响。实验结果表明C@K2Ti6O13复合纳米结构对Cr(VI)有较强的吸附能力, 1 h内去除率能够达到50%以上, 其吸附动力学符合准二级动力学模型, 吸附热力学符合Langmuir等温吸附模型, 表明这种分级纳米材料在环境治理方面应用潜力巨大。
环境 吸附 environment C@K2Ti6O13 C@K2Ti6O13 Cr(VI) Cr(VI) adsorption 邓学松 1,1,3,3方明 1,1,2,2,3,3,*任信钢 1,1,2,2,3,3黄志祥 1,1,2,2,3,3吴先良 1,1,3,3
1 安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 合肥 230601
2 安徽大学 物质科学与信息技术研究院, 合肥 230601
3 安徽大学 电磁环境感知安徽省教育厅重点实验室, 合肥 230601
提出了一种由亚波长硅粒子组成的全介质超表面，在硅粒子中引入适当的缺陷从而破坏结构的对称性，进而使超表面能够激发出陷波模态.将石墨烯与全介质超表面相结合进行DNA和RNA等核酸物质传感检测，对比透射光谱中的谐振模式，发现所设计的超表面能够灵敏的感知周围环境的微弱变化，其在传感检测时的灵敏度可以达到173 nm/RIU，相应的品质因数可达14 416 RIU-1，具有优异的生物传感性能.全介质超表面是实现超灵敏生物传感检测的一种有效的途径.
超表面 生物传感器 石墨烯 纳米光子学 肿瘤标志物 Metasurface Biosensors Graphene Nanophotonics Tumor marker 光子学报
2019, 48(12): 1248005
长春理工大学 计算机科学技术学院, 吉林 长春 130022
施工现场光照多变、背景复杂、施工人员形态多样, 给安全帽佩戴情况检测带来很大的困难。针对传统检测方法准确率低、鲁棒性差的问题, 本文提出了一种基于深度学习的安全帽佩戴情况检测方法。该方法以YOLOv2目标检测方法为基础, 对其网络结构进行了改进。首先借鉴了密集连接网络思想, 在原网络中加入了密集块, 实现了多层特征的融合以及浅层低语义信息与深层高语义信息的兼顾, 提高了网络对于小目标检测的敏感性; 然后, 利用MobileNet中的轻量化网络结构对网络进行压缩, 使模型的大小缩减为原来的十分之一, 增加了模型的可用性。采用自制的HelmetWear数据集对改进后的网络模型进行训练和测试, 并将该模型与原YOLOv2和最新的YOLOv3进行了对比, 结果显示：该模型的检测准确率为87.42%, 稍逊色于YOLOv3, 但是其检测速度提升显著, 比YOLOv2和YOLOv3分别提高了37%和215%, 可达148 frame/s。实验表明, 改进后的网络模型能在保证检测准确率的同时, 有效减小参数量, 显著提升检测速度。
深度学习 目标检测 安全帽检测 密集连接网络 deep learning target detection helmets detection densely connected networks MobileNet MobileNet
安徽大学 电子信息工程学院 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230039
为获得高衍射效率、高消光比、宽带宽及大角度容差的光栅结构, 提出了一种在近红外波长区域工作的倒梯形双层金属光栅结构的偏振分束器。该结构引入了一层高折射率介质层, 并且将光栅区的光刻胶斜切成倒梯形结构, 新的设计增大了光栅的透射效率和消光比。使用严格耦合波分析方法, 模拟和优化了偏振分束器的结构参数。结果表明, 横磁波及横电波在1 290~1 840 nm波长范围内的透射效率和反射效率分别超过97％和95%。透射和反射的最大消光比分别为33 dB和53 dB。在波长为1 550 nm, 入射角为-40°~40°时, 光栅的透射和反射消光比都大于22 dB, 达到了高性能偏振分束器的要求。相较于双层金属矩形光栅, 所提出的倒梯形双层金属结构表现出更高的透射性与反射性, 同时具有更好的设计灵活性。
双层亚波长光栅 偏振分束器 严格耦合波分析 衍射光学 近红外波段 double-layered subwavelength grating polarization beam splitter rigorous couple wave analysis diffractive optics near-infrared wave band 红外与激光工程
2019, 48(3): 0320002
