作者单位
摘要
河北大学物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
Trichel脉冲放电为电晕放电中一种常见的不稳定现象。 为了进一步揭示Trichel脉冲的放电特性和放电机理, 本文利用针板放电结构, 在气压为600 Pa的空气环境下研究了Trichel脉冲放电的光学特性。 在平均电流为20~300 μA范围内, 放电分为Trichel脉冲放电模式和正常辉光放电模式。 在Trichel脉冲放电模式下, 平均极间电压随着平均电流的增高而降低; 正常辉光放电模式下, 平均极间电压随平均电流的增高基本保持不变。 实验拍摄并得到了不同平均电流时的发光图像, 从阴极针尖到阳极平板区域分为负辉区、 法拉第暗区、 正柱区和阳极辉区。 随着平均电流的增加, 负辉区、 正柱区以及阳极表面的发光增强, 负辉区体积基本保持不变, 法拉第暗区长度逐渐增加, 正柱区长度逐渐缩小。 在Trichel脉冲消失时, 负辉区发光向阴极针尖收缩, 正柱区向阳极板贴近, 并且两个区域发光明显增强。 利用光谱仪在300~800 nm波长范围内测量得到了不同平均电流时的发射光谱。 其中在300~450 nm波长范围内的发射光谱强度较高, 为氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πg)和氮分子离子的第一负带系(B2Σ+u→X2Σ+g); 在650~800 nm附近发射光谱较弱, 为氮分子的第一正带发射谱(B3Πg→A3Σ+u)。 在此基础上, 根据N2(C3Пu→B3Пg )第二正带系发射光谱拟合得到了不同平均电流时氮分子的振动和转动温度。 结果表明, 分子振动温度和转动温度均随平均电流的增加而增加, 分子振动温度在3 900~4 500 K, 分子转动温度在430~450 K。 同时利用氮分子离子谱线391.4 nm和氮分子第二正带系谱线394.2 nm强度比计算得到了不同平均电流时的电场强度。 随着平均电流的增加, 电场强度升高, 在145~200 kV·m-1范围。 当Trichel脉冲消失时, 针尖附近分子振动温度和电场强度出现较为明显的升高。 此现象表明针尖附近的电子能量和电子密度随着脉冲的消失也出现了明显的升高。
Trichel脉冲放电 发射光谱 分子振动温度 电场强度 Trichel pulse discharge Emission spectra Molecular vibrational temperature Electric field 
光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3041
作者单位
摘要
1 中国民用航空飞行学院民机复合材料维修研究中心,四川 广汉618307
2 温州大学激光与光电智能制造研究院,浙江 温州 325035
为了验证激光清洗飞机蒙皮表面漆层的可行性,阐明漆层清除对基材表面完整性的影响,采用脉冲光纤激光器在12.89~25.48 J/cm2能量密度下对2024铝合金飞机蒙皮开展了除漆实验,研究了除漆效果、基材表面形貌、粗糙度、显微硬度及微观组织特征的变化规律,利用Ansys Workbench软件模拟分析了温度场分布对除漆效果和基材表面完整性的影响。结果表明,随着能量密度的增大,残漆率降低,基材表面粗糙度(Sa)和峰谷高度差(PVHD)增大,显微硬度小幅提升,同时表面晶粒细化,位错密度增大,强化相σ(Al5Cu6Mg2)析出,当能量密度大于22.90 J/cm2时,漆层彻底清除。在22.90 J/cm2的能量密度下,漆层与基材交界处的温度为415.46 ℃,低于基材的初始熔化阈值,基材表面未发生明显的塑性变形,PVHD为8.28 μm,显微硬度相较于原始试样提高了2.8%,获得了良好的表面完整性。研究结果为提升激光除漆技术在航空工程领域中的应用可靠性与安全性提供了参考。
激光技术 激光除漆 飞机铝合金蒙皮 表面完整性 温度场 
中国激光
2023, 50(8): 0802206
作者单位
摘要
1 珠海爆破新技术开发有限公司,珠海519000
2 中冶武勘工程技术有限公司,武汉 430080
爆破拆除法因具有经济、高效、安全风险低的特点, 目前依然是拆除高大建筑物的首选方式。而城镇拆除爆破, 由于周边环境复杂, 楼房结构形式复杂多样, 对施工技术、安全、环保要求的提高, 给爆破拆除带来了新的挑战。为了优化爆破方案, 目前多从爆破理论和数值模型出发, 以正向数值模拟研究为主, 而对研究倒塌机理具有重要意义的倒塌过程的分析很少。为探究框剪结构楼房爆破拆除定向倾倒过程的运动和解体规律, 结合某一22层框剪结构楼房的爆破拆除, 搭建了一套经济适用的照片采集系统, 成功拍摄出一组适合于倾倒过程分析的高清连拍照片, 采用现有成熟的AutoCAD软件平台并结合二次开发, 建立影像分析框架, 提取了特定观测点的时空数据信息, 经计算分析, 绘制了观测点的位移、速度、加速度、瞬时速度、瞬时加速度时程曲线, 揭示了框剪结构楼房爆破倾倒振动向下的运动规律, 下坠过程中楼体内部结点在高达20 g以上的冲击载荷作用下导致结构破坏的解体机理, 拟合了类似框剪结构楼房倾倒过程中楼顶前沿观测点的运动轨迹公式, 根据倾倒过程中楼顶前沿点所在高度, 可预测倾倒过程中楼顶的水平位移情况, 并最终预测楼体的倒塌范围。相关的分析过程、数据成果及倒塌预测模型, 可为类似结构楼房爆破倾倒范围预测提供参考。
框剪结构 爆破拆除 倾倒过程 摄影分析 数据分析 frame-shear structure blasting demolition dumping process photographic analysis data analysis 
爆破
2022, 39(4): 0100
作者单位
摘要
1 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
2 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
碲镉汞材料 (HgCdTe) 是第三代红外探测系统中使用的重要探测材料,其发展水平能基本反映当前红外探测器最优性能指标。近年来,天文、遥感和民用设备对探测器性能提出了更高的要求,这对HgCdTe红外探测器的设计和制备提出了新的挑战。HgCdTe红外探测器更精细的设计和加工技术为提高HgCdTe红外探测器性能提供解决思路。抑制器件的有害局域场、调控器件的有益局域场可以实现器件性能进一步的突破。但是,如何对HgCdTe光电器件局域场进行表征与分析,澄清HgCdTe光电器件中局域场相关的噪声及暗电流起源,是推动器件性能突破需解决的重要关键科学与技术问题。文中将总结HgCdTe红外光电探测器局域场表征与分析的研究进展,为新一代HgCdTe红外光电探测器发展提供基础支撑。
碲镉汞器件 微区光电流扫描技术 局域场 暗电流 mercury cadmium telluride device scanning photocurrent microscopy local field dark current 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20220277
作者单位
摘要
1 成都市药品检验研究院, 四川 成都 610045
3 成都中医药大学, 四川 成都 611137
产地是影响中药材质量的重要因素, 产地差异导致中药材质量参差不齐, 为维护市场秩序, 有必要建立中药材产地鉴别方法, 以便更加精准地判别和分析中药材品质。 以多产地临床大宗药材丹参为研究对象, 收集不同产地丹参样品150份, 采用显微聚焦拉曼光谱技术在无损条件下对每份丹参样品的每根药材表面随机扫描1~n次, 求每份样品扫描1~n次的平均光谱。 分析原始光谱数据发现丹参表面光谱信号同时包含了丹参酮类成分的拉曼光谱和杂质的荧光光谱, 主要表现在特定波长范围内不同产地丹参存在各自的聚集区和丹参表面光谱信号强度明显弱于或强于丹参酮类对照品的拉曼光谱信号强度。 对扫描1~n次的平均光谱数据进行预处理后运用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和随机森林分类算法[不筛选(RF)或筛选重要变量(RF-VS)]建立扫描1~n次的丹参产地分类模型。 结果随机扫描1次所得最优模型训练集和测试集预测准确率分别为88%和87%, 且对质量差和质量优的丹参样品区分准确率高达97%; 随机扫描2次和3次所得最优模型训练集和测试集预测准确率均分别为89%和87%, 结合模型运行效率和成本, 选择随机扫描1次所得光谱, 经一阶导数(1ST-D)预处理和RF-VS计算所得模型为丹参最终产地鉴别模型。 综上, 在无损伤条件下显微聚焦拉曼光谱技术能建立快速、 准确的丹参产地鉴别预测模型, 为该技术进一步用于贵细中药材的产地和真伪鉴别提供参考。
拉曼光谱 丹参 产地鉴别 Raman spectroscopy Danshen Identification of the origin 
光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1774
朱家松 1,2,**马天柱 1,3,***杨昊坤 1,3方旭 2,4李庆 1,*
作者单位
摘要
1 城市智慧交通与安全运维研究院,广东 深圳 518000
2 深圳市人工智能与机器人研究院,广东 深圳 518000
3 深圳大学土木与交通工程学院,广东 深圳 518000
4 深圳大学电子与信息工程学院,广东 深圳 518000
城市排水系统是城市公用设施的重要组成部分,排水管道的定期检查和维护对于地下管网的安全运行十分重要。漂流式胶囊机器人具有作业便捷、高效、低成本等特点,可满足地下管网大范围普查需求。然而,高效的作业方式带来了剧增的待处理数据,同时漂流式作业采集的视频数据包含振动、光照等多项干扰因素,传统数据处理方法无法适用,亟需开发新的智能病害识别方法。基于此,提出了一种基于改进残差注意力的病害识别方法。该方法以视频片段为输入,利用卷积神经网络对每一帧进行特征提取,然后将不同层沿特定维度融合后进行分类识别。实验结果表明,所提方法的识别准确率可达89.6%,优于未改进的残差网络,可有效提高漂流式胶囊机器人的识别精度和效率。
机器视觉 注意力机制 下水管道 病害识别 图像处理 
激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815001
郭家祥 1,2谢润章 1,***王鹏 1,**张涛 1,2[ ... ]胡伟达 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
红外光电探测器可以获取目标反射和自发的红外辐射,具有抗干扰性强、全天候观测、探测距离远、分辨率高等优点,在**、通信、遥感、航天等领域中扮演着不可替代的角色。从20世纪40年代第一代低像素探测器的应用到90年代末第三代SWaP3概念的提出,红外光电探测器正经历着变革性发展。专注于阵列规模、灵敏度、分辨率等性能指标提高的传统光电探测器利用光强度信息进行成像,无法满足未来目标多样化、环境复杂化、任务多元化等发展需求。多维度光信息的获取为提升红外探测器性能提供了新途径,除强度信息外,通过红外光电探测器可以获取光的波长、动量、偏振和相位等本征信息,也可利用光的传输时间获取光程信息。本文面向多维度红外探测发展需求,聚焦波长、偏振、光程和相位四个方面的特征,从新原理、新材料、新结构等方面综述了近年来多维度红外光电探测器的研究进展,进而提出对多维度红外探测器发展方向的思考和展望。
红外光电探测器 多维度光信息 波长 偏振 光程 相位 infrared photodetector multidimensional optical information wavelength polarization optical path phase 
红外与毫米波学报
2022, 41(1): 002
作者单位
摘要
1 武汉理工大学 资源与环境工程学院, 武汉 430070
2 矿物资源加工与环境湖北省重点实验室, 武汉 430070
3 珠海爆破新技术开发有限公司, 珠海 519000
4 惠州中特特种爆破技术工程有限公司, 惠州 516000
河源市龙川县远东花园4号楼为22层框架结构楼房, 系违章建筑需爆破拆除。紧挨楼房5 m处有一栋3层别墅, 别墅的围墙与待拆除楼房只有0.5 m, 需防止楼房产生后座。根据周围环境条件, 采用定向倾倒的方式爆破拆除, 采用梯形爆破缺口, 爆破高度13.5 m。为确定最佳延期时间, 用ANSYS/LS-DYNA对排间延期时间300 ms、500 ms和800 ms三种方案进行了模拟, 根据模拟结果, 确定最佳延期时间为300 ms。起爆时, 利用多台高级数码相机、无人机、高清摄像机等从不同方位和角度抓拍了楼房爆破运动及解体的全过程。通过数值模拟与爆破实际对比分析, 发现二者在楼房倒塌姿态、观测点的运动轨迹、解体程度、爆堆形态和堆积范围都十分接近, 数值模拟的结果的准确性和可靠性满足工程要求。
爆破拆除 框架结构 定向倾倒 摄影分析 blasting demolition frame structure directional collapse photographic analysis LS-DYNA LS-DYNA 
爆破
2021, 38(2): 111
张赛强 1,2司绍峰 1,2鲁斌 1,2李庆 2,*[ ... ]戎安心 3
作者单位
摘要
1 中国科学院微电子研究所,北京 100029
2 中国科学院大学,北京 100049
3 湖州市特种设备检测研究院,浙江 湖州 313000
由于鱼眼图像存在几何畸变,导致现有的基于鱼眼图像的行人检测算法存在着检测准确率低以及后处理计算复杂度高的问题。针对上述问题,提出了一种使用旋转边界框的行人检测算法。首先,算法采用无锚框网络结构,使用中心热图预测边界框的中心点,在后处理筛选边界框时无需进行非极大值抑制,避免了旋转框之间交并比计算的引入;其次,设计具有角度和尺度自适应的高斯核函数,用于拟合畸变行人的中心分布,大幅减少了背景特征的干扰,并且平衡了具有不同成像大小的行人在边界框回归过程中的差异;最后,设计角度交并比损失,同时结合交并比损失以及旋转框参数的Ln范数损失,并通过指示函数改善角度正则项与交并比损失回归不一致的问题。在公开数据集上对算法进行了验证,实验结果表明,算法的平均mAP为51.33%,取得了目前最佳的检测结果,检测帧率达到49 fps,与带锚框的检测算法相比,提升了139%,综合性能优于现有的基于鱼眼图像的行人检测算法。
鱼眼图像 行人检测 无锚框 旋转高斯核 角度交并比 Fisheye images Person detection Anchor-free Rotated Gaussian kernel AIoU 
光子学报
2021, 50(10): 1010003
作者单位
摘要
国网新疆电力有限公司 信息通信公司,乌鲁木齐 830002
针对通信光缆故障监测频率同步性受到光缆长度限制、易出现监测精度下降的问题,提出基于广域测量的超长距离通信光缆故障监测方法。该方法通过全球定位系统(GPS)精准同步向量测量单元(PMU),提供频率、相位和幅值信息,利用光时域反射仪(OTDR)技术判断光缆故障点,完成超长距离光缆故障监测。实验结果表明:光缆故障信号频率变化明显,与实际监测结果拟合度高于90%,测量时间较短,对超长距离通信光缆故障监测的效果较好。
广域测量 通信光缆 光时域反射仪技术 同步定位 故障监测 wide area measurement communication optical cable optical time domain reflectometer technology synchronous positioning fault monitoring 
光通信技术
2021, 45(2): 60

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