1 河北大学 电子信息工程学院， 河北省数字医疗工程重点实验室，河北 保定 071000
2 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，激光与光电子研究所，天津 300072
为实现高效太赫兹调控，迫切需要一种高效且成本低的材料。新型钙钛矿材料由于其优异的光电特性，加上钙钛矿制备工艺简单、可大批量生产等优点，非常适合作为太赫兹超材料的活性材料，通过外部激励改变活性材料的属性，可灵活调控太赫兹波。因此，选择新型钙钛矿材料外加光场调控太赫兹，分析在光场作用前（绝缘态）和在光场作用后（金属态）两种状态对单元结构太赫兹宽波段下幅值和相位的影响。设计出光场灵活调控的钙钛矿基1 bit太赫兹编码超表面结构，该结构由有机无机杂化钙钛CH3NH3PbI3（MAPbI3）、聚酰亚胺和铝构成。通过CST仿真结果显示，该超表面结构在光场的调控下能够实现宽谱（0.1、1、2、6 THz）太赫兹波的180°相位差变化，经过超表面编码结构的设计，同一编码序列实现远场波束的变换。研究结果表明，基于光场操控钙钛矿材料的编码超表面为实现灵活的太赫兹波调控提供了新的思路，在太赫兹通信、安检、生物医学成像等方面具有巨大的应用潜力。
太赫兹 钙钛矿 光场调控 编码超表面 相位 terahertz perovskite light field regulation coding metasurface phase 强激光与粒子束
2023, 35(12): 129001
大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116024
该文提出一种基于压电纤维复合材料(MFC）的结构热变形物理模拟方法，建立了悬臂梁结构热变形与MFC驱动变形的相关性方程，并与有限元仿真进行对比验证。面向复合材料层合板以结构热变形模拟为目标，利用优化的方法反求出MFC的驱动电压，从而指导MFC驱动实验。结果表明，对于均质悬臂梁的弯曲变形，仿真结果与理论表达式一致；面向层合板的弯扭耦合变形、MFC驱动变形与热变形的测点位移误差均在5%内，验证了该文提出的物理模拟方法的有效性。
压电纤维复合材料 物理模拟 热变形 驱动变形 弯扭耦合 macro fiber composites physical simulation thermal deformation drive deformation bending-torsion coupling
1 清华大学化学工程系, 北京 100084
2 北京智芯微电子科技有限公司能源互联网智能终端核心芯片可靠性技术国家与地方联合工程研究中心, 北京 100089
3 北京芯可鉴科技有限公司, 北京 102200
作为一种广泛使用的工程塑料, 尼龙的老化备受关注。 当作为电力系统芯片的封装材料时, 尼龙在自然环境下的老化有可能会导致封装失效, 从而影响芯片使用的可靠性, 严重时甚至导致芯片的失效, 给电力行业带来巨大损失。 常规的自然老化和人工加速老化评价周期非常漫长, 不同因素对尼龙老化的影响机理十分复杂, 且这种影响难以研究, 使得评价尼龙的老化稳定性成为一大难题。 采用自主开发的原位老化评价系统, 对尼龙6(PA6)和尼龙66(PA66)的老化稳定性及湿度对老化的影响进行了研究。 该系统可以实现光照/温度/湿度/氧气等环境因素的加载, 通过高灵敏度地测定材料在综合环境因素作用下产生的气相降解产物来评价材料的老化稳定性, 评价时间缩短到几小时。 实验表明, PA6和PA66的气相降解产物以H2O和CO2为主, 由于H2O在气相中的浓度不稳定, 因此以CO2的产生量作为老化评价指标。 通过对不同自然老化时间PA6和PA66的原位老化评价, 并与其ATR-FTIR红外光谱图进行对照, 证明了原位老化评价方法能够较好地反映尼龙的老化程度, 自然老化时间越长, PA6和PA66的稳定性越低, CO2的产生量越大。 进一步, 采用该方法研究了湿度对PA6和PA66老化反应的影响, 证明增大湿度对尼龙老化存在促进作用, 而且升高温度会进一步促进湿度对老化的促进作用。 研究表明, 原位老化评价方法是一种快速评价尼龙老化稳定性及环境因素影响的有力手段。
尼龙6 尼龙66 原位老化评价 傅里叶变换红外光谱 Nylon 6 Nylon 66 In-situ aging evaluation FTIR
为了验证用于测量物体表面形貌的双圈同轴型光纤传感器的数学模型的可行性、优化新结构光纤传感器中的参量以提高光纤传感器线性测量范围和灵敏度,采用了不影响调制特性曲线前坡数据的镜子纸作为反射面进行试验验证,并对新结构的光纤传感器进行了理论分析和数学建模,然后采用粒子群算法对新结构中的倾斜角度进行了优化。结果表明,以镜子纸为反射面所得的试验曲线与仿真调制特性曲线吻合,证明了用于测量物体表面形貌的双圈同轴型光纤传感器的数学模型的可行性；经粒子群算法优化后的倾斜角度为2.33°,此时前坡线性测量区间和灵敏度分别是倾斜角为零时的1.14倍和1.89倍。新结构的双圈同轴型光纤传感器展现出了良好的测量性能和应用前景。
光纤光学 双圈同轴型光纤传感器 粒子群算法 倾斜角 线性测量区间 灵敏度 fiber optics two-circle coaxial optical fiber sensor particle swarm optimization inclined angle linear measurement interval sensitivity
1 中北大学仪器与电子学院, 太原 030051
2 山西省自动化检测装备与系统工程技术研究中心, 太原 030051
为了实现光纤位移传感器的光强补偿和减小测量误差, 提出了一种基于遗传算法(GA)优化BP神经网络的光强补偿及校正模型。首先通过对光纤位移传感器做标定实验, 获得传感器测量的原始数据, 然后采用GA-BP神经网络进行建模, 通过对遗传算法的适应度函数、编码方式和参数进行研究, 利用遗传算法的全局寻优能力对传统BP神经网络的权值、阈值进行优化, 改善了其容易陷入局部极值的问题。最后利用实测数据对GA-BP网络和传统BP网络进行训练, 实验结果表明, GA-BP网络比BP网络的预测误差小很多, 提高了补偿精度, 从而实现了光纤位移传感器的光强补偿。
光纤位移传感器 遗传算法 BP神经网络 GA-BP网络 光强补偿 optical fiber displacement sensor Genetic Algorithm (GA) Back Propagation (BP) neural network GA-BP neural network intensity compensation
1 中北大学 仪器与电子学院, 山西 太原 030051
2 山西省自动化检测装备与系统工程技术研究中心, 山西 太原 030051
为了实现对工件表面形貌的非接触精密测量, 提出了一种基于光纤传感的表面形貌测量系统, 并对系统的测量原理和关键技术进行了研究。通过对光纤传感器发射光纤的出射光强进行建模分析, 找到光强调制函数与被测距离的对应关系。针对测量系统中光源的稳定性和工件表面反射率变化对形貌测量的影响, 提出了增加参考光路的补偿技术。实验结果表明, 标定的位移调制特性曲线具有较好的重复性, 重复性误差为3.82%, 且曲线前坡的线性区间为0.2～0.6 mm, 灵敏度为1.11 mW/mm, 在线性区间内进行微位移测量, 测量的平均绝对误差为2.8 μm, 对工件表面台阶高度标定值为100.0 μm 的台阶进行10次测量, 台阶高度的平均绝对误差为6.2 μm , 说明本测量系统能较好实现工件表面形貌的测量。
光纤光学 光纤位移传感器 反射式 轮廓测量 微位移测量 fiber optics optical fiber displacement sensor reflective modulation topography measurement miniature displacement measurement
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Lab for Optoelectrics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Accelink Technologies Co., Ltd., Wuhan 430205, China
A bandwidth-tunable optical passband filter with tunable attenuation is proposed. The filter, composed of a transmission liquid crystal array and high-resolution diffraction grating, was successfully demonstrated based on the compact spatial light design. Experimental results showed that the bandwidth, wavelength, and attenuation could be tuned by controlling the voltage applied on the liquid crystal array. The insertion loss was less than 3 dB; the attenuation tuning range was from 0 to 15 dB. The bandwidth tuning range was from 50 to 5000 GHz, which covered the full C band. The filter can meet the technical requirements of colorless-directionless-contentionless-flexible reconfigurable optical add/drop multiplexer.
060.2605 Free-space optical communication 130.7408 Wavelength filtering devices Chinese Optics Letters
2018, 16(7): 070602
随着国家海上贸易、**活动的日益增多,直升机作为海上搜救的重要工具,海上搜救能力需要不断提高。搜索航路的合理性是提高直升机海上搜救的效率及成功率的关键因素。在能够获取目标地点的前提下,给出不同场景下的搜索航路规划方法。首先给出两种手持设备场景下的电子航路规划方法,然后重点分析了目力搜索航路规划,给出了目力观察范围、存活时间估计、飞行高度限制、飞行速度限制、扫海宽度计算、搜索起始点的计算以及3种常用航路的选取原则与参数设置,最后给出了整个算法的流程图及仿真分析。
航路辅助规划 直升机搜救 搜索航路 目力搜索 auxiliary route-planning helicopter maritime search search route visual searching
针对在恶劣环境下运行的随动稳定平台伺服系统,采用故障树分析法确定其故障类别和逻辑关系，基于粗糙集理论建立原始决策表，使用可辨识矩阵与遗传算法相结合的方法对其进行约简，以约简后的决策表作为学习样本，训练Elman神经网络后生成故障诊断模型，使用测试样本进行校验，故障诊断正确率达98%，表明了该诊断方法的可行性，对故障模型较为复杂的稳定平台伺服系统的诊断应用具有实践意义。
机载稳定平台 伺服系统 故障树分析 粗糙集约简 Elman神经网络 airborne stabilized platform servo system fault tree analysis rough set reduction Elman neural network
