传统接触式甲烷泄漏传感器检测范围小且效率低,而结合非接触式红外热成像的机器视觉算法可实现远距离、大范围红外甲烷实例分割,对于提高甲烷检测效率及保障人员安全具有显著优势。然而远距离甲烷气体图像轮廓模糊、泄漏的甲烷气体与背景对比度较低且形状易受大气流动因素影响等问题限制了红外甲烷实例分割性能。针对上述问题,本文提出一种空间信息自适应调控和特征对齐的网络模型(Adaptive spatial information regulation and Feature alignment Network, AFNet)实现甲烷泄漏红外实例分割。首先,为增强模型的特征提取能力,提出自适应空间信息调控模块赋予主干网络不同尺度残差块自适应权重丰富模型提取的特征空间;其次,构建加权双向金字塔弥补特征金字塔自顶而下的特征传播方式导致的低层特征空间位置和实例边缘信息弥散丢失问题,以适应甲烷气体复杂轮廓变化下前景目标定位检测和轮廓分割需求。最后,设计原型特征对齐模块捕获长距离气体特征之间的语义关系丰富原型语义信息量以改善生成目标掩码质量提高甲烷气体分割精度。实验结果表明,本文提出的AFNet模型AP50@95,AP50定量分割精度分别达到42.42%,92.18%,相比于原始Yolact模型分割精度,分别提高9.79%,6.18%,推理速度达到36.80 frame/s,满足甲烷泄漏分割需求。实验结果验证了本文算法对红外甲烷泄漏分割的有效性和工程实用性。
红外甲烷 自适应调控 特征对齐 特征金字塔 实例分割 infrared methane adaptive regulation feature alignment feature pyramids instance segmentation 光学 精密工程
2023, 31(20): 3034
通过对化学腐蚀法制备的单晶硅表面微结构进行分析, 建立了一种金字塔微结构的数学模型, 采用时域有限差分法(FDTD)数值计算了波长在300~1000nm范围内微结构表面反射率随波长的变化规律, 并将计算结果与实验测量结果进行了比较、分析和解释。在此基础上, 针对不同实验条件下所形成的金字塔微结构差异, 数值计算了几种不同参数金字塔结构表面的反射率随波长的变化规律。研究表明, 反射率随金字塔的占空比和倾角的增大而减小, 而金字塔尺寸变化对反射率的影响较小。当金字塔的结构参数为底边长2μm、占空比1、倾角约60°时减反效果较好, 平均反射率仅为6.28%。
衍射 抗反射 时域有限差分法 金字塔 单晶硅 diffraction anti-reflection finite-difference time-domain pyramids monocrystalline silicon
1 河北工业大学信息功能材料研究所, 天津 300130
2 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
硅异质结(SHJ)太阳电池作为备受关注的新型高效太阳电池,是在单晶硅表面沉积非晶硅薄膜制备而成的。将绒面结构的单晶硅衬底应用于异质结太阳电池,可以减少光的反射,增强光吸收的效率,从而提高太阳电池短路电流密度。利用湿法化学腐蚀对单晶硅衬底表面进行制绒,通过优化影响绒面形貌的几个关键参数,包括异丙醇浓度、时间、衬底类型和硅酸钠的含量,最终通过在n型单晶硅衬底上制绒,使波长为1011 nm处最低反射率从制绒前的34.7%降低到了9.14%,将制绒衬底应用到异质结太阳电池上,短路电流由32.06 mA/cm-2 提升到36.16 mA/cm-2,有效地改善了SHJ太阳电池的性能。
光学设计 陷光 制绒 金字塔形貌 反射率 硅异质结太阳电池
1 南京大学 光伏工程中心, 江苏 南京210093
2 南京大学 物理学院, 江苏 南京210093
利用电化学方法在硅太阳能电池的金字塔上面刻蚀一层多孔硅, 研究多孔硅对硅表面反射率、光电转换量子效率的影响以及氧化对不同波长的光电转换量子效率的影响。研究发现氢氟酸浓度对反射率没有明显的影响, 而电化学反应时间可以调制反射率最低波长点, 最终获得综合反射率低至2%的优质减反效果。多孔硅的存在使得300~500 nm的光电转换量子效率降低, 500 nm以上长波的光电转换量子效率增加。氧气氛围中的快速退火能够有效降低少数载流子的表面复合, 从而增加短波段的光电转换量子效率。
太阳能电池 多孔硅 金字塔 光电转换量子效率 solar cells porous silicon pyramids photovoltaic conversion quantum efficiency
School of Information and Communication Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160, CHN
PERL structure silicon LED inverted pyramids TMAH 半导体光子学与技术
2009, 15(4): 229