1 上海理工大学健康科学与工程学院，上海 200093
2 上海理工大学医用光学仪器与设备教育部重点实验室，上海 200093
3 北京大学长三角光电科学研究院，江苏 南通 226010
4 上海理工大学光学仪器与系统教育部工程中心，上海 200093
光声信号的传统检测方法是基于超声技术，这样接触式的信号探测方式增加了交叉感染的风险，不利于临床应用。采用纯光学技术的光声成像可提升检测精度和临床舒适度，具有较强的临床应用价值。设计了采用调Q Nd∶YAG脉冲激光器作为激励源的光声信号激发系统，选用双频He-Ne激光器作为探测源采集光声信号，搭建的外差干涉系统产生携带光声信号特征的拍频信号，利用I/Q正交法解调出光声信号。首先通过超声换能器模拟振动信号验证系统性能，实验结果表明光声信号探测系统能较好地还原出超声振动信号，且与水浸探头相比，振动频率的相对测量误差只有0.04%，绝对差值为0.2 kHz。然后以碳棒和离体生物组织作为样品，利用短脉冲光激励诱导光声信号，采用本系统和超声探头进行信号探测，对比分析结果显示所搭建的外差系统在检测带宽内可以实现光声表面振动波的非接触、高精度探测。
生物光学 外差干涉 光声信号 I/Q正交法 非接触式探测
1 四川大学电子信息学院, 四川成都 610064
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室, 陕西西安 710000
针对无源互调(PIM)严重影响卫星通信系统性能和稳定性问题, 提出了一种利用内导体非接触式结构实现低 PIM的同轴接头设计方法。设计并实现了 2款分别工作在 S波段和 C波段的内导体非接触式同轴接头: S波段的内导体非接触式同轴接头在 2.1~2.7 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.3 dB; C波段的内导体非接触式同轴接头在 3.5~4.2 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.2 dB。该改进型同轴接头设计方法为卫星通信系统的微波连接器的设计提供了重要的参考价值和新的研究思路。
内导体非接触式同轴接头 卫星通信系统 S波段 C波段 等效电路 coaxial connector of noncontact inner conductors satellite communication S band C band equivalent circuit 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 845
1 上海电力大学自动化工程学院，上海 200090
2 浙江正泰仪器仪表有限责任公司，浙江 杭州 310052
3 上海燧原科技有限公司，上海 201203
获取果实生长期的外形参数指标，监控果实发育状况以及提取水果特征尺寸用于品质分级是农业中的一项重要工作。传统测量方法易损坏果实表面形态，基于二维图像特征处理的非接触式测量方法在测量各形态参数（尺寸、体积等）上具有局限性，针对该问题，提出一种自适应双向切片的非接触主动结构光式橙子外形参数三维测量方法。首先，使用主动结构光三维相机获取橙子三维点云，再利用搜索包围盒法计算其高度和直径；然后，为提高切片利用率，引入自适应条件判断相邻切片垂直面积变化率与阈值的关系来自动更新切片及更新多边形面积以计算切块体积；最后，通过累加法计算完整的橙子体积，且最终的计算值由双向计算得到的体积的均值确定。通过橙子仿真模型和两组类别真实橙子数据集上的验证，对计算值与真实值进行了回归分析。结果表明，平均耗时不大于8.354 s，其各指标的决定系数均高于0.95，橙子高度、直径及体积测量误差相较其他方法减少3.5%、0.9%、0.7%和3.6%。
测量 外形参数测量 自适应 双向切片 非接触式 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0928003
1 河南广播电视大学机电工程学院，河南 郑州 450008
2 南阳师范学院机电工程学院，河南 南阳 473061
结合面质量直接影响钛钢复合板的整体强度。为有效评估粘接性能，提出了脱粘缺陷的激光-电磁超声非接触式检测方案。基于激光超声激励原理，纵波声场指向性以及电磁超声接收理论，搭建了钛钢复合板脱粘缺陷检测系统。在基材侧或复材侧，使用长度10 mm、宽度0.2 mm的脉冲激光线状光斑辐照于材料表面激励超声波，利用中心频率1 MHz的电磁超声纵波换能器在异侧对心处接收信号。探讨了主声束和换能器相对脱粘缺陷移动过程中信号幅值的变化规律，根据试验数据可知，随着换能器被缺陷遮挡长度的增加，信号幅值逐渐降低。当主声束和换能器被遮挡一半时，信号幅值降为粘接良好状态下的0.5倍。因此，可依据信号幅值的变化特征来判定脱粘缺陷，同时也说明了激光-电磁超声技术适用于钛钢复合板结合面的非接触式检测。
激光超声 电磁超声 非接触式检测 钛钢复合板 脱粘检测 laser ultrasound electromagnetic ultrasound non contact measurement technology titanium clad steel plate debonding detection
1 武汉工程大学光电信息与能源工程学院光学信息与模式识别湖北省重点实验室，湖北 武汉 430205
2 福州大学电气工程与自动化学院，福建 福州 350108
近年来，伴随着现代工业的高速发展，非接触式测量技术受到越来越多的关注。激光多普勒振动测量作为一种干涉测量技术，能够适用于难以通过加速度计或其他表面接触传感器获得振动测量的应用场景。激光多普勒测振仪（LDV）自1983年诞生以来，凭借其高精度、高效率、便于携带等特点，逐渐成为目前应用最广泛的非接触式振动测量设备，被广泛应用于各行各业。本文在分析激光多普勒测振技术基本原理的基础上，介绍了近年来LDV在农业、生命医学、航空航天，以及建筑工程领域的应用。
仪器，测量与计量 激光多普勒测振仪 激光多普勒频移 多普勒效应 非接触式测量 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1900006
西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安 710048
针对目前临床上监测生命体征设备的不便携带、接触人体等问题实现了一种将红外热成像仪作为信息采集设备，通过分析人体面部血管模型及鼻孔位置温差变化得到心率值和呼吸信息的方法。首先对获取的热像图序列提取前景目标以缩短在整幅图像中进行人脸检测的时间，再利用各向异性扩散滤波法增强感兴趣区域内血管位置的对比度，并利用形态学处理获得人脸血管部位的灰度均值形成初始心率信号。最终通过趋势消除、小波阈值去噪方法去除时间序列中的趋势项和随机噪声获取最终的心率波形图和动态心率、呼吸值。与医院专用设备对比试验得出该方法可控制心率误差小于 4%，平均的均值误差为d＝0.718次/min。呼吸误差在 1次/min内，具有较高的准确性和鲁棒性，能够满足实际需求。
生命体征 热成像 人脸检测 小波阈值去噪 图像处理 非接触式检测 vital signs, thermal imaging, face detection, wave
红外测温成像技术精度的影响因素较多。尤其在实验外场的复杂环境下，有时难以达到预期指标。为了有效提高便携式红外热像仪的外场测温精度，利用红外测温理论模型梳理和总结了外场测温的主要影响因子，然后利用外场实测数据对其进行了统计分析，并提出了相应的修正方法。结果表明，修正后的数据标准差由0.89 K降至0.3 K，有效提高了测温精度。
红外成像 非接触式 误差影响 测量精度 infrared imaging non-contact error influence measurement accuracy
为了解决酒精气体测量过程中其他外界因素对测量浓度影响的问题，本文结合酒精气体在红外谱段吸收的特性以及 BP神经网络算法的非线性处理方法提出了一种基于神经网络校正算法的酒精气体非接触测量方法。该算法考虑气体吸收过程中温度、湿度对光强的影响，把其作为神经网络的输入和测量参数一起进行训练，同时与常规的数据拟合模型算法进行对比实验，实验证明该算法取得了较好的效果。
红外吸收 指数拟合 BP神经网络 酒精气体 非接触式 infrared absorption, exponential fitting, BP neura
