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关键词： 几何光学   光学系统设计   四反射镜   三档变焦   机械补偿   长焦距  

摘要： 提出了一种基于变焦原理和初级像差理论的机械补偿式的长焦距离轴全反射式三档变焦光学系统设计方法。首先,建立了同轴四反射镜变焦光学系统初始结构求解模型,基于该模型,应用开发的自适应变异概率遗传算法对其进行求解,得到了同轴系统部分初始结构参数;然后,将其进行适当偏心和倾斜来消除共轴系统中心遮拦问题,结合光学设计软件Zemax对离轴系统像差进行校正。最后,应用上述设计方法,系统中各块反射镜光学面采用非球面设计,设计出高成像质量的焦距为300、600、900 mm的三档变焦离轴四反射镜光学系统。结果表明,该方法为离轴全反射式三档变焦光学系统设计提供了一种有效手段,能设计出满足实际应用需求的系统。

关键词： 光纤光学   光纤布拉格光栅   飞秒激光   相位掩模法   光谱特性   带宽  

摘要： 利用飞秒激光相位掩模加工方法制造光纤布拉格光栅(FBG),并研究了激光能量和曝光时间对FBG波长、反射率和带宽的影响规律。研究发现,随着曝光时间的增加,光纤的折射率调制量逐渐变大,耦合效率增大,反射率逐渐变大。当光纤耦合效率达到饱和时,反射率保持不变;当过曝光时,反射率轻微减小,光纤的平均有效折射率和折射率调制深度均变大,带宽增大。随着激光能量的增大,达到最大反射率所需要的曝光时间缩短,且FBG波长的红移量越多,带宽就越大。过大的激光能量会使平均有效折射率和折射率调制深度变大,从而导致FBG主谐振峰两边的旁瓣增多,影响光谱质量。另外,短波方向旁瓣的振荡比较显著,而长波方向则比较平顺。因此,在实际加工中需要选择合适的激光曝光能量和曝光时间。实验获得的最大FBG反射强度达到15 dB,且其光谱变化和理论分析一致。该研究为高质量FBG的制造和光谱特性优化提供了实验依据。

关键词： 衍射与光栅   扩展标量衍射理论   闪耀光栅   锥面衍射   衍射效率  

摘要： 基于扩展标量衍射理论,同时对于透射和反射的情况,考虑了入射光的方位角(即锥面衍射),推导了闪耀光栅任意衍射级次的相对衍射效率。证明在分别以平面和介质分界面为界对闪耀光栅运用扩展标量理论时,得到的相对衍射效率公式不同,但是得到的最优化深度和闪耀波长相同,并给出了相应的显式表达式。以特定参数的闪耀光栅为例,分别将两种相对衍射效率公式与严格耦合波理论进行了比较,结果表明,两种公式差距很小,且均和严格耦合波理论结果符合得很好。

关键词： 光纤光栅   光纤复合架空地线   随机森林   异常振动  

摘要： 基于光纤光栅的OPGW异常监测得到了广泛研究,但异常检测数据在分类识别判断是否为正常信号和虚假信号上存在较大困难,针对上述问题,研究了基于改进型的网格搜索法进行随机森林分类。首先在理论上构建分类识别模型,通过粒子群算法迭代寻找最优分类解;然后将监测数据分为多帧训练集、测试集和验证集,分别实现传统随机森林算法、网格搜索随机森林算法和改进型网格搜索随机森林算法对异常振动分类识别;最后利用异常信号识别准确率和精确度具体量化三种算法对比结果。实际分类计算结果表明,所研究的改进型网格搜索随机森林算法在测试集异常信号识别准确率可达98.56%,验证集异常信号识别准确率可达99.56%,证明了方法的有效性,对OPGW光缆异常振动分类识别具有实际意义。

关键词： 图像融合   结构张量   海洋捕食者算法   三维PET/MRI   相位一致性  

摘要： 将核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)与正电子发射断层成像(positron emission computed tomography,PET)进行融合,可以实现阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的预防与诊断.提出了基于3D ISobel与双目标海洋捕食者的结构张量(ISobel and double-objective marine predator algorithm based on structure tensor,IST)分解算法,提高了分解的可靠性与稳定性,使细节信息充分表达.提出了联合三维拉普拉斯加权能量的迹值相位一致性(joint weight sum of 3d energy and modified laplacian and trace phase congruency,ETPC)的边缘区融合规则,充分描述了融合图像局部区域特征分布.融合结果表明,基于改进结构张量的三维PET/MRI图像融合算法解决了结构张量分解欠缺可靠性、融合图像细节信息不充分、局部特征描述不完善的问题,在主观评价和客观评价方面都要优于其他的空间域和变换域的融合方法.

关键词： 传感器   加速度传感器   光纤布拉格光栅   中高频   轴承   柔性铰链  

摘要： 为实现中高频振动信号的测量,本文设计了一种基于轴承和柔性铰链结构的光纤布拉格光栅加速度传感器。首先,基于理论力学模型推导出其固有频率、灵敏度与结构参数的数学模型,然后进行结构优化设计,并制作了传感器实物。在此基础上,对所设计传感器动态特性进行有限元仿真和实验测试。研究结果表明:传感器工作频率为10~1200 Hz,加速度灵敏度达17.25 pm/g,测量误差小于0.3 g,线性度大于0.99,重复性误差为2.33%,且能实现温度补偿。

关键词： 医院检查   五年级   期末考试   请假  

摘要： 小希是我们班的一个男孩,六年级的他成绩中等,性格十分内向,不自信,喜欢独来独往。临近期末,小希开始请假。最初是由于感冒发烧在医院隔离了十几天,而返校两三天后又开始请假,反反复复将近一个月的时间。我开始感觉不太对劲,回想五年级期末考试前他也有过请假的情况,便赶紧与其家长联系了解情况。家长告诉我,小希一上学就说头疼或肚子疼,去医院检查也没发现什么问题。他们也不知道如何是好。

关键词： 女生宿舍   电工原理   夏培肃   巨细无遗   求学经历   数理基础   期末考试   教室  

摘要： 夏培肃的数理基础非常扎实,惯于条理清晰、逻辑严密的论证。这些都与她的求学经历有关。夏培肃上大学时,有一门基础课程叫“电工原理”,听课的人很多,由于女生宿舍离教室很远,她赶到时常常没有座位,只能站在教室后面听课。期末考试的时候,她虽然及格了,但是自己对这种似懂非懂的状态很不满意,于是下定决心重学一遍。在重修课程的那段时间里,她放弃吃早饭,早早去教室抢座位,坚持了一个学期。最终完全听懂了老师的讲授,期末也考了90多分。

关键词： 飞秒激光   光纤布拉格光栅   工作曲线   退火   高温测量  

摘要： 为了实现高温环境下温度的准确测量,利用飞秒激光制备的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Gratings,FBG)杰出的热稳定性,提出一种基于飞秒光纤光栅的高温测量方法。利用光纤热光系数、热膨胀系数与温度之间的依赖关系,建立了FBG中心波长-温度模型;由于该模型不存在解析解,利用单点中心波长-温度特解和四次多项式拟合温度-中心波长工作曲线。基于该工作曲线和预退火(1000℃,20 h)FBG在常温至900℃范围内进行温度测量实验,结果表明最大测量偏差不超过±2℃。本方法仅需标定单点中心波长-温度即可实现宽温度范围内的温度准确测量,简洁有效,在航空航天、核电冶金等领域中具有重要的研究和应用价值。

关键词： 伺服控制系统   角度位置反馈装置   精密仪器   圆光栅测角精度   误差补偿模型   硬件补偿   谐波函数  

摘要： 误差补偿是提高圆光栅测角精度的常用手段。一些机床和精密仪器由于没有位置测量元件误差补偿功能,无法进行圆光栅的误差在线补偿。针对这一问题,提出了一种中继式的圆光栅测角误差实时补偿方法。首先,分析了圆光栅测角误差的补偿原理,建立了谐波拟合函数和圆光栅测角误差补偿模型;然后,进行了误差补偿模块的硬件选型,设计了以差分芯片为核心的信号转换电路,包括差分信号转单端信号电路和单端信号转差分信号电路,开发了误差补偿模块的嵌入式软件,将所设计的误差补偿模块插入到圆光栅的信号输出通道,建立了基于中继式误差补偿模块的试验系统;最后,采用雷尼绍校准装置采集了圆光栅的原始误差数据,使用谐波函数对测角误差数据进行了拟合,应用误差补偿模型,利用误差补偿硬件模块,对圆光栅测角误差进行了在线补偿试验。研究结果表明:对测角误差最大值为134.59″的圆光栅进行补偿后,其误差最大值可减小到12.62″,可见采用误差实时补偿方法可以显著提高圆光栅测角精度。