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关键词： 磁致旋光效应   实验   费尔德常数  

摘要： 针对目前高校开设的磁致旋光效应实验中存在的不足,将相关实验公式进一步推导,得到同种旋光玻璃的费尔德常数和入射光波波长的数学关系,并将其扩充到实验中,使得该实验项目在内容设计上更加饱满、严谨和完善。

关键词： 耦合张量   稀疏阵列   波达方向估计  

摘要： 传统基于张量分解的稀疏阵列波达方向(direction of arrival,DOA)估计,通常将协方差矩阵直接进行划分来构建满秩张量,但这种方法没有考虑数据间的结构信息,使得信息利用不充分。针对这一问题,提出了一种基于数据间耦合关系的张量分解算法。根据信息间的结构特点,构建在俯仰和方位维度能分别利用耦合特性的两个三阶张量。通过张量分解从中估计出两组角度值,将其中利用耦合特性估计出的角度值作为DOA值,伴随产生的估计值用作角度匹配。仿真结果验证了所提算法可进一步提升对数据间耦合信息的利用,有效提高二维DOA估计的精度。

关键词： 地下矿山   巷道三维建模   张量坐标转换   弧形巷道   交叉巷道  

摘要： 巷道三维建模对实现矿山数字化、信息化及智能化意义重大。考虑巷道断面特征节点坐标计算常受限于坐标系的选择,引入张量运算法则,确定笛卡尔新旧坐标系转换关系。通过细化任意三心拱巷道断面特征节点,并利用断面底板中点及断面参数建立巷道三维建模算法。利用包含张量计算模块的Python语言编译计算代码,并导入以Python为脚本语言的开源动画软件Blender,实现了基于该算法的巷道三维可视化。结果表明,该算法可实现巷道断面特征节点的精确计算,并可快速建立任意方位巷道,且适用于圆弧巷道及交叉巷道的圆滑处理,对智慧矿山巷道特征提取具有一定的借鉴意义。

关键词： 非线性波动方程   时间周期解   Lyapunov-Schmidt约化  

摘要： 本文考虑具有小振幅时间周期外力项的非线性波动方程的Dirichlet边值问题,关注其时间周期解的存在性。结合Lyapunov-Schmidt约化、隐函数定理和压缩映象原理,我们证明当外力频率满足一个特定的Diophantine型的非共振条件时,方程存在相同频率的时间周期解。进一步地,对所得的周期解,我们将建立其在Sobolev意义下与古典意义下的正则性结论。最后,我们还将给出在方程的静态平衡点附近周期解的局部唯一性。

关键词： 光纤光学   甲烷体积分数   长周期光纤光栅   色散转折点   模式转换   反向传播神经网络  

摘要： 结合笼形分子(Cryptophane-E)对甲烷气体的选择性吸收特性,提出了一种基于双层薄膜的高灵敏度长周期光纤光栅(LPFG)甲烷体积分数传感器。通过减小包层直径使低阶包层模式LP_(06)工作在色散转折点(DTP)附近,并在光纤表面涂覆厚度经过优化的TiO_(2)薄膜,以确保包层模式LP_(06)在模式转换(MT)区内与纤芯模式LP01耦合,从而显著提高了LPFG的折射率灵敏度。由于甲烷气体分子会改变最外层Cryptophane-E薄膜的材料折射率,进而改变包层模式的有效折射率,因此通过监测共振波长的移动即可实现对甲烷气体体积分数的测量。在DTP和MT效应的共同作用下,当甲烷气体体积分数从0%变化到3.5%时,所提的LPFG传感器平均灵敏度高达249.6 nm/%。此外,针对本传感器在不同甲烷体积分数下的非线性响应特征,设计了反向传播(BP)神经网络信号解调算法。研究结果表明:在甲烷气体体积分数变化范围内,其最大预测误差为0.008%,该传感器良好的性能使其在煤矿安全监测等领域具有潜在的应用价值。

关键词： 机器人传感器   光纤Bragg光栅   力触觉传感   生命体征检测   分布式柔性传感器  

摘要： 在微创手术等现代医疗过程中普遍存在力触觉反馈缺失、健康体征监测系统有待完善和提升等问题,使得力触觉感知成为了机器人领域中热门的研究方向。传统的电学类传感器存在明显的体积大和生物相容性差等问题,难以直接应用于微创手术等场景。光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术因其抗电磁干扰能力强、生物相容性高、宽带宽和尺寸小等特点,正被广泛应用于健康医疗领域。主要介绍了FBG力觉传感器的工作原理及其传感特性,详细叙述了国内外基于FBG的力触觉传感器在健康医疗方面的研究现状和应用情况,并展望了光纤光栅式力觉传感技术在健康医疗领域的发展趋势。

关键词： 光纤布拉格光栅   流量计   高衰减光纤   灵敏度  

摘要： 为了发展全光学流量测量技术,提出了一种基于掺钴高衰减光纤的光纤光栅热线式流量计。通过解调光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)中心波长进行流量测量,具体包括传感器制作、温度传感特性测定和流量测量实验。结果表明,基于衰减系数为8.9 dB/cm、工作波长约为1480 nm的掺钴光纤的FBG具有10.3 pm/℃的温度灵敏度;流量计在400~3700 L/h液体流量范围内可高重复性地实现测量;流量--FBG中心波长遵循特定非线性函数计算模型;流量计的平均灵敏度约为0.15 pm/(L·h^(-1)),低流速下灵敏度最高可达到1 pm/(L·h^(-1))。所提出的流量计丰富了光纤光栅用于液体流量测量的研究。设计中采用了掺钴高衰减光纤自发热和单端毛细管封装,为流量传感器的全光学化、微型化和高灵敏度发展提供了新思路。

关键词： 改扩建工程   路基拼宽   光纤光栅传感器   沉降观测   沉降差  

摘要： 新老路基拼接过程中差异沉降是施工质量控制的重点。传统差异沉降监测采用水准仪或电磁传感器,工效低,准确性差。本文研究光纤光栅传感器原理和技术优势,并将其与电磁传感器、水准仪观测法进行对比,结果表明:光纤光栅传感器能敏感地捕捉路基路面微小变形,并可随时获取海量数据进行分析,观测数据变异系数小、数据无损失、零点漂移小、准确度高,且埋置于路基路面后能长期使用,具有较高的使用耐久性,对路基沉降观测技术领域具有较好的推广价值。

关键词： FBG传感器   螺栓松转角度   螺栓松动监测   分布式监测  

摘要： 针对大型结构中螺栓联接件用量多、分布跨度大、松动难以监测的问题,提出一种基于光纤光栅传感的螺栓松动监测方法,利用光纤光栅传感器监测螺栓松动过程中松转角的变化,进而实现对螺栓联接状态的监测。设计了一种适用于分布式多螺栓的级联式FBG螺栓联接状态监测传感器装置,采用光纤接头实现分布式多螺栓联接。通过理论计算分析,得到波长偏移与松转角的理论关系,确定最佳角度测量区间,建立进行螺栓松转角监测的实验装置。结果表明,传感器在45°~65°范围内存在很好的线性关系和灵敏度,波长偏移与松转角的灵敏度为108.11 pm/°,最小能测量0.38°的螺栓松转角度变化。作为螺栓松动监测的新方法,所提方法对实现大型结构中螺栓联接件分布式监测具有重大意义。

关键词： 光学器件   光栅   麦克风   垂直腔面发射激光器   微机电系统  

摘要： 研制了一种光栅干涉集成麦克风,其传感核心尺寸为0.93mm×0.34mm×2.50mm(体积小于0.8mm^(3)),并且具有基于波长调谐实现控制工作点的功能。针对光栅干涉仪集成化设计问题,系统分析了激光器发散角对麦克风性能的影响。提出了集成型光栅干涉仪的设计指导,制作出了光栅干涉集成麦克风探头,探头整体尺寸为10.0mm×10.0mm×2.5mm,并进行了实验测试。实验测试结果表明,该探头在50~300Hz的低频范围内具有平坦的频率响应曲线,灵敏度为-33.11dBV/Pa@251.2Hz,在低频噪声监测领域有着广阔的应用前景。