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关键词： 光纤布拉格光栅   多点压力测量   凹槽尺寸优化  

摘要： 采用在平板表面开槽并铺设具有布拉格光栅的裸光纤来测量平板的表面压力,利用平板表面弯曲路径的凹槽,使裸光纤各测量点能实现独立测量;研究了粘贴剂弹性模量和凹槽尺寸对压力灵敏度的影响,利用有限元仿真验证了光纤平均轴向应变和平均压力值之间的良好的线性关系,得出可以利用光纤平均轴向应变来对平板上多点的平均压力进行测量的结论。

关键词： 大容量光栅阵列   温度传感   公路隧道   火灾监测  

摘要： 火灾监测系统是公路隧道安全运营的重要保障。文中以莆炎高速三明段公路隧道项目为例,阐述大容量光栅阵列温度传感系统的部署运行方式和报警算法设计。现场模拟测试结果表明,大容量光栅阵列测温火灾报警系统对隧道内环境异常升温情况的报警率为100%,定位精度≤5 m。通过将大容量光栅阵列技术与全同光栅技术和逐点光栅技术进行比较,说明这一新技术在工程应用中的优势。

摘要： 为了解决由于飞秒激光脉冲在光纤中传输的色散效应导致了太赫兹波泵浦效率低的问题，针对太赫兹时域光谱系统中飞秒激光脉冲的色散特性，本文通过理论分析建立了角色散与时域色散的数学模型并采用光线追迹法数值模拟了在三种不同的光栅常数下光栅对间距及系统光路入射角对其色散补偿效果的影响。结果表明，在给定光栅常数的情况下，系统的色散随光栅对间距增大而增大；选取不同光栅常数则随入射角变化色散量变化趋势不同，但总体色散量随光栅常数增大呈上升趋势。从而从间距、入射角两方面验证了选取1200/mm光栅的合理性。最终，通过实验证明了光栅对的脉冲压缩效果，满足太赫兹时域光谱系统对脉冲压缩的要求。

关键词： Fiber Bragg grating (FBG)   Finite difference time domain   Gold nanoshell (AuNS)   Localized surface plasmon resonance (LSPR)   Refractive index (RI)  

摘要： Based on the localized surface plasmon resonance (LSPR) effect of the large-sized gold nanoshells (AuNS), the principle and characteristics of fiber Bragg grating (FBG) LSPR refractive index (RI) sensor was studied. The physical mechanism of the RI sensitivity enhancement of the AuNS for the sensor was studied by the finite difference time domain method. The LSPR RI sensor based on the etched fiber Bragg grating (eFBG) was constructed, and the response spectra under different surrounding refractive index (SRI) environments were obtained. The experimental results show that the intensity-based RI sensitivity of the eFBG-LSPR sensor was -72.33 dB/RIU, which was 61.3 times higher than that of eFBG, verifying the validation of the theoretical analysis. The proposed sensor has good application prospects in the fields of biochemical sensing and environmental monitoring. © 2022, The Editorial Department of Journal of Optoelectronics•Laser. All right reserved.

关键词： 多视图聚类   马尔可夫链   低秩张量  

摘要： 针对现有鲁棒图学习忽略多视图间的互补信息和高阶相关性问题,提出一种面向多视图聚类的低秩张量表示学习(LRTRL-MVC)算法。利用鲁棒主成分分析的思想,在去除噪声的干净数据上计算各视图的鲁棒图和转移概率矩阵,然后构建一个包含各视图马尔可夫转移概率矩阵的张量,采用基于张量奇异值分解的核范数来确保目标张量的低秩性质。利用迭代最优化算法求解,将求得的低秩张量作为马尔可夫谱聚类算法的输入得到最终聚类结果。在4个不同类型的公开标准数据集BBCSport、NGs、Yale和MSRCv1上进行实验并与相关的最好多视图聚类算法进行对比,结果表明在3个聚类度量标准下,所提算法的聚类结果均高于其他对比算法。

关键词： 数据修复   规则化均值   时空张量   智能电网大数据  

摘要： 完整准确的运行数据是充分利用智能电网大数据的基础。针对当前配电网由于传感器不稳定等问题造成数据缺失问题,研究了一种基于张量分解理论的10 kV配电网电压数据修复方法。该方法首先提出了利用线路拓扑结构、时序数据和相似日数据构建时空张量的策略,充分挖掘现有数据中的内在关系,针对张量缺失使用规则化均值的方法进行初始化,利用贝叶斯CP分解张量并恢复缺失数据,以完成数据修复的目的,进而提高配电网电压数据的质量。算例结果表明:所提方法可以有效修复缺失数据,数据误差在0.5%以下。

关键词： 传感器   光纤传感器   湿度传感器   聚酰亚胺   湿敏材料  

摘要： 提出了一种以聚酰亚胺(PI)为湿敏材料的FBG湿度传感器。首先,在PI毛细管内灌注PI溶液,以在光纤布拉格光栅(FBG)表面实现均匀涂膜。然后,用偶联剂增强湿敏材料和光栅之间的粘结。最后,制作了三组不同厚度和长度的湿度传感器,测试了其湿度传感特性和温度交叉敏感特性。实验结果表明,PI薄膜越厚,湿度传感器的拟合度越低,灵敏度越高,薄膜厚度为0.13 mm的FBG湿度传感器灵敏度为5.5 pm/%RH、量程为30%RH~98%RH、拟合度为0.99、非线性误差为2%,具有良好的可操作性、推广性和适用性。

关键词： 衍射   表面增强拉曼光谱基底   有限差分时域法   光栅   纳米颗粒  

摘要： 从提高表面增强拉曼光谱(SERS)基底的增强效果出发,设计了光栅/纳米颗粒复合结构,通过有限差分时域法(FDTD)对复合结构的消光特性和光场分布进行了仿真,并对光栅的传播表面等离子体(PSP)和纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)之间的耦合效应进行了讨论。在两种不同分布密度的金纳米颗粒阵列(间隙分别为2 nm和6 nm)的LSPR共振波长已知的前提下,基于LSPR和PSP之间的共振波长匹配原则,并令光栅衍射光PSP波矢和LSPR波矢在x轴方向上的分量一致,设计了两种周期的金光栅与相应的金纳米颗粒阵列分别匹配。光栅被入射平面波激发后产生的PSP又激发了纳米颗粒的LSPR,FDTD仿真表明,在633 nm激发下,光栅/颗粒复合基底上颗粒间隙处最大电场强度的平方比相应颗粒阵列提高一个数量级。同时,与平面波直接激发LSPR不同,通过PSP激发的LSPR复合结构中颗粒周围的电场强度在得到提升的同时,热点区域的分布更加广泛,从而可使得更多的被探测分子处于高增强区域中,这对于提高滴加于此基底上的被探测分子的整体SERS信号强度非常有利。

关键词： 椭球模型重构   张量表征   面裂隙结构   CT扫描   煤岩  

摘要： CT扫描技术为观测煤岩内部裂隙提供了重要手段,然而由于煤岩CT扫描裂隙场的高度复杂性,对其精确定量描述一直是行业内十分困难的问题。通过CT扫描发现,煤岩内部裂隙结构以面裂隙为主,因此针对CT扫描获得的煤岩面裂隙结构,提出了一种基于椭球模型的解决方案:首先将煤岩CT扫描获得的面裂隙结构离散为三角形面网格,在Geomagic Wrap软件中对三角形面网格进行简化和修复,得到一系列三角形裂隙面代替原有的裂隙结构;然后采用一种特殊的面椭球,即旋转扁椭球,拟合每一个三角形面裂隙,据此实现对整个裂隙结构的椭球模型重构,详细给出了二维空间和三维空间中面椭球重构的控制方程及求解策略,并验证了求解策略的可行性,给出了椭球模型重构CT扫描裂隙场的精度分析;最后利用重构的椭球形裂隙场,分别设计面裂隙方向张量与面裂隙组构张量,定量表征煤岩CT扫描面裂隙结构,同时给出了针对面裂隙方向张量与组构张量的简便计算方法。对于裂隙张量表征理论的应用,选取了简单面裂隙结构、CT扫描获得的真实复杂裂隙结构、真实裂隙场的演化过程等3个具体案例,验证了裂隙张量理论对煤岩复杂裂隙结构的描述能力,并阐明了其与孔隙率、分形维数描述方法之间的异同。关于椭球模型重构方法的应用,除了有助于裂隙结构的定量表征,还介绍了其在裂隙煤岩等效弹性模量预测理论方面的应用前景,并通过数值模拟分析初步验证了理论公式的适用性。