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关键词： 光纤   形态传感   曲率   光栅   多芯光纤  

摘要： 光纤形态传感技术是解决柔性体形态测量、光电缆实时形态跟踪、医疗介入针轨迹实时跟踪等3D形态恢复问题的创新型技术方案。光纤形态传感技术以光纤作为敏感元件,传感器具有结构简单、易于嵌入安装、测量不需要视觉接触、耐腐蚀,以及抗电磁干扰等优点,适用于水下、地下等复杂环境中的大尺度结构形态测量。近年来,光纤形态传感器受到了越来越多的关注,文章综述了光纤形态传感技术的最新研究进展,以一维曲率传感器、全向型曲率传感器和空间形态传感器为线索,介绍了各阶段传感器的研究现状以及面临的挑战。

关键词： 移动边界域   退化波动方程   有限差分法  

摘要： 为了研究移动边界域上一类退化波动方程的高精度数值计算格式,本文采用有限差分法对其进行数值模拟.对时间方向采用二阶中心差分格式进行数值离散,对空间方向分别采用二阶中心差分格式、基于待定系数法的四阶差分格式进行数值离散.利用Taylor展开式对首个时间层及固定边界处的数值计算过程进行特殊处理:当空间方向的数值离散格式采用二阶中心差分格式时,对移动边界处采用三角形网格以及相应的数值离散格式进行求解;当空间方向的数值离散格式采用四阶差分格式时,对移动边界处采用相应的数值离散形式进行求解.数值实验结果验证了这2种数值求解格式在解决此类问题时的有效性,且空间四阶精度差分格式比空间二阶精度差分格式的解具有更高的精确性.

关键词： 光纤传感器   光纤布拉格光栅   包层模   应变   温度  

摘要： 为解决当前光纤光栅制备灵活性较低,以及测量中不利于实现分布式波分复用的问题,提出了一种于基于逐点法刻写的偏芯光纤布拉格光栅传感器(eccentric fiber Bragg grating,EFBG)。采用飞秒激光(femtosecond laser,FSL)逐点刻写技术,光栅刻写位置垂直偏离光纤中心3μm,光栅长度为5 mm,光栅中心波长为1633 nm。不同于传统光纤光栅,偏芯结构的光栅可以激发出较宽的包层模共振范围,通过分析包层模共振峰的波长漂移量,表征施加的应变大小或温度高低。实验结果表明,应变测量范围在0—500με时,包层模灵敏度为0.98 pm/με,温度测量范围在30—80℃时,包层模灵敏度为10.89 pm/℃,并且包层模灵敏度相比芯模灵敏度数值相差较小,从而可以实现应变或温度的传感测量。

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。