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关键词： 硅基光子学   光栅耦合技术   光学传感芯片   环境检测  

摘要： 随着光子芯片技术的快速发展,先进的光电芯片测试系统受到越来越多的研究关注。然而,现有光子芯片测试系统主要针对通信芯片的需求开发,缺少对环境参量的控制功能,难以满足传感芯片的研发需求。本文报道了一种基于光栅耦合技术的光子芯片传感测试系统,可以实现光栅自动耦合、环境控制与感知、数据处理与交互等功能,并利用此系统完成了基于微环谐振腔光学芯片的气体浓度传感与温度传感实验。结果表明,在常温常压条件下,此系统可以对浓度为20%~80%之间的CO_(2)气体进行检测,灵敏度可以达到0.152 GHz/%(2.113 pm/%),同时可以对30℃~35℃之间的环境温度进行检测,灵敏度为4.996 GHz/℃(74.891 pm/℃)。本工作为光学传感芯片的研发提供了快速高效的技术手段。

关键词： 脊髓型颈椎退行性疾病   扩散张量成像   脊髓损伤  

摘要： 目的:分析脊髓型颈椎退行性疾病(DCM)患者术后扩散张量成像(DTI)的参数特点及其价值。方法:选择2019年3月至2020年3月首都医科大学附属北京积水潭医院行颈后路椎管扩大成形术的59例DCM患者(DCM组),于2020年12月至2021年4月进行本研究。于2020年12月至2021年1月招募21名健康志愿者(健康对照组)。测量两组C2/3~C6/7椎间盘节段的DTI参数,包括各向异性分数(FA)、平均扩散系数(MD)、轴向扩散系数(AD)、径向扩散系数(RD),并进行比较。记录DCM患者颈椎JOA评分,并分析DTI参数与颈椎JOA评分之间的相关性。结果:与健康对照组相应节段比较,DCM组患者脊髓受压最严重(LMC)节段AD、RD、MD均升高,FA降低,且差异均有统计学意义(P均<0.05)。与脊髓内无T2加权像高信号的DCM患者相比,脊髓内存在T2加权像高信号的DCM患者AD、RD、MD更高,FA更低,且差异均有统计学意义(P均<0.05)。与脊髓横截面积(CSA)未减小的DCM患者相比,CSA减小的DCM患者RD、MD更高,FA更低,且差异均有统计学意义(P均<0.05),而AD的差异则无统计学意义(P>0.05)。DCM患者LMC节段FA与颈椎JOA评分呈显著正相关(r=0.429,P<0.001),RD、MD与颈椎JOA评分呈显著负相关(r=-0.461、-0.461,P均<0.001)。结论:DTI检查能够反映DCM患者术后脊髓的病理改变。DTI参数尤其是FA、MD、RD有望成为脊髓损伤评估的客观指标。

关键词： 布拉格光纤光栅   温度传感器   毛细管   磁控溅射   电镀   封装结构  

摘要： 采用毛细钢管对布拉格光纤光栅(FBG)封装有保护和温度增敏的效果。FBG和毛细钢管之间一般采用环氧胶连接,这会影响传感器的灵敏性和可靠性。为此,提出了一种基于磁控溅射和电镀相结合的毛细钢管封装工艺。首先在裸FBG上磁控溅射镍金属导电层,然后用电镀工艺将光纤和毛细钢管的两端固定连接。电镀连接层表面光滑,没有明显缺陷。相较于胶粘封装,使用电镀封装的FBG温度传感器在25~95℃的温度范围内具有优异的线性度。封装结构的温度传感灵敏度是裸FBG的2.63倍。结果表明,毛细钢管电镀封装结构不仅可以提高温度传感灵敏度,还能在高温下具有稳定的传感性能。

关键词： 光纤光栅传感器   位移测量误差   误差校准   小波阈值   BP神经网络  

摘要： 在光纤光栅干涉传感器的位移测量中,受外界的振动或电磁等环境干扰因素的影响,对传感器的测量结果造成波动或误差。为了提高光纤光栅干涉传感器位移测量的效率,保证测量的准确性,提出光纤光栅干涉传感器位移测量误差高精度校准方法。通过分析光纤光栅干涉传感器的位移测量原理,获取位移测量数据;采用小波阈值方法,对位移测量数据去噪和平滑处理;利用反向传播(Back Propagation,BP)神经网络,对去噪后位移测量数据中误差数据高精度校准。实验结果表明,所提方法在降低误差校准计算复杂度的同时,能够有效提高误差校准精度、效率和运行稳定性。

关键词： 本体聚合   丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂   相转变   动力学   力学性能  

摘要： 本体法合成丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂具有环境友好的优势,然而引发体系以及本体法中的相转变和接枝过程会对ABS成品性能产生影响。采用本体法合成ABS树脂,研究了不同引发剂(偶氮二异丁腈)、链转移剂(叔十二烷基硫醇)、溶剂(乙苯)用量对本体聚合相转变动力学过程和相转变过程的影响。通过衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)分析了本体聚合相转变过程中的ABS树脂结构,对比力学性能。结果表明,相转变中的接枝行为会影响聚合速率,适量的引发剂、链转移剂和溶剂(质量分数分别为0.06%,0.30%和20%)有利于相转变过程中的接枝过程,ATR-FTIR分析相转变过程接枝相的苯乙烯的苯环和丙烯腈的腈基峰强度明显增加,同时获得综合性能最佳的ABS树脂。然而链转移剂过量时,ABS中的丙烯腈单体会受到影响。

关键词： 传感器   亚波长光栅   振动传感器   波导共振   柔性光学膜  

摘要： 提出一种基于亚波长光栅的柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)多层PTP(PDMS-TiO_(2)-PDMS)结构的传感器。该器件通过感知外界振动引起的光栅周期变化所导致的波导共振波长变化实现传感。利用电磁波有限元方法优化光栅结构以获得最深的共振谷和最高的反射峰。运用模板复制、镀膜和复合封装制备工艺完成PTP结构制备,进而完成传感器制备。静态实验结果表明,此传感器对温湿度不敏感。在杨氏模量为1.70~2.46 MPa的情况下,应变灵敏度为12.34 nm/%,应变量程为-3.15%~8.10%,应力量程为-79.48~161.90 kPa,理论可测振动加速度量程为-362.22~890.69 m/s^(2)。在断路器设备上的振动测试结果证明了该传感器工作原理的有效性,为新型光学式振动传感器提供了切实可行的新方案。

关键词： 光纤布拉格光栅   振动传感器   高灵敏度   宽频段  

摘要： 针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先建立了传感单元的结构模型,通过力矩平衡方程,得出了影响传感器灵敏度和固有频率的因素,然后使用Ansys与SolidWorks联合仿真,优化了传感器结构参数,最后制作了传感器实物,搭建封装和测试系统完成封装和特性测试。实验结果表明:两个传感单元的谐振峰位于650Hz和925Hz,分别与传感单元2和传感单元1的“工作区”互补,将工作频率范围扩展到0~1500Hz,灵敏度优于410.4pm/g,测量分辨率为0.16mg。文中所设计的传感器具有灵敏度高、工作频段宽等优点,为微振动监测提供新的技术手段。

关键词： 振镜电机   光栅传感器   电子细分   CPLD   角度测试平台  

摘要： 高精度激光扫描光栅电机的细分系统多数采用的是细分芯片的方案,具有可替代性差,细分精度不高的问题;同时目前国内振镜电机产品中很少有直接使用自主细分方案的光栅电机,因此,本设计基于金海创公司某型扫描电机重新设计了适配圆光栅传感器的电机,细化了传感器的安装方案;自主设计了光栅传感器的调理采集电路,并利用CPLD技术来实现传感器信号的采集及电子细分,在电子细分算法中,区分粗细分与精细分过程,通过构造正切函数的数据表来快速查询光栅位置,实现了单周期4 096倍电子细分的能力;最后设计了高精度角度步进平台上机采集系统,使用测试平台对所设计的光栅电机进行实际测试,测试结果达到了预计目标,具有很好的实用开发价值。

关键词： 公理化的矩阵半张量积   超矩阵   保维数矩阵半张量积   非方矩阵的Cayley-Hamilton定理  

摘要： 本文给出矩阵半张量积的一个公理化框架,它包括矩阵–矩阵半张量积、矩阵–向量半张量积和向量–向量半张量积.首先,对目前通用的各类矩阵半张量积的基本性质与应用做一个综述性的回顾.然后,介绍一种新近出现的矩阵半张量积,即保维数矩阵半张量积.跟普通矩阵乘法一样,它是多功能的,即它可同时实现矩阵–矩阵乘积、矩阵–向量乘积和向量–向量乘积这3种功能.最后,本文介绍保维数矩阵半张量积的一些代数性质,包括非方矩阵的Cayley-Hamilton定理,非方矩阵的特征值、特征向量等.

关键词： 高中物理   磨课   学生核心素养   知识创新   全反射   创新意识   创新人才   常规课堂  

摘要： “创新”是一个民族不断发展壮大的灵魂,是中华民族伟大复兴道路上的不竭力量,教育是知识创新、传播和应用的主要载体,也是培育创新精神和创新人才的摇篮。中学阶段的创新意识是培养学生核心素养的重要路径,如果教学能对学生的创新意识。