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关键词： 瓦斯抽采   钻孔塌孔   塌孔监测   表征模型   相似模拟  

摘要： 我国煤层赋存条件复杂多变,瓦斯灾害严重。受地应力影响,矿井瓦斯抽采钻孔易塌孔变形,严重影响瓦斯治理效果,然而目前针对钻孔塌孔情况的监测手段少之又少,无法进行针对性的钻孔修复。本论文以此为背景,应用光纤光栅智能传感技术监测钻孔内部塌孔情况,通过查阅大量文献,在前人研究的基础上,综合采用理论分析、塌孔表征实验、物理相似模拟实验、现场试验相结合的研究方法,对光纤光栅塌孔监测技术及应用开展研究。本论文的主要研究工作如下。(1)光纤布拉格光栅能够通过测量波长偏移量,实现对温度、应力等物理量的监测,本论文中所选的光栅封装方式为表面粘贴式。通过构建光纤光栅、粘贴层和基体材料的应变分析模型,解算出表贴式光纤光栅传感器实际应用中由基体材料到光纤光栅测点的应变传递效率公式,为实验参数测定奠定理论基础。可通过光栅测量波长偏移量表征钻孔塌落煤量,同时根据光栅测点布置位置,确定钻孔塌孔的大致位置。(2)设计钻孔塌孔表征实验,将漳村煤矿2802工作面进风巷取得的煤样简单破碎后,用于模拟钻孔内真实塌落煤体形态。设置三组试验,分别将光纤光栅测点分别偏转0°、90°、180°,通过模拟钻孔内塌孔情况,得出塌落煤量与各组测量波长偏移量之间的线性关系。(3)综合考虑光栅测点的保护及监测数据准确度,基于塌孔表征实验数据,构建光栅测量波长偏移量与塌落煤量及抽采流量之间的对应关系,以抽采流量衰减比率作为塌孔评判标准,以测量波长偏移量表征塌落煤量,将钻孔塌孔严重程度分为三个等级:Ⅰ级塌孔抽采流量衰减小于1 0%,光栅测量波长偏移量小于19.6pm,塌落煤量至少59.2g;Ⅱ级塌孔抽采流量衰减间于10%-50%,光栅测量波长偏移量间于19.6-99.8pm,塌落煤量间于59.2-301.4g;Ⅲ级塌孔抽采流量衰减大于50%,光栅测量波长偏移量大于99.8pm,塌落煤量至少301.4g。(4)构建物理相似模拟实验,布置光栅测点和声发射传感器,监测钻孔塌孔情况和孔周裂隙发育情况。在应力加载情况下,对比各测点光栅测量波长偏移量突变点位与声发射检测数据激增段,基本能够一一对应,验证了光纤光栅监测塌孔位置的准确性。(5)在漳村煤矿2802工作面选取5个钻孔开展塌孔监测技术现场试验,持续监测30天钻孔塌孔情况及钻孔抽采数据。在钻孔钻进完成后,监测的钻孔中,2号、5号钻孔成孔效果较好,能长时间保持较好的瓦斯抽采效率;而1号、3号、4号钻孔出现了退钻即塌孔的情况,塌孔等级接近Ⅲ级塌孔,且在一个月的抽采工作完成后,塌孔现象更为严重,极大影响了钻孔抽采效果。针对监测钻孔的不同塌孔情况与不同塌孔深度,提出针对性的钻孔修复方案,综合统计监测钻孔修复前后的抽采数据,采用合适钻孔修复工艺后钻孔抽采纯量提升14.5%,钻孔修复效果明显。通过现场试验效果检验,塌孔监测结果可为瓦斯抽采钻孔失效修复提供有效的理论指导,有效解决了钻孔成孔后的塌孔情况监测难题,实现了对钻孔塌孔位置及塌落煤量的监测,对钻孔失效修复、钻孔易塌孔区段精准支护等有着很大的现实意义。

关键词： 光纤布拉格光栅   高折射率涂覆层   调谐灵敏度   调谐范围  

摘要： 波长可调谐光纤器件在传感和通信领域发挥着十分重要的作用，光纤布拉格光栅作为最常见的波长选择器件之一，是一种可以利用机械、磁光、全光、电光等方式调控的光纤窄带滤波器光纤结构，其具有体积尺寸和传输损耗都比较小，不受电磁干扰、灵敏度高等优点。本文以光纤模式理论和光栅耦合模理论为基础，研究了两种大范围可调谐的光纤布拉格光栅器件，深入探究了提高调谐灵敏度和调谐范围的原理和方法。本文主要内容如下：　　1）系统性介绍光纤布拉格光栅的相关知识，包括其研究现状、分类、调谐方式，理论分析模式理论和光纤布拉格光栅耦合模理论，并利用有限元法计算了光纤布拉格光栅中传输模式的模场分布和空间场分布。　　2）从理论上详细讨论了一种具有高折射率涂覆层的四层光纤布拉格光栅结构中的模式跳变现象，主要分析了模式跳变和模式重组对该结构光纤布拉格光栅调谐灵敏度的影响。研究表明：1.具有高折射率涂覆层的光纤光栅，当涂覆层折射率增加到某一特定点时会发生模式跳变现象，且涂覆层厚度越厚发生模式跳变所需的涂覆层折射率数值越小，在模式跳变区域内光纤布拉格光栅各阶模式对涂覆层折射率变化的响应灵敏度相对于模式跳变区域之外的响应灵敏度大大提高;2.在其他参数保持不变的情况下，光纤包层的厚度越小，光纤布拉格光栅对涂覆层折射率变化的响应灵敏度越高;3.在同一光纤布拉格光栅包层模中，传输模式阶数越高其灵敏度越大，可获得的调谐范围也就越大。另外我们进一步讨论了环境温度对具有高折射率涂覆层光纤布拉格光栅包层模谐振峰的影响，在综合考虑温度影响的情况下，我们设计了一种高折射率液晶包覆的温度不敏感电光可调谐光纤布拉格光栅结构，在外加电场4v/μm下，调谐范围可达39.995nm，且该结构在15-35℃变化范围内，其相应谐振峰的温度漂移灵敏度仅约为2pm/℃。　　3）理论设计并实验制备了一种磁流体包覆微纳光纤布拉格光栅结构，仿真计算结果表明：微纳米光纤布拉格光栅的直径越细，其调谐灵敏度越高且调谐范围越大。在理论计算的基础上，我们首先采用高温熔融拉锥工艺制备了不同直径的微纳光纤，然后利用紫外光曝光的方法在微纳光纤上刻写了布拉格光栅。实验测量结果表明：1.微纳光纤布拉格光栅的直径越小其衰减越大;2.在综合考虑器件调谐范围和衰减的情况下，我们选择直径为9.24μm微纳光纤布拉格光栅来制备磁光可调滤波器，在磁场强度为0-160mT范围，调谐灵敏度最高为38.75pm/mT，调谐范围达2.07nm。

关键词： 光纤电流传感器   法拉第效应   温度补偿   静态偏置   神经网络  

摘要： 光纤电流传感器具有受电磁干扰小、绝缘性能好、故障响应快、动态范围广、体积小、重量轻等优点,在发电机的故障检测和保护、高压输电网络故障检测、风力或太阳能发电网络计量和监测等方面有重要的应用价值。但由于磁光晶体容易受环境温度的影响,限制了磁光式电流传感器在实际工程中的应用。因此对磁光式光纤电流传感器的温度补偿方法进行研究,提高传感器精度,对实现其广泛应用具有重要意义。本文对磁光式光纤电流传感器的温度补偿方法进行了研究,完成的主要工作如下:1.提出了一种基于静态偏置的温度补偿方法。通过在传感头两端添加一对磁环,引入一个静态偏置磁场,理论和实验结果表明,仅需测量总磁场和偏置磁场引起的法拉第旋转角,即可实现温度补偿。2.设计和搭建了实验系统,对温度补偿方法进行了实验研究。研究结果表明,在-20℃-60℃的温度范围内,相对误差由补偿前的±8.0%降到了±2.0%。进一步校正法拉第晶体的非线性响应后,相对误差进一步减小到±1.0%。3.对温度补偿智能算法进行了研究。采用BP神经网络算法,通过优化参数,在-20℃-60℃的温度范围内,可将传感器的相对误差减小到±0.5%。

关键词： 支持张量机   tucker分解   小波核函数   fMRI数据  

摘要： 信息技术飞速发展,让维度更高、体量更大、结构更加复杂的数据正在加速产生,这也迫切地需要相对应的数据分析和数据挖掘技术的出现。其中,具有多个维度的张量数据便是典型的代表,其被广泛应用于诸多的研究领域,例如图像分类、医学辅助诊断、金融预测、遥感和故障诊断等。传统的处理方法都是将张量直接展开成向量并使用基于向量的方法进行处理,这无疑会破坏原始张量的数据结构。本文所研究的支持张量机则是在力求保留张量结构信息的基础上完成数据挖掘。本文深入讨论了支持张量机的理论和特点,分析了当前国内外在理论上的研究进展和支持张量机在诸多领域的应用情况。针对张量空间上的非线性分类问题提出了一种新的tucker-wavelet支持张量机模型,并将其应用到了基于功能性核磁共振影像（fMRI）数据的阿兹海默疾病的诊断任务中。本文的主要研究内容如下:（1）针对支持张量机的非线性分类问题,详细研究了核函数理论,讨论了当前几种张量核函数在保持原始张量的结构信息上的表现,提出了更具有一般性且适用于高阶张量的基于tucker分解的保持结构信息的核函数,建立了新的非线性支持张量机算法。为了验证新模型在张量数据上的分类性能,分别建立了二维和三维的数据集,与多个核函数和模型进行了对比实验,试验结果表明新模型在张量分类问题上具有优势。（2）为了能够进一步提升模型的性能,根据核函数理论,提出了一种基于tucker分解的新形式小波核函数。不仅从理论上论证了小波核函数的适用性,还在多个类型的数据集上进行了与多个核函数的对比试验。结果表明新的核函数在相同条件下表现更优。（3）将新的支持张量机模型运用在基于fMRI数据上的医学影像诊断任务中。首先从ADNI数据集中收集并建立了4个表示不同患病程度的数据集,然后对fMRI数据进行预处理,接着进行了对比试验和参数的敏感性分析。试验结果表明本文提出的tucker-wavelet支持张量机模型能够有效应用在实际的分类任务中,并表现出优秀的分类性能。

关键词： 光纤光栅(FBG)   温度   应变   振动   核反应器燃料棒  

摘要： 光纤光栅具有波长调制、绝对测量、抗光强扰动、不受电磁干扰等优点。其中,光纤光栅(Fiber Bragg grating,FBG)是发展最成熟的类型。目前,光纤光栅凭借生产工艺成熟、生产成本低、性能优良等优势,在电力、桥梁、航空航天、船舶等大型工程的监测中已广泛应用。本论文主要围绕核燃料反应堆监测工作开展。核反应堆作为一个危险系数极高的产业,一旦发现安全事故所造成的损失以及后果是无法估量的。当前的核反应器监测主要应用大量传统电学传感器点式探测;堆外物质探测以及计算机建模仿真等方式。这些方式都具有一定的局限性,而利用光纤光栅监测核反应器内的关键参数可以有效地解决目前各种监测手段的弊端。本论文研究中,搭建模拟核反应器系统,并将光纤光栅传感技术应用于其中的燃料棒的温度、应变及振动的同时监测,具体研究内容包括:(1)介绍了FBG的基本传感原理,光纤光栅目前的研究以及应用现状。同时也介绍了几种常见的核反应堆监测技术原理及应用。(2)研究FBG同时检测燃料棒温度-应变双参数的方法。对未封装的裸光纤光栅进行标定实验,两个裸光纤光栅的应变灵敏系数分别为0.875pm/με与0.87pm/με。然后对双光栅进行封装实验,将双FBG的其中一个封装在应变片上,使其对应变与温度影响同时敏感,另一个FBG穿过毛细管固定在燃料棒上,并留有一定的弯曲余量,标定它们的温度系数,分别为14.71pm/℃、12.21pm/℃。此封装中,固定在毛细管中的FBG不受应变,且温度灵敏度略有下降,应变片封装的FBG同时受温度、应变两个参数影响,双FBG温度、应变双系数均产生差异,由此可以带入温度-应变解耦方程解算温度和应变。实验结果表明,传感器的温度测量的最大误差为±1.4℃,平均误差为±0.74℃,达到预期效果。传感应变有一定应变损失,在应变补偿后0-3000με的传感范围中,应变变化趋势与理论值基本吻合,传感器应变测量的最大误差为±75.11με,平均误差为:±23.68με,能够用作应变传感。(3)基于FBG的燃料棒振动检测实验。振动校准仪对燃料棒施加振动信号,观察FBG中心波长变化,FBG中心波长的变化能够稳定反映出振动信号的变化规律,并且在采集的时域信号通过傅里叶变化后的频谱得到时域信号的一阶响应频率与振动校准仪所输入的信号基本一致。通过幅频响应以及加速度响应研究在不同频率、不同响应强度的情况下,传感器均能保持平坦以及线性的响应。幅频响应以及加速度响应均证明了光纤光栅结合燃料棒对振动信号传感的准确性和可靠性。(4)采用Lab VIEW平台开发了基于光纤光栅技术的燃料棒多参数检测系统的配套上位机软件。使用UDP网络协议采集光纤光栅解调仪发送的数据流,数据接收频率为1KHz,与解调仪传输速率保持一致。从数据流截取光栅波长数据进行字符转换为十进制波长数据。将标定的温度和应变灵敏度数值带入FBG温度-应变解耦公式,计算出温度、应变参量。监测振动信号需对数组进行频谱变换,在软件界面端,通过对数据的实时接收与处理,同时显示波长数据、温度、应变、频谱等波形图,并且能够导出为excel文件对数据进行存储。(5)搭建模拟核反应器工作环境的试验系统,模拟反应堆冷却液,制作了金属水槽,将燃料棒整个封装于水槽内,使传感器工作在液体环境中。重新封装双FBG传感器,使传感器处于密闭状态,进行温度、应变、振动监测实验。结果显示在液体环境下,传感器仍具有的良好的性能,在100-200℃的高温工作区,传感器的温度测量的最大误差为±0.84℃,平均误差约为±0.56℃。将应变传感封装方式由金属片粘贴改进为直接埋入式,克服了应变传递损失。在应变补偿后,0-2600με的传感范围中,传感器应变测量的最大误差为±20.35με,平均误差为:±8.81με,传感精度进一步提升。实验的振动响应较实验室环境较小,但仍能从频谱中判断出不同等级的振动响应以及水流大小,具有一定的工程应用价值,可通过后期研究提高传感灵敏度。

关键词： 粘弹性材料   分离变量法   分数阶导数   波动方程  

摘要： 薄膜振动问题一直都备受学者关注,经典的薄膜理论是建立在整数阶微积分上来刻画薄膜振动的波动方程,其在建模过程中忽略了材料记忆性的特征。本文针对粘弹性薄膜材料特征具有时间记忆性,提出了一种新的薄膜振动模型,解决了建立在整数阶微积分理论下波动方程无法准确刻画材料的时间记忆性难题。由于分数阶微积分模型所反应出来的性质与其整个发展史密切相关,本文基于分数阶微积分理论,针对粘弹性薄膜的自由振动开展了一些工作。具体内容如下:(1)首先将Westerlund提出的分数阶模型运用到粘弹性薄膜自由振动中,得到薄膜自由振动的分数阶波动方程。结合矩形和圆形薄膜初边界条件,建立粘弹性薄膜自由振动的场系方程。运用分离变量法,拉普拉斯变换对矩形薄膜波动方程进行求解。针对圆形薄膜几何特性,其边界为圆周,为便于求解,利用坐标转换,将平面直角坐标系下的二维波动方程转化为极坐标系下的波动方程,并进行求解。(2)结果表明:在矩形和圆形薄膜的自由振动中,体现影响时间因子的分数阶阶数?对振幅的影响非常明显。

关键词： 激光系统   体Bragg光栅   交叉矢量   近场滤波  

摘要： 中高频空间调制引起的非线性快速增长是高峰值功率激光系统发展的瓶颈问题之一。记录在光热敏折变玻璃中的体Bragg光栅具有优秀的角度选择能力和高衍射效率，成为实现高峰值功率激光近场光束质量管控的应用器件。目前已发展的近场光束质量管控技术需将数块体Bragg光栅器件级联应用，占用空间大且增加了系统的复杂度，不利于即插即用。此外，传统体Bragg光栅具有连续渐变的滤波函数，会引起光束中低频成分的过度损耗。本论文提出一种用于激光系统近场滤波的交叉矢量体Bragg光栅，具有传统体Bragg光栅滤波优点，同时可减少滤波系统中光栅的数量，降低调制难度，有利于体Bragg光栅近场滤波的工程应用，主要研究内容和结果如下:　　1.基于严格耦合波理论，推导了交叉矢量体Bragg光栅的耦合波方程，建立了透射式交叉矢量体Bragg光栅的衍射模型，并讨论了衍射光需要满足的布拉格条件，结果表明:在光栅矢量关于光轴对称的情况下，除01阶与10阶衍射光外，只有两衍射阶数相等的衍射光有可能满足双矢量的布拉格条件而被高效衍射，其余高阶衍射光无法满足布拉格条件而被透射。　　2.采用龙格库塔法求解了交叉矢量体Bragg光栅的耦合波方程，分析了交叉矢量体Bragg光栅的衍射特性，讨论了在不同入射条件及不同光栅结构参数下交叉矢量体Bragg光栅的衍射效率与角度选择性，结果表明:当交叉矢量关于光轴对称时，双矢量的衍射相对独立，光栅内光强随传输发生周期性变化，周期随折射率调制度增大而减小;峰值衍射效率主要受光栅厚度与折射率调制度匹配情况的影响;光栅周期和光栅矢量倾斜角决定角度选择性曲线衍射峰的半高全宽和峰值位置。当交叉矢量关于光轴非对称时，若入射光偏离布拉格条件，双矢量的衍射之间发生会干扰，光栅内光强分布不再具有周期性，且随传输愈发偏离满足布拉格条件入射时的强度分布，一阶衍射光的角度选择性曲线耦合。　　3.开展了交叉矢量体Bragg光栅的制备研究。搭建了交叉矢量体Bragg光栅写入实验装置，用分振幅干涉方法进行了交叉矢量光栅写入实验，对得到的交叉矢量体Bragg光栅的衍射特性进行了研究，结果表明:制备的交叉矢量体Bragg光栅存在两个衍射峰，峰值位置对应于入射角为±5mrad处，衍射峰零值全宽约为2mrad，与理论计算相符，验证了本论文对交叉矢量体Bragg光栅角度选择性的分析。　　4.开展了交叉矢量体Bragg光栅近场滤波的理论研究，使用分步傅里叶法模拟计算了二级放大系统中激光的传输，使用近场对比度、调制度及功率谱密度评价了滤波效果，结果表明:交叉矢量体Bragg光栅可有效滤除光束中的中频调制，0.6mm-1至1.2mm-1空间频率成分得到了抑制，光束放大后的均匀性得到提升;光束近场对比度从18.3％下降至7.4‰近场调制度从2.1下降至1.32。　　本论文研究了交叉矢量体Bragg光栅的衍射特性，建立了交叉矢量体Bragg光栅的衍射模型，实验验证了光栅的角度选择性，模拟验证了使用该光栅进行激光近场滤波的可行性，为后续器件制作和应用研究提供了一定指导。

关键词： 变压器套管   光纤布喇格光栅氢气传感器   长期可靠性   寿命  

摘要： 由于具有不需要油气分离、体积小、抗电磁干扰能力强、气体选择性好、机械性能好和灵敏度高的优点,涂覆有钯/银合金膜的光纤布喇格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）氢气传感器是一种变压器套管油中溶解氢气的在线检测方法。然而,目前制约光纤氢气传感器的长期可靠性的关键因素尚不明朗,因此传感器能否在变压器油中长时间可靠性运行缺乏相关研究证明。为了预测传感器的寿命,本文对涂覆有钯/银合金膜的FBG氢气传感器长期可靠性进行了系统研究。首先,探究了钯吸收氢气的基本原理。分析了 FBG传感器的传感原理。结合变压器油中溶解氢气在线监测的实际需求,设计了涂覆有钯/银合金膜的FBG氢气传感器的结构,以及分析了钯/银合金膜的老化失效机制。介绍了氢敏薄膜的磁控溅射制备工艺和相关参数,并制备了涂覆有钯/银合金膜的FBG氢气传感器。其中钯/银合金膜的厚度约为400 nm,钯:银的质量百分比约为2.35:1。然后,基于涂覆有钯/银合金膜的FBG氢气传感器的老化失效机制,设计了研究FBG氢气传感器的长期可靠性的实验方案。设计并搭建了研究氢气传感器长期可靠性的自动运行实验平台,包括腔体的设计、电路设计以及可编程逻辑控制器（Programmable logic controller,PLC）的编程三部分。测试了实验腔体的密闭性,并确保PLC可以控制实验平台自动进行50次的吸氢-释氢循环实验。最后,在循环老化实验之前,标定了氢气传感器的基本性能,即传感器1和传感器2的气相灵敏度分别为0.0010 pm/ppm H2和0.00096 pm/ppm H2,检测最小值为0.25%;油相灵敏度分别为0.020 pm/ppm和0.020 pm/ppm,检测最小值为250 ppm。在油温为120℃,油中溶解氢气浓度为2000 ppm的条件下,进行了 3组一共300 h的吸氢-释氢循环老化实验。通过阿累尼乌斯模型预测了 FBG传感器的寿命,验证了涂覆有钯/银合金膜的FBG氢气传感器具有良好的长期可靠性,可满足电力变压器套管内氢气的长期在线监测需求。

关键词： 低秩张量补全   视觉信号处理   阵列信号处理   图像恢复   波达方向估计   声矢量传感器阵列  

摘要： 张量这一概念,是对多维数据的天然数学表达,能够更好地揭示高阶数据内部复杂结构的本质。低秩张量补全理论基于张量数据的低秩性,利用张量秩最小化模型,将缺失数据恢复问题转化为张量核范数最小化问题。基于低秩张量补全理论的数据恢复研究方向,有着重要的理论价值与应用前景。本文针对视觉信号处理和阵列信号处理的具体应用场景,以低秩张量补全理论为基础,首先解决了较高数据缺失率下灰度视频恢复和彩色图像恢复问题,实现了较高数据缺失率下图像数据高精度高效率的恢复,其次解决了传统均匀面阵形式阵列和声矢量传感器阵列中,部分传感器阵元损坏下的二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计问题,实现了两种阵列中接收信号部分缺失情况下二维DOA的准确估计。本文的主要工作总结如下:1)针对随机位置数据缺失下灰度视频的数据恢复问题,提出了一种基于矩阵分解与低秩性约束的张量补全方法,即融合矩阵分解技术的张量补全(Matrix Factorization for high efficiency Low-rank Tensor Completion,MF-LTC)算法。该算法在考虑自然图像低秩性和平滑性的基础上,针对视频数据量较大,算法处理时间较长的问题,引入矩阵分解技术,从而减小迭代求解过程中需要奇异值分解的矩阵的大小,提高数据补全效率。所提出的张量补全MF-LTC算法与现有算法相比,能够在保证灰度视频数据恢复精度的同时提升恢复效率。2)针对高数据缺失率下的彩色图像恢复问题,提出了一种基于平滑性约束与低秩性的张量补全方法,即融合平滑性约束的张量补全(Smoothness Constraint for high accurancy Low-rank Tensor Completion,SC-LTC)算法。首先根据RGB颜色模型构造彩色图像三维张量数据模型,之后该算法基于彩色自然图像的低秩性与平滑性,结合张量核范数最小化、全变分和紧小波框架,得到彩色图像张量补全模型,并通过交替方向乘子法求解,从而恢复出完整彩色图像。相较于传统张量补全算法,所提张量补全SC-LTC算法由于考虑了彩色图像的平滑性约束,能够在高数据缺失率下,仍能有效实现彩色图像恢复。3)针对传统均匀面阵形式阵列中,部分传感器阵元损坏下的二维DOA估计问题,提出一种基于张量补全的二维DOA估计算法,该算法首先通过简单低秩张量补全(Simple Low Rank Tensor Completion,Si LRTC)算法补全接收信号中的缺失数据,基于补全后的数据,利用传播算子(Propagator Method,PM)实现二维到达角的估计。相较于传统DOA估计算法在数据缺失情况下的精度下降甚至失效,所提Si LRTC-PM算法能够有效实现传统均匀面阵形式阵列中,部分传感器阵元损坏下的二维到达角估计。4)针对声矢量传感器阵列中,部分传感器阵元损坏下的二维DOA估计问题,提出一种基于张量补全的声矢量传感器阵列二维DOA估计算法,该算法首先通过高精度张量补全(High Accurancy Low Rank Tensor Completion,Ha LRTC)算法恢复缺失位置的信号数据,以恢复出的完整接收信号为基础,再通过基于旋转不变性的信号参数估计(Estimating Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法,实现该场景下的有效二维到达角估计。与其他算法相比,所提Ha LRTC-ESPRIT算法能更准确地实现声矢量传感器阵列中,部分传感器阵元损坏下的信源波达方向估计。

关键词： 激光测试   光学薄膜   激光损伤阈值   达曼光栅   能量密度   损伤概率  

摘要： 激光损伤阈值是激光器及其应用系统中光学薄膜的重要性能指标,是制约激光器及其应用系统可靠性和稳定性的关键技术指标,科学评价与精确测量光学薄膜激光损伤阈值是研究和制备高性能激光薄膜的先决条件。针对光学薄膜激光损伤阈值测量过程周期长,测量精度低,效率低下的问题,本文提出了一种基于衍射分束的光学薄膜激光损伤阈值快速测量技术。本文在调研国内外研究现状的基础上,介绍了光学薄膜激光损伤机理与特性,阐述了几种典型的激光损伤阈值测试方法,计算仿真了阵列辐照光学薄膜的温度场分布特性,探讨了阵列测试点间距对辐照温度场的叠加效应,为达曼光栅的选型提供了依据。基于1-on-1损伤测试法,利用达曼光栅衍射分束方式,将测试激光束分成16个子光束进行辐照,单发激光脉冲实现4×4阵列点测试,并采用图像法对损伤情况进行判定。详细阐述了测试激光源、光斑面积测量单元、辐照能量密度标定等单元的设计与选型,开发了光学薄膜激光损伤阈值测试软件,实现了激光损伤阈值的快速测量,克服了激光脉冲能量不稳定性对测量精度的影响,大大缩短了系统的测量周期,显著提高了系统的测量精度。针对阵列测试点快速损伤判识及微弱损伤准确判识难题,提出图像轮廓拟合分割与小波变换相结合的判识技术,通过相关系数的计算和相关系数阈值的确定,实现了阵列测试点损伤情况的精准判识。