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关键词： 全反射   液体浓度   数字图像处理方法  

摘要： 根据全反射原理,搭建了一套测量液体浓度的实验装置。该实验装置借助数字图像处理技术对通过摄像头采集的全反射临界角进行处理,精确测量临界角,从而得到透明液体的折射率,根据拟合的液体浓度和折射率的单调函数关系,求其浓度。该实验原理简单,实验结果精确度高,在大学物理学习中培养了学生创新能力。

关键词： 矩阵半张量积   四元数广义Sylvester矩阵方程组   向量算子  

摘要： 该文利用矩阵半张量积求解四元数广义Sylvester矩阵方程组.首先将实矩阵半张量积运算推广到四元数矩阵,进而利用四元数矩阵半张量积提出四元数矩阵在向量算子下的一些新结论,利用这些结论将四元数矩阵方程组转化为四元数线性方程组,最后转化为实线性方程组,从而得到四元数广义Sylvester矩阵方程组有解的充要条件及通解表达式,并给出其极小范数解.最后通过数值算例说明该方法的有效性.

关键词： 光纤光栅   中低频   灵敏度   振动检测   简支梁  

摘要： 针对中低频高灵敏度振动检测的需求，提出了一种增敏型对称简支梁结构的光纤光栅加速度传感器。首先对传感器模型进行理论分析，然后对传感器结构参数进行数值优化，为了满足高灵敏度的要求，得出简支梁厚度仅为0.5mm，再通过有限元法对传感器进行仿真分析，最后加工传感器实物并对其进行实验测试。实验表明，传感器的谐振频率为294.6Hz，灵敏度为307pm/g，横向抗干扰度小于2.7％，可用于30～130Hz频段的振动信号的测量。

关键词： 光谱学   中阶梯光栅光谱仪   谱图还原算法   全像面拟合   光谱标定  

摘要： 谱图还原算法是中阶梯光栅光谱仪高分辨的保障,其精度和速度的优化是推动仪器发展的关键。提出一种基于全像面拟合的谱图还原算法,将光谱标定融入到建模过程中的方式同时解决了环境改变和仪器扰动对模型精度的影响问题。首先建立初始模型,利用光线追迹结果进行全像面拟合,获得标准模型。再利用Hg-Ar灯的特征谱线对标准模型进行二次拟合以修正偏差,从而完成光谱标定。最后采用多种元素灯的特征谱线对所提建模方法的精度进行验证。实验结果表明,所建立的谱图还原模型的全像面误差在2 pixel内,全波段波长平均提取误差为0.01 nm。所提方法将建模过程与标定技术相结合,使标定常态化,简化了建模流程,为中阶梯光栅光谱仪的应用推广提供了算法基础。

关键词： 光纤光栅   位移传感器   压簧   温度补偿  

摘要： 基于光纤弹性应变与圆柱螺旋压缩弹簧轴向变形的传递机理,提出了一种压杆式光纤光栅位移传感器。推导出波长漂移与压簧自由端位移的关系式,采取光纤光栅两端夹持的应变传递封装,结合压簧、弹簧管与紧定装置组成弹性转换结构,采用线径0.6 mm,中径6 mm,有效圈数14的压簧元件制备了传感器原型,并对其静态性能和温度响应特性进行了标定试验研究。结果表明:在15 mm的量程内,传感器的位移灵敏度为451.36 pm/mm,线性度为0.69%,重复性为1.54%,迟滞性为1.13%;应变、温补光栅的温度灵敏度分别为10.15,19.18 pm/℃,误差分别为1.39%,1.50%,具有良好的温度补偿效果。

关键词： 光学薄膜   位相调控   反射镜   偏振   宽角度  

摘要： 宽角度位相调控反射镜是下一代中高轨量子通信系统中的核心元件,用于宽角度范围内信号光的高效传递与偏振态的精确调控。基于等效多层膜理论,采用介质反射膜堆加非规整位相调控膜的膜系结构,设计了一种宽角度位相调控反射镜。选择Nb2O5和SiO2分别作为高、低折射率薄膜材料,通过误差分析,优化沉积工艺,采用电子束蒸发结合离子辅助沉积的方式,在德国莱宝Lab900-plus设备上制备出该薄膜元件。研制结果表明,反射镜在780 nm处、45°±7.5°入射范围内,其反射率大于99.3%,位相差控制在3°以内,满足量子通信系统的反射率及位相差控制要求,且通过相关环境模拟实验,满足可靠性要求,为该类偏振调控薄膜元件在下一代中高轨量子卫星中的工程应用打下了坚实的基础。

关键词： 钢直尺   不确定度   示值误差   几何量计量  

摘要： 钢直尺作为最基础的线纹计量器具,原理简单,在日常生产生活中广泛应用。为保证量值的准确与统一,钢直尺的计量检定就变得尤为重要。我单位改进设计了钢直尺检定装置,此装置采用一米光栅传感器作为工作单元,采用CCD相机和LED显示屏结合,放大线纹图像进行定位,并经过图像处理获取刻线差值来实现钢直尺的检定。本文基于此检定装置,通过建立数学模型,计算灵敏系数,分析识别误差的各个来源,从被测量引入的误差、线膨胀系数差、温度差等方面进行不确定度分量分析、合成标准不确定度等对各型号的钢直尺示值误差的测量结果不确定度进行评定。

关键词： 滑坡   渗流监测   光纤布拉格光栅   主动加热光纤法   牛顿冷却定律  

摘要： 地下渗流是影响滑坡稳定性的重要因素之一,实现渗流相关物理指标的实时有效监测是准确分析滑坡地下水响应规律和滑坡演化过程的关键.常规渗流监测装置无法兼具渗流速率和流向两个关键参数,且存在抗干扰能力弱、监测成本高、精度低的局限性.结合主动加热光纤光栅法的温度传感特性和地下渗流场中的热对流规律,研发滑坡体渗流速率和流向的光纤光栅监测装置,建立基于测孔温度光纤光栅示踪的渗流监测系统.通过开展模型试验对监测装置和监测系统的有效性进行验证,研究结果表明:通过对测孔各方位光纤光栅的温度特征值变化率kη实施监测,可准确识别地下渗流的流速和流向;在流速量程1.2×10^(-4)~3.0×10^(-4)m/s范围内,装置对渗流速率具有较好的线性度和监测能力,装置监测渗流速率的误差占比11.2%,渗流流向的识别精度为11°左右.该装置的研发为库岸滑坡体地下渗流的精细监测提供了一种新的方法和技术手段.

关键词： 光栅传感器   补偿   细分   MATLAB  

摘要： 为了进一步提高光栅传感器的测量精度,需要对信号进行细分,但光栅莫尔信号的细分精度取决于信号的质量。本文利用归一化并结合CORDIC的方法补偿了直流、幅值、相位等误差,利用补偿后的信号构造绝对值三角函数,实现一个完整周期信号的16倍细分,并通过MATLAB进行了仿真,验证了该方法的可行性。

关键词： 动态社交网络   链路预测   霍尔特-温特预测   非负张量分解  

摘要： 随着社交网络规模的快速增长,网络链路数据之间的发现与补全,已经是学界与工业界共同关注的一项课题。但是,传统链路分析算法多聚焦于历史链路的发现,难以准确预测社交链路中随时间变化的趋势和适应动态社交网络上的预测要求。针对以上问题,该研究提出了一种结合非负张量分解(Non-negative Tensor Factorization,NTF)和霍尔特-温特(Holt-Winters,HW)时序数据预测方法的社交网络链路预测模型。该模型使用NTF从历史图中提取节点特征,再利用HW预测方法感知节点特征随时间变化的趋势,从而实现对未来图中的链路结构的预测。结果表明该模型的AUC值相较于现有的方法提升了2.2%~12.75%,具有较好的适用性,为社交网络的链路预测问题提供了一个较好的解决方案。