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关键词： 医用光学   光流控光纤传感器   回音壁模式   原位DNA传感  

摘要： 针对原位DNA传感的测量需求,提出了一种基于空芯光纤回音壁模式(WGM)的光流控光纤传感器。从仿真和实验两个方面对提出的DNA传感器进行探究。通过仿真探究得到锥形光纤的尺寸、空芯光纤谐振腔的厚度以及锥形光纤和空芯光纤谐振腔的耦合间距对WGM的作用规律,在仿真规律的指导下设计和完成实验。实验结果表明,减小谐振腔的厚度可以提高传感器灵敏度,谐振腔厚度为2μm时的折射率灵敏度可达206 nm/RIU,是厚度为4.5μm谐振腔的灵敏度的1.4倍,满足由于DNA分子杂交而在光纤表面产生的局部折射率变化的检测灵敏度要求。通过将探针DNA固定在空芯光纤谐振腔的微流通道,可以实现互补DNA的浓度梯度检测。所提出的传感器的线性检测范围为10~100 nmol/L,灵敏度为0.56 pm/(nmol/L),线性度为0.994。此外,所提出的基于WGM的DNA光纤传感器具有很好的特异性,为原位DNA检测在医学诊断和预后中的应用提供基础。

关键词： 无线传感器网络   强化学习   启发式学习   路径规划  

摘要： 基于移动充电器(MC)的充电策略一直是无线可充电传感器网络(WRSN)研究的热点。现有的充电策略通常是根据局部的网络信息实时选择充电节点,由于缺少全局信息无法保证充电策略的公平性,导致部分节点无法及时得到充电。针对此问题,设计了一种新颖的按需充电策略,首先,考虑节点能耗率的显著差异,给出了节点剩余寿命的计算方法。并开发一个双Q学习框架来优化充电策略,命名为Q-Charge充电策略,为了加快此充电策略中智能体的学习速度,在智能体学习策略中引入启发式学习策略,即有目的性的动作选择取代随机动作选择。仿真结果表明,Q-Charge充电策略不仅提高了充电效率,而且加快了MC移动路径的收敛速度。

关键词： 光纤传感器   光子晶体光纤   表面等离子体共振   波长灵敏度  

摘要： 提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低折射率传感,并具有高传感灵敏度特性。分析物的折射率可检测范围为1.20~1.38,平均波长灵敏度和最大波长灵敏度可分别达到13717 nm/RIU和21150 nm/RIU,分辨率可达到1.94×10^(-5) RIU。该传感器可在化学、生物以及环境检测等领域有重要的应用。

关键词： 锁模光纤激光器   非线性光学   非线性吸引子   光孤子   偏振  

摘要： 基于正色散的非线性偏振旋转(NPR)锁模光纤激光器,在稳定的连续波(CW)锁模状态和复合锁模状态下分析脉冲的偏振特性。通过单一调节泵浦功率,实现稳定的CW锁模状态下耗散孤子(DS)与类噪声(NLP)两种脉冲的切换。另外,固定泵浦功率,仅调节偏振控制器(PCs)可得到由脉冲状态自发切换引起的复合锁模状态。对比分析两种锁模状态下的脉冲偏振特性,发现纵模相位锁定的同步对应于脉冲正交偏振分量的完全同步,纵模相位在同步与去同步切换状态下的复合锁模对应于脉冲正交偏振分量的部分同步。实验结果表明,纵模相位间的同步状态受脉冲正交偏振分量影响。该工作对理解锁模激光器中复杂动力学、发展稳定的激光动力学技术具有指导意义。

关键词： 闭环控制系统   光栅尺   莫尔条纹   高精度  

摘要： 提高机床精度、稳定性的方法很多,其中高精度、高分辨率和高可靠性光栅尺位移测量装置被广泛应用于数控机床的位移测量,是高精度、高速度数控机床的首选检测元件。闭环控制系统数控机床通过利用光栅尺莫尔条纹的放大效应、误差均化特性、其移动与栅距移动成比例的特点,对数控机床的运动部件进行实时测量和反馈控制,确保运动部件的精确位置。光栅尺在数控机床上通过两种安装方式安装后需要通过反复调试验证是否已经达到光栅尺的测量精度和稳定性,再通过参数设置并生效后光栅尺才能在机床工作过程中正常工作,从而确保数控机床的加工精度、加工稳定性。

关键词： 电容   织物传感器   聚吡咯   纤维介电层   织物电极  

摘要： 由于受柔性电容式传感器介电层弹性模量的限制,目前电容器的性能如灵敏度等难以达到应用要求,为提高传感器的传感性能,以聚吡咯复合蚕丝织物作为织物电极,羊毛纤维集合体作为介电层构建全纤维的电容式压力传感器,对电极的织物结构和纤维集合体高度进行优化分析;对传感器的电学及传感性能进行测试,并进行了应用探索。结果表明:面密度为69 g/m^(2)素绉缎聚吡咯复合织物方阻最小,为42Ω/□;纤维电容器以素绉缎聚吡咯复合织物作为电极,羊毛纤维集合体为介电层,且高度为1.4 cm时传感性能最优,在频率为10 kHz、电容最高为66 pF、压力为0~5 N范围内灵敏度最高为1.08 N^(-1)。该电容式传感器具有良好的稳定性,有望应用于肢体运动监测与公共场合安全监测中。

关键词： 多层复合材料   黏接缺陷   超声检测   声阻法  

摘要： 用于直升机桨叶的新型多层复合材料以不锈钢、橡胶、加热组件和玻纤黏接而成,因其结构复杂且工作环境恶劣,亟需进行严格的质量控制。常规超声检测信号混叠现象严重,无法检出橡胶与玻纤黏接层缺陷。在分析复合材料机械阻抗的基础上,搭建了基于声阻法检测该复合材料的模型,并推导出两个用以表征黏接缺陷信息的参量。试验结果表明,使用机械阻抗的相位与幅值能较好地表征材料缺陷的深度与大小信息,声阻法检测复材黏接缺陷具有较高的可靠性和缺陷检出率。

关键词： 光栅   衍射   空间光调制器   叉形光栅   涡旋光束  

摘要： 光学课程是应用物理学和光电信息科学与工程专业一门重要的专业基础课程,与专业方向密切相关,强调理论与实验相结合.针对光学课程的特点和教学要求,我们探索教学方法和形式的改革,把光学前沿研究实验与光学基础理论知识结合,通过拓展实验加深学生对基础知识的理解,提高学生对相关光学前沿研究的兴趣.以涡旋光产生的实验为例,探讨基于空间光调制器从设计和制备光栅到光栅衍射,加深学生对光栅和光栅衍射的认识和理解;从涡旋光进一步认识光场的空间强度分布、螺旋相位和轨道角动量,激发学生对光学前沿的研究兴趣.实践表明,新的光学前沿拓展实验能增强学生的学习兴趣,提高教学质量,激发学生的研究和探索热情,有利于培养学生的创新意识和创新能力.

关键词： 无线传感器网络   粒子群优化算法   网络生命周期管理  

摘要： 无线传感器网络(WSN)在多个领域得到了广泛应用,但其能效、数据传输效率和网络生命周期始终是研究的重点。针对这些挑战,文中提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的无线传感器网络。通过构建一个包含能效优化、数据传输效率和网络生命周期管理的网络框架,全面提升了网络的性能。能效优化模块通过动态功率管理和负载均衡,显著降低了能耗;数据传输效率模块通过数据压缩和优先级调度,保证了数据的快速可靠传输;网络生命周期管理模块则通过节点睡眠调度和网络拓扑动态调整,延长了网络的运行周期。粒子群算法在这一过程中起到了关键作用,其通过智能搜索策略,优化了各模块的参数设置和操作策略。实验结果表明,该方法在节能、提高数据传输效率和延长网络生命周期方面具备显著成效,有效缓解了无线传感器网络在实际应用中面临的问题。

关键词： 异常检测   双层注意力机制   自编码器   卷积神经网络   双向门循环单元  

摘要： 目前时间序列通常具有弱周期性以及高度复杂的相关性特征,传统的时间序列异常检测方法难以检测此类异常。针对这一问题,提出了一种新的无监督时间序列异常检测模型(DA-CBG-AE)。首先,使用新型滑动窗口方法,针对时间序列周期性设置滑动窗口大小;其次,采用卷积神经网络提取时间序列高维度空间特征;然后,提出具有堆叠式Dropout双向门循环单元网络作为自编码器的基本结构,从而捕捉时间序列的相关性特征;最后,引入双层注意力机制,进一步提取特征,选择更加关键的时间序列,从而提高异常检测准确率。为了验证该模型的有效性,将DA-CBG-AE与6种基准模型在8个数据集上进行比较。最终的实验结果表明,DA-CBG-AE获得了最优的F1值(0.863),并且其检测性能相比最新的基准模型Tad-GAN高出25.25%。