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超声射流系统设计及仿真分析

流体机械 2022年第6期50卷 47-53,83页

作者：何魁魁戴玉堂王嘉凯武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070

为了改善超快激光的加工效果,设计了超声气体射流系统。通过超声与射流的耦合可实现声能与射流压力能叠加,增强射流的脉动性,形成脉动射流。以氮气为传递介质,利用FLUENT软件研究了在稳态条件下不同喷头结构的流场分布并对喷头结构进行... 详细信息

为了改善超快激光的加工效果,设计了超声气体射流系统。通过超声与射流的耦合可实现声能与射流压力能叠加,增强射流的脉动性,形成脉动射流。以氮气为传递介质,利用FLUENT软件研究了在稳态条件下不同喷头结构的流场分布并对喷头结构进行优化;在瞬态湍流状态下,运用动网格技术将超声与射流场耦合,仿真分析了超声振动参数对流场分布的影响以及各参数间相互作用规律。仿真结果表明:在超声频率20 kHz、幅值为20μm、进口流速2 mm/s条件下,流场最大流速从4.01 mm/s增至21.19 mm/s,随入口流速增加出口流速增幅逐渐下降,在高速射流入口条件下,出口最大流速也增加近两倍左右。在超声作用下射流脉动性显著增强,但射流流束的集中性会减弱,超声振幅的改变只能对射流场结构产生改变,对射流最大流速几乎无影响,超声频率的增加可提高流场最大流速及其脉动性。

关键词：超声射流 FLUENT仿真动网格技术射流喷嘴超快激光

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飞秒激光刻蚀石英工艺研究

激光与红外 2022年第12期52卷 1768-1773页

作者：何魁魁周广福戴玉堂武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070 歌尔股份有限公司山东潍坊261031

为了探究石英晶体飞秒激光刻蚀工艺,本文使用波长为1030 nm、重复频率20 kHz、脉冲宽度290 fs的飞秒激光系统研究了飞秒激光参数、定焦点与变焦点扫描以及飞秒激光裂片技术对刻蚀石英材料的影响。首先研究了飞秒激光扫描次数、扫描速度... 详细信息

为了探究石英晶体飞秒激光刻蚀工艺,本文使用波长为1030 nm、重复频率20 kHz、脉冲宽度290 fs的飞秒激光系统研究了飞秒激光参数、定焦点与变焦点扫描以及飞秒激光裂片技术对刻蚀石英材料的影响。首先研究了飞秒激光扫描次数、扫描速度及离焦量对刻蚀石英微槽的影响规律。其次对比分析了定焦点扫描与变焦点扫描对微槽形貌的影响,最后研究了飞秒激光裂片石英材料技术。研究表明,在激光单脉冲能量为60μJ,扫描速度4 mm/s,扫描次数为50条件下获得槽宽为32μm,深宽比达2.2的石英微槽;相较于定焦点扫描,变焦点扫描时微槽侧壁趋近于直壁状态,微槽壁面角从56°降低至34°;当扫描次数增加到一定程度时会在微槽底部诱导裂纹的产生,微裂纹进一步扩展形成切面,裂纹扩展区切面质量明显高于飞秒激光烧蚀区。

关键词：飞秒激光微加工工艺石英晶片飞秒激光裂片变焦点扫描

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一种新型微结构高灵敏度光纤温度传感器

光电子．激光 2014年第4期25卷 625-630页

作者：李涛戴玉堂赵前程武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070

为实现高精度温度检测,提出一种基于飞秒激光微加工的新型光纤温度传感器的制备方法。利用波长为780nm的飞秒激光脉冲在刻写有光纤布拉格光栅(FBG)的单模光纤(SMF)包层上加工槽状微结构,通过磁控溅射的方法在其表面沉积温敏薄膜,从而制... 详细信息

为实现高精度温度检测,提出一种基于飞秒激光微加工的新型光纤温度传感器的制备方法。利用波长为780nm的飞秒激光脉冲在刻写有光纤布拉格光栅(FBG)的单模光纤(SMF)包层上加工槽状微结构,通过磁控溅射的方法在其表面沉积温敏薄膜,从而制备一种光纤温度传感探头。理论分析了环状微结构镀膜实现温度增敏的工作机制,通过温度实验讨论了不同微结构镀膜对温度增敏效果的影响。实验结果表明,在FBG包层上单纯加工槽状微结构(无镀膜),对温度的灵敏度影响不大,基本上不改变光栅中心波长随温度变化的趋势;加工槽状微结构后再沉积敏感薄膜,可明显提升传感器的温度灵敏度,其中环状膜层较镀膜螺纹膜层微结构的增敏效果更加明显,其灵敏度可达21.37pm/℃。

关键词：温度传感器飞秒激光光纤布拉格光栅(FBG) 微结构敏感薄膜

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光纤三维微结构的157nm激光微刻蚀

光电子．激光 2010年第2期21卷 192-195页

作者：戴玉堂徐刚崔健磊武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070

研究了157 nm激光刻蚀光纤三维微结构的基本性能。实验结果表明,石英材料的刻蚀率随脉冲数的增加呈下降的趋势,大光斑的刻蚀率高于同等条件下小光斑的刻蚀率。为提高微孔加工的质量,脉冲频率不宜高于25 Hz。

关键词： 157nm激光石英光纤微加工光纤传感器

超声气体射流辅助飞秒激光刻蚀石英微槽工艺研究

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光子学报 2022年第11期51卷 142-152页

作者：何魁魁戴玉堂严超凡武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心武汉430070

针对飞秒激光加工硬脆材料过程中存在重凝、微裂纹、崩边等物理缺陷,为获得高质量加工面,提出超声气体射流辅助飞秒激光加工方法。以刻蚀石英微槽为研究对象,探讨了超声气体射流辅助飞秒激光加工机理,探究了超声频率、超声功率及气体入... 详细信息

针对飞秒激光加工硬脆材料过程中存在重凝、微裂纹、崩边等物理缺陷,为获得高质量加工面,提出超声气体射流辅助飞秒激光加工方法。以刻蚀石英微槽为研究对象,探讨了超声气体射流辅助飞秒激光加工机理,探究了超声频率、超声功率及气体入口压力对飞秒激光刻蚀石英微槽深度及深宽比的影响规律,对比分析了有无超声气体射流辅助下飞秒激光刻蚀石英微槽形貌。实验结果表明,在飞秒激光重复频率20 kHz、单脉冲能量50μJ、离焦量0μm、扫描速度4 mm/s、单次扫描加工条件下,石英微槽深宽比从无超声气体射流辅助下的0.81提升至超声气体射流辅助下的1.23,槽深由27.16μm增加到48.82μm,此时超声气体射流参数为气体入口压力0.6 MPa、超声频率28 kHz、超声功率300 W。在超声气体射流辅助下石英微槽表面附着颗粒物减小,表面形貌显著提高。

关键词：飞秒激光气体射流辅助石英微槽形貌改善超快光学

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丘陵坡地果园覆草效应研究

干旱地区农业研究 1990年第1期8卷 43-48页

作者：戴玉堂山东省临沭县科委

1985—1988,在临沐县丘陵坡地果因对苹果、梨、桃、李、杏园进行以麦秸、麦糠每年每亩1000kg连续上覆以不翻入土壤的覆盖与清耕对照处理对比试验,结果表明,覆草有培肥土壤,改良土壤结构;蓄水保墒,保持水土;调节果园地温和气温,提高果树... 详细信息

1985—1988,在临沐县丘陵坡地果因对苹果、梨、桃、李、杏园进行以麦秸、麦糠每年每亩1000kg连续上覆以不翻入土壤的覆盖与清耕对照处理对比试验,结果表明,覆草有培肥土壤,改良土壤结构;蓄水保墒,保持水土;调节果园地温和气温,提高果树的光合效率,抑制杂草、虫害;促进果树生长发育,优质增产等效应。在我国果树多分布在旱薄地的情况下,果园覆草具有实际意义。关于覆草造成鼠害及某些害虫防治困难的问题,应进一步研究解决。

关键词：果园覆草效应丘陵坡地

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光纤的激光微结构加工及对强度的影响

机械科学与技术 2011年第10期30卷 1781-1784页

作者：徐刚戴玉堂武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070

在光纤传感器的工程应用中,光纤的应力变化是一个不容忽视的因素。通过有限元法分析了带有不同微孔光纤达到屈服强度时的最大轴向张力以及负载相同时微孔大小对光纤应力的影响。简要介绍了准分子激光加工光纤微结构的方法;基于有限元分... 详细信息

在光纤传感器的工程应用中,光纤的应力变化是一个不容忽视的因素。通过有限元法分析了带有不同微孔光纤达到屈服强度时的最大轴向张力以及负载相同时微孔大小对光纤应力的影响。简要介绍了准分子激光加工光纤微结构的方法;基于有限元分析结果利用157 nm深紫外激光在光纤上进行了多组微结构加工实验,证实了157 nm激光在制备新型光纤传感器方面的实用性。

关键词：激光加工光纤三维微结构深紫外激光有限元分析

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一种新颖的FBG周界入侵算法的研究

光电子．激光 2013年第6期24卷 1138-1144页

作者：张翠王立新林斌戴玉堂甘维兵武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070

针对动车(EMU)经过时引起的系统误报,提出了一种新颖的识别算法。采用将信号的时域峰值与频域内固定频段内能量积分的方法以提高系统抗干扰性能。利用时频分析方法中的短时傅立叶变换(STFT),采用Hanning窗窗长为128,窗滑动点数为64,将... 详细信息

针对动车(EMU)经过时引起的系统误报,提出了一种新颖的识别算法。采用将信号的时域峰值与频域内固定频段内能量积分的方法以提高系统抗干扰性能。利用时频分析方法中的短时傅立叶变换(STFT),采用Hanning窗窗长为128,窗滑动点数为64,将时域峰值所在时间段对应的STFT 1～5Hz频率范围内的能量进行积分,以此辨别入侵与非入侵事件。根据数据分析结果以及实际应用情况,所提算法可以在保证人为入侵漏报率FNR为零的情况下,有效地将EMU经过引起的误报率FAR降低80%,使得光纤布拉格光栅(FBG)周界安防系统的抗环境干扰性得到大幅提高。

关键词：光纤布拉格光栅(FBG)周界系统短时傅立叶变换(STFT) 入侵误报率(FAR)

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一种高频双FBG加速度传感器及其解调方法

光电子．激光 2013年第8期24卷 1445-1450页

作者：徐刚戴玉堂金晓龙曹靳李治勇武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070 武汉市城市路桥收费管理中心湖北武汉430050

为了适应光纤传感器在高转速机械设备安全监测中的应用,设计了一种双光纤布拉格光栅(FBG)对称式的高频光纤光栅加速度传感器,并提出一种新的匹配FBG解调方法。阐述了传感器的结构和工作原理,利用有限元方法分析了传感器的静态与动态特性... 详细信息

为了适应光纤传感器在高转速机械设备安全监测中的应用,设计了一种双光纤布拉格光栅(FBG)对称式的高频光纤光栅加速度传感器,并提出一种新的匹配FBG解调方法。阐述了传感器的结构和工作原理,利用有限元方法分析了传感器的静态与动态特性,并通过实验对传感器的灵敏度、幅频响应特性和横向抗干扰能力等方面进行了测试。提出了基于比值法的匹配光纤光栅解调原理,消除了光源不稳定等因素对检测精度的影响。实验结果表明,本文传感器谐振频率为900Hz,灵敏度为88mV/g,加速度测量范围大于80m/s2,横向灵敏度系数小于10%,并具备较好的抗干扰能力。

关键词：传感器高频加速度传感器光纤布拉格光栅(FBG) 比值法解调有限元分析