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人工智能在新型电力系统智能传感、通信与数据处理领域应用

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高电压技术 2024年第1期50卷 19-29页

作者：杨挺耿毅男郭经红梁云王成山天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 国网智能电网研究院有限公司电力传感技术研究所北京102211

新型电力系统以清洁能源为主体,借助海量数据和计算技术实现电源与负荷间的动态平衡,其核心特征是系统的可观、可测、可控。人工智能作为重要技术支撑,能够在能量流和信息流深度融合的基础上,提升电网智能感知水平,优化通信网资源利用... 详细信息

新型电力系统以清洁能源为主体,借助海量数据和计算技术实现电源与负荷间的动态平衡,其核心特征是系统的可观、可测、可控。人工智能作为重要技术支撑,能够在能量流和信息流深度融合的基础上,提升电网智能感知水平,优化通信网资源利用和系统数据处理能力。该文主要介绍了新型电力系统的形态、特征和机理,强调了在新形势下的电网数字化转型迫切需求,并对人工智能技术在电力传感、电力通信和电力大数据处理领域的研究现状和应用情况进行梳理分析,探究其促进新型电力系统各环节电气量、状态量、环境量的全面感知、即时通信与数据分析,有力支撑电力高级应用。最后对人工智能技术在新型电力系统建设中面临的挑战进行了总结和技术发展展望。

关键词：人工智能新型电力系统机器学习智能传感电力通信数据增强

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集成透镜的多波段红外探测器组件封装技术

中国激光 2024年第13期51卷 224-232页

作者：陈俊林莫德锋蒋梦蝶朱海勇徐勤飞曾智江张晶琳杨晓阳李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

多光谱探测器的小型化和集成化已成为红外探测器的发展方向之一。针对多波段探测器集成低温光学透镜的特点,提出了一种集成透镜兼窗口的气密性封装组件结构。对同一组件多波段探测器不同焦面高精度光学配准、低形变滤光片支撑结构及防... 详细信息

多光谱探测器的小型化和集成化已成为红外探测器的发展方向之一。针对多波段探测器集成低温光学透镜的特点,提出了一种集成透镜兼窗口的气密性封装组件结构。对同一组件多波段探测器不同焦面高精度光学配准、低形变滤光片支撑结构及防光学串扰、杂散光抑制等方面进行了研究。以某项目用短波红外组件为研究对象,通过3个10元探测器拼接后与3个波段滤光片和透镜低温配准、低形变多波段滤光片窄缝拼接结构设计、杂散光分析抑制等关键技术,实现了3波段探测器与滤光片拼接精度优于±5μm,透镜与探测器配准精度优于±15μm,滤光片低温形变小于0.9278μm,多波段间无明显光学串扰,并经受住1500 h长时间通电老练以及总均方根加速度为22.0 g的随机振动和60g的冲击加速度试验考核。解决了多波段探测器小型化和集成化封装中的高精度配准、低形变滤光片支撑、防光学串扰、杂散光抑制等一系列问题。该组件已成功应用于某项目用光谱成像仪中。

关键词：探测器多通道集成技术红外探测器组件滤光片低温形变光学串扰

水下爆炸冲击波和气泡行为自由面效应的实验研究

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爆炸与冲击 2024年第8期44卷 147-158页

作者：方厚林卢强郭权势李国亮刘存旭陶思昊张德志西北核技术研究所陕西西安710024

为研究自由面对水下爆炸冲击波、气泡行为和由气泡与自由面强耦合作用形成水幕的影响,设计了小当量PETN球形装药近水面水下爆炸实验系统,开展了5种典型工况水下爆炸实验,采用高速相机和压力传感器分别获取了气泡和水幕形态演变过程、水... 详细信息

为研究自由面对水下爆炸冲击波、气泡行为和由气泡与自由面强耦合作用形成水幕的影响,设计了小当量PETN球形装药近水面水下爆炸实验系统,开展了5种典型工况水下爆炸实验,采用高速相机和压力传感器分别获取了气泡和水幕形态演变过程、水中测点压力时间历程。根据冲击波、气泡时序特征分别分析了其自由面效应,冲击波主要变现为截断效应,气泡与自由面相互作用表现为复杂的气泡形态演化和水幕生成及演化,通过高速图像结合压力时间历程分析,进一步从气泡水平半径、中心偏移位移和水幕最大高度定量分析气泡自由面效应。结果表明:随着爆深的减小,水面反射波程差减小,自由面对冲击波的截断效应增强,即冲击波正压作用时间减小,实测截断时间差与计算时间差的最大偏差为6.81%;随着比例爆深减小,自由面效应加剧,气泡和水幕形态趋于复杂化;气泡由球形演变为卵形以及更加复杂的形态,水幕由单一的水冢,逐渐转变为水冢-顶端飞溅水柱、水冢-垂直喷射水柱-水射流等复杂形态;气泡水平半径从第2个脉动周期不再保持脉动特征过渡到第1个脉动周期,甚至到第1次气泡膨胀阶段;气泡水平半径中心偏移位移呈现出两段式变化规律,在前期偏移位移快速增加阶段(偏移位移范围0~20 mm),4种比例爆深偏移位移呈现出近似线性变化规律,线性系数相近。

关键词：水下爆炸冲击波气泡行为自由面效应

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40 K双波段长波探测器冷箱封装技术研究

红外与激光工程 2024年第3期53卷 41-51页

作者：王小坤陈俊林罗少博曾智江李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段... 详细信息

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段微型滤光片,形成长波双波段探测杜瓦组件,探测器工作所需的40 K低温环境由脉管制冷机提供。杜瓦采用无窗口设计,并通过柔性波纹管将杜瓦外壳与冷箱外壳集成,以实现气密性集成和光校调节。针对40 K温区双波段探测器封装的三维拼接、探测器及滤光片的低应力封装、制冷机与探测器的高效热传输等难点,对探测器的三维拼接、40 K温区高效热传输、探测器低应力集成的热层结构、低应力滤光片支撑、杜瓦与制冷机耦合等进行研究,创新性提出了三点Z向调节拼接方法、探测器Al2O3载体复合钼基板和钼冷平台的热层结构、双波段滤光片集成的钼支撑结构、带应力隔离的冷平台与制冷机过盈装配的耦合方法,最终实现了40 K温区下双波段探测器平面度优于±2.06μm(RMS)、探测器的低温应力小于22.06 MPa、双波段滤光片低温形变小于8.55μm、探测器与制冷机温度梯度为2.6 K。40 K长波双波段红外探测器冷箱杜瓦组件经过2000 h通电老练和300次开关机试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。

关键词：杜瓦冷光学量子阱二类超晶格 40 K温区

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长波红外制冷杜瓦组件杂散光分析

中国激光 2024年第8期51卷 223-233页

作者：朱海勇陈俊林曾智江徐勤飞王小坤李亚冉李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研... 详细信息

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研究。结果表明:采用冷光学设计能有效抑制系统背景辐射,此时系统工作的三个波段NSR从4.5以上降低至0.35以下。制冷机制冷是冷光学设计和探测器工作的基础,研究了杜瓦窗口和冷屏设计对VGI、NSR和制冷机功耗的影响,进而优化了窗口和冷屏的设计参数。拟合实验数据明确了杜瓦漏热与制冷机功耗的函数关系,提出了一种低制冷功耗和高杂散光抑制的冷屏设计,此时杜瓦漏热为1.7 W,制冷机功耗为103.72 W,系统的VGI从1.95%降低至1.92%,窗口的NSR下降了60%,满足项目要求。研究结果解决了低温光学设计、制冷机功耗和杂散光抑制等一系列问题,组件通过力学试验,已成功运用于某项目用光谱成像仪中。

关键词：光学设计杂散光杜瓦窗口冷光学设计杂散光系数制冷功耗

基于TRIZ理论的发动机试验羽流压力测量系统改进

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航空学报 2024年第11期45卷 146-157页

作者：曹纯杨龙北京航天试验技术研究所北京100074

羽流压力是火箭发动机高空模拟试验测量的重要参数之一,能够有效地反映发动机的工作性能。针对某型号固体火箭发动机羽流高空模拟试验压力测量系统存在的未能测量到羽流场压力变化的问题,基于发明问题解决理论(TRIZ)分析系统存在的问题... 详细信息

羽流压力是火箭发动机高空模拟试验测量的重要参数之一,能够有效地反映发动机的工作性能。针对某型号固体火箭发动机羽流高空模拟试验压力测量系统存在的未能测量到羽流场压力变化的问题,基于发明问题解决理论(TRIZ)分析系统存在的问题,开展问题复现试验。依据问题定位结果,利用物理矛盾和物质-场模型的问题解决原理提出解决方案;并结合现场情况选择羽流压力测量系统的改进方案,对压力传感器内部电路进行绝缘处理,提升压力测量系统性能。改进后的系统满足发动机试验的羽流压力测量需求。

关键词：羽流压力测量发明问题解决理论(TRIZ) 因果链分析物理矛盾物质-场模型

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糖尿病呼出气体检测与分析研究进展

化学进展 2024年第4期36卷 601-611页

作者：吴昊坪李磊曾睿祝雨晨赵斌冯飞成都中医药大学智能医学学院中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室

近年来，呼出气检测在糖尿病领域的研究引起了广泛关注。糖尿病作为一种代谢性疾病，利用现代检测分析方法，如气相色谱、质谱、光谱和传感器检测等，实现了对糖尿病患者呼出气体的检测和监测。本综述概述了糖尿病患者呼出气体中一些挥... 详细信息

近年来，呼出气检测在糖尿病领域的研究引起了广泛关注。糖尿病作为一种代谢性疾病，利用现代检测分析方法，如气相色谱、质谱、光谱和传感器检测等，实现了对糖尿病患者呼出气体的检测和监测。本综述概述了糖尿病患者呼出气体中一些挥发性有机化合物的成分及其来源，并评估了以机器学习为基础的算法在支持糖尿病及其并发症风险预测模型方面的应用。此外，对国内外糖尿病呼出气检测的发展与应用进行了探讨，并对其局限性和未来潜在应用进行了评价。

关键词：呼出气体检测糖尿病疾病诊断无创丙酮挥发性有机化合物

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广域空间感知敏感器光学系统设计

光子学报 2024年第3期53卷 219-231页

作者：杜伟峰王燕清郑循江孙少勇毛晓楠曲耀斌吴泽鹏上海航天控制技术研究所上海201109 上海卫星工程研究所上海201109

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补... 详细信息

根据空间感知任务的特殊应用需求,开展了光电系统技术指标论证,完成了光学系统设计和性能测试。光学系统全视场设计值为60°,F数为3.0,主光线在像面的入射角为8°。光学系统采用低灵敏公差优化设计方案,并在公差分析时提出以离焦方式补偿点目标与面目标的MTF,使之在50 lp/mm处不小于0.4。采用传函仪对装配后的镜头进行指标检测:13.5μm弥散斑直径内星点能量集中度达到90%以上;点目标MTF在50 lp/mm处不小于0.55,15 m处的面目标在同样的分辨率处MTF不小于0.48;视场边缘相对中心的照度达到72%;全视场的畸变小于-0.58%;倍率色差绝对值为1.53μm。外场观星测试表明,光机系统测试灵敏度为6.4 Mv,单独头部测角精度均值为0.7″,3σ置信区间为2″~3″。

关键词：电子轰击有源像素传感器光学设计低灵敏度公差优化镜头检测

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微环外腔可调谐窄线宽半导体激光器特性分析

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 306-311页

作者：刘绍殿肖永川李朋飞冯琛瞿鹏飞重庆光电技术研究所重庆400060

对基于氮化硅的微环外腔反馈窄线宽半导体激光器进行了性能表征和研究。通过对增益芯片的驱动电流、两个微环热电极电压、相位节热电极电压和半导体制冷器(Thermoelectric cooler,TEC)温度控制等参数的调节,实现了C波段可调谐输出,所提... 详细信息

对基于氮化硅的微环外腔反馈窄线宽半导体激光器进行了性能表征和研究。通过对增益芯片的驱动电流、两个微环热电极电压、相位节热电极电压和半导体制冷器(Thermoelectric cooler,TEC)温度控制等参数的调节,实现了C波段可调谐输出,所提激光器的边模抑制比≥52 dB,输出功率>10 dBm。通过对激光器高频白噪声进行表征,计算得到激光器的线宽为0.84 kHz,相位噪声在0.01、0.1和1 kHz处分别为581.04、60.47和6.70μrad/Hz^(1/2)。通过对激光器的相对强度噪声(RIN)进行测试,在1~20 GHz范围内,激光器RIN≤-156 dB/Hz。基于上述优异的性能,基于氮化硅的微环外腔反馈窄线宽半导体激光器有望在光纤传感、微波光子、相干通信和多普勒激光雷达等领域发挥潜在应用价值。

关键词：微环谐振腔氮化硅宽带可调谐波长窄线宽半导体激光器