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FBG振动传感器相位生成载波解调算法研究

光电子·激光 2024年

作者：段志霞徐郁盛王东平赵娜张军英王伟西安工业大学光电工程学院济源职业技术学院基础部

为避免相位载波解调算法在解算FBG振动传感器信号时，调制深度不稳定导致的FBG中心波长解算存在的较大误差，本文提出了一种相位载波解调-反正切-寻峰（PGC-Arctan-FP）联合解调的算法。首先，将光路的输出信号分别与载波信号的基频和... 详细信息

为避免相位载波解调算法在解算FBG振动传感器信号时，调制深度不稳定导致的FBG中心波长解算存在的较大误差，本文提出了一种相位载波解调-反正切-寻峰（PGC-Arctan-FP）联合解调的算法。首先，将光路的输出信号分别与载波信号的基频和二倍频率相乘，经过低通滤波器，得到含有待测振动信息的不同幅值的正交信号；其次，对该正交信号逐一寻峰，分别计算两路信号的幅值均值，将幅值均值与两路信号交叉相乘，使正交信号幅度平齐；最后，进行反正切运算和高通滤波处理，准确解算出FBG中心波长的变化频率和幅度。通过仿真和实验验证了该算法的可行性。该算法可以准确解算100 ～ 1000 Hz的振动信号，FBG波长解算相对误差小于0.81%，可以有效避免调制深度起伏对算法解算精度的影响。

关键词： FBG 相位生成载波解调反正切算法寻峰法

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战斗部破片光电测速系统设计

计算机测量与控制 2024年第5期32卷 163-171页

作者：刘璞陈果郑晨皓西安机电信息技术研究所西安710065 西安工业大学光电工程学院西安710021

战斗部破片的飞行速度是体现其性能指标的重要参数;针对目前在战斗部破片速度参数测试中存在对测试环境要求高,测试面积小,设备结构易被破片误击而损坏,成本昂贵等问题,设计了非接触式战斗部破片光电测速系统,包含原向反射膜、反射式光... 详细信息

战斗部破片的飞行速度是体现其性能指标的重要参数;针对目前在战斗部破片速度参数测试中存在对测试环境要求高,测试面积小,设备结构易被破片误击而损坏,成本昂贵等问题,设计了非接触式战斗部破片光电测速系统,包含原向反射膜、反射式光电探测装置、光电转换电路、信号处理电路及测速装置;阐述了系统结构组成和测速原理,通过反射式光电探测装置与光电转换电路,将得到的光信号转换为电信号,利用集成信号处理电路对电信号滤波放大,比较整形处理,由FPGA,STM32及其他外设组成的测速装置自动处理数据输出并显示战斗部破片的飞行速度结果;实验结果表明:该系统能够可靠,稳定地完成战斗部破片速度的测量任务;与传统测速系统相比,具有不受限于环境,测试区域大,易维护,低成本,操作简单等优势。

关键词：战斗部破片光电测速信号处理 FPGA STM32

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航空偏振辐射计偏振精度验证及带外响应分析

光子学报 2024年第4期53卷 62-72页

作者：许正东姚萍萍李孟凡王相京储洋浩胡亚东陈结祥洪津安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230061 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009

为满足航空平台图像大气校正的应用需求,在可见近红外至短波红外波段,同时获取大气多谱段偏振辐射信息,研制了一种用于航空轻量化的偏振探测仪器,航空偏振辐射计。首先,对仪器进行系统描述与光学组件简介,并给出仪器的主要技术参数,其... 详细信息

为满足航空平台图像大气校正的应用需求,在可见近红外至短波红外波段,同时获取大气多谱段偏振辐射信息,研制了一种用于航空轻量化的偏振探测仪器,航空偏振辐射计。首先,对仪器进行系统描述与光学组件简介,并给出仪器的主要技术参数,其次为保证仪器数据的可用性与参数反演精度,仪器装调之后,在实验室进行绝对辐射定标及偏振测量精度验证。研究结果表明:航空偏振辐射计的绝对辐射定标不确定度优于2.51%,各偏振波段对0.2线偏振度目标的偏振测量精度优于0.16%。同时对490 nm波段偏振精度不理想的情况进行分析,并使用单色仪系统验证其受带外响应影响,通过对比实验验证,针对490 nm波段的偏振通道,去除带外响应影响后,其偏振精度从2.29%提升至0.06%。

关键词：航空偏振辐射计大气校正偏振探测测量精度带外响应

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利用离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1931-1939页

作者：李博王改芳杨洪娟茹雪菲张敬淳王钢哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院威海264209 哈尔滨工业大学通信技术研究所哈尔滨150001

针对传统的无人机编队路由算法无法有效利用拓扑变化的可提前预知特性、以发送探测包的方式获取链路的连接情况会导致开销大等问题,该文引入时变图模型,提出了基于离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议。首先,利用无人机编队网... 详细信息

针对传统的无人机编队路由算法无法有效利用拓扑变化的可提前预知特性、以发送探测包的方式获取链路的连接情况会导致开销大等问题,该文引入时变图模型,提出了基于离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议。首先,利用无人机编队网络的先验知识,如节点的运动轨迹以及网络拓扑变化情况,使用离散时间聚合图对网络的链路资源和拓扑进行表征。其次,基于该图模型设计路由决策算法,即在路由探索阶段将链路时延作为链路权重求解网络的源节点到目的节点的最短时延路由。最后,性能仿真结果表明,该路由协议与传统按需距离矢量路由协议相比提高了网络的分组投递率、降低了端到端时延和网络的控制开销。

关键词：无人机自组网无人机编队时变图模型最短时延路由

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虹膜与眼周深度特征融合网络模型

工程科学与技术 2024年第3期56卷 240-248页

作者：雷松泽李永刚单奥奎张文娟西安工业大学计算机科学与工程学院陕西西安710021 西安工业大学基础学院陕西西安710021

虹膜识别的识别率虽然很高,但单模态识别时受环境、欺骗攻击等影响,并且在远距离或移动端、较少约束等场景下,识别率会大大下降。利用位置与虹膜相近并且被研究证明鉴别性很强的眼周生物特征,将虹膜和眼周进行双模态融合识别是较好的思... 详细信息

虹膜识别的识别率虽然很高,但单模态识别时受环境、欺骗攻击等影响,并且在远距离或移动端、较少约束等场景下,识别率会大大下降。利用位置与虹膜相近并且被研究证明鉴别性很强的眼周生物特征,将虹膜和眼周进行双模态融合识别是较好的思路。为实现精确自适应的融合识别,本文提出新颖的虹膜与眼周深度特征融合网络模型(MultipleFusionNet)。根据特征通道注意力和通道分组注意力的思想,设计自动权值生成网络,通过网络学习自动获得虹膜与眼周的权值。权值与卷积神经网络(CNN)生成的虹膜与眼周深度特征加权计算,可实现两个模态的深度特征动态精确融合,从而提高识别准确率。本文网络模型中融合部分可作为通用的深度特征融合模块使用,该模块可灵活地嵌入在任何CNN主干网络中,轻便且易于实现。在中国科学院公开的远距离虹膜库图像库CASIA-Iris-Distance和近距离光照变化虹膜图像库CASIA-Iris-Lamp上进行了实验验证,多种方法的对比实验和距离度量实验结果显示:本文的特征融合模型准确率最高为99.56%,采用余弦距离度量的等误率(EER)最低为0.002 7,优于单模态方法和相关的特征融合方法;计算复杂度方面,参数量和计算量比单模型的两倍少1.5%,计算量只比基准融合方法高1%,这表明该融合模型计算复杂度低,具有良好的性能。

关键词：双模态融合虹膜识别眼周识别深度特征融合

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FP传感器双峰级次腔长解调算法

光电子．激光 2024年第2期35卷 128-134页

作者：陈斯彤王伟周立凡王东平徐郁盛张雄星西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安工业大学兵器科学与技术学院陕西西安710021 陕西电子信息研究院有限公司陕西西安710071

在应用双峰法解调光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, FP)传感器时,由于难以准确判断干涉级次,而导致解调腔长误差明显过大。为了应对这种问题,提出一种双峰级次腔长解调算法。该算法通过跟踪传感器反射光谱中相距最远的两个波峰准确判断出... 详细信息

在应用双峰法解调光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, FP)传感器时,由于难以准确判断干涉级次,而导致解调腔长误差明显过大。为了应对这种问题,提出一种双峰级次腔长解调算法。该算法通过跟踪传感器反射光谱中相距最远的两个波峰准确判断出所选波峰的干涉级次,然后根据单峰法精确解算出绝对腔长。由于有效消除了双峰法的干涉级次模糊,腔长解算精度显著提高。对腔长30—100μm的FP传感器进行了仿真分析和验证实验。仿真解调误差小于0.7 nm,实验误差小于1.4 nm,解调误差远小于双峰法。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗(FP)腔双峰法干涉级次腔长解调

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同步环带子孔径干涉非球面检测方法研究

光学学报 2024年

作者：苏媛田爱玲王红军刘丙才朱学亮王思淇任柯鑫张郁文西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室

提出一种同步环带子孔径干涉检测（SASI）方法用于检测非球面面形，该方法利用双焦点透镜形成两个测量波前以匹配非球面不同子孔径区域，进而实现非球面的同步环带子孔径干涉测量。研究了SASI检测非球面面形的方法，确定了双焦点透镜的... 详细信息

提出一种同步环带子孔径干涉检测（SASI）方法用于检测非球面面形，该方法利用双焦点透镜形成两个测量波前以匹配非球面不同子孔径区域，进而实现非球面的同步环带子孔径干涉测量。研究了SASI检测非球面面形的方法，确定了双焦点透镜的焦点间距选取原则，建立了子孔径的基准统一模型，通过光学追迹软件辅助建模和坐标变换实现子孔径基准统一与非球面面形重构。结合实例对一口径90mm、顶点曲率半径317mm的抛物面进行了面形检测实验，将面形重构结果与Luphoshcan检测结果进行对比，验证了SASI方法的正确性。该方法不仅在一定程度上增大了干涉仪直接检测非球面的动态范围，且无需复杂运动机构，可同步得到被测非球面两子孔径区域的干涉图样，有效提高了检测速度、减小了运动误差对测量精度的影响。

关键词：干涉测量非球面检测非零位测量同步环形子孔径

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反铁电材料铪酸铅研究进展

硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1451-1459页

作者：李东亮唐新桂姜登辉蒋艳平刘秋香广东工业大学物理与光电工程学院广州510000 西安电子科技大学先进材料与纳米技术学院西安710126

反铁电材料因具有独特的双电滞回线特征而受到了学术界广泛关注。目前反铁电材料相关研究的深入性和全面性不足,仍阻碍了其在更多领域的应用。因此,进一步研究和开发反铁电材料,对于推动科技的发展和社会的进步具有重要意义。本文综述... 详细信息

反铁电材料因具有独特的双电滞回线特征而受到了学术界广泛关注。目前反铁电材料相关研究的深入性和全面性不足,仍阻碍了其在更多领域的应用。因此,进一步研究和开发反铁电材料,对于推动科技的发展和社会的进步具有重要意义。本文综述了反铁电材料铪酸铅的研究现状,发展趋势及应用前景。详细介绍了铪酸铅基材料的基本储能性能参数、晶体结构、相变机制、离子掺杂改性以及制备工艺等。研究表明:铪酸铅反铁电材料具有快速充放电,极高的功率密度和能量密度以及杰出的电卡效应,这在储能和固态制冷等领域具有广泛的应用前景。

关键词：铪酸铅反铁电相变机制储能电卡效应

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无方向制约的横向剪切干涉波前重建方法研究

中国激光 2024年第13期 113-122页

作者：任柯鑫田爱玲王红军刘丙才朱学亮王思淇张郁文苏媛徐金涛西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室

为了解决横向剪切干涉波前重建技术受剪切方向限制的问题，提出了无方向制约的横向剪切干涉波前重建方法。首先对得到的任意两个剪切干涉图进行Radon变换得到剪切方向，在此基础上，将剪切方向参数引入现有的波前重建方法中，建立基于... 详细信息

为了解决横向剪切干涉波前重建技术受剪切方向限制的问题，提出了无方向制约的横向剪切干涉波前重建方法。首先对得到的任意两个剪切干涉图进行Radon变换得到剪切方向，在此基础上，将剪切方向参数引入现有的波前重建方法中，建立基于任意两方向剪切干涉图的波前重建模型，并给出波前重建算法流程。为了验证所提方法的有效性，仿真分析了多组任意两个方向剪切干涉图的波前重建精度，并与基于直角坐标轴正交方向上的两个剪切干涉图的波前重建结果进行比较。结果表明，在不改变波前重建精度的情况下，实现了基于任意两方向横向剪切干涉图的波前重建，有效消除了现有波前重建方法受剪切干涉图方向性的限制，避免了剪切方向与坐标轴之间的偏差所带来的波前重建误差。最后通过实验验证所提方法的正确性。

关键词：横向剪切干涉波前重建剪切干涉图方向制约