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2μm激光消融技术在生物组织中的应用
1
作者 张誉 张雯 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2024年第4期1-12,共12页
激光因其能量集中、稳定性好、易于使用等优点,越来越多地被应用于生物医疗领域。近年来,2μm激光凭借着高水分子吸收系数的优势成为生物组织消融和碎石手术的理想选择,具有极大的应用前景。简要阐述了激光消融生物组织的光分布与光传... 激光因其能量集中、稳定性好、易于使用等优点,越来越多地被应用于生物医疗领域。近年来,2μm激光凭借着高水分子吸收系数的优势成为生物组织消融和碎石手术的理想选择,具有极大的应用前景。简要阐述了激光消融生物组织的光分布与光传热机制,介绍了2μm激光在体外组织、体内组织和碎石手术中的应用,总结了激光功率、工作模式、脉冲频率等对不同生物组织目标的影响,得出掺铥光纤激光器具有在激光消融领域替代掺钬钇铝石榴石(Ho:YAG)激光器潜力的结论。最后,讨论了掺铥光纤激光器在生物医疗领域发展的主要问题和趋势。 展开更多
关键词 激光消融 激光碎石 2ΜM激光 掺铥光纤激光器
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特种芯光纤光镊技术研究进展 被引量：1
2
作者 李红 朱应鑫 +3 位作者 周雅妮 王海波 董明利 祝连庆 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1293-1304,共12页
光纤光镊具有结构简单、操作灵活、尺寸小的特点,在生化分析、生命科学等领域有广泛应用。特殊纤芯结构的光纤探针在近场倏逝波光阱力、纤芯光束耦合传输、微流控技术交叉协同应用等方面具有天然优势,能实现细胞、亚细胞级微粒收集、输... 光纤光镊具有结构简单、操作灵活、尺寸小的特点,在生化分析、生命科学等领域有广泛应用。特殊纤芯结构的光纤探针在近场倏逝波光阱力、纤芯光束耦合传输、微流控技术交叉协同应用等方面具有天然优势,能实现细胞、亚细胞级微粒收集、输运等功能,可以显著提升微粒的三维捕获能力以及动态操纵水平。本文综述了不同纤芯结构光纤光镊的结构特点与应用技术研究进展,对特种芯光纤光镊系统中探针制备、激光光源、耦合方式等关键技术进行了梳理和对比,总结与展望了不同结构特种芯光纤在光纤光镊中的作用与发展。 展开更多
关键词 光纤光镊 特种光纤 微粒操纵 微流控
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穿刺手术柔性针路径规划技术现状和展望
3
作者 张帆 何彦霖 +2 位作者 周康鹏 祝航威 祝连庆 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期1-13,共13页
微创穿刺手术由于具有创伤小、恢复快等优势,近年来在临床上得到广泛应用,主要用来进行组织活检、局部消融和局部麻醉等操作。目前穿刺手术使用的手术器械是斜尖柔性针,相比较于刚性针,前者可以避开重要的器官和组织,对患者的损伤较小... 微创穿刺手术由于具有创伤小、恢复快等优势,近年来在临床上得到广泛应用,主要用来进行组织活检、局部消融和局部麻醉等操作。目前穿刺手术使用的手术器械是斜尖柔性针,相比较于刚性针,前者可以避开重要的器官和组织,对患者的损伤较小。在手术过程中,有效的路径规划算法可以辅助医生提高手术的安全性和准确性,现有的术中路径规划算法的误差在毫米量级,限制了其在临床手术中的应用,亟待探讨解决方法。为此,梳理了穿刺手术中柔性针的路径规划研究进展,分析了影响路径规划的因素,对穿刺针的路径规划算法进行了详细的介绍,指出了当前需要解决的关键问题,最后从最优路径选择、参数反馈以及术中实时路径规划方法等不同方面出发探讨了柔性针手术穿刺针路径规划的未来发展方向。 展开更多
关键词 穿刺手术 柔性针 路径规划算法 术中规划
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基于FBG的飞机起落架载荷测试技术研究 被引量：2
4
作者 褚园园 吴越 +2 位作者 黄鹏宇 陈诗 闫光 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第1期182-187,共6页
针对某型飞机起落架三向载荷的监测需求,提出了一种采用光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感和多元线性回归相结合的起落架载荷测试方法。通过对起落架进行有限元仿真分析,得到了不同载荷作用下起落架的应变分布,根据应变分布特征确... 针对某型飞机起落架三向载荷的监测需求,提出了一种采用光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感和多元线性回归相结合的起落架载荷测试方法。通过对起落架进行有限元仿真分析,得到了不同载荷作用下起落架的应变分布,根据应变分布特征确定FBG应变传感器的布片位置,形成应变传感网络。在此基础上,进行了主起落架地面静态载荷标定试验,并通过多元线性回归的方法形成应变-载荷计算方程组,最后对载荷计算方程组进行了验证性试验。研究结果表明,基于FBG的起落架载荷测试方法能有效反算起落架的三向载荷,反算得到的载荷与施加载荷的相对误差在5%以内,满足实际工程应用需求。 展开更多
关键词 飞机起落架 光纤光栅传感器 载荷测试 标定方程
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微系统用锁相环内建自测试电路的设计与实现
5
作者 张丹娅 缪旻 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2023年第5期52-59,共8页
针对微系统中锁相环(phase-locked loop, PLL)输出时钟信号抖动测量精度问题,提出了一种改进的边沿对齐欠采样抖动测量技术。在Simulink中对锁相环电路及其信号抖动进行建模仿真,模拟出真实工作环境的待测时钟信号。构建可集成于微系统... 针对微系统中锁相环(phase-locked loop, PLL)输出时钟信号抖动测量精度问题,提出了一种改进的边沿对齐欠采样抖动测量技术。在Simulink中对锁相环电路及其信号抖动进行建模仿真,模拟出真实工作环境的待测时钟信号。构建可集成于微系统内部的,基于边沿对齐的周期抖动测量内建自测试(built in self-test, BIST)电路,记录跳变过渡区的全部不稳定区域,实现对锁相环电路的原位监测。从抖动值、测量分辨率和待测信号频率三个方面,对测量结果和仿真结果进行对比。结果表明,待测信号频率为1 GHz时,周期抖动的测量误差为2.45%。在需要高频率时钟信号的微系统中,所搭建的内建自测试电路能够在较高测量分辨率下实现精度较高的抖动测量。 展开更多
关键词 微系统 锁相环 内建自测试电路 周期抖动
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呼出气中丙酮检测技术的研究进展
6
作者 陈淑婷 张乾坤 周哲海 《生物化工》 2023年第2期196-199,共4页
糖尿病是21世纪发展最快、影响最广泛的健康问题之一,被称为危害人类健康的第七大杀手。因此,实现对糖尿病的早期诊断与干预对身体健康及社会经济发展意义重大。近年来,呼出丙酮浓度异常作为糖尿病或高血糖标志的研究日益增多,本文对当... 糖尿病是21世纪发展最快、影响最广泛的健康问题之一,被称为危害人类健康的第七大杀手。因此,实现对糖尿病的早期诊断与干预对身体健康及社会经济发展意义重大。近年来,呼出丙酮浓度异常作为糖尿病或高血糖标志的研究日益增多,本文对当前呼出丙酮的检测技术研究进展进行了综述,包括气相色谱-质谱法、光腔衰荡光谱法、激光光声光谱技术、金属氧化物半导体气体传感,并对呼出丙酮用于糖尿病或高血糖诊断的前景进行了展望。 展开更多
关键词 糖尿病 呼吸丙酮 检测技术
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基于改进YOLOv3-SPP算法的道路车辆检测 被引量：2
7
作者 王涛 冯浩 +4 位作者 秘蓉新 李林 何振学 傅奕茗 吴姝 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期68-78,共11页
针对在城市道路场景下视觉检测车辆时,车辆密集和远处车辆呈现小尺度,导致出现检测精度低或者漏检的问题,提出了一种基于改进的YOLOv3-SPP算法,对激活函数进行优化,以DIOU-NMS Loss作为边界框损失函数,增强网络的表达能力。为提高所提... 针对在城市道路场景下视觉检测车辆时,车辆密集和远处车辆呈现小尺度,导致出现检测精度低或者漏检的问题,提出了一种基于改进的YOLOv3-SPP算法,对激活函数进行优化,以DIOU-NMS Loss作为边界框损失函数,增强网络的表达能力。为提高所提算法对小目标和遮挡目标的特征提取能力,引入空洞卷积模块,增大目标的感受野。实验结果表明,所提算法在检测车辆目标时m AP提高了1.79%,也有效减少了在检测紧密车辆目标时出现的漏检现象。 展开更多
关键词 车辆检测 YOLOv3-SPP算法 激活函数 空洞卷积 深度学习
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基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法
8
作者 周哲海 熊涛 +2 位作者 赵爽 张帆 朱桂贤 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1081-1087,共7页
利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出... 利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出了一种基于荧光光镊和机器学习的单细胞血液分类方法,利用光镊实现了单细胞捕获,通过荧光光谱检测系统获得了单细胞荧光光谱数据,并基于机器学习方法实现了准确分类。首先,设计并搭建了一套荧光光镊系统,实现了单细胞捕获和荧光光谱检测。然后,制备了马、猪、犬、鸡四种动物的红细胞稀释液,以440 nm激光作为荧光激发光源,获得了四个物种每种100条、共计400条荧光光谱数据,并进行了背景去除、平滑、归一化的预处理,消除了信号中的噪声干扰。随后,建立了随机森林分类模型,分析了当抽取特征数k=20时,模型中树的棵数与预测准确率之间的关系,当决策树m=500时,分类正确率趋于稳定,有很高的分类正确率和运行效率。进一步地,设定样本数据的30%作为测试集、70%为训练集,计算不同波长与特征重要性之间的关系,得到了10个分类准确率,并取平均值作为模型分类的准确率,测试集最终准确率达到93.1%,方差为0.31%。最后,计算了混淆矩阵,对模型预测精度进行了评价,鸡的分类正确率最高,马的分类正确率最低。分析表明,对分类有重要贡献的物质分别是卟啉类物质、血红素和黄素腺嘌呤二核苷酸。总之,研究表明,将荧光光镊与机器学习方法相结合,可实现单细胞水平的血液分类,较高的分类正确率验证了这种方法的可行性和有效性。同时,该方法不需要过多样品就能满足建模需求,避免了因浓度低带来的荧光自吸收强度过低等问题,具有快速、准确分类的优点,具有非常重要的潜在应用价值。 展开更多
关键词 血液分类 荧光光镊 机器学习 单细胞 随机森林分类模型
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单模-空芯-单模光纤微结构应变传感特性研究
9
作者 王磊 张钰民 +2 位作者 姚霁峰 骆飞 祝连庆 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第4期515-522,共8页
设计了一种单模-空芯-单模光纤微结构应变传感器,利用光束传播法进行仿真分析,建立了波长-应变关系模型,并对其应变特性、温度特性进行实验研究。实验结果表明,在0~340με范围内的拉伸应变灵敏度和-340~0με范围内的压缩应变灵敏度分... 设计了一种单模-空芯-单模光纤微结构应变传感器,利用光束传播法进行仿真分析,建立了波长-应变关系模型,并对其应变特性、温度特性进行实验研究。实验结果表明,在0~340με范围内的拉伸应变灵敏度和-340~0με范围内的压缩应变灵敏度分别高达-4.19和-4.26 pm/με,线性度分别为0.9971和0.9981;在20~70℃范围内的温度灵敏度为9.6 pm/℃,线性度达到0.9909。该传感器制作简单且具有较高的应变灵敏度,可以实现应变测量。 展开更多
关键词 空芯光纤 多模干涉 应变传感器 灵敏度 光纤传感
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基于FBG的微小型三轴振动传感器研究 被引量：1
10
作者 唐翔 吴俊 +2 位作者 黎琪慧 辛璟焘 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期197-205,共9页
为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、... 为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活,缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真,优化传感器结构参数,最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明:该传感器的工作频段为0~1 200 Hz,在X、Y、Z轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz,三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g,横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求,在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 三轴振动传感器 微型化 高灵敏度
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大视场相机最优投影模型识别及星光标定方法
11
作者 刘其林 董明利 +2 位作者 孙鹏 燕必希 祝连庆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期158-169,共12页
针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过... 针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过将光束平差算法与北方苍鹰寻优策略相结合,对投影模型调节系数、相机内方位参数、相机外方位参数及镜头畸变系数同步优化,直到星点像面重投影均方根误差达到全局最小,得到最优投影模型及其参数。实测实验表明,大视场角相机星光标定后,星点像面坐标的重投影均方根误差为1/9 pixel。在连续帧星光标定实验中,通过卡尔曼滤波算法对相机参数随机误差进行了有效消除。该方法可在相机星光标定过程中识别最优投影模型并标定全部成像参数,具备连续帧标定及参数校准能力。 展开更多
关键词 在轨摄影测量 大视场角相机 最优投影模型识别 星光标定方法
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基于双光栅和柱透镜的高分辨率近红外微型光谱仪
12
作者 吴婧仪 周哲海 +2 位作者 赵爽 闵昆龙 李慧宇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1144-1150,共7页
因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大... 因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大不便于携带等问题,为此,提出了一种独特的基于双光栅和柱透镜的微型光谱仪结构,开展了理论和实验研究。相对于传统的微型光谱仪结构,新的设计主要有三个特征:使用光纤代替入射狭缝,以减少光能损失;采用双光栅将光束进行二次衍射;使用柱透镜以改变线阵CCD阵列表面的成像尺寸。首先,利用Zemax软件进行了光学设计和仿真分析,光谱范围为1525~1570 nm,光学系统结构在66 mm×40 mm×24 mm的体积范围内,光谱分辨率理论上达到0.2 nm,比未加柱透镜的结构提升了2.5倍。然后,根据理论分析,选购了合适的光电器件进行了系统封装,与匹配的电路模块结合,实现了微型光谱仪的光谱检测功能。光谱仪的光学系统安装在66 mm×40 mm×30 mm的体积范围内,实际测量的光谱分辨率为0.215 nm,与理论结果较为吻合。进一步地,搭建了一套基于该微型光谱仪的光纤光栅温度传感测量系统,该微型光谱仪作为信号解调仪,选择了四个中心波长分别为1534、1538、1542和1545 nm的光纤光栅作为传感器,温度在0~50℃范围内以1℃为间隔连续变化,最终实现了温度实时测量和信号解调,系统温度灵敏度分别达到9.58、9.68、9.69和9.6 pm·℃^(-1),验证了该微型光谱仪的高分辨率和高可靠性。研制的微型光谱仪的子组件可以固定在外壳上,系统内部无可移动元器件,体积小、分辨率高、稳定性好,可应用于其他诸如物质浓度分析、传感信号测量等需要高分辨光谱分析的场合。 展开更多
关键词 微型光谱仪 双光栅 柱透镜 高分辨率 近红外波段
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一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套
13
作者 朱云鸿 张旭 +2 位作者 娄小平 董明利 祝连庆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期148-155,共8页
由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤... 由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤光栅传感器的弯曲测量模型,发现光纤光栅的中心波长变化量与弯曲角度之间成正比关系。结合机械手舵机的控制,提出了利用光纤光栅传感器进行机械手远程操控方法,编写了上位机软件,实现了从光纤光栅中心波长到手指弯曲角度最后到机械手舵机控制编码的过程。完成了光纤光栅传感器的设计和封装,手套的四路探测光纤中共有12个栅区长度为10 mm的光纤光栅传感器,其中11个传感器被封装在人手关节的上方进行弯曲感知,1个光纤光栅温度传感器用于温度补偿,利用704硅橡胶对光纤光栅传感器进行封装。搭建了基于光纤光栅传感器的机械手远程操控系统,并对光纤光栅传感器进行了标定,实验结果表明在人手关节弯曲0°~90°的范围内,平均弯曲角度测量误差为1.147°,所有拟合直线的决定系数均大于0.993,最后设计了人机交互演示模块展示人手的运动。本文提出的基于光纤光栅传感器的手套具有小型化、高精度、抗电磁干扰的特点,在航天器在轨维修、远程医疗手术和高危排雷作业等方面具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 光纤光栅传感器 机械手远程操控 人机交互 弯曲角度
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一种抑制封装中电源噪声的新型电磁带隙结构 被引量：1
14
作者 李津 缪旻 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2024年第1期1-6,共6页
面向高密度集成系统级封装中同步开关噪声引起的电源完整性问题,设计了一种新型电磁带隙结构。该结构由互补开口谐振环单元结构和类L-bridge型的单元间连桥结构形成,刻蚀缝隙以降低贴片的有效电容,增大连桥长宽比以增加贴片的有效电感... 面向高密度集成系统级封装中同步开关噪声引起的电源完整性问题,设计了一种新型电磁带隙结构。该结构由互补开口谐振环单元结构和类L-bridge型的单元间连桥结构形成,刻蚀缝隙以降低贴片的有效电容,增大连桥长宽比以增加贴片的有效电感。采用电磁全波仿真软件HFSS对所提出结构进行建模与仿真。仿真结果表明,以抑制深度-40 dB为标准,能够达到12.9 GHz的超宽禁带,明显优于常规电磁带隙结构,可以更好地抑制同步开关噪声。 展开更多
关键词 系统级封装 同步开关噪声 电源完整性 电磁带隙结构
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基于DRSN的MG-Y激光器快速准连续波长调谐方法
15
作者 杜雨蒙 庄炜 +2 位作者 张旭 王乐 董明利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期160-169,共10页
针对调制光栅Y分支(Modulated Grating Y-branch,MG-Y)可调谐半导体激光器难以在调谐范围内进行快速、准确的准连续波长调谐问题,提出了一种基于深度残差收缩网络的MG-Y激光器控制参数表快速生成方法。该方法使用光电二极管采集光功率,... 针对调制光栅Y分支(Modulated Grating Y-branch,MG-Y)可调谐半导体激光器难以在调谐范围内进行快速、准确的准连续波长调谐问题,提出了一种基于深度残差收缩网络的MG-Y激光器控制参数表快速生成方法。该方法使用光电二极管采集光功率,相较光谱仪采集波长的方法,其采集速率可大幅提高;采用深度残差收缩神经网络模型对MG-Y激光器电流调谐区域进行快速分类;结合激光器的电流调谐特性,采用拉格朗日插值方法,生成高精度控制参数表,实现MG-Y激光器快速、准确的准连续波长调谐。实验结果表明,用深度残差收缩模型对电流调谐区域分类的时间小于20 s,生成的控制参数表控制激光器输出波长精度为1 pm,稳定性为0.28 pm,法布里-珀罗标准具解调波长稳定性为1.8 pm,对光纤布拉格光栅应变传感器的应变解调精度为1με,稳定性为0.6με。该方法大幅提升了生成控制参数表的速度,满足光纤传感解调应用需求。 展开更多
关键词 调制光栅Y分支激光器 波长控制 深度残差收缩网络 控制参数表 快速光功率采集
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微型化三轴FBG振动传感器的角振动测量研究
16
作者 黎琪慧 陈亚新 +2 位作者 辛璟焘 董明利 李昆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期43-50,共8页
针对微型三轴振动传感器研制,可用空间小且结构复杂和结构零件组合装配困难等问题,提出采用3个一体化模块交错组合的传感器设计方法,提高了空间利用率和装配精度。通过理论分析和有限元仿真,完成15 mm×15 mm×15 mm微型化传感... 针对微型三轴振动传感器研制,可用空间小且结构复杂和结构零件组合装配困难等问题,提出采用3个一体化模块交错组合的传感器设计方法,提高了空间利用率和装配精度。通过理论分析和有限元仿真,完成15 mm×15 mm×15 mm微型化传感器的优化设计,搭建显微镜成像封装系统和振动测试系统完成传感器的封装和性能测试。实验表明,该传感器X、Y、Z轴的谐振频率分别为990、975和960 Hz,且在0~700 Hz频率范围内平坦度好,灵敏度分别为19.10、19.28和20.01 pm/g,具有轻量化和三轴测试性能一致性高的优点。搭建微角振动测试系统,验证传感器的性能,其角位移测量分辨率优于0.21μrad,线性度为0.998。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 振动传感器 三轴 微型化 振动测量
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分布统计特征的孪生网络目标跟踪方法
17
作者 李俊 曹林 +2 位作者 张帆 杜康宁 郭亚男 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第8期213-224,共12页
尽管基于孪生网络的跟踪器取得了巨大成功,但在边界模糊这类复杂场景下的跟踪性能仍然较差。大多数现有方法对于目标的定位均采用不灵活的狄克拉分布,由于缺少对边界框的不确定性估计,使其在边界模糊下无法准确定位。为了解决上述问题,... 尽管基于孪生网络的跟踪器取得了巨大成功,但在边界模糊这类复杂场景下的跟踪性能仍然较差。大多数现有方法对于目标的定位均采用不灵活的狄克拉分布,由于缺少对边界框的不确定性估计,使其在边界模糊下无法准确定位。为了解决上述问题,基于SiamBAN模型进行改进,利用目标边界框的分布统计特征与其实际的定位质量高度相关这一特性,将边界框的回归值由狄克拉分布转为一定范围内的任意概率分布,将分布统计特征经过分布引导质量预测器生成较高的定位质量估计得分,将分类与定位质量估计联合表示,克服了训练和测试阶段分类与回归不一致问题。在VOT2018、VOT2019、OTB100、UAV123、LaSOT、TrackingNet和GOT-10k数据集上的实验结果表明,对比SiamBAN在准确度和EAO指标上提升了3.3%~10%。 展开更多
关键词 孪生网络 定位质量 不确定性估计 分布统计特性 分布引导质量预测器
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FBG反射谱数据滑动相关滤波算法设计与实现
18
作者 马嘉仪 张旭 +2 位作者 李红 朱云鸿 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期146-158,共13页
针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加... 针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加速设计。该算法根据FBG半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升28.23dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为1.712 pm和2.996pm。同时在FPGA片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常FBG反射谱,在100MHz系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅5.09μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对FBG反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了FBG反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。 展开更多
关键词 滑动相关滤波 光纤光栅传感 FBG滤波 FPGA
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面向光轴指向测量系统的光斑质心高精度实时解算方法
19
作者 马浚轩 李红 +2 位作者 张旭 朱云鸿 祝连庆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期266-273,共8页
针对遥感卫星相机光轴指向测量系统的CMOS图像传感器易受空间环境影响,导致图像缺陷,进而影响光斑质心解算精度的问题,本文提出了一种高精度的光斑质心实时解算方法。仿真分析结果表明该方法能够准确地追踪图像中光斑位置的变化,从而验... 针对遥感卫星相机光轴指向测量系统的CMOS图像传感器易受空间环境影响,导致图像缺陷,进而影响光斑质心解算精度的问题,本文提出了一种高精度的光斑质心实时解算方法。仿真分析结果表明该方法能够准确地追踪图像中光斑位置的变化,从而验证了其分步解算策略的可行性。分别采用分步法、OTSU质心法和高斯拟合法对测量系统所采集的图像进行光斑质心的实时解算。实验结果显示,分步法的实时性好,光斑识别成功率最高,质心解算平均偏差和标准差最小,分别为0.026和0.029 pixels。该方法可以为光轴指向测量系统提供可靠的数据支撑。 展开更多
关键词 夹角测量系统 模板匹配 实时处理 FPGA
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铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器
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作者 鲜中泽 辛璟焘 +2 位作者 黎琪慧 唐翔 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期242-250,共9页
针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先... 针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先建立了传感单元的结构模型,通过力矩平衡方程,得出了影响传感器灵敏度和固有频率的因素,然后使用Ansys与SolidWorks联合仿真,优化了传感器结构参数,最后制作了传感器实物,搭建封装和测试系统完成封装和特性测试。实验结果表明:两个传感单元的谐振峰位于650Hz和925Hz,分别与传感单元2和传感单元1的“工作区”互补,将工作频率范围扩展到0~1500Hz,灵敏度优于410.4pm/g,测量分辨率为0.16mg。文中所设计的传感器具有灵敏度高、工作频段宽等优点,为微振动监测提供新的技术手段。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 振动传感器 高灵敏度 宽频段
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