1 中国科学院 光束控制重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了提升高精度光电跟踪系统(ETS)的跟踪精度和其处理不确定性的能力, 设计了一种1型模糊滑模控制方法, 模糊控制用于在线自适应调整滑模控制(SMC)切换项参数; 并采用区间2型模糊滑模控制(IT2FSMC)方法来提高系统处理不确定性的能力,进而提升跟踪精度, 同时降低SMC抖振; 此外, 用粒子群优化算法来保证选取的SMC参数相对最优, 并对提出的各种控制方法进行了理论分析和实验对比。结果表明, IT2FSMC能在降低SMC抖振的同时将SMC的稳态误差降低54.43%。仿真和实验分析验证了所提出控制方法在ETS中的有效性。
激光技术 高精度光电跟踪系统 模糊滑模控制 抖振抑制 参数优化 laser technique high precision electro-optical tracking system fuzzy sliding mode control chattering reduction parameters optimization
广西石油资源加工及过程加强化技术重点实验室, 广西大学化学化工学院, 广西 南宁 530000
血管紧张素转化酶(ACE)是一种含锌离子的羧二肽酶, 通过肾素-血管紧张素系统和激肽释放酶-激肽系统进行血压调节。 食源血管紧张素转化酶抑制肽(ACEIP)可抑制ACE的活性对高血压控制有利。 以鲣鱼蛋白分离出的ACE抑制肽Leu-Lys-Pro(LKP)为原料, 采用荧光光谱法、 紫外-可见光谱法、 圆二色谱法、 等温滴定量热法(ITC)以及分子对接技术研究了LKP对ACE的抑制机理。 荧光光谱结果表明, LKP能够有效猝灭ACE的内源荧光, 猝灭机制为静态猝灭, 两者结合可形成较稳定的复合物, ACE中色氨酸和酪氨酸残基所处的微环境疏水性减小, 导致极性增强。 紫外、 圆二色谱结果表明, LKP与ACE结合会导致ACE构象发生改变, ACE与LKP结合后二级结构比未结合时松散, 为紧密-松散-稍紧密的变化过程。 ITC测得LKP与ACE结合的焓变(ΔH)、 熵变(ΔS)、 化学计量比(n)以及结合常数(Ka)等热力学参数, 结果表明两者结合反应是由熵驱动的自发吸热过程, 结合力主要为疏水作用, 确定LKP与ACE相互作用的结合位点数约为1, 且随温度升高而增加。 LKP与ACE的结合常数Ka分别为2.2×103, 0.9×103和5.3×103, 说明两者亲和力较小。 分子对接结果表明, ACE活性中心的S1口袋的氨基酸残基Gln281, Lys511与LKP形成氢键相互作用, His353, His513与LKP具有疏水作用, LKP主要通过疏水作用与ACE结合, 氢键稳定蛋白空间结构。 该研究对了解ACE抑制肽与ACE的作用机制提供了一定的帮助, 为开发新的治疗高血压药物建立一定的理论基础。
血管紧张素转化酶 抑制肽 光谱法 等温滴定量热 分子对接 Angiotensin I-converting enzyme (ACE) Inhibitory Peptides Spectroscopic method Isothermal titration calorimetry Molecular docking 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2107
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室,四川 成都 610209
3 中国科学院研究生院,北京 100049
量子通信光学地面站光学系统中,采用精、高精跟踪两个快速控制反射镜组成单检测模式闭环。为保证系统控制精度和稳定性,控制过程中必须考虑解耦。然而在目标信噪比较低情况下,难以实现精、高精跟踪回路的准确解耦。本文提出在精跟踪、高精跟踪内部增加位置传感器,一方面采用位置传感器闭环提高内环控制对象确定性,便于参数整定,另一方面,位置传感器偏差量反映了电视脱靶量的偏差,精跟踪采用修正位置传感器偏差量进行闭环从而避免了系统解耦。本文分析了基于该方法实现的复合轴控制结构的对象特性,控制系统设计方法及鲁棒性。理论和实验结果表明:目标特性较差的情况下,特别是滞后变化较大的情况下,本文提出的方法不需要进行解耦控制,具有更好的鲁棒性、更高的精度。
单检测 位置修正 解耦 鲁棒性 single detection position correction decoupling robustness
1 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所, 北京 100081
2 中国铁道科学研究院研究生部, 北京 100081
铁路钢轨扣件系统易发生扣件缺失、弹条断裂、弹条歪斜和螺栓松动或过紧等现象,传统基于二维强度图像的检测方法可以较好地识别出前三种缺陷,却很难检测出螺栓松动或过紧缺陷。针对该问题,提出了基于线结构光的扣件螺栓紧固状态检测方法。利用3D相机获取轨道结构的三维点云数据,通过构建累积高度函数和先验知识,分割钢轨区域和扣件区域,并计算待测螺栓与钢轨轨头外侧非磨耗区域的高度差。在此基础上,提出了一种基于在线更新阈值库确定螺栓紧固状态阈值的方法,将该高度差与阈值库进行比较,实现螺栓的紧固状态检测。实验结果表明,在检测速度为20 km·h -1的情况下,扣件松动和过紧的检出率均在80%以上。该方法弥补了传统扣件检测方法的不足,实现了扣件紧固状态的自动化检测。
测量 线结构光 扣件紧固状态 松动检测 三维测量 激光与光电子学进展
2021, 58(16): 1612002
1 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所, 北京 100081
2 中国铁道科学研究院研究生部, 北京 100081
3 北京交通大学理学院, 北京 100044
为了获取钢轨轮廓测量系统中钢轨纵向的方向参数,提出了一种基于平面靶标的钢轨纵向标定方法。利用平面靶标与钢轨表面紧贴时靶标坐标系的Z轴始终与钢轨纵向垂直的特点,将平面靶标在钢轨表面平移或者旋转,并使平面靶标与钢轨表面保持贴紧状态;通过相机采集一组不同姿态下的平面靶标图像,将这组靶标坐标系Z轴单位向量变换到世界坐标系下,利用变换后单位向量的坐标进行平面拟合,通过计算拟合平面的法线得到钢轨纵向的方向向量,从而完成钢轨纵向参数的标定。在实验室环境下验证了所提方法的有效性,钢轨纵向标定误差在0.1°以下。当靶标图像数量在10张以上时,所提方法能达到最优的标定效果。所提方法为钢轨轮廓测量系统的精度提升和可靠性评估提供了理论依据。
测量 钢轨轮廓 钢轨纵向 标定 平面靶标 光学学报
2021, 41(10): 1012004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Microelectronics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Two-photon excited fluorescence materials usually suffer from inefficient two-photon absorption (TPA) and nonradiative excited states. Here, upconversion fluorescence in an electron donor-acceptor (DA) exciplex doped with fluorescent emitters are systematically investigated. It has been found that the undoped DA exciplex exhibits enhancements of ~129% and ~365% in upconversion fluorescence compared to donor- and acceptor-only systems, respectively. Interestingly, photoluminescence quantum yields (PLQYs) up to ~98.65% were measured and immensely enhanced upconversion fluorescence was observed after doping various fluorescent emitters into the DA exciplex. Our results reveal the existence of two-photon excited energy harvesting in a thermally activated delayed fluorescence (TADF) DA exciplex doped with fluorescent emitters, via reverse intersystem crossing followed by rapid F?rster resonance energy transfer. Moreover, the additional gain mechanism related to intermolecular CT interaction that occurs at the TPA stage is found in the TADF DA exciplex system.
Photonics Research
2021, 9(5): 05000865
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Division of Advanced Manufacturing, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
Precise and fast determination of position and orientation, which is normally achieved by distance and angle measurements, has broad applications in academia and industry. We propose a dynamic three-degree-of-freedom measurement technique based on dual-comb interferometry and a self-designed grating-corner-cube (GCC) combined sensor. Benefiting from its unique combination of diffraction and reflection characteristics, the absolute distance, pitch, and yaw of the GCC sensor can be determined simultaneously by resolving the phase spectra of the corresponding diffracted beams. We experimentally demonstrate that the method exhibits a ranging precision (Allan deviation) of 13.7 nm and an angular precision of 0.088 arcsec, alongside a 1 ms reaction time. The proposed technique is capable of precise and fast measurement of distances and two-dimensional angles over long stand-off distances. A system with such an overall performance may be potentially applied to space missions, including in tight formation-flying satellites, for spacecraft rendezvous and docking, and for antenna measurement as well as the precise manufacture of components including lithography machines and aircraft-manufacturing devices.
Photonics Research
2021, 9(2): 02000243
Author Affiliations
Abstract
School of Electronics and Information Engineering, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China
A fiber-optic sensor for the simultaneous measurement of strain and temperature is proposed and experimentally demonstrated based on Fabry–Pérot (FP) interference and the antiresonance (AR) mechanism. The sensor was implemented using a single-mode fiber (SMF)–hollow-core fiber–SMF structure. A temperature sensitivity of 21.11 pm/°C was achieved by tracing the troughs of the envelope caused by the AR mechanism, and a strain sensitivity of 2 pm/με was achieved by detecting the fine fringes caused by the FP cavity. The results indicate that the dual-parameter sensor is stable and reliable.
fiber-optic sensor Fabry–Pérot interference antiresonance Chinese Optics Letters
2021, 19(4): 041201
南京理工大学能源与动力工程学院, 南京 210094
为了获取准确的粉体材料红外辐射特性参数, 本文对Al2O3粉体材料的红外辐射特性进行了以下研究: 对粉末样品进行积分球反射率和透射率的测量试验, 利用三热流近似法求解辐射传输方程, 结合粒子群算法反演粉末的散射系数和吸收系数。Al2O3粉体材料的辐射特性研究结果显示, 在4~7 μm波段散射系数和吸收系数均随波长和厚度的增加而减小, 且粉末层厚度越小, 粒子散射越强烈。该方法适用于获取常温下各种粉体材料的辐射特性参数, 并分析粉体材料的辐射特性参数及其与厚度等因素的关系。
辐射特性 粉体材料 积分球 radiative property powders integrating sphere