1 民航西北地区空中交通管理局宁夏分局, 银川 750000
2 宁夏工商职业技术学院, 银川 750000
针对处理复杂机动目标跟踪问题, 提出了一种自适应随机权重容积卡尔曼滤波(ARWCKF)算法。该算法作为交互多模型(IMM)算法的预处理过程, 对不同运动模型进行滤波。为了算法的稳定性, 引入了随机权重因子。使用时变因子调整马尔可夫概率转移矩阵, 提高了IMM算法概率转换精度。将所提IMM-ARWCKF算法与IMM-CKF算法对比发现, 在处理复杂机动目标问题时, 所提算法具有更高的跟踪精度, 算法更加稳定。
航迹跟踪 机动目标 容积卡尔曼滤波(CKF) trajectory tracking maneuvering target IMM IMM Cubature Kalman Filter (CKF)
1 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
2 安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
二氧化氮 (NO2) 对人类健康和气候变化有着诸多负面影响，随着中国城镇化和工业化进程加速，NO2污染成为人们日益关注的问题。相关研究表明传统的单个站点监测结果只能代表数平方公里内的污染物水平，无法提供大尺度的污染物分布信息。相比于站点监测，卫星遥感可以提供大尺度且时空连续的数据，为研究大气污染提供了新的角度。基于哨兵5P卫星的NO2柱浓度数据和气象、人口密度等其他辅助数据，构建了对地表NO2进行预测的深度神经网络 (DNN) 模型。并使用两种交叉验证方法对该模型进行验证。在基于样本的验证中，模型的决定系数 R2、均方根误差 (RMSE) 和平均预测误差 (MAE) 分别为0.80、7.72 μg/m3和 5.31 μg/m3；在基于站点的验证中，模型的R2、RMSE和MAE分别为 0.74、8.95 μg/m3和6.01 μg/m3，两种验证结果都表明DNN模型具有较好的整体预测能力和空间泛化性。此外，与经典的地学统计和机器学习算法对比结果表明DNN预测性能优于其它方法。最后用训练好的模型获得了京津冀地区 0.1° 的NO2分布图。
二氧化氮 机器学习 哨兵5P 遥感 nitrogen dioxide machine learning Sentinel 5P remote sensing 大气与环境光学学报
2023, 18(2): 181
南京玻璃纤维研究设计院有限公司, 南京 210012
分析了高强(HS2)玻璃纤维原丝和无捻粗纱的直径分布, 评价纤维直径均值与分布参数等对HS2玻璃纤维力学性能影响。研究表明: 直径在11 μm以上时, 纤维束及浸胶纱拉伸强度随直径增大而降低。单纤维直径为11~13 μm的复合材料单向板拉伸强度受直径影响不大, 剪切强度随直径增大而降低。宽分布高离散(Cv)直径分布形态对纤维力学性能产生不利影响, 当纤维直径均值相近时, 直径Cv为0.20的粗纱比0.15粗纱拉伸断裂强度低8%。直径分布状态能够揭示出其成形工装与工艺水平, 高均匀纤维需更细化的严格控制工艺状态。
高强玻璃纤维, 纤维直径、力学性能、正态分布 high-strength glass fiber fiber diameter mechanical properties normal distribution
安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红外测温系统的精度。
Mie 散射理论 水雾 辐射衰减 校正因子 红外测温 Mie scattering theory water mist radiation attenuation correction factor infrared temperature measurement 大气与环境光学学报
2022, 17(4): 476
1 太原科技大学材料科学与工程学院, 太原 030024
2 阳泉市长青石油压裂支撑剂有限公司, 阳泉 045200
3 中国石油华北油田公司工程技术研究院, 任丘 062550
4 山西科技学院, 晋城 048000
可燃性气体的开发以及固体废弃物的再利用是响应国家低碳清洁发展、能源战略转型的重要举措。本文采用煅烧处理的煤矸石作为添加剂制备陶瓷颗粒支撑剂, 通过调控支撑剂的原料配比, 获得力学性能较好的材料, 提升材料支撑岩层裂隙的结构强度, 实现煤层气的高效开采。结果表明, 煅烧煤矸石组分的适量添加可有效提高陶粒支撑剂抗破碎强度, 其中42 MPa闭合压力下破碎率最低为3.66%, 52 MPa闭合压力下破碎率最低为7.97%。通过观察界面腐蚀后的陶粒支撑剂微观形貌以及分析结构中的元素成分比例, 发现材料中α-Fe2O3的均匀分布促进支撑剂中玻璃相的产生, 提升了陶粒基体的结构致密性; 同时α-Fe2O3晶粒在形核长大的过程中, 由于间隙填补作用产生的微观应力对材料结构起到再次强化的效果, 显著提升陶粒支撑剂的力学性能以及抗破碎能力。
煅烧煤矸石 陶粒支撑剂 力学性能 结构强度 破碎率 calcined coal gangue ceramic proppant α-Fe2O3 α-Fe2O3 machanical property structural strength breakage rate
1 国网冀北电力有限公司信息通信分公司, 北京 100054
2 武汉康普常青软件技术股份有限公司, 武汉 430027
针对输电线路等场景的超长距离监测应用问题, 文章在分布式光纤相位敏感光时域反射仪的基础上, 采用拉曼放大和外差检测的方式, 设计了一种光电信号分段探测和采集的光纤传感系统。该系统依据光纤长度将光纤分为两段进行信号采集和处理, 针对不同强度信号适配相应的信号处理和采集参数, 解决了超长距离监测系统的动态范围不足和信噪比差的问题。经试验和分析, 最终实现了超过124 km的单端超长距离分布式光纤监测系统, 系统末端信噪比>10.5 dB。
分布式 拉曼放大 瑞利散射 分段放大 distributed Raman amplification Rayleigh scattering segmented amplification
1 山东大学晶体材料研究所晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 中电科技德清华莹电子有限公司, 浙江 湖州 313000
非线性光子晶体(nonlinear photonic crystal, NPC)具有空间相关的二阶非线性系数,可以通过准相位匹配(quasi-phase matching, QPM)有效地控制非线性光学相互作用。一维和二维NPC已被广泛用于激光频率转换、空间光调制和非线性光学成像中。然而,受传统极化方法的限制,三维(3D)NPC的实现仍然是非线性光学领域的最大挑战之一。从准相位匹配的基本理论出发,综述了目前利用飞秒激光选择性地擦除铌酸锂(LiNbO3, LN)晶体非线性系数的3D LN NPC实验进展、在铁电钛酸钡钙(Ba0.77Ca0.23TiO3, BCT)晶体的自发畴结构中实现3D调制的QPM以及使用激光直写技术在BCT晶体中制造3D NPC的进展。另外,还介绍了一种具有自发的魔方立方状畴结构的天然钽铌酸钾(KTa0.56Nb0.44O3, KTN)钙钛矿NPC,无需外部极化即可直接满足3D QPM条件。3D NPC晶体可以广泛应用于需要产生和控制新频率光的领域,实现非线性光束整形、非线性成像和三维非线性全息等应用。
中国激光
2021, 48(12): 1208001
上海大学通信与信息工程学院, 特种光纤与光接入网重点实验室, 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
报道了基于碳纳米管饱和吸收体(CNT-SA)的L波段可切换双波长被动锁模光纤激光器。通过调节抽运功率,该激光器光谱的中心波长可以在1572.9 nm和1596.6 nm之间切换,对应的3 dB光谱宽度分别为3.68 nm和2.34 nm,脉冲宽度均为1.80 ps。此外,双波长锁模光谱的中心波长为1572.3 nm和1597.1 nm,两个波长的间隔为24.8 nm。同时,对L波段可切换双波长锁模光纤激光器的形成和演化进行了数值研究。数值模拟结果与实验观察结果吻合,表明可切换双波长锁模的成因是增益光纤透射光谱的变化。
激光器 锁模光纤激光器 波长可切换 双波长 L波段
Author Affiliations
Abstract
Nanophotonics Research Center, Shenzhen Key Laboratory of Micro-Scale Optical Information Technology, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
Controlling both amplitude and phase of light in the subwavelength scale is a challenge for traditional optical devices. Here, we propose and numerically investigate a novel plasmonic meta-hologram, demonstrating broadband manipulation of both phase and amplitude in the subwavelength scale. In the meta-hologram, phase modulation is achieved by the detour phase distribution of unit cells, and amplitude is continuously modulated by a T-shaped nano-cavity with tunable plasmonic resonance. Compared to phase-only holograms, such a meta-hologram could reconstruct three-dimensional (3D) images with higher signal-to-noise ratio and better image quality, thus offering great potential in applications such as 3D displays, optical communications, and beam shaping.
240.6680 Surface plasmons 160.3918 Metamaterials 090.2890 Holographic optical elements Chinese Optics Letters
2019, 17(6): 062402
南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心/江苏省高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室, 江苏 南京 210023
稻谷是我国主要储粮品种。 为快速、 准确鉴定稻谷霉变状态, 建立了一种基于近红外光谱的稻谷霉菌污染定性、 定量分析方法。 首先, 将四种谷物中常见有害霉菌(黄曲霉3.17、 黄曲霉3.3950、 寄生曲霉3.3950、 灰绿曲霉3.0100)分别接种在灭菌稻谷样品上。 其次, 将接种霉菌样品进行人工模拟储藏(28 ℃、 RH 80%), 并采集不同储藏时间(0, 2, 4, 7和10 d)稻谷的近红外漫反射光谱信号。 最后, 利用主成分分析(PCA)、 判别分析(DA)和偏最小二乘回归(PLSR)方法建立稻谷霉菌污染的快速分析模型。 结果显示, 近红外光谱可有效区分感染不同霉菌的稻谷样品, 平均判别正确率达87.5%。 稻谷霉变随储藏时间逐渐加深, 近红外光谱对感染单一霉菌稻谷样品霉变状态的判别正确率达92.5%, 多种霉菌的判别正确率达87.5%。 稻谷中的菌落总数的PLSR模型定量结果为: 有效决定系数(R2P)为0.882 3、 验证均方根误差(RMSEP)为0.339 Lg CFU·g-1, 相对标准偏差(RPD)为2.93。 结果表明, 近红外光谱法可以作为一种快速、 无损的分析方法来判定稻谷霉菌侵染状况, 确保稻谷储运安全。
近红外光谱 稻谷 霉菌侵染 快速检测 Near infrared spectroscopy Paddy Fungal infection Rapid detection 光谱学与光谱分析
2018, 38(12): 3748
