1 西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西西安70054
2 陕西省煤火灾害防治重点实验室，陕西西安710054
3 中石化安全工程研究院有限公司 化学品安全全国重点实验室，山东青岛266000
H2S，CH4多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术， 选用中心波长为8.309 μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源，搭建30 m长距离的遥测实验系统，使用WMS波长调制法对H2S，CH4气体的吸收谱线进行连续调谐与扫描，并对高频正弦载波进行了最优深化调制，实现了H2S，CH4多组分气体的同时测量。实验将H2S与5%体积分数的高浓度水汽进行混合测量，分析并验证了该波段的水汽吸收难以对测量造成交叉干扰的优良特性，并利用Savitzky-Golay平滑滤波器提高了检测信号的信噪比。通过遥测实验，分析了15 m，30 m不同遥测距离对检测信号的影响，并利用增加积分时间与计算信噪比的方法，得到了128.75×10-9 m的遥测最低限。最后，Allan方差的计算结果表明，当积分时间为183 s，142 s时，系统对H2S，CH4气体的最低检测下限分别为0.593×10-9和1.160×10-9。本文的研究结果为中红外波段H2S，CH4多组分气体的高灵敏度、同时测量提供了一种有效途径，为多组分气体的遥测应用提供了参考。
中红外 硫化氢 量子级联激光器 多组分气体遥测 mid-infrared hydrogen sulfide Quantum Cascade Laser(QCL) multi-component gas sensing
针对当前基于深度学习的遥感图像超分辨率重建模型部署时对硬件要求较高，本文设计了一种轻量级基于重参数化的残差特征遥感图像超分辨率重建网络。首先，采用重参数化方法设计了一种残差局部特征模块，以有效地提取图像局部特征；同时考虑到图像内部出现的相似特征，设计了一个轻量级的全局上下文模块对图像的相似特征进行关联以提升网络的特征表达能力，并通过调整该模块的通道压缩倍数来减少模型的参数量和改善模型的性能；最后，在上采样模块前使用多层特征融合模块聚合所有的深度特征，以产生更全面的特征表示。在UC Merced遥感数据集上进行测试，该算法在遥感图像3倍超分辨率下的参数量为539 K，峰值信噪比为30.01 dB，结构相似性为0.844 9，模型的推理时间为0.010 s；而HSENet算法的参数量为5 470 K，峰值信噪比为30.00 dB，结构相似性为0.842 0，模型的推理时间为0.059 s。实验结果表明，该算法相比HSENet算法，参数量更少，运行速度较快，且峰值信噪比与结构相似性也有一定的提高。在DIV2K自然图像数据集上进行测试，该算法的峰值信噪比和结构相似性相比其他算法也有一定的优势，表明该算法的泛化能力较强。
超分辨率 遥感图像 全局上下文 重参数化 残差网络 super resolution remote sensing images global context re-parameterization residual network
1 西北大学物理学院，陕西 西安 710127
2 西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室，陕西 西安 710076
宽谱光源驱动谐振光纤陀螺（RFOG）利用宽带光源抑制寄生噪声。然而，宽带光源引入的过量相对强度噪声（RIN）成为陀螺精度提升的主要限制因素。因此，考虑到不同光纤环形谐振腔（FRR）参数的影响，研究宽谱光源驱动RFOG中的RIN具有重要意义。基于宽带光源驱动RFOG的传输特性，构建了宽谱光源驱动RFOG中RIN的理论模型。分析了放大自发辐射源（ASE）谱宽和谐振环的分光比对腔内RIN的影响，并通过实验验证了理论结果的准确性。这些结果为减轻宽带光源驱动RFOG系统中的RIN提供了理论参考。
光纤光学 谐振式光纤陀螺 相对强度噪声 光纤环形谐振腔 光谱 宽谱光源
1 西安科技大学安全科学与工程学院，陕西 西安 710054
2 陕西省煤火灾害防治重点实验室，陕西 西安 710054
针对天然气管道沿线威胁事件的实时识别问题，笔者提出了一种基于瑞利光时域反射分布式光纤振动监测系统和深度学习网络的方法。首先，利用分布式光纤振动监测系统采集28.9 km长管道沿线6类事件的波形信号，并通过格拉姆角场（GAF）将其转化为二维图像信息，然后利用GoogLeNet、VGG、AlexNet三种深度学习网络对图像信息进行分类对比，并分析了不同信噪比条件下GoogLeNet的分类效果。结果表明：GoogLeNet对6类事件的分类准确率最高，优于其他两种网络；当信噪比为8 dB时，GoogLeNet对人工挖掘和机械破坏事件数据进行滤波、GAF等处理之后没有出现误报。本文所提方法适合在实际现场使用，为管道安全监测提供了一种新的技术手段。
光纤光学 管道监测 格拉姆角场 分布式光纤振动 特征识别
1 中国葛洲坝集团 第一有限公司, 宜昌 443002
2 武汉理工大学 土木工程与建筑学院, 武汉 430070
五强溪水电站扩机工程进水口围堰采用预留岩坎+混凝土围堰+土石子围堰的组合结构形式, 堰内岩坎为顺层坡, 软弱夹层较发育, 围堰爆破拆除环境和地质条件复杂。顺层岩坎拆除时无法按常规围堰的经济断面进行大范围削方和一次拆除, 深水水下爆破开挖工程量大、块度要求高、施工时间长、安全风险高。爆破拆除过程中在保证围堰稳定的条件下, 采取垂向分层、水平向分区、台阶松动爆破的施工方法, 尽可能多地实施陆上开挖。水下爆破根据岩坎地质条件、岩体力学特性及覆盖水深(20~37 m), 结合水下爆破清渣块度要求, 采用0.9~1.1 kg/m3的炸药单耗。通过数码电子雷管高精度延时起爆技术, 严格控制单段最大药量(60 kg以内), 并设置气泡帷幕和柔性防护网等一系列安全防护措施。经现场爆破监测结果表明：爆破振动及水击波对进水口闸门等建构筑物的影响得到了有效控制, 提高了水下清渣、转运效率得到了提高。
扩机工程 进水口 围堰拆除 岩坎 顺层坡 expansion project water inlet cofferdam demolition rock barrier bedding slope
西安建筑科技大学材料科学与工程学院，西安 710055
Y掺杂的BaZrO3因其优异的化学稳定性而被广泛研究。然而，较高的烧结温度限制了其应用。为改善BaZrO3的烧结活性，对Y-BaZrO3采用Pr3+和Ni2+进行共掺杂，并对其微观形貌及电化学性能进行研究。Ni与材料形成固溶体，Pr3+的掺杂增大了晶粒尺寸，这对致密化过程极为重要。XPS、Raman和EPR结果表明，少量Pr3+掺杂可以增加材料的氧空位含量，并通过加速水的解离和吸附促进质子进入，从而促进质子传导。然而，过量Pr3+掺杂导致的高浓度氧空位会产生缺陷缔合反应，使低温下的电导率略有下降。随着温度的升高，氢分离膜的氢渗透性也增加。此外，BaZr0.66Y0.2Pr0.1Ni0.04O3-δ的氢渗透性高于BaZr0.71Y0.2Pr0.05Ni0.04O3-δ，在1 173 K时，氢渗透性达到2.60×10-8 mol·cm-2·s-1。
氧空位 质子电导率 氢分离膜 oxygen vacancy proton conductivity hydrogen separation membrane
1 桂林电子科技大学,a.电子工程与自动化学院
2 桂林电子科技大学,b.计算机与信息安全学院, 广西 桂林 541000
针对红外无人机目标识别过程中特征信息较少、特征丢失严重、识别准确率低等问题, 提出一种基于YOLOv7的红外无人机目标检测方法。通过引入注意力机制来增强目标区域的特征表达能力, 提升图像的空间信息含量。采用改进的串行连接方式将通道注意力模块与空间注意力模块连接, 在结合了目标通道特征信息和空间特征信息的同时, 改进结构降低了通道注意力对红外图像识别的负面影响, 可以更好地实现对红外目标的特征加强作用。选择基于角度向量回归的SIoU损失函数作为边框损失函数, 进一步提升了模型的收敛性和检测精度。实验结果表明, 改进的算法模型推理速度达到了43帧/s, 准确率为95.4%, 召回率为87.3%, mAP为96.1%,在红外无人机检测任务中取得了更好的检测效果。
无人机 红外图像 注意力机制 损失函数 UAV infrared image YOLOv7 YOLOv7 attention mechanism loss function
1 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室, 北京100192
2 北京信息科技大学生物医学检测技术及仪器北京实验室, 北京100192
3 北京航天发射技术研究所, 北京100076
激光光斑中心的准确定位对共焦显微系统有着重要作用。为了提高光斑中心定位的准确性, 设计了一种基于OpenCV的高精度光斑中心定位检测方法。首先对采集到的光斑图像进行降噪滤波, 再通过聚类分析, 筛选连通域排除粗大误差, 然后对目标连通域边缘进行形态学处理, 最后将边缘数据拟合成椭圆定位光斑中心。仿真与实验结果表明：该方法与其他传统光斑中心定位方法相比, 具有小于0.1 pixel的亚像素级定位精度, 检测结果更稳定, 是一种高精度的光斑中心定位方法。
共焦显微系统 光斑中心定位 滤波降噪 聚类分析 形态学 confocal microscope system spot center positioning filtering and noise reduction cluster analysis morphology
西安科技大学安全科学与工程学院，陕西 西安 710054
铁路已成为我国交通运输的大动脉，地理条件的多样性使得铁路隧道分布较多。针对铁路隧道的结构安全监测方式诸多，然而传统的监测方式均存在一定的局限性。基于当前研究热点——光学传感，将精度优良、经济可行性较高的光学视频位移计和光纤布拉格光栅传感技术有机结合，应用于运营期铁路隧道的安全监测。通过分析静态、通车等情况下的监测数据，结合仿真模型，初步探讨光学传感应用于运营期铁路隧道监测的可行性，旨在为相关工程技术研究提供参考和借鉴。
光学传感 光学视频位移 光纤光栅传感 隧道监测 仿真模型 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312006
1 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
2 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100039
集成冷光学的红外探测器杜瓦封装在中波、长波红外组件研制中具有重要意义，有利于抑制红外辐射背景、提升仪器灵敏度和集成度。提出了集成冷光学的中波、长波双波段探测器杜瓦组件，设计了一体化冷平台支撑、低漏热透镜支撑等新结构，解决了冷光学透镜组与探测器组合、双波段探测器透镜组之间高精度配准及高强度单点支撑钎焊等新工艺，建立了该冷光学集成组件杜瓦的冷面温度均匀性、双温区控制以及低热负载等关键参数。实现了杜瓦液氮热负载小于0.85 W，中波工作于73 K，冷面温度均匀性0.36 K，长波工作于65 K，冷面温度均匀性0.08 K，探测器与透镜组配准精度偏差优于±10 μm，探测器光学模组间配准偏差优于±15 μm。该新型杜瓦已通过一系列空间环境适应性试验验证，成功应用于风云四号系列气象卫星大气垂直探测仪中。
光学设计 双波段红外探测器 杜瓦集成封装 冷光学 低温透镜组 高精度配准 中国激光
2023, 50(23): 2310003
