强激光与粒子束
2023, 35(9): 094002
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室 合肥 230029
合肥先进光源（Hefei Advanced Light Facility，HALF）是基于衍射极限储存环的第四代同步辐射光源。定时系统采用事件定时技术方案，主要向HALF装置的注入器、储存环和光束线等提供触发信号，协调注入和束流测量工作，实现对储存环任意束团的填充。装置中设备的触发信号抖动要求小于30 ps，同时要降低由光纤长度变化引起的信号漂移。针对以上设计要求，基于芬兰Micro-Research Finland Oy（MRF）公司的MTCA.4总线硬件完成了定时系统的设计，并在此基础上完成了软件控制程序的开发以及原型系统的性能测试。测试结果表明，触发信号的抖动小于24 ps，经延迟补偿后的信号漂移控制在3 ps左右，达到了HALF定时系统的设计要求。
HALF 定时系统 任意束团填充 MTCA.4 HALF Timing system Arbitrary bucket filling MTCA.4
1 成都信息工程大学大气科学学院，四川 成都 610225
2 高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225
3 成都市气象局，四川 成都 611130
利用2020年1月至2020年7月成都市温江区气象站L波段探空雷达资料，基于风场和大气折射率结构常数（）的比对分析，探究了风廓线雷达产品在成都地区的适用性。结果表明：风廓线雷达反演的水平风场与对应时刻L波段探空雷达测风资料在各高度层均呈显著正相关（p<0.05）。在低层（<2.5 km），风廓线雷达反演的水平风速较L波段探空雷达偏小，约0~1 m·s-1，各高度层水平风速有效样本率在90%~100%波动；在高层（>2.5 km），风廓线雷达反演的水平风速较L波段探空雷达偏小，约0.5~2 m·s-1，各高度层水平风速有效样本率在70%~90%波动。另外，风廓线雷达水平风向的有效样本率随高度上升呈波动增长趋势。在大气处于中等不稳定、弱不稳定、中性或弱稳定条件下，风廓线雷达廓线与对应时刻L波段探空雷达反演得到廓线具有较好的一致性；在大气处于极不稳定或中等稳定条件下，风廓线雷达廓线与对应时刻L波段探空雷达反演得到廓线虽呈现显著的正相关（p<0.05），但二者在数值上却存在较大的差异。降水是影响风廓线雷达反演精度的另一重要因子，降水条件下所测量水平风速的误差显著增大。
风廓线雷达 L波段探空雷达 大气稳定度 适用性 成都 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1601003
昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650000
提出了一种基于YOLOv4目标检测方法的绝缘子爆裂故障智能识别模型，以某供电局一年内正常绝缘子及爆裂绝缘子图像为样本，对故障识别模型进行训练，得出识别模型的权重。采用该模型对绝缘子及其爆裂故障进行识别测试，结果表明，该模型识别绝缘子的平均精度（AP）为92.6%，识别绝缘子爆裂故障的平均精度（AP）为91.78%，模型每秒处理帧数（FPS）为46 frame/s，与Faster R-CNN、SSD模型比较可得，提出的绝缘子爆裂故障识别模型能够准确、快速地对绝缘及其爆裂故障进行识别。
机器视觉 深度学习 YOLOv4 绝缘子爆裂故障 智能识别 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0210005
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 656500
2 云南省计算机应用重点实验室，云南 昆明 656500
针对光纤连接器核心部件之一光纤准直透镜信号精密耦合问题，采用双合透镜设计了一种单模大光束光纤连接器。通过分析双合透镜特性、光纤准直器阵列中的多光学器件耦合机理和准直透镜间的3种耦合偏差引起的传输损耗，推导出该耦合系统的传输损耗公式。基于MATLAB分析得到：角向失配对准直器的耦合损耗影响最大，轴向失配影响最小。利用光学仿真软件ZEMAX在序列和混合模式下对连接器进行模拟，用Origin绘制出不同失配情况下信号耦合效率曲线，结果表明单模光纤芯径为12 μm时，耦合效率达到92.42%。最后通过光学平台搭建实验系统，验证了仿真结果的准确性。
光纤光学 光纤旋转连接器 双合透镜 单模光纤 大光束准直透镜 ZEMAX 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2106008
1 成都信息工程大学大气科学学院，四川 成都 610225
2 高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225
3 成都市气象局，四川 成都 611130
大气消光系数湿度订正是气溶胶吸湿性研究的重要内容，也是利用卫星气溶胶光学厚度（AOD）产品反演近地面颗粒物质量浓度的关键技术环节。基于成都市2016年1月至12月的逐时PM2.5质量浓度、大气能见度、相对湿度（RH）观测数据，首先，深入探讨了大气消光系数与颗粒物质量浓度之间的统计关系及其对RH变化的响应特征，发现在RH小于90%时，单位质量大气消光系数均服从对数正态分布，并进一步指出该分布函数的形状参数和尺度参数均随RH的增加呈现出波动型增长。其次，以干燥环境条件下（RH小于等于40%）单位质量大气消光系数对数正态分布参数为基准，通过数学变换消除湿度变化对单位质量大气消光系数概率分布参数的影响，据此提出了大气消光系数湿度订正的原理和计算流程。最后，对该原理的适用性进行研究，结果表明，订正后大气消光系数反演得到的PM2.5质量浓度与实际PM2.5质量浓度相关系数为0.90，显著优于气溶胶散射吸湿增长因子法的湿度订正结果。
大气光学 大气消光系数 对数正态分布 概率分布参数 湿度订正 适用性 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1901005
昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
针对基于超磁致伸缩材料的光纤布拉格光栅（GMM-FBG）电流传感器响应灵敏度低和温度补偿效果差的问题，提出并设计了一种双环杠杆式GMM-FBG电流传感器。首先，构建了该传感器的理论模型，并用COMSOL软件仿真了2个硅钢片之间的距离对2个FBG应变量差值的影响，得到了合理的磁路间距。然后，针对FBG的栅区长度，进行了参数优化。最后，考虑到磁路间距和FBG的栅区长度，仿真得到2个FBG应变量差值与被测电流之间的关系。结果表明，当磁路间距为16 mm，环境温度为20~70 ℃时，2个FBG上的温度变化趋势基本一致。当FBG的栅区长度为10 mm，输入电流为0~100 A时，传感器的灵敏度为45.4 pm/A；当FBG解调仪的分辨率为1.64 pm时，最小可测电流为0.036 A。
光纤光学 电流传感器 光纤布拉格光栅 磁致伸缩材料 温度 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1706004
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，合肥 230029
合肥光源（HLS-II）是以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源，作为用户装置，对运行性能有很高的要求。为提高数据查询的实时性与便捷性，满足工作人员及时掌握装置运行状态的需求，基于Web技术开发了HLS-II移动端数据查询系统。该系统在EPICS环境下进行开发，以IOC作为实时数据源，以HBase数据库作为历史数据源，以Phoebus Alarms作为报警数据源，以MySQL数据库存储用户管理信息。整个系统采用前后端分离的模式进行设计，系统后端采用Spring Boot框架和Node.js环境进行开发；系统前端以Vue.js框架开发，使用lib-flexible弹性布局方案和postcss-pxtorem插件，以适配不同种类的移动设备。测试表明，HLS-II移动端数据查询系统信息更新流畅，操作直观方便，达到了设计要求。
合肥光源 数据查询 Web技术 移动端 设备适配 HLS-II data query Web technology mobile device adaptation 强激光与粒子束
2021, 33(4): 044001
强激光与粒子束
2020, 32(8): 084004
昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
为了提高GMM-FBG电流传感器的电流响应灵敏度, 设计了一种新型杠杆式GMM-FBG光纤电流传感器。应用杠杆原理, 使布拉格光纤光栅受力增大, 从而提高GMM-FBG电流传感器的灵敏度。构建了传感器的理论模型, 对传感器性能进行了分析; 采用COMSOL有限元数值分析法, 建立了传感器三维模型, 针对传感器的关键参数进行仿真优化。仿真结果表明, 当设计传感器中GMM是半径为1mm, 高度为26mm的圆柱, 不锈钢条的尺寸为32mm×1.4mm×2mm时, 在0~100A输入电流范围内, 线性度为0.999, 灵敏度0.0406nm/A; 当FBG解调仪的分辨率为1.64pm时, 传感器最小可测的电流为0.04 A。
光学测量 杠杆原理 GMM-FBG电流传感器 有限元法 optical measurement leverage principle GMM-FBG current sensor finite element analysis
