1 西安建筑科技大学信息与控制工程学院，陕西 西安 710055
2 陕西省文物保护研究院，陕西 西安 710075
3 西安博物院，陕西 西安 710074
针对传统城墙病害检测采用人工勘测方法，检测效率较低且易受到主观因素干扰等问题，提出一种基于卷积神经网络的城墙多光谱成像病害无损检测方法，利用最小噪声分离方法对城墙多光谱成像数据进行预处理，降低数据维度的同时保留原始数据特征，减少数据噪声；为解决城墙不同病害类型的像素混杂多样造成分类准确率较低的问题，利用卷积操作对城墙病害进行特征提取，保留最重要的特征并去除无关特征，稀疏网络模型；通过全连接层对提取到的特征进行整合梳理和分类，并加入两次dropout防止过拟合问题的出现。最后在城墙多光谱数据集上，使用训练后的卷积神经网络分类模型对城墙病害进行像素级分类检测，并将预测结果进行可视化展示。实验结果表明：总体精度和Kappa系数分别为93.28%和0.91，表明所提方法是有效的，该方法对提高城墙病害检测准确率、掌握城墙病害分布具有重要意义。
光谱学 卷积神经网络 多光谱成像 像素级分类 城墙病害 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0437006
强激光与粒子束
2023, 35(6): 064001
中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
激光在气体介质中传输时，气体吸收激光能量导致折射率变化，形成气体热效应，降低光束质量。针对这一问题，介绍了光‐流‐热耦合效应理论，建立了椭圆形高斯激光束的合束传输热耦合效应仿真模型。通过数值仿真分析了长方体封闭空间中由激光加热诱导的自然对流现象及流场对光束传输影响的变化过程，研究了热效应的影响因素。结果表明，气体对激光能量的吸收会导致光轴偏转，光束质量下降，远场光斑形态发生改变；封闭空间内热效应自然对流导致的光束质量下降呈先增加再减少后稳定的趋势；通过改善介质吸收和流场分布，可以有效改善气体热效应对光束质量的不利影响；合束过程中的流场分布和光束质量变化比单束光路情况下复杂。
激光光学 激光合束 光束传输 热效应 光束质量 中国激光
2023, 50(13): 1305002
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室, 武汉 430070
3 深圳地铁集团有限公司, 深圳 518000
为提高地铁渣土资源化利用率, 将其掺入膨胀聚苯乙烯(EPS)轻质混凝土中, 并用此混凝土为芯材制备复合夹芯墙板, 研究了浆体的流变性, 并探讨了硬化EPS混凝土的抗压强度、导热系数及EPS颗粒在浆体中的面分布。结果表明: 随着渣土掺量增加, 浆体屈服应力增加, 流动度降低; 浆体塑性黏度随渣土掺量增加大幅度增加, 使得EPS颗粒分布更加均匀; EPS混凝土的干密度、抗压强度与导热系数随渣土掺量增加而逐渐降低。当干渣土与水泥质量比为0.8时, EPS混凝土的干密度为857 kg/m3, 抗压强度为4.16 MPa, 导热系数为0.231 W·m-1·K-1; 采用干渣土与水泥质量比为0.8的EPS混凝土制备复合夹芯墙板(硅钙板作面板), 墙板粘结性能良好, 面密度为81 kg/m2, 抗压强度为3.75 MPa, 软化系数为0.83, 耐火极限大于1 h, 其性能满足轻质隔墙条板国家标准要求。
渣土 EPS轻质混凝土 复合夹芯墙板 流变性 EPS面分布 muck EPS lightweight concrete composite sandwich wall panel rheological property EPS areal distribution
为了对激光测量系统的测量误差3维空间分布进行有效评估, 以特定点测量或仿真的大量位置数据为基础, 采用孤立森林算法对点云进行了异常数据筛除。基于误差椭球理论, 引入粒子群优化算法, 针对有效数据建立了最小包络椭球的不确定度模型; 采用测量场与单点不确定度的坐标系变换, 将不确定度最小包络椭球模型应用于测量场景内不确定度场的空间分布分析; 通过单点以及10m量级范围空间场景实测数据的测试, 该模型可以高效地筛选有效采样数据, 并依据需求进行不同程度的最小包络椭球计算, 得到相应的不确定度。结果表明, 基于测量位置数据, 该模型可以高效准确地描述单点位置的3维不确定度范围, 并能够有效地再现测量空间内的不确定度分布, 在4.7m的测量距离、94.2%的筛选后有效数据、97.5%的包络比例下, 计算获得不确定度范围为三轴长4.95μm, 18.39μm和30.53μm的椭球。该最小包络椭球不确定度模型在基于实测的理论模型验证、设备状态与测量场景环境分析, 以及测量布局设计等方面具有着重要的价值。
测量与计量 测量不确定度 最小包络椭球 激光测量系统 孤立森林算法 粒子群优化算法 measurement and metrology measurement uncertainty minimum ellipsoid envelope laser measurement system isolated forest algorithm particle swarm optimization algorithm
红外与激光工程
2021, 50(4): 20190565
1 杭州电子科技大学理学院物理系, 浙江 杭州 310018
2 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心, 安徽 合肥 230031
光学二次谐波产生技术是研究材料极化特性和对称性的重要工具,利用搭建的显微二次谐波产生光路,对生长在SrTiO3衬底上的BaTiO3薄膜样品进行了二次谐波产生测试。结果表明,BaTiO3薄膜在面内方向具有二重旋转对称性。在四种偏振模式下测量了样品的二次谐波信号,结果表明,随着基频光入射功率的变化,二次谐波强度的图样也发生了变化。当入射光功率为7.5~7.7 mW时,信号发生突变;当入射光功率大于7.5 mW时,水平偏振出射光的二次谐波信号图样主峰减弱,次峰增强。
非线性光学 二次谐波产生 二维材料 铁电性 薄膜
1 青海民族大学化学化工学院,西宁 810007
2 青海民族大学能源与动力工程系,西宁 810007
3 西安交通大学能源与动力工程学院,西安 710049
用动力学蒙特卡罗方法研究了3C-SiC(111)邻晶面的外延生长机制。生长温度、沉积速率和平台宽度对邻晶面外延生长模式有着重要的影响。模拟结果显示：在温度较低的情况下，晶体表面离散的分布着数量众多的晶核，其生长模式为二维岛核生长模式。当生长温度升高时，岛核主要分布于台阶边缘，晶体生长方式则转变为台阶推进与岛核成长共生的生长模式。其次，在沉积速率较低时，晶体主要生长方式为台阶推进模式，随着沉积速率增加, 晶体生长模式则转变为二维岛核生长模式。最后，岛核密度随平台宽度的增加而增加，在较低温度下，平台宽度对岛核密度的影响更加明显。
碳化硅 动力学蒙特卡罗法 外延生长 晶体生长 岛核密度 silicon carbide Kinetic Monte Carlo model epitaxial growth crystal growth island density
上海市计量测试技术研究院 机械与制造计量技术研究所, 上海 201203
针对当前微纳米测量中存在的微结构跨尺度、高精度测量及高深宽比结构多参数表征问题, 基于纳米测量机和微接触测头构建了纳米坐标测量系统。通过对测头与定位平台机械、电气及软件接口的设计, 实现测头与平台的集成, 并利用标准球对测量系统进行校准。为保证测量结果的可溯源性, 对定位平台三轴激光干涉仪的激光器进行了拍频。最后, 利用搭建的测量系统对高度10 μm,2 mm的超高台阶及硅臂卡爪的侧壁倾角进行了测量, 表明系统具备大尺寸结构的高精度测量和复杂MEMS器件特征尺寸的精确表征能力。
微纳米测量 纳米测量机 三维微接触测头 高深宽比 侧壁倾角 micro-and nano measurement nano measuring machine 3D micro tactile probe high aspect ratio sidewall angle 光学 精密工程
2020, 28(10): 2252
