1 华中科技大学光学与电子信息学院，下一代互联网接入系统国家工程研究中心，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学未来技术学院，湖北 武汉 430074
分布式光纤传感器以光纤作为传输和传感融合的介质，具有高灵敏、全分布、大尺度、高分辨的独特优势，近年来受到多个应用领域研究人员的关注并逐步进入产业化。然而，现有普通单模光纤在传感信噪比与稳定性等方面仍存在局限性。以散射增强微结构特种光纤为传感载体，研究其分布式传感增效机理，介绍了其自动化、高效率刻写制备技术，并重点阐述了其分布式光纤传感技术研究进展与相关应用。进一步对散射增强微结构传感光纤的未来发展潜力及应用方向进行了展望。
传感器 分布式光纤传感 散射增强光纤 分布式声波传感 光频域反射技术
华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北武汉 430223
冷原子绝对重力仪和冷原子重力梯度仪在外界动平台上的精度相较实验室精度差距较大, 其中最主要的振动噪声目前已经有较为成熟的方案进行抑制, 而由于载体转动引起的姿态噪声目前尚未研究。从冷原子干涉仪的敏感机制入手, 推导了在姿态扰动情况下冷原子绝对重力仪和重力梯度仪的相位改变, 并利用双光子拉曼演化方程给出了相应的高阶灵敏度函数补偿方案, 提升了冷原子绝对重力仪和重力梯度仪在复杂环境下的灵敏度和环境适应性。
冷原子绝对重力仪 冷原子重力梯度仪 姿态扰动 高阶灵敏度函数 cold-atom absolute gravimeter cold-atom gravity gradiometer rotation fluctuation high-order sensitivity function
1 武汉科技大学城市建设学院, 武汉 430065
2 武汉工商学院环境与生物工程学院, 武汉 430065
本文采用不同掺量的磷建筑石膏(CPG)、粒化高炉矿渣和熟石灰制备超硫酸盐水泥(SSC), 通过测试水泥浆体的水化热、电阻率、化学收缩、水化产物、孔溶液pH值和抗压强度的变化规律, 研究了CPG掺量对SSC水化性能的影响规律。结果表明: 当CPG掺量从0%(质量分数, 下同)增大到20% 时, 水泥浆体的第三放热峰出现时间延迟, 3 d放热量与14 d化学收缩均增大, 3 d电阻率减小, 28 d孔溶液pH值从11.95减小到10.80; 掺入CPG会促进钙矾石的生成; 当CPG掺量为10%时, 试件的28 d抗压强度最大, 达到23.8 MPa。
超硫酸盐水泥 磷建筑石膏 粒化高炉矿渣 水化热 电阻率 化学收缩 supersulfated cement calcined phosphogypsum ground granulated blast-furnace slag hydration heat electrical resistivity chemical shrinkage
1 西安交通大学 微电子学院, 西安 710049
2 陕西亚成微电子股份有限公司, 西安 710075
提出了一种用于高侧开关的短路限流及保护电路。电路采用二级保护的方式,当短路检测电压不为零且低于参考电压时,限制栅源电压，对电路限流;当短路检测电压高于参考电压时,则延时一段时间后关断功率管。芯片采用0.18 μm 100 V BCD工艺流片。测试结果表明,在先工作后短路和先短路后工作两种情况下,功率管均处于正常工作状态。电路工作电压范围为4~80 V,短路延时时间约200 μs,输出最大可持续电流可达80 A。
短路限流 短路保护 短路延时 工作电压范围 short circuit current limiting short circuit protection short circuit delay operating voltage range
1 华中科技大学光学与电子信息学院，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 下一代互联网接入系统国家工程实验室，湖北 武汉 430074
3 华中科技大学无锡研究院，江苏 无锡 214174
基于相位敏感光时域反射技术的分布式声波传感（DAS）系统可实现大范围分布式的声波探测，近年来，在油气勘探、地质成像、管道安全、周界安防等应用领域受到研究关注。本文论述了光纤DAS技术的传感原理，分析了单模光纤的衰落机理和性能瓶颈。针对此问题，分别介绍了多种散射增强光纤的增效机理与声波传感性能。进一步，围绕微结构散射增强光纤DAS系统，综述了其近年来的技术与应用进展，并展望了其未来可能的发展方向。
光纤光学 光纤传感 相敏光时域反射计 分布式声波传感 散射增强光纤 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2100001
1 武汉科技大学城市建设学院, 武汉 430065
2 武汉科技大学高性能工程结构研究院, 武汉 430065
通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率, 同时结合水化产物分析及热力学模拟, 研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明, 随着钢渣粉质量掺量的增大, 初凝时间呈先延长后缩短的趋势, 且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内, 掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体, 但在龄期达到60 d和90 d时, 掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大, 在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内, 钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应, 使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知: 在钢渣粉掺量为40%的试样中, C2S在10 h后开始进行水化反应, C2ASH8则在168 h后开始生成; 当钢渣掺量大于15%时, 随着钢渣粉掺量的增大, 钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少, C2ASH8的生成量逐渐增多。
硫铝酸盐水泥 钢渣粉 抗压强度 电阻率 水化产物 水化动力学 热力学模拟 calcium sulfoaluminate cement steel slag powder compressive strength electrical resistivity hydration product hydration kinetics thermodynamic modelling
1 四川轻化工大学化学与环境工程学院，四川 自贡 643000
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
电磁超材料完美吸收器独特的亚波长结构能够与入射电磁波产生有效的电磁共振，在特定的频率范围内能够达到近乎100%的完美吸收。近年来，电磁超材料完美吸收器，特别是太赫兹波段完美吸收器受到了国内外研究人员的广泛关注，取得了一定进展。综述了基于太赫兹波段的电磁超材料完美吸收器的研究进展，阐述了超材料吸收器的基本结构特征、性能以及理论模型，并对太赫兹完美吸收器的未来发展趋势以及应用前景作了简要探讨。
材料 电磁超材料完美吸收器 太赫兹单频吸收器 太赫兹双/多频吸收器 太赫兹宽频吸收器 太赫兹可调谐吸收器 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100006
二氧化氮气体是一种常见的大气污染物, 对自然环境和人类健康造成严重的危害, 开发检测该类有毒有害气体的高效检测设备势在必行。新型复合薄膜气体传感器可以在常温下对二氧化氮进行高选择性、高灵敏度检测, 为自然环境和人类健康保驾护航。本工作采用化学沉淀法和超声法制备了多孔、高比表面积的ZIF8/还原氧化石墨烯(ZIF8/rGO)复合材料, 以此为气敏材料构建NO2传感器, 并系统研究了其在室温下对NO2的气敏性能, 进一步探讨了ZIF8/rGO气敏传感器感应NO2的可能机理。气敏实验结果表明：ZIF8/rGO气敏传感器对50×10-6 NO2的响应达到34.77%, 是纯rGO气敏传感器的3.2倍。ZIF8/rGO传感器在4个可逆循环测试中表现出较好的可重复性, RSD(Relative Standard Deviation)为3.9%。此外, ZIF8/rGO传感器表现出优秀的长期稳定性(RSD为2.5%)、选择性和低的检出限(3.8×10-8)。室温下灵敏感应NO2的气敏性能主要归因于ZIF8的多孔结构和超大的比表面积以及rGO的优越性能。本工作将为ZIF8/rGO作为气敏材料检测有毒有害的NO2气体提供新思路。
气体传感器 ZIF8 还原氧化石墨烯 NO2 gas sensor zeolitic imidazolate framework 8 reduced graphene oxide NO2
1 空军航空大学, 吉林 长春 130022
2 东北师范大学地理科学学院, 吉林 长春 130024
3 中国人民解放军95910部队, 甘肃 酒泉 735000
4 中国人民解放军95795部队, 广西 桂林 541000
针对现有基于阶梯网络(LN)的高光谱图像分类算法无法充分提取图像的空谱特征而导致分类精度降低的问题,提出一种基于改进阶梯网络的高光谱半监督分类算法。首先将三维卷积神经网络(3D-CNN)与长短时记忆(LSTM)网络结合,提出一种新的空谱特征提取(3D-CNN-LSTM)网络,使用该网络分步提取局部空间特征与光谱特征。然后使用3D-CNN-LSTM网络对阶梯网络的编码器与解码器进行改进,提出一种3D-CNN-LSTM-LN半监督分类算法,增强阶梯网络的特征提取能力。最后在Pavia University和Indian Pines两个数据集上对不同算法进行实验。实验结果表明,在小样本条件下,所提算法取得了最佳的分类效果,验证了所提算法具有优越性。
遥感 高光谱图像 半监督分类 阶梯网络 空谱特征提取 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2428008
为了针对高光谱图像中空间信息与光谱信息的不同特性进行特征提取，提出一种3维卷积递归神经网络(3-D-CRNN)的高光谱图像分类方法。首先采用3维卷积神经网络提取目标像元的局部空间特征信息，然后利用双向循环神经网络对融合了局部空间信息的光谱数据进行训练，提取空谱联合特征，最后使用Softmax损失函数训练分类器实现分类。3-D-CRNN模型无需对高光谱图像进行复杂的预处理和后处理，可以实现端到端的训练，并且能够充分提取空间与光谱数据中的语义信息。结果表明，与其它基于深度学习的分类方法相比，本文中的方法在Pavia University与Indian Pines数据集上分别取得了99.94%和98.81%的总体分类精度，有效地提高了高光谱图像的分类精度与分类效果。该方法对高光谱图像的特征提取具有一定的启发意义。
光谱学 高光谱图像分类 3维卷积神经网络 双向循环神经网络 空谱联合特征 spectroscopy hyperspectral image classification 3-D convolutional neural network bi-directional recurrent neural network spectral-spatial cooperative feature
