1 战略支援部队航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101000
2 中国人民解放军32031部队, 河南 开封 475000
针对主瓣干扰条件下自适应单脉冲鉴相曲线产生畸变, 角度估计性能严重下降的问题, 提出了通过引入镜像虚拟干扰抵消干扰信号产生的误差, 从而提高测角性能的方法。从数学上分析出鉴相曲线畸变和残存干扰信号是产生测角偏差的主要因素, 且干扰信号主角与偏差具有对应关系, 提出了通过镜像虚拟干扰重构采样协方差矩阵, 对信号进行自适应估计的方法。该方法无需对和、差波束进行额外限制, 不会消耗天线的自由度, 且低信噪比条件下具有更高的稳定性。仿真结果验证了所提方法的有效性。
角度估计 单脉冲 虚拟干扰 angle estimation monopulse virtual interference
兰州交通大学机电技术研究所，甘肃兰州 730070
红外热成像技术根据物体对外辐射强度进行具体成像，所得热图像不仅包括物体轮廓而且对于物体表面温度场分布可进行直观表征，利用该技术进行滚动轴承状态判别可结合热图像特征丰富以及图像处理技术将滚动轴承状态判别转换到一个全新的技术视角。本文首先对红外热成像技术基本原理进行简单介绍；其次，主要对国内外利用红外热成像技术进行滚动轴承状态监测与故障诊断的各个环节所采用的多种技术方法进行总结论述，最后对各技术环节所采用的多种方法的优、缺点、以及局限性进行对比性的总结分析，对滚动轴承红外热成像故障诊断与状态监测发展前景进行展望。
滚动轴承 红外热图像 故障诊断 状态监测 rolling bearing, infrared thermal imaging technolo
针对传统矩阵束算法在低信噪比条件下,估计全极点模型参数时存在计算数值不稳定、极点估计精度不高的缺点,提出先对回波信号引入Hankel矩阵以去信号相干性, 然后利用改进的TLS-ESPRIT算法估计多频带信号极点, 再利用基于Hankel矩阵改进的TLS-ESPRIT替代传统的矩阵束求全频带全极点模型参数, 以提高融合信号的精度。最终的仿真及实测数据结果显示, 所提算法提高了多频带信号在低信噪比下的融合性能。
多频带信号 全极点模型 改进的TLS-ESPRIT 非相干量估计 Hankel矩阵 multiband signals all-pole model improved TLS-ESPRIT non-coherent quantity estimation Hankel matrix
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
3 The Yangtze Delta Region Institute (Huzhou), University of Electronic Science and Technology of China, Huzhou 313001, China
4 Shenzhen Research Institute, Beijing University of Posts and Telecommunications, Shenzhen 518000, China
5 School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
We proposed a multifunctional terahertz metasurface based on a double L-shaped pattern and a vanadium dioxide () film separated by polyimide. When the film is an insulator, a dual-band electromagnetically induced transparency effect is obtained, and the physical mechanism is investigated based on the current distribution and “two-particle” model. When the film is a metal, a dual-band linear-to-circular polarization converter, in which the -polarized linear wave can be effectively converted to left-handed circularly polarized (LCP) and right-handed circularly polarized simultaneously in different bands, can be achieved. By arranging the metal pattern rotating 30°, a multifunctional antenna can be obtained. When the is an insulator, the radiation of the LCP wave is divided into four beams, with two beams reflected and two beams transmitted. When the is in the metallic state, we can only get the co-polarized reflected wave with a 21° angle. Moreover, in our design, the film does not need lithography to obtain certain patterns, which improves the convenience of fabrication and experiment. Our design opens a new way for the development of multifunctional terahertz devices and has potential applications in the terahertz communication field.
terahertz VO2 antenna metasurface Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 013602
光子学报
2021, 50(11): 1105002
1 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
2 北京市辐射中心, 北京 100875
3 电子科技大学电子科学与工程学院, 四川 成都 610054
4 北京邮电大学通信与信息工程学院, 北京 100876
5 毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 210096
太赫兹（THz）波, 是指频率范围在0.1～10 THz的电磁波, 在电磁波谱中处于红外与微波之间。 太赫兹波的光子能量相对于可见光更低, 1 THz对应的能量大约只有4.14 meV, 意味着这将大大减少对生物体内组织器官的辐射而引起的伤害, 不会对生物分子产生电离。 因此, 该波段在基础科学、 人体安检、 危险品检测、 高速通信和医学成像等领域具有重要的潜在应用价值。 但在医药和生物探测的应用中, 通常需要检测微量的分析物, 这就需要更高的灵敏度和检测的准确度。 但是现存的检测方法受到太赫兹波强度检测可靠性不高的影响。 基于超材料的生物传感可以通过增强局域电磁谐振, 实现亚波长分辨, 大大提高了传感器的分辨率与灵敏度, 引起了人们的广泛关注。 超材料是一种人工设计的周期性结构, 通过合理设计可以增强局域电磁谐振响应, 实现亚波长分辨, 大大提高传感器的分辨率与灵敏度。 太赫兹超材料传感器为生物传感领域提供了一种新的检测方法, 具有灵敏度高、 响应速度快、 无标记检测等优点。 随着微纳加工技术的快速发展, 制作超材料太赫兹传感器的成本不断降低, 从而在生物医学领域具有非常大的潜在应用价值。 基于超材料的太赫兹传感器的研究已成为目前一个非常热门的国际前沿方向。 但是关于太赫兹超材料传感器的最新研究进展未见报道, 为此通过大量搜集并整理相关资料, 综述了太赫兹超材料传感器在各种生物探测场景中的最新应用, 分别从医学诊断、 食品安全、 农药检测等方面展开介绍。 最后, 对太赫兹超材料在生物传感器的发展和应用前景进行了总结和展望。 该研究将为人们充分掌握太赫兹超材料生物传感器的最新应用进展提供重要参考, 同时为太赫兹超材料传感器的发展和应用提供方向性的指导。
太赫兹 超材料传感器 医疗诊断 食品安全 农药检测 Terahertz Metamaterial sensor Medical diagnosis Food safety Pesticide detection 光谱学与光谱分析
2021, 41(6): 1669
深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
与传统相衬成像方法相比,基于傅里叶变换的X射线单光栅相衬成像技术具有辐射剂量低、成像速度快等优势,在材料、医疗等领域具有广阔的应用前景。物体频谱信息的获取是利用该技术恢复相位的关键步骤,但其提取过程容易受到莫尔伪影的影响而导致成像质量下降,限制了该方法的发展应用。针对上述问题,基于莫尔伪影的理论分析和成像系统的结构特征,提出了旋转光栅和调节光栅投影频率两种方案来消除伪影,并在实验上成功验证了它们的可行性,为X射线单光栅相衬成像的推广应用提供了参考。
傅里叶光学 X射线光学 单光栅相衬成像 莫尔伪影 光栅旋转 投影频率
华东交通大学 机电工程学院，江西 南昌 330013
针对红外无损检测中因特征信息缺失，致使识别与评估效果不佳这一问题，研究以铝板为对象，基于红外无损检测技术，结合主成分分析和概率神经网络对铝板正常区及三类孔洞缺陷区进行了识别与面积定量评估。研究首先采集铝板降温过程的红外时序热图，提取了正常区和各类孔洞缺陷区的时序灰度值作为初始特征。其次，采用主成分分析对初始特征进行提取，并结合概率神经网络，以像素点为单位实现孔洞缺陷的识别及面积定量评估，并采用了支持向量机进行了对比研究。实验结果表明，对于正常区和三类孔洞缺陷区测试样本的面积评估正确率分别为99.6%、97.0%、94.7%和93.0%，相比支持向量机的评估结果，所提出的研究方法具有更高的正确率。研究论证了采用主成分分析和概率神经网络，基于时序特征，以像素点为单位，实现孔洞缺陷识别和面积定量分析的有效性和准确性。
红外无损检测 缺陷识别 定量评估 概率神经网络 主成分分析 infrared nondestructive testing defect recognition quantitative evaluation PNN principal component analysis
华东交通大学机电工程学院, 江西 南昌 330013
针对浅表层缺陷与正常区域特征混叠问题, 提出了一种基于遗传算法与时序红外热图加权叠加的红外无损检测方法。研究以铝板的 16类孔洞缺陷为对象, 采集预热试件降温过程的时序红外热图, 获取相应时序灰度图; 并以时序图中缺陷和正常区域灰度差值的加权和为目标函数, 采用遗传算法优化加权系数; 基于最优加权系数, 对时序灰度图依次进行加权叠加和梯度增强处理, 并对增强效果进行评估。结果表明: 经加权叠加和梯度增强处理后, 缺陷与正常区域的灰度比分别提升 8.5%和 31.0%。缺陷特征得到显著增强。
红外无损检测 孔洞缺陷 遗传算法 加权叠加 梯度增强 infrared nondestructive testing hole defects genetic algorithm weighted stack gradient enhancement
