为提高真空度测量的准确性和测量系统的稳定性,使用气体密度对真空量值进行表征。依托法布里-珀罗激光谐振腔,利用电磁波与气体分子的相互作用,通过量子动力学建立宏观介电常数与微观极化参数的联系,可实现气体密度的精密测量,从而建立量子真空计量标准。为减小谐振腔腔长变化对测量结果的影响,选用10 ³ Pa恒压参考点的谐振频率作为参考,进行氦气折射率的测量。利用从头计算理论,得出了各压力点下氦气折射率理论值。推导出了低真空恒压参考点下的折射率测量表达式,利用基于法布里-珀罗激光谐振腔的量子真空测量装置,在10 ³ Pa恒定压力参考点下,通过Pound-Drever-Hall锁频技术和拍频技术精确测量腔内激光频率变化,测出了氦气折射率,并得出折射率参数的测量不确定度。与10 ^-5 Pa高真空参考点下的折射率测量值进行对比分析,结果表明基于恒压参考点的折射率测量方法可有效提高折射率测量准确度。

针对车辆目标检测中存在的小目标检测准确率低、系统鲁棒性差的问题,提出一种改进的YOLOv3算法对车辆进行目标检测。首先,该算法将空洞卷积引入到YOLOv3算法的下采样层,提高特征图的分辨率,加强对小目标的检测效果;其次,针对车辆图像中小目标识别的问题,将YOLOv3的3个检测尺度增加至4个并相互融合不同尺度特征层的信息,改进后的空间金字塔结构实现了对小目标检测进行进一步增强的目标;最后,采用Complete IoU (CIoU)作为损失函数,使目标框回归更加稳定,并且训练中不会出现发散现象。在KITTI数据集上的测试结果表明,所提改进的YOLOv3算法能获得较高的检测精度,平均检测精确度提高了4.6%,检测速度约为44.1 frame/s,在提高精度的前提下仍保持良好的检测速率。

研发了基于Fabry-Perot激光谐振腔的量子真空计量装置,利用拍频和PDH(Pound Drever Hall)激光锁频技术,精确测量了充气前后腔内谐振激光的频率变化。在温度为299.1485 K,真空度为10 2~10 5 Pa的条件下,对干燥Ar折射率进行了测量;结合电容薄膜真空计的测量结果,得到折射率与真空度之间的相关系数为2.50835×10 -9,并对比分析了反演真空度与测量结果之间的差异,最后评定了激光频率不确定度及折射率和真空度测量不确定度。结果显示,激光频率不确定度为5×10 -12,折射率测量不确定度为1.64×10 -8, 真空度测量不确定度为2.5×10 -4。所研制的基于Fabry-Perot激光谐振腔的量子真空测量装置初步实现了量子化真空测量,对我国量子真空计量技术的研究提供了参考。

为实现海水中痕量多环芳烃 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)的现场快速、高灵敏度检测, 研制了便携式高灵敏度表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering, SERS)传感器, 将倒置的望远镜结构应用于外置光路模块, 使光路的效率提高到商业化光纤拉曼探头的3.7倍, 光路全长约120 mm, 系统尺寸为350 mm×300 mm×180 mm, 质量约15 kg, 功耗约30 W, 满足现场探测便携式的要求。利用该传感器对青岛岸边海水中PAHs进行现场检测, 发现了萘、菲、■、苯并(k)荧蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（a）芘等的信号, 检测结果得到气相色谱(Gas Chromatography, GC)的证实, 且检测到GC法难以检测到的易挥发性物质萘。对青岛近海石老人海域和麦岛海域的现场船载检测发现: 石老人海域随离岸距离的增加, PAHs种类和含量分布稳定; 麦岛海域PAHs随离岸距离的增加, 种类和含量均明显减少。结果表明, 自主研发的SERS传感器具有便携、快速、高灵敏度的特点, 可为近岸海域有机污染物PAHs的监测提供依据。