“天琴计划”教育部重点实验室，天琴中心 & 物理与天文学院，天琴前沿科学中心，国家航天局引力波研究中心，中山大学(珠海校区)，广东 珠海 519082
Overview: The space gravitational wave detection telescope is one of the core payloads of the gravitational wave detection satellite, simultaneously expanding and contracting the transmitted beam. Optical path stability is one of the core indices for the telescope, closely related to its structural stability. To meet the ultra-high path stability and structural stability requirements posed by the gravitational wave detection mission, it is essential to study the structural deformation measurement of the telescope. Currently, there are still several shortcomings in the research of multi-degree-of-freedom deformation measurement methods for gravitational wave detection telescopes, such as inaccurate selection of measurement points, inability to decouple multi-degree-of-freedom coupling, and unclear identification of error sources in multi-degree-of-freedom measurement. This paper deeply investigates the high-precision measurement of structural deformation of space-borne telescopes designed for space gravitational wave detection. It preliminarily establishes a framework and method system for measuring the structural deformation of space-borne telescopes, theoretically describing the measurement principle of the method. The feasibility of this method applied to space gravitational wave detection is verified through simulation analysis and error decomposition. The paper focuses on resolving the issue of decoupling multiple degrees of freedom, establishing a mathematical model using analytical methods, and conducting preliminary validation using Zemax. Finally, noise analysis of the measurement system is carried out, with experimental testing of the main noise components in the measurement system, validating the correctness of the theoretical noise model proposed in this paper. The experimental results show that near 1 Hz, the displacement noise background of the single-link interferometer is 100 pm/Hz1/2. At 1 mHz in the low-frequency range, the displacement noise background reaches 10 nm/Hz1/2. The noise level of the measurement system below 1 mHz is mainly limited by environmental temperature noise, while above 10 mHz, it is primarily constrained by laser frequency noise, phase acquisition background noise, and vibration noise. During the development phase of the space gravitational wave detection telescope, the research on this measurement method is expected to fulfill the telescope's multi-degree-of-freedom deformation measurement needs. It also provides data feedback for telescope design and offers guidance for the study of the telescope's optical path stability.
空间引力波探测望远镜 形变测量 多自由度 解耦研究 噪声分析 the space gravitational wave detection telescope deformation measurement multi-degree-of-freedom decoupling study noise analysis
1 华北光电技术研究所，北京100015
2 中国人民解放军93160部队，北京100071
驱动器元器件的散热问题一直是斯特林制冷机在高温环境下稳定运行的主要限制因素。以某款斯特林制冷机为研究对象，通过具体的驱动器元器件的散热结构设计来优化其散热特性。通过试验验证了优化后散热结构的可靠性及散热提升效果。在热真空环境温度60℃条件下，应用这种散热优化结构的斯特林制冷机的驱动器元器件的平均温降约为718%。通过试验发现，在热真空环境温度60℃条件下，用紫铜作为背板材料的元器件的平均温度比用铝作为背板材料时约低905%；制冷机反向放置时元器件的平均温度比正向放置时约低1925%。本文设计的散热优化结构、试验过程及结果，对具体的工程实践具有一定的指导意义。
斯特林制冷机 元器件散热 优化设计 试验研究 Stirling refrigerator heat dissipation of components optimization design experimental study
1 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学（武汉）珠宝学院, 湖北 武汉 430074 中国地质大学（武汉）珠宝检测中心, 湖北 武汉 430074
费昂斯是由石英、 碱性助熔剂、 着色剂构成的表面釉层尚未达到非晶态的类玻璃制品, 五千年前在西亚地区出现, 是最早的人工材料制品之一, 常加工成珠饰的形式。 费昂斯珠经由草原丝绸之路传入中原地区后, 在两周时期大放异彩, 见证了我国古人学习费昂斯制造技术并自主改进的历程。 采用常规宝石学测试、 显微成像、 傅里叶红外光谱、 激光拉曼光谱、 扫描电镜-EDS能谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪多种方法对战国时期湖北随县曾侯乙墓、 湖北荆州熊家冢墓地出土费昂斯珠样品的谱学特征、 成分特征和制造工艺进行了测试研究。 测试结果显示曾侯乙墓出土费昂斯珠呈褐黄色, 较熊家冢墓地出土蓝绿色费昂斯珠有较大外观差异; 显微成像可见费昂斯珠表面釉层与胎体界限、 气孔及碎裂情况, 熊家冢墓地出土费昂斯珠在端口处可见小部分明显的非晶态釉层; 傅里叶红外光谱测试、 激光拉曼光谱测试显示两处出土费昂斯珠均含大量石英; 激光拉曼光谱测试熊家冢墓地费昂斯珠的蓝色釉层, 结果为一个复合谱图, 128、 207、 362、 468、 692、 797和1 188 cm-1处为石英的特征峰位, 979 cm-1为磷酸钙的特征峰, 磷酸钙的形成可能是因釉料中添加草木灰之类的植物灰料, 590和1 066 cm-1处的峰与CuSiO3·H2O有关, 3 346和3 435 cm-1为水的峰; 扫描电镜-EDS能谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测试结果显示二者具体成分差别较大, 曾侯乙墓出土费昂斯珠制作原料石英砂含杂质多, 较高含量的硫元素是其显著的不同点, 指示釉层可能使用了铜的硫化物; 而熊家冢墓地出土费昂斯珠原料纯净, 主体由大量石英砂构成, 表面有白色石英风化浸蚀层。 两处墓地时期相近, 所处国别不同, 对比其制作原料和工艺技术, 推测两个墓葬出土费昂斯珠不属同源体系, 且熊家冢墓地所代表的楚国工艺技术更成熟, 因此在战国时期我国应存在多个费昂斯生产中心。
费昂斯 谱学特征 微量元素 工艺技术 Faience beads Spectral study Trace element Manufacturing technology 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3700
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121003
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
传统的光学诱饵构成复杂，装载要求较高，为此设计了具有较高反射性能的简单微结构的光学诱饵。首先，通过TracePro光学仿真软件，对玻璃微珠结构、截角角锥结构和立方角锥结构三种不同结构进行反射率的仿真，筛选出最符合光学诱饵高反射率要求的结构。然后，通过对不同尺寸单元微结构的反射仿真，确定光学诱饵的单元微结构尺寸。最后，通过对入射角度偏转对反射率影响的仿真，验证反射结构是否满足光学诱饵的要求。结果表明，立方角锥反射结构更符合光学诱饵的设计要求。
光学器件 光学诱饵 原向反射 立方角锥 仿真研究 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0523002
海军工程大学电子工程学院，湖北 武汉 430034
舰船尾流气泡具有尺度范围大、稀疏、离散等特征。利用蓝绿激光的海水穿透性能以及气泡对激光的后向散射特性，可以实现舰船尾流气泡的远场检测。舰船尾流的稀疏、离散特征导致气泡的激光散射回波信噪比极低，对光学接收处理系统及尾流信号处理方法带来了困难与挑战。建立了舰船尾流气泡的激光后向散射模型，通过蒙特卡罗仿真验证了不同水质、不同气泡距离和不同尺度气泡的激光后向散射特性，设计了可抑制近场水体强散射干扰的水下气泡激光测试分析系统，实现了激光能量与雪崩光电二极管接收增益间的匹配调节。针对室内和湖泊环境，开展了不同水质和光电探测参数下的尾流气泡检测性能测试，通过对数据进行统计处理分析得到了舰船尾流气泡的激光探测特征规律。设计的水下气泡激光测试分析系统可以实现对舰船尾流气泡的有效探测，为舰船尾流探测系统在不同水质环境下的工程应用提供了理论及数据支撑。
海洋光学 舰船尾流 蒙特卡罗 后向散射 仿真研究 实验研究
1 华侨大学 土木工程学院, 福建 厦门 361021
2 福建省智慧基础设施与监测重点实验室(华侨大学）, 福建 厦门 361021
3 中建二局第一建筑工程有限公司, 广东 深圳 518003
4 西安交通大学 电子与信息学部, 陕西 西安 710049
套筒灌浆连接是当前装配式建筑中受力钢筋的主要连接方式, 其灌浆质量是影响装配式混凝土结构性能的关键因素之一。运用压电陶瓷材料的驱动和传感功能, 该文提出了一种基于波动分析的套筒灌浆缺陷主动检测方法, 并通过试验验证其可行性, 通过数值模拟分析其机理。在套筒连接钢筋表面粘贴压电片, 测量健康试件和设置有不同尺寸缺陷试件上压电陶瓷传感器的输出信号, 并对小波包能量进行分析和比较。结果表明, 灌浆缺陷导致压电陶瓷传感器输出信号的电压幅值增大, 小波包能量指标与套筒灌浆缺陷尺寸大小相关。该法能对套筒内灌浆缺陷进行有效检测。
装配式钢筋混凝土结构 套筒灌浆缺陷 压电陶瓷 波动测量 小波包能量 试验研究 prefabricated reinforced concrete structures sleeve grouting defects piezeoelectric ceramics stress wave measurement wavelet packet energy experimental study
碱激发胶凝材料被认为是绿色环保的低碳胶凝材料。虽然已有近百年历史，但迄今并未大规模生产与应用。通过分析最近3次国际水泥化学会议的相关主题报告的内容，发现现在碱激发胶凝材料的研究集中于材料组成、微结构和性能等方面，缺乏结构工程层面的研究。这阻碍了碱激发胶凝材料的技术标准和设计规范的制订，不能规模化生产碱激发胶凝材料，使得碱激发胶凝材料的推广应用遇到很大困难。
碱激发胶凝材料 应用研究 建筑结构 发展瓶颈 alkali-activated binder application study building structure development bottleneck
针对现有电力设备红外与可见光图像配准难度大、配准时间长等问题，提出一种基于深度学习的电力设备红外与可见光图像配准融合的方法。本文将特征提取与特征匹配联合在深度学习框架中，直接学习图像块对与匹配标签之间的映射关系，用于后续的配准。此外为了缓解训练时红外图像样本不足的问题，提出一种利用红外图像及其变换图像学习映射函数的自学习方法，同时采用迁移学习来减少训练时间，加速网络框架。实验结果表明：本文方法与其他 4种配准算法相比性能指标均有显著提升，本文平均准确率为 89.909，同其余 4种算法相比分别提高了 2.31%、3.36%、2.67%、0.82%，本文平均 RMSE(Root Mean Square Error)为 2.521，同其余 4种配准算法相比分别降低了 14.68%、15.24%、4.90%、1.04%，算法平均用时为 5.625 s，较其余 4种算法分别降低了 5.57%、6.82%、2.45%、 1.75%，有效提高了电力设备红外与红外可见光图像配准的效率。
图像配准 深度学习 自学习 深度神经网络 电力设备 image registration, deep learning, self-study, dee
1 海军士官学校兵器系，安徽 蚌埠 233000
2 海军92957部队，浙江 舟山 316000
为了提高红外检测的精度，实现缺陷深度和大小的同步检测，将共轭梯度反演算法分别与脉冲 检测技术和脉冲相位检测技术相结合，实现了基于相位和表面温度的红外定量识别，通过数字算例对 比分析了不同因素对识别结果的影响。研究结果表明:在无测温误差时，基于相位和表面温度的识别都 能准确地识别缺陷的位置大小；基于相位和表面温度的识别结果精度都会因随机误差的增大而降低； 基于表面温度的识别结果精度会因均匀误差的增大而降低，但是均匀误差对基于相位的识别无影响。
定量识别 对比研究 红外检测 共轭梯度 quantitative identification, comparative study, in
