1 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
2 南开大学 计算机学院，天津 300071
针对空间物体姿态快速测量问题，以构建视觉最小系统需求为依据，研究了一种基于二维主动位姿引导的单目视觉空间姿态测量方法，建立了单目相机、二维载台与倾角仪之间的姿态测量模型，实现了空间物体的姿态角的测量。该方法以大地倾角仪坐标系统一测量系统的测量基准，由精密二维载台引导单目相机覆盖地空大视野三维空间，通过前期标定设计完成了单目相机与二维载台之间的工装校准；建立了载台坐标系、摄像机坐标系以及大地倾角仪坐标系之间的姿态测量传递模型，实现了定轴旋转双视角拍照下的空间物体的姿态解算和角度测量。构建了实验验证环境，测角实验结果表明：在系统测量基准坐标系下，其俯仰角的测量误差≤0.82°,测量相对误差≤6.1%；其横滚角的测量误差≤0.43°，测量相对误差≤3.4%。
视觉测量 姿态测量 单目视觉 二维载台 visual measurement attitude measurement monocular vision two-dimensional load 红外与激光工程
2024, 53(2): 20211026
1 华北电力大学 电子与通信工程系
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室， 河北 保定 071003
FBG形状传感器的铺设角度偏差导致曲率和挠率测量误差，进而影响形状传感器的重构精度。针对该问题，文章提出了一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm，WOA)的FBG铺设角度偏差自矫正模型。重构实验验证了所提方法的有效性，不同形状的远端重构误差分别从11.66和22.6mm降低至5.63和10.47mm，相对误差分别从2.56%和4.96%降低至1.21%和2.25%，相对误差从2.56%和4.96%降低至0.95%和2.06%。
形状重构 光纤布拉格光栅 误差修正 鲸鱼优化算法 shape reconfiguration FBG error correction whale optimization algorithm
1 华北电力大学电子与通信工程系，河北 保定 071003
2 河北省电力物联网技术重点实验室，河北 保定 071003
3 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室，河北 保定 071003
光纤布拉格光栅（FBG）形状传感器的铺设角度偏差和标定误差影响检测点曲率和弯曲方向的测量精度，进而导致形状重构误差。针对该问题，提出了曲率和弯曲方向的误差修正模型，以及FBG铺设角度偏差和标定误差自校正模型。利用自校正模型优化FBG的铺设角度和标定系数，并将其代入曲率和弯曲方向误差修正模型，从而提升了形状传感器的重构精度。对模型进行了仿真和实验验证，误差修正后，不同形状的远端重构误差分别从11.66 mm、14.42 mm和22.6 mm降低为4.43 mm、5.67 mm和9.57 mm，相对误差分别从2.56%、3.1%和4.96%降低至0.95%、1.22%和2.06%。所提模型为FBG形状传感器重构提供了一种有效的误差修正方法，不需要复杂的实验校准过程，在FBG形状测量场景中具有较大的应用潜力。
形状重构 光纤布拉格光栅 误差修正 种群优化 光学学报
2023, 43(22): 2228002
1 南方科技大学电子与电气工程系，深圳 518055
2 广东惠伦晶体科技股份有限公司，东莞 523757
为了制备石英晶体谐振器，在石英衬底上采用光刻和电感耦合等离子刻蚀技术制备台阶形貌，研究了制备过程中激励电源功率、偏压电源功率以及导热物质等工艺参数对刻蚀效果的影响。并且利用扫描电子显微镜对刻蚀图形的表面形貌进行了观察，通过实验与分析得到了符合工业生产要求的工艺参数。最后在最优工艺参数条件下，制得了高约22 μm的整齐的台阶形貌，并将干法刻蚀的结果与湿法刻蚀对比，展现了干法刻蚀的特点以及干法刻蚀应用于工业化生产石英晶体谐振器的潜力。
石英晶体 光刻 电感耦合等离子刻蚀 工艺参数 台阶刻蚀 quartz crystal photolithography inductively coupled plasma etching processing parameter step etching
温州大学电气与电子工程学院，浙江 温州 325035
光纤多参数同时测量是加速低损耗、低非线性等光纤研发效率的关键。为此，提出一种基于双向瑞利散射的单模光纤多参数同时测量方法，可实现光纤多参数同时精确测量。基于背向瑞利散射原理建立了多参数同时测量系统，成功测试了1 km光纤的模场直径、有效模场面积、纤芯直径、相对折射率差、截止波长、衰减系数等参数的分布特性，其测量值分别为9.24 μm、66.22 μm2、8.28 μm、0.323%、1.258 μm、0.196 dB/km，并分别与传统测量方法进行了比较。实验结果表明，所提方法与传统方法测量结果基本一致，但实现了多参数分布测量且测量结果稳定。
光通信 瑞利散射 光纤参数 同时测量 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0712004
1 邵阳学院食品与化学工程学院，邵阳 422000
2 中南大学粉末冶金研究院，长沙 410083
3 广东氢发新材料科技有限公司，佛山 528000
4 昆明贵金属研究所铂金属综合利用先进技术国家重点实验室，昆明 650106
采用喷涂或转印方法制备的质子交换膜燃料电池催化层存在活性不均匀或活性位点易失效的问题。本研究用静电纺丝法制备高导电性的柔性碳纳米纤维薄膜，然后将析氢电位较高的Cu以脉冲电沉积的方式均匀沉积到纤维膜上，制备出Cu纳米晶/碳纳米纤维膜，最后通过原位置换还原，合成Cu@PtCu/碳纳米纤维(Cu@PtCu/CNF)催化薄膜。Cu@PtCu/CNF催化薄膜解决了催化层活性不均的问题，且可以直接作为催化层使用。采用 SEM、XRD、XPS 等对其形貌、结构进行了表征。电化学测试结果表明，在pH=4、氯铂酸浓度为0.25 mg·mL-1时获得的Cu@PtCu/CNF催化薄膜，其面积比活性为49 m2·g-1。在5 000个循环的稳定性测试后，电化学活性比表面积保持74%，半波电位下降了9 mV，均优于商业Pt/C催化剂。
催化剂薄膜 碳纳米纤维膜 静电纺丝 电沉积 氧还原反应 catalyst film carbon nanofiber film electrospinning electrodeposition oxygen reduction reaction Cu@PtCu Cu@PtCu
1 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
2 航天科工空间工程发展有限公司，湖北 武汉 100854
提出了一种鲁棒性基准孔检测方法。通过显著性检测对图像进行预处理，获得显著图，利用Hough圆检测算法提取显著图中基准孔感兴趣区域；基于双阈值进行轮廓分割，并利用主成分分析提取基准孔像素级轮廓，然后使用Bazen方法提取基准孔亚像素轮廓；基于随机采样一致性（RANSAC）原理实现基准孔高精度定位。实验结果表明，该算法的拟合精度高，对真实基准孔的定位误差为0.027 mm，检测性能优良，对于反光、刀具痕迹、光照不均匀、带倒角螺纹孔、内嵌轮廓、遮挡等情况下的基准孔检测仍具有很好的鲁棒性。
测量 椭圆检测 基准孔 边缘检测
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220344
1 1.上海师范大学 化学与材料科学学院, 上海 200234
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
LTCC材料在电镀和化学镀工艺中对酸/碱镀液的耐蚀性是低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC)材料在实际应用中需要关注的重要特性。本工作研究了HCl、H2SO4和NaOH溶液(0.01~2.00 mol/L)和浸泡时间(10~300 min)对Ca-B-Si体系LTCC材料腐蚀行为的影响规律。结果表明，LTCC材料在不同的酸溶液中浸泡相同时间, 样品的腐蚀失重量会随着酸溶液浓度增大呈现出先增大后减小的趋势, 而在碱溶液中并未观察到明显的腐蚀现象。当盐酸溶液浓度为1.00 mol/L时, LTCC材料的失重最大为54.96%。当硫酸溶液浓度为0.10 mol/L时, LTCC材料的失重最大为8.80%LTCC材料中的CaB2O4和CaSiO3晶相会与酸溶液发生溶解反应进而造成腐蚀, 并且随着酸溶液浓度增大, 反应后样品表面富Si蚀变层的形成速度更快, 进而使LTCC材料在较高浓度酸溶液中的浸泡失重量减小。LTCC材料在1 mol/L 盐酸溶液和0.1 mol/L硫酸溶液中溶解反应的表观活化能分别为20.38、5.43 kJ/mol, 故盐酸溶液对LTCC材料的腐蚀速率大于硫酸溶液。结合化学腐蚀反应动力学和热力学分析, 揭示了LTCC材料在酸溶液中以离子交换和水解反应占主导的腐蚀机理。
低温共烧陶瓷 硼硅酸盐玻璃 浸泡 腐蚀机理 low temperature co-fired ceramics borosilicate glass soak corrosion mechanism
