为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器，提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度，与一体化设计对比，分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活，缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真，优化传感器结构参数，最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm，质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明：该传感器的工作频段为0~1 200 Hz，在X、Y、Z轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz，三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g，横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求，在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。

All-dielectric metasurfaces are usually limited because of their static functionality and small scale. In this paper, we use an easy nanofabrication technique to fabricate all-dielectric metasurfaces with the advantages of having dynamic tunability and a large area. Using an anodized aluminum oxide (AAO) template as an evaporation mask, a large-area metasurface embedded in polydimethylsiloxane (PDMS) (>2cm2) is fabricated. The metasurface exhibits remarkable electric dipole (ED) and magnetic dipole (MD) resonances. Based on the solvent-swelling effect of PDMS in 20% toluene, the ED/MD resonance peak shifts dynamically ∼40nm to red. So far, to the best of our knowledge, a large-area metasurface embedded in PDMS and achieved by using the AAO template method has not appeared.

为深入了解飞机在3~5 μm波段红外辐射的空间分布特性，在建立飞机尾焰红外辐射的椭圆体模型后，利用飞机蒙皮红外辐射模型和尾喷口红外辐射模型，仿真计算了飞机在不同方向上3~5 μm波段的红外辐射，给出了红外辐射的空间分布曲线。计算发现飞机的红外辐射关于机翼平面和机体纵向对称平面对称，在机尾和机头各有4个极值。其中在机尾辐射方向为（ $ \pm $150°， $ \pm $32°）时红外辐射的极大值达到5 177 W，在机头辐射方向为（ $ \pm $68°， $ \pm $64°）时红外辐射的极大值达到3 461 W。通过分析飞机红外辐射在机翼平面、机体纵向对称平面和极值平面的分布规律，发现在机头正向红外辐射非常小，但当辐射方向不在机轴正向时，随着辐射方向与机轴方向夹角的增大红外辐射急剧增加。还发现在机翼平面辐射方向投影与机轴夹角越小，在机体纵向对称面上红外辐射出现极值的方向越靠近机轴。同样在机体纵向对称面上辐射方向投影与机轴夹角越小，则在机翼平面上红外辐射出现极值的方向也越靠近机轴。

为了实现高桩码头基桩损伤的检测，对基桩挠度测量方法、静态损伤特征及损伤识别方法等进行了研究。基于应变与曲率、曲率与挠度的关系，采用两列对称布置的光纤光栅应变传感器阵列，实现了高桩码头基桩损伤前后挠度的测量；推导了多损伤条件下的基桩挠度函数，分析了基桩损伤的静态特征，确定了损伤识别指标；提出了高桩码头基桩分段损伤识别方法，并通过数值仿真与物理模型实验进行了验证。数值计算结果表明，计算损伤与预设损伤的位置基本一致，损伤程度的测量误差最大为3.3%。物理模型实验表明，预设损伤位于实测损伤范围之内，且基桩截面损伤系数与实测损伤程度呈线性关系，线性度为0.887 5，即光纤光栅传感器阵列能有效识别损伤。本方法对于损伤前后基桩均适用，且具有物理意义明确，不依赖优化算法，可长期监测等优点，满足高桩码头基桩损伤的监测需求。

现有的结构安全监测方法尚无法完全满足复杂系泊条件下系船柱结构安全监测的需要。针对系船柱结构及系缆特点，提出了标准条件系缆力的概念与指标。以此为基础，依据弹性力学原理推导了标准条件系缆力反演模型，并根据缆力方向的范围与反演模型的应变监测点要求，研究了系船柱表面多点应变布置方案，提出了基于多点应变融合的系船柱结构受力安全监测方法。针对系船柱应变分布特点与长期监测要求，研究提出了应变均化的布拉格光纤光栅传感器表面焊接传感方案，并在1 500 kN系船柱上成功部署了5支应变传感器与1支温度传感器，开展了长时间连续监测。通过分析标准条件反演缆力与船舶实际缆力值，标准条件系缆力反演误差最大为8.1%。证明该方法具有较强的可行性与操作性，能有效实现港工既有系船柱结构的安全状态监测与预警。