针对地球静止轨道（Geostationary Earth Orbit，GEO）空间粒子辐射对卫星在轨运行时产生的电离总剂量效应，将高性能铈掺杂硅酸钇镥（LYSO：Ce）晶体与铝层结合，来屏蔽质子辐照影响，实现电子辐射剂量的有效探测。基于Geant4建立探测器模型，比较不同材料的屏蔽效果，分析探测器响应特性，研究影响探测器输出响应的因素。结果表明：使用0.022 mm厚的铝层作为屏蔽层包裹光纤，可排除质子辐照影响；基于LYSO：Ce晶体的探测器具有较好的线性响应，电子穿越屏蔽层时产生的次级电子、光子可以提高探测器响应灵敏度；物质对电子的电离阻止本领与入射电子速度的平方近似成反比，适当增加电子与探测器之间传输距离，可增强探测器的辐射响应；探测器对能量区间在0.04~1 MeV的电子探测效率最高。通过研究LYSO：Ce晶体与铝层结合的电子辐射剂量探测器特性，为新型闪烁体空间辐射探测器设计提供技术参考和理论支撑。
LYSO：Ce Geant4 电子辐射 剂量探测器 LYSO:Ce Geant4 Electronic radiation Dose detector
1 燕山大学电气工程学院, 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
肺炎支原体是造成人类呼吸系统疾病的主要原因。 临床中, 患者感染不同肺炎支原体症状极为相似, 很难根据症状判别肺炎支原体类型并对症给药。 因此, 准确判别肺炎支原体菌株类型对于发病机理和疾病流行病学研究以及临床精准治疗具有重要意义。 拉曼光谱具有快速、 高效、 无污染等优点, 在生物医学领域逐渐得到越来越多研究者们的关注。 一维卷积神经网络(1D-CNN)是一类包含卷积运算且具有深度结构的前反馈网络, 在语音信号和振动信号分析等方面取得成功应用。 提出一维卷积神经网络与拉曼光谱技术结合, 针对肺炎支原体主要基因型M129型和FH型样本的拉曼光谱数据集, 实现肺炎支原体菌株分类。 利用光谱数据增强方法扩充原光谱数据集作为模型输入, 训练一维卷积神经网络模型, 解决由于小样本导致卷积神经网络数据饥渴问题; 为了得到最好的肺炎支原体分类效果并加速学习过程, 优化模型结构并确定最佳模型参数; 拉曼光谱测量时常混有高斯噪声、 泊松噪声和乘性噪声, 为优化模型抗噪能力, 将原光谱分别叠加高斯噪声、 泊松噪声和乘性噪声, 训练一维卷积神经网络模型并和LDA, KNN和SVM等传统算法进行比较。 实验结果表明基于1D-CNN方法, 对于叠加高斯噪声的光谱数据所建模型分类正确率为98.0%, 叠加泊松噪声的光谱数据分类正确率为97.0%, 叠加乘性噪声的光谱数据分类正确率为97.0%, 分类正确率远高于基于LDA, KNN和SVM等传统算法所建模型分类正确率; 同时构造叠加5, 15, 25, 35, 45和55 dBW不同强度噪声的光谱数据集, 当噪声达到55 dBW时, 1D-CNN模型仍能取得92.5%的分类正确率。 因此, 一维卷积神经网络结合拉曼光谱技术应用于肺炎支原体菌株类型分类是可行的, 具有抗噪声能力强和分类正确率高的优点, 该研究为肺炎支原体肺炎快速诊断提供新思路。
肺炎支原体 拉曼光谱 定性分类 一维卷积神经网络 Mycoplasma pneumoniae Raman spectroscopy Qualitative classification One dimensional convolution neural network 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1439
1 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
3 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室培育基地, 上海 200444
为提高闪烁光纤辐射探测性能,采用改进的插棒法制备了基于高性能闪烁晶体材料LYSO∶Ce的石英包层晶体闪烁光纤。利用电子加速器进行电子辐照对比实验,研究了石英包层LYSO∶Ce闪烁光纤(SLCF)与现有的石英包层YAG∶Ce闪烁光纤(SYCF)的电子辐射响应,并进一步分析了光纤长度、光纤与辐射源距离对SLCF的辐射传感特性的影响。通过辐射实验验证了SLCF的辐射传感特性的可重复性。实验结果表明,SLCF具有优良的电子辐射响应和传感特性。
光纤光学 闪烁光纤 辐射传感 电子辐射
燕山大学,电气工程学院,河北,秦皇岛,066004
基于激光多普勒效应测量转轴单截面转速的原理,通过测量双截面的转速进而求两截面的转速差.对转速差进行积分得到在扭矩作用下转轴两截面的相对扭转角,从而得到转轴扭矩,实现传动轴扭矩的非接触测量.同时,设计了实验系统并在扭矩实验平台进行了实验,实验结果表明,激光多普勒法与传统扭矩测量方法的相对误差小于0.2%,说明激光多普勒法具有较高的测量精度.
激光多普勒 传动轴 扭矩测量 非接触测量
燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
采用激光准直仪出射的高稳定光线瞄准和定位吸附在被测工件直径两端点上的两个磁性定位块上的光电接收器,同时使用双频激光干涉仪直接测量出这两个光电接收器中心间的距离,通过几何计算得到被测直径大小.试验表明,该方法测量精度较高,测量系统的相对误差小于5×10-8.
光学技术与仪器 激光准直仪 双频激光干涉仪 大直径测量 瞄准定位
