1 华南理工大学 材料科学与工程学院，广东 广州 510640
2 华南理工大学 海洋科学与工程学院，广东 广州 510640
3 华南理工大学 华南软物质科学与技术高等研究院，广东 广州 510640
4 中山大学 中山眼科中心 眼科学国家重点实验室，广东省眼科视觉科学重点实验室，广东 广州 510060
高分子薄膜通常具有结晶、相分离等微尺度结构，同时在制备和加工过程中也会形成表面缺陷、气泡等不均匀结构，这些都会严重影响其性能。然而，表征这些结构目前还没有很好的方法。本文探究了数字全息显微镜（Digital Holographic Microscopy，DHM）这一原位、无损、高精度的光学三维显微技术在高分子薄膜表面及内部结构、缺陷表征中的应用。利用自建的DHM和三维连续定位算法对100 nm聚苯乙烯纳米颗粒在液相薄层中的分布、晶圆涂覆聚氨酯后表面的形貌、聚甲基丙烯酸酯薄膜与水的相分离过程、聚乙二醇薄膜干燥过程中的边缘结晶、聚乙烯醇薄膜内的微纳气泡进行了表征，证明DHM具有很高的成像分辨率，能够对高分子薄膜的表面和内部同时实现高精度的原位三维缺陷监测与结构表征，具有独特的优势和应用前景。
高分子薄膜 数字全息 三维成像 polymer films digital holography three-dimensional imaging
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
容器液位检测是工业生产及化工原料储存、运输过程中的重要环节,针对现有液位检测技术中传感器布置容易受空间限制,在高温高压、灰尘、潮湿等特殊环境下传感器寿命短等问题,提出了一种基于深度学习的红外目标成像液位检测方法。通过对容器红外图像标注数据集进行优化训练,得到可以准确识别容器内液体百分比含量的模型。首先,构建储罐液位标准数据集,并搭建基于Pytorch的深度学习目标检测框架。然后,在输入端对图像进行数据增强,调整模型的宽度和深度,优化训练检测模型。最后,采用特征金字塔网络和路径聚合网络结构融合不同尺寸特征图的特征信息,用联合交并比计算边界框的回归损失,并在后处理过程中引入加权非极大值抑制。实验结果表明,该模型具有较好的鲁棒性和识别效果,在交并比为0.5时的平均精度均值可达到0.804。
图像处理 液位检测 红外成像 深度学习 目标检测 光学学报
2021, 41(21): 2110001
中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所, 陕西西安 710065
随机游走系数是衡量闭环光纤陀螺性能水平的重要指标, 其体现了陀螺的极限精度。分别从理论上分析了偏置工作点、入射光功率对光纤陀螺随机游走系数的影响。根据随机游走系数中各部分噪声源的特性, 建立了闭环光纤陀螺偏置工作点、入射光功率与随机游走系数的数学模型。模型表明设定合适的光功率与偏置工作点可大大提升闭环光纤陀螺精度性能。通过实验验证了模型的正确性, 实验结果表明提升光功率并采用陀螺的最优偏置工作点, 可大幅提升陀螺随机游走性能。
光纤陀螺 精度 随机游走系数 偏置工作点 光功率 fiber optic gyroscopes (FOGs), precision, random w
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院
2 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
对由三个反射面构成的复合式法珀腔的光纤法珀压力传感器进行了输出光谱理论分析，提取了含有传感器腔长信息的包络.提出了基于干涉级次拟合的解调算法，仿真分析了传感法珀腔腔长范围为160~215 μm的光谱信号.结果显示,在不同信噪比下，基于干涉级次拟合的算法可获得较好的测量准确度，同一信噪比下，该准确度不依赖腔长变化，也不依赖光谱解调波长分辨率变化.实验结果表明,基于干涉级次拟合结果曲线残差的均方根差为0.012 μm，验证了该算法的有效性.
光纤法珀 压力传感器 干涉 光谱 Optical fiber Fabry-Perot Pressure sensor Interference Spectrum
近年来, 适应性指挥控制组织设计已经成为指挥控制领域的研究热点之一。分析了指挥控制组织设计的理论和方法, 包括计算数学组织理论、Agent组织模型、Petri网、系统工程技术等, 归纳总结相关技术的各自优势和不足之处。特别针对适应性和鲁棒性分析、组织测试、组织结构和任务计划识别3个指挥组织设计研究的新动向进行了细致阐述, 指出了各研究领域方向的发展趋势, 对开展指挥控制组织设计研究具有一定的指导意义。
指挥控制 适应性结构 鲁棒性 组织设计 组织识别 command and control adaptive architecture robustness organizational design organizational identification
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
气体传感理论和实验研究已成为当今光纤传感领域的热点之一。波长调制法和有源内腔法是提高气体传感灵敏度的两种有效方式。结合上述两种气体传感方法，构建一个基于波长调制技术的内腔式气体传感系统。讨论气体吸收光谱二次谐波分量与气体浓度之间的函数关系，从理论和实验两方面确定系统的最佳参数。利用提取多条吸收谱线的二次谐波分量，采用平均算法进一步提高系统灵敏度，进行乙炔气体传感的灵敏度可达7.5×10-5。以光纤光栅作为波长参考，建立系统的波长电压响应曲线，进而检测气体的吸收波长值。进行乙炔气体传感时吸收波长检测的绝对误差不超过0.445 nm。
气体传感 灵敏度 吸收波长 波长调制 有源内腔
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
提出了一种实时的可调谐光滤波器(TOF)非线性标定方法。基于可调谐光滤波器的输出特性构建了可调谐光滤波器非线性实时标定系统。采用最小二乘多项式拟合法建立了可调谐光滤波器波长电压响应曲线，用于描述光滤波器的非线性特性。采用带波长阻隔的F-P标准具测试了可调谐光滤波器的波长随机误差，结果表明采用参考波长值可使可调谐光滤波器波长随机误差降低37%～95%。将这种实时标定方法应用于气压传感系统，可明显提高传感器的波长定位精度，降低系统误差，实现高灵敏度气压传感。
测量 光纤传感 实时 非线性标定 可调谐光滤波器 F-P标准具
