1 北京控制工程研究所，北京0090
2 空间智能控制技术重点实验室，北京100190
3 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京100191
光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制，这使其具有传统光纤无法比拟的优点，是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波，会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定量分析光子带隙光纤背向散射次波强度大小，论文基于电偶极子辐射理论建立了一种简单的光子带隙光纤背向散射次波理论模型。通过聚焦离子束微纳加工法和原子力显微镜测量得到了准确的纤芯内壁表面形貌功率谱密度，进而计算得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数理论值为2.61×10-9/mm。通过光频域背向反射散射仪得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数测量值为~1.82×10-9/mm，初步验证了背向散射次波模型的正确性，为背向散射次波抑制技术研究奠定了基础。
光子带隙光纤 背向散射次波 功率谱密度 photonic bandgap fiber backscatter secondary wave power spectral density
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 河北省沙河玻璃技术研究院, 河北 邢台 054000
采用化学刻蚀法, 在钠钙硅玻璃表面进行化学刻蚀。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备纳米二氧化硅颗粒, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)控制其团聚度, 然后在化学刻蚀后的玻璃表面喷涂不同团聚度的纳米二氧化硅颗粒, 构建多级微纳结构, 进一步经全氟癸基三乙氧基硅烷(PFTS)修饰, 获得超疏水玻璃表面。利用扫描电子显微镜、接触角测量仪等测试方法对涂层的微观形貌、润湿性等进行了表征。结果表明: 所制备的玻璃表面具备牢固的超疏水特性, 经过600目砂纸循环摩擦50次后仍可保持水接触角为156.13°±2°。玻璃表面的超疏水性归因于低表面能物质PFTS和表面微纳结构的共同作用, 其较好的耐磨性归因于玻璃表面刚性的微米级粗糙结构与喷涂的纳米级SiO2颗粒在玻璃表面堆积形成的结构相互交错, 构成了更为耐磨的微-纳结构。
化学刻蚀 超疏水 纳米二氧化硅 耐磨性 喷涂法 chemical etching superhydrophobic nano-silica wear resistance spraying method
1 空军工程大学防空反导学院,西安 710000
2 中国人民解放军95835部队,新疆 马兰 741000
由于三维轨迹是一个具有连续性和交互性的复杂时间序列,因此,针对无人机飞行轨迹预测问题,结合深度学习理论特点,提出了一种基于双向门控循环单元的无人机飞行轨迹预测方法,进一步提高了轨迹信息的利用率。首先,建立无人机飞行动力模型,仿真获得不同状态的飞行轨迹样本; 其次,利用均方误差作为损失函数,确定了双向门控循环单元轨迹预测模型的隐藏层节点参数和迭代次数; 最后,利用Adamax算法对双向门控循环单元模型进行优化,实现了无人机飞行轨迹的预测。实验结果表明,双向门控循环单元模型在X,Y,Z轴方向上预测结果的平均绝对误差均在5.0 m内,且轨迹预测平均用时约4.2 ms,与循环神经网络、门控循环单元相比,其预测效果更佳,具有良好的应用价值。
无人机 轨迹预测 双向GRU 飞行仿真 时间序列 UAV trajectory prediction bidirectional GRU flight simulation time series
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 北京控制工程研究所, 北京 100080
光子晶体光纤陀螺使用光子晶体光纤替代普通光纤绕制光纤环, 是光纤陀螺的发展方向。光纤种类不同, 其热相位噪声特性与传统陀螺存在差异。对光子晶体光纤陀螺光纤热相位噪声展开研究, 利用有限元方法建立光纤模型及噪声模型, 并搭建光源强度噪声抑制光路对热相位噪声进行测量, 通过实验结果与仿真的对比, 验证了模型的正确性。
光纤陀螺 光子晶体光纤 热相位噪声 fiber optic gyro photonic crystal fiber thermal phase noise
1 清华大学化学系, 北京 100084
2 南京信息工程大学环境科学与工程学院, 江苏 南京 210044
稀土磷酸盐在光学材料、 激光材料等许多领域有着广泛的利用, 具有较大的开发前景。 通过水热法制备出不同晶相的LaPO4纳米棒, 重点研究了其在光催化领域的应用, 并对其结构以及紫外漫反射光谱进行了分析讨论。 研究表明水热温度是影响其晶相的一个关键因素, 120 ℃时为六方相, 160 ℃时为六方与单斜混合相, 而温度提高至180 ℃时为单斜相。 不同晶相LaPO4对紫外光吸收没有明显的区别, 且各晶相下均为纳米棒结构。 通过光催化降解亚甲基蓝（MB）来研究不同晶相LaPO4光催化活性区别, 发现单斜相的LaPO4纳米棒具有更高的光催化活性。 研究进一步发现, 单斜相的LaPO4纳米棒可促进荧光量子效率降低, 提高了光生电子及空穴的分离效率, 因而光催化降解MB活性较高。 此外, 利用活性物种捕获实验, 确定了单斜相LaPO4在光催化降解过程中起主要作用的活性物种为羟基自由基。
水热 纳米棒 光催化 Hydrothermal LaPO4 LaPO4 Nanorods Photocatalytic activity 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1440
吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130026
为实现油页岩含油率的快速单点测量, 研究了基于近红外波长组合的油页岩含油率快速检测方法。以高岭土与机油混合的模拟样品为研究对象, 利用便携式近红外光谱分析技术, 研究了近红外波长组合选择方法。该方法采用自制的便携式光谱仪获得全光谱反射率数据, 结合微分和多元散射校正数据处理及相关系数法进行波长初步筛选, 将组合生成算法与留一交互校验多元线性回归(MLR)建模相结合, 确定最佳波长组合, 并用MLR建模对单点测量获得的最佳波长组合光谱数据进行了实验验证。结果表明: 最佳波长组合为1 644, 1 720, 2 210, 2 260 nm, 30个建模样品的校正集和预测集的决定系数为0.995 4和0.997 7, 11个验证样品的验证集的决定系数为0.990 1。该方法为研制基于单点测量的油页岩含油率快速检测光谱仪提供了基础。
近红外光谱 油页岩 含油率 波长组合选择 留一交互校验 多元线性回归 near-infrared spectroscopy oil shale oil yield combination of wavelengths leave one cross validation multiple linear regression
吉林大学仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130026
为实现油页岩含油率的原位检测, 采用便携式近红外光谱分析技术, 针对吉林扶余油页岩基地2号钻井的66个岩芯样品开展了原位检测的分析建模方法研究。 采用自制便携式近红外光谱仪器获得反射率、 吸光度、 K-M函数三种数据形式光谱数据, 结合主成分-马氏距离(PCA-MD)剔除异常样品、 无信息变量消除法(UVE)波长筛选及二者组合的四种建模数据优化方法, 采用相同的数据预处理方法进行偏最小二乘(PLS)和反向传播神经网络(BPANN)两种方法的建模分析研究, 确定最佳分析模型及方法。 结果表明(1)不论是否采用四种不同的数据优化方法, 两种建模方法所用建模数据库适合采用反射率或K-M函数的光谱数据形式; (2)两种建模方法, 采用四种不同的数据优化方法, 对相同数据库建模精度的影响不同: 采用PLS建模方法、 以PCA-MD和UVE+ PCA-MD两种方法进行数据优化、 可以提高K-M函数光谱数据形式数据库的建模分析精度, 采用BPANN建模方法、 以UVE、 PCA-MD 与UVE组合的 三种方法进行数据优化、 对三种数据形式数据库的建模精度均有所提高; (3)除以反射率光谱数据并进行PCA-MD数据优化外, 采用BPANN方法的建模精度好于PLS法。 其中采用反射率光谱数据形式、 只进行UVE数据优化外的BPANN建模精度最高, 预测相关系数为0.92、 标准偏差为0.69%。
近红外光谱 油页岩 含油率 原位分析 数据形式 建模方法 数据优化 NIR spectrum Oil shale Oil yield In-situ analysis Data format Modeling Data optimization 光谱学与光谱分析
2014, 34(10): 2779
吉林大学仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130026
便携式近红外光谱仪器测量低反射率或透过率样品的漫反射率或透过率光谱时, 由于仪器噪声的影响, 光谱数据小、 信噪比低, 即使采用降噪数据处理, 所得光谱数据仍无法满足分析精度的要求。 因此研究了近红外等效光谱测量方法: 根据低反射率或透过率样品在常规测量条件下反射信号的强度, 增大仪器测量时光源电流以增大样品扫描信号、 减小参比反射或透射光强以避免参比信号超量程, 并计算得与常规测量方法相同的等效光谱, 以提高样品近红外反射率或透过率光谱数据的信噪比。 理论分析和实验结果表明采用近红外等效光谱测量方法, 可获得与常规测量方法的光谱数据相同、 且信噪比增大的等效光谱。
便携式近红外光谱仪器 等效光谱 测量方法 信噪比 光源亮度可控 Portable NIR spectrometer Equivalent spectrum Measure method SNR Lightness control
1 中国科学院大连化学物理研究所,大连,116023
2 大连理工大学材料化工系纳米材料研究室,大连,116023
本文系统研究了样品制备条件对激光散射法测试超细颗粒粒度的影响,例如:分散介质的选择、分散剂的类型和浓度、分散颗粒的浓度、超声分散的时间和强度等.并与其他TEM结果进行了对比.研究表明:只有将各种条件最优化,获得高度分散和稳定的悬浮体系或胶体体系,才能最终精确地得到颗粒的粒度分布结果.
激光散射 超细颗粒 粒度分布 Laser scattering Ultrafine particle Size distribution
