To ensure the frequency accuracy of a heterodyne laser source in the ambient temperature range of -20°C to 40°C, a dual-longitudinal-mode thermally stabilized He–Ne laser based on non-equilibrium power locking was designed. The ambient adaptive preheating temperature setting scheme ensured the laser could operate normally in the range of -20°C to 40°C. The non-equilibrium power-locked frequency stabilization scheme compensated for the frequency drift caused by different stabilization temperatures. The experimental results indicated that the frequency accuracy of the laser designed in this study could reach 5.2 × 10^-9 in the range of -20°C to 40°C.

为了提高柔性机器人抓握传感中掌心表面的重构精度，本文基于COMSOL仿真，在436 mm×436 mm×2 mm聚丙烯板上，采用7只经聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装的光纤光栅（FBG）柔性传感器，选取环形布设的方式，在板末端中心与两角分别受力的情况下，使用光纤光栅解调仪采集实验中的传感器数据，并通过三次样条插值法进行连续化。设定数个平面Y与拟合圆环相交，计算过点函数获得三维曲面点集，实现了空间曲面的拟合可视化显示。在曲面末端中心受力时，板末端位移最小相对误差为0.549%，最大相对误差为8.300%，最小绝对误差为0.051 cm，最大绝对误差为1.255 cm，板末端两角受力时，板面重构末端位移最小相对误差为2.546％，最大相对误差为14.289％，最小绝对误差为0.005 cm，最大绝对误差为0.729 cm。实验结果为柔性机器人掌心抓握传感提供了应用基础。

We propose an absolute distance measurement method that employs heterodyne and superheterodyne combined interferometers to achieve synchronous detection and demodulation of multiwavelengths. Coarse and fine synthetic wavelengths are generated by a dual-longitudinal-mode He–Ne laser and four acoustic optical frequency shifters. Further, to improve phase synchronization measurement for multiwavelengths, we analyze the demodulation characteristics of coarse and fine measurement signals and adopt a demodulation method suitable for both signals. Experimental results demonstrate that the proposed method can achieve high-precision synchronous demodulation of multiwavelengths, and standard deviation is 1.7 × 10^-5 m in a range of 2 m.

为了进一步提高人体姿势在生物医学和运动学中的识别精度，设计了一种基于光纤布拉格光栅柔性传感器人体姿势识别的智慧鞋垫，并结合K折交叉验证支持向量回归算法提升识别精度。采用COMSOL仿真软件分析足底受力分布，确定4个关键受力点布设光纤布拉格光栅传感器，采用波分复用方式进行连接。征集25名参与者分别完成8种不同人体姿势，记录该串光纤布拉格光栅传感器200组中心波长变化量并构建数据集。引入K折交叉验证支持向量回归模型进行数据处理，经K折交叉验证自动搜索支持向量回归惩罚因子和径向基函数参数的最优值分别为0.5和8。实验结果表明K折交叉验证支持向量回归模型的相关系数为0.999 6，均方根误差和平均绝对误差分别为0.050 2、0.044 6，较SVR回归模型的均方根误差和平均绝对误差分别降低0.460 4、0.087 7，有效提高人体姿势的识别精度。

针对目前为智能仿生体柔性皮肤领域提供支持的光纤布拉格光栅传感器研究对滑觉信号特性识别手段的不足，提出了一种通过人工学习网络对基于分布式光栅传感单元所检测的滑觉速度与滑觉载荷进行预测的方法。设计了由四支光栅构成的传感阵列，采用封装技术制成柔性传感器，并搭建实验平台对滑觉信号进行采集。给出了滑觉过程对布拉格光栅波长偏移曲线的作用原理，对经验模态分解与小波分析的去噪效果进行比较，信噪比分别达到15.99与16.15。搭建了滑觉实验系统，对采集的不同速度与载荷分度的滑觉信号的特征值设定提取标准，构建滑觉样本集，引入随机森林与神经网络两个回归模型进行训练，并对比了预测效果。实验结果指出，速度特性预测中，两种模型的R²系数分别为0.9746和0.9681，平均误差分别为5.22%和4.31%；载荷特性预测中，两种模型的R²系数分别为0.9982和0.9835，平均误差分别为1.12%和3.02%。该研究方法基本实现了对滑觉样本两种特征的准确识别，在柔性仿生皮肤传感领域对滑觉信号的研究具有一定价值。

针对强电磁干扰环境下，压电、光电类脉搏波传感器易受干扰的缺点，提出一种柔性材料封装的光纤布拉格光栅脉搏波传感器，用于测量人体桡动脉脉搏信号。首先使用comsol有限元仿真软件，探究最优的封装厚度和光纤在基材中的位置。根据仿真结果，结合应变传递效果和传感器的灵活性，优化选择传感器厚度为5 mm，光纤封装在距离基体下表面1 mm处。以此制作了柔性光纤布拉格光栅脉搏波传感器，对十名测试者的人体桡动脉脉搏进行采集，采用改进的阈值小波方法去噪，去噪后的信号能很好的保留脉搏波信号的特征点，信噪比均达到了40以上，且峰值点、潮波点和重搏波点识别率分别达到100%，100%和90%。本文设计的柔性基体FBG脉搏波传感器能有效获取及识别脉搏波信号，为进一步的应用提供了理论基础及应用支撑。

为测量光线入射角度，设计了一种基于锥形透镜的新型光线入射角度测量系统。利用光阑、锥形透镜和图像接收装置，获取待测光线通过光阑射入锥形透镜后经过多次的折射和反射，在图像接收装置上得到的复杂光斑图像，通过图像处理得到光斑图像特征信息，进而求解光线入射角度。采用锥形透镜的测量方案，角度测量范围可达80°，精度最高可达 (1×10⁻⁴)″。该方案结构简单、体积小且不需要进行繁琐的安装调试。与现有的单光点测量等方法相比，该方案中锥形透镜具有角度放大作用，可大幅度提高测量精度且具有大视场；图像传感器像素分辨率对测量结果影响较小，系统光通量大，容易获得较高的信噪比。

基于脉搏波特征的形成机理和分布特点，对采用PDMS封装的光纤光栅柔性传感器检测的人体手腕脉搏波信号，针对脉搏波最常出现的特征点明显、隐蔽和部分明显四种类型，提出基于时域微分周期比的脉搏波信号特征提取方法.采用各特征点在脉搏波时域微分信号中的相对位置及比例关系作为特征参数，实现了从脉搏波检测到特征点提取的综合算法.结果表明，对采集的4 050份实验数据，该算法能够全部准确识别起点与波峰的特征点，在静息状态下，潮波d、e点的识别准确率为98.28%和97.25%，重搏波f、g点的识别准确率为98.14%和99.19%；在运动状态下，潮波d、e的识别准确率分别为94.23%和90.77%，重搏波f、g识别准确率分别为91.93%和95.38%.