东华理工大学机械与电子工程学院，江西 南昌 330013
针对初始点云离群点噪声大、冗余性高导致三维重建效率低、重建曲面表面粗糙等问题，提出一种自适应精简点云改进预处理算法。首先使用统计滤波消除离群点噪声，并在基于体素重心邻近特征点下采样中引入双曲正切函数，在保持点云特征不变的情况下精简点云数据；然后建立移动最小二乘法拟合函数，确定其二次基函数和高斯权函数，完成点云数据平滑优化；最后使用投影三角化算法完成点云曲面重建。实验结果表明，所提算法在有效去除离群点的同时，还能精简点云数据、提升曲面重建效率，且重建后的模型表面光滑、孔洞减少。
点云 下采样 移动最小二乘法 曲面重建 激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2028005
东华理工大学机械与电子工程学院, 南昌 330000
针对基于Census变换的立体匹配算法匹配精度不理想、易受噪声干扰的问题, 提出一种自适应窗口结合改进Census变换的方法。通过自适应选择变换窗口大小, 并在Census变换中引入噪声容限参数, 且将其改进Census代价与RGB颜色差值代价加权融合, 再采用四路径代价聚合策略完成初始代价聚合, 最后用WTA算法计算初始视差后通过后处理优化得到最终视差。实验结果表明所提算法误匹配率较低, 抗噪性能有较好提升。
视觉检测 立体匹配 自适应窗口 Census变换 代价融合 visual inspection stereo matching adaptive window Census transformation cost fusion
东华理工大学机械与电子工程学院，南昌 330000
针对BP神经网络在双目相机标定时受到初始权值和阈值的影响，提出了一种基于改进遗传算法优化BP神经网络对双目相机进行标定的方法，通过对遗传算法的交叉和变异概率进行改进，采用世界坐标值直接对比度使得数据更直观，实验证明可以获得更高的精度。
双目标定 遗传算法 BP神经网络 全局最优 binocular calibration genetic algorithm BP neural network global optimization
1 长安大学工程机械学院, 陕西 西安 710064
2 中国电子科技集团公司第四十九研究所, 黑龙江 哈尔滨 150001
3 中油管道科技研究中心机械自动化研究所, 河北 廊坊 065000
4 西安交通大学航天航空学院, 陕西 西安 710049
针对滑坡深部位移监测目前存在的问题，设计光纤光栅(FBG)应变管。采用将裸FBG直接粘贴于应变管的方式制作FBG应变管，阐述了FBG应变测量原理和采用FBG应变管的滑坡深部位移计算方法。根据FBG应变管的性能测试,FBG应变管的应变灵敏系数为0.58 pm/10-6。现场实验结果显示FBG应变管的测量结果与测斜仪的测量结果非常吻合。
光纤光学 光纤光栅应变管 测斜仪 光学学报
2011, 31(s1): s100314
1 长安大学工程机械学院, 陕西 西安 710064
2 中国石油管道研究中心, 河北 廊坊 065000
针对现有土压力传感器无法实现长期、实时监测的要求，设计了温度补偿式光纤光栅土压力传感器。选用有硬中心的平膜片作弹性元件，选用灵敏度高、体积小、质量轻、易于波分复用和组成传感网络的光纤光栅作敏感元件；同时采用了不受力光栅法进行了温度补偿。经实验测试，该传感器的灵敏度为1.5nm/MPa；线性度误差为0.35％；重复性为0.06％；迟滞为2.19％；静态误差为2.21％；这些指标能够满足实际工程应用要求。
光纤光栅 土压力传感器 温度补偿 FBG soil pressure sensor temperature compensation
1 长安大学 工程机械学院,西安 710064
2 中国石油管道研究中心,河北 廊坊 065000
针对铺设在滑坡体内的管道,提出了基于光纤光栅传感的管道滑坡监测方法.阐述了已知管道上三点应力求最大应力的方法.采用温度自补偿式光纤光栅应变传感器监测管体应力,对传感器测量的5.12汶川地震后管体应力数据进行分析.结果表明:地震对滑坡有显著影响,发生了浅层滑动面的较大位移;管体的应力都有显著增长,但总应力水平还低于预警阈值,尚处于安全状态.
光纤光栅 管道滑坡监测 管体应力 二郎庙滑坡 Fiber Bragg Grating (FBG) Pipeline sliding monitoring Pipeline strain Erlangmiao landslide
1 长安大学工程机械学院, 陕西 西安 710064
2 青海油田公司, 甘肃 敦煌 713500
针对穿插于滑坡体内的输油管道，提出一种基于光纤光栅传感的管道安全监测系统。系统由光开关和光纤光栅解调仪共同完成数据的自动测量和存储，并利用GPRS方式进行数据传输。利用已知管道上三点应力求最大应力的方法，选用自行研制的光纤光栅传感器监测管体应力。该传感器除了具有抗电磁干扰、耐腐蚀、稳定性好的优点，还可以实现温度补偿，不但排除了温度对测量结果的影响，还可以测量环境温度。经实际应用证明：该监测系统可实现实时监测，性能稳定。
光纤光栅 输油管道安全监测 二郎庙滑坡 地质灾害 fiber Bragg grating pipeline security monitoring Erlangmiao landslide geologic hazard
1 山东理工大学 电气与电子工程学院,山东 淄博 255049
2 长安大学 工程机械学院,西安 710064
以光电位置敏感器件作为接收器件,提出了一种利用双折射光透方法的液体浓度检测系统.该系统主要由半导体激光器、光学系统、位置敏感器件信号调理电路、单片机系统、A/D转换电路和显示电路组成.该检测方法的准确性进行了理论分析和实验仿真,并分析了影响检测结果的主要因素.实验表明,温度漂移和光源强度对本系统的影响非常小.
位置敏感器件 半导体激光器 液体浓度 8051单片机 Position sensitive detector Displacement of an optical spot He-Ne laser
1 长安大学 工程机械学院，西安 710061
2 青海油田分公司采油一厂，甘肃 敦煌 736202
为了提高光纤布拉格光栅压力传感器的精度和降低系统成本，提出一种使用光纤双布拉格光栅测定压力的测量方法，即在外界压力作用下，传感光纤布拉格光栅反射波长的飘移被转变成在交变力策动下发生弯曲的等强度悬臂梁调制的扫描光栅的反射光脉冲间隔的变化。实验结果表明：光纤布拉格光栅反射波长漂移的测量范围为0～3nm，波长测量的不确定度为1pm；压力传感器的量程为0～6MPa时，压力的测量不确定度为0．005MPa。
光纤光学 光纤布拉格光栅 动态解调 压力测量 fiber optics fiber Bragg grating (FBG) dynamic demodulation pressure measurement
1 西安交通大学航天航空学院，西安 710049
2 长安大学工程机械学院，西安 710064
3 西安石油大学理学院，西安 710065
提出了一种利用双光纤光栅消除光纤光栅压力传感器中应力迟滞的方法．将两个相同波长的光纤布拉格光栅分别对称粘贴于悬臂梁的上下表面并串接在一起，外压力作用下可实现调谐双光栅布拉格波长差．研究结果表明，该方法可消除弹性元件材料所引起光纤光栅压力传感器的应力迟滞，改善传感器的线性响应特性和重复性，在0～40 MPa的压力范围内，双峰波长差的调谐范围为5．12 nm，是单峰波长调谐范围的2倍，压力调谐双峰波长差的灵敏度可达0．128 nm／MPa，是压力调谐单峰波长灵敏度的2倍．
光纤光学 光纤光栅 压力传感 应力迟滞消除 Fiber optics Fiber grating Pressure sensing Elimination of stress delay
