重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
为了提高金属纳米粒子在光纤表面的富集密度，同时提高光纤表面增强拉曼散射（SERS）复合结构拉曼增强特性的稳定性，提出一种双金属（金和银）锥形光纤SERS探针结构。首先，采用化学还原法制备出形貌均一的金银纳米粒子；然后，采用光诱导的方法实现双金属在锥形光纤上的富集。制备的光纤SERS探针表现出良好的实验效果：对罗丹明6G（R6G）检测到的最低浓度低至10-10 mol/L；增强因子为2.07×108；相较于单金属银光纤SERS探针，双金属样品的稳定性提高了7倍（96 h后）。
散射 拉曼散射 双金属 锥形光纤 光诱导 光学学报
2023, 43(21): 2106003
北京理工大学 光电学院 光电成像技术实验室, 北京 海淀 100081
针对上下文感知相关滤波目标跟踪算法中, 上下文背景样本等值权重训练, 对背景信息滤波过于平滑的问题, 提出了一种自适应上下文感知相关滤波算法, 同时为了解决目标遮挡的问题, 引入一种新的遮挡判定指标。首先, 提取目标上下左右4个方向的背景样本学习到滤波器中, 利用卡尔曼滤波对目标运动状态进行估计, 预测目标的运动方向。在滤波器训练时, 对目标运动方向上的背景样本训练时赋予较多的权重; 接着, 在模型更新时引入一个新的遮挡判定指标APCE, 只有当响应峰值和APCE数值分别一定比例大于各自的历史均值时, 才对目标模型进行更新; 最后将本文算法与当前一些主流的跟踪算法在CVPR 2013 Benchmark进行对比实验。仿真实验结果表明, 本文算法的精准率和成功率分别为0810和0701, 均优于其他算法, 充分体现出了本文提出算法的鲁棒性。
上下文感知 目标跟踪 自适应 卡尔曼滤波 context-aware object tracking adaptive Kalman Filters APCE APCE
湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
采用连续光纤激光器在小模数齿轮齿面制备1 mm厚的Ni60合金涂层,针对小模数齿顶较薄以及单道激光在齿轮中部能量过于集中易造成熔覆缺陷的原因进行分析,提出了采用双道激光在小模数齿面制备镍基合金涂层的方法,在保证激光总输入能量不变的条件下,将原有单束激光的能量按一定的能量配比方案分配到两个小光斑上,依次加工齿轮的齿顶和齿底。结果表明:采用双道1 mm 光斑按4∶6能量配比方案不仅减小了齿顶的烧蚀,还解决了齿轮中部能量过于集中的问题,涂层的稀释率显著降低,组织中含Fe、Ni的晶状奥氏体析出较少,富含Cr的粒状渗碳体析出较多,熔覆层组织整体的耐磨性和强度都优于单道激光熔覆层。双道激光熔覆工艺可显著提升小模数齿轮齿面镍基合金涂层的质量。
激光技术 双道激光熔覆 小模数齿轮 稀释率 微观组织 工艺参数 中国激光
2019, 46(10): 1002009
湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
针对镍基合金在熔覆过程中成形质量难以控制的问题, 通过建立3因素、4水平的正交试验参数表, 在完成22组实验样本数据的基础上, 建立经遗传算法优化的误差反向传播的神经网络模型, 通过激光加工工艺参数预测熔覆层宏观形貌, 形成两者之间的高度映射关系。采用极差分析法找出工艺参数对熔覆层宏观质量影响的大小关系并确定最佳工艺参数, 为了适用于大面积熔覆的需要, 引入熔覆层搭接率作为新的工艺参数来优化模型算法, 并通过宏观质量分析确定适宜的扫描间距, 利用5组不同搭接率的样本对模型的精度进行检验。实验结果表明, 经过优化后GA-BP模型具有很高的预测精度, 预测结果与测试样本之间的平均相对误差为3.951%, 验证了该模型在理论与实际中的可行性, 对提高镍基合金熔覆涂层的产品质量具有重要义。
激光熔覆 正交实验方法 遗传算法 BP神经网络 laser cladding orthogonal experiment method genetic algorithm BP neural network
1 北京理工大学 光电学院 光电成像系统与技术教育部重点实验室, 北京 100081
2 天津航天中为数据系统科技有限公司, 天津 300301
3 南方电网科学研究院有限责任公司, 广州 510080
为了实现对高压输电线存在的故障隐患进行自动检测, 本文提出了一种自适应特征引流管故障隐患智能识别算法。首先,分析了故障引流子的红外热图像特征, 把故障分为两类: 明显发热和微弱发热;其次, 针对引流管所引起的明显发热, 采用改进的Otsu阈值分割法对红外图像进行分割, 运用改进的Sobel算子提取轮廓; 第三, 用种子填充算法分离连通域, 通过Thread特征判断是否为故障引流管; 最后, 进入引流管所引起的微弱小区域发热识别, 运用高压输电线平行特征寻找主干线区域, 在主干线区域检测Harris角点, 通过STWN特征判断是否为故障引流子。实验结果表明, 发热隐患的识别率为94.6%, 漏检率为2.2%, 误识别率为5.5%。
红外热图像 边界拓展 形态特征 智能识别 infrared thermal image boundary development morphological feature intelligent recognition
哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
针对用于喷墨打印的圆管式压电喷头建立了计算模型, 并且根据它的驱动特点选择了合适的边界条件。介绍了仿真软件针对自由表面流动问题的计算原理。然后, 以乙二醇水溶液为例, 计算了压电喷头分配该溶液的分配过程; 利用液滴成像系统获取了不同时刻的液滴图像, 验证了建立的模型和数值算法的正确性。最后, 计算了压电喷头在不同输入位移、不同黏度以及不同表面张力下的液体分配过程。仿真结果显示: 液体分配性能与激励位移密切相关, 在72.5 mN/m的表面张力作用下, 10 nm的输入位移很难分配黏度为4.0 mPa·s 的液体, 而15 nm的输入位移在分配黏度为4.0 mPa·s 液体时却能够产生卫星液滴。因此, 对于某种液体寻找一个合适的激励条件非常重要, 过小的激励产生不了液滴, 过大的激励则会产生较大甚至多个卫星液滴; 增大黏度会延缓或阻滞液滴形成过程, 增大表面张力却能加快液滴形成过程。本文的计算方法对于研制新式喷头或者研究喷头的喷射能力均具有指导意义。
印刷电子 喷墨打印 压电喷头 液体分配 液滴分离 printed electronics ink-jet printing piezoelectric print head liquid distribution droplet breakup
1 北京理工大学 光电学院 光电成像系统与技术教育部重点实验室, 北京 100081
2 天津航天中为数据系统科技有限公司 天津市智能遥感信息处理技术企业重点实验室, 天津 300301
3 南方电网科学研究院有限责任公司, 广东 广州 510080
跳线联板是输电网中重要设备, 其是否存在故障对输电网正常运行具有很大的影响。但由于现有的算法是对输电网中所有的故障用统一的方法进行识别, 没有对各类故障输电设备进行专门的研究, 导致故障跳线联板识别率低。为了高效识别红外视频图像中故障跳线联板, 首先针对输电线的红外图像特征, 采用改进的OTSU阈值分割图像对红外图像进行分割; 其次, 采用漫水法滤波分离各个连通域, 运用形态学滤去小区域, 填充大区域内的孔洞; 最后, 提取连通域的骨架, 并从骨架图像中提取出USFPF特征, 通过该特征识别的故障跳线联板。实验结果表明, 识别故障跳线联板准确率为85.71%, 漏检率为14.28%, 误识别率为2.8%。该方法能够较好地识别故障跳线联板,具有较好的鲁棒性。
红外图像 跳线联板 四点特征 智能识别 infrared image jumper connection plate morphology intelligent recognition
1 烽火通信科技股份有限公司, 武汉 430074
2 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 武汉 430074
文章介绍了基于31.786 Gbaud/s 光收发模块实现的32×100 Gbit/s信号速率、2 080 km标准单模光纤的实时相干光传输试验, 信号采用PM-QPSK(偏振复用四相相移键控)调制格式。信号光源为单个激光器产生的32路波分复用子光载波, 频率间隔为32 GHz, 频谱效率达到3.11 bit/s/Hz。信号传输2 080 km后, 采用20%的FEC(前向纠错)编码时, Q值仍有1.2 dB的余量。此外, 还研究了光滤波器带宽与OSNR(光信噪比)代价的关系。25 h挂机试验结果显示, 信号接收纠错前误码率在1E-2以下, 表明该传输系统稳定可靠。该系统为国内首个单光源3.2 Tbit/s实时传输试验系统,对提升现有100 Gbit/s商用光纤传输系统的传输效率有较大的指导意义。
相干探测 实时传输 100 Gbit/s光收发模块 偏振复用四相相移键控 coherent detection real-time transmission 100 Gbit/s transponder PM-QPSK
