基于有限元仿真和光纤传感的隧道损伤监测 被引量：1

1

作者 常天英 陈星 +1 位作者 于淼 崔洪亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期183-197,共15页

对苏州四号线支线红庄站至蠡墅站段地铁进行隧道结构开展静力场和动力场有限元仿真分析,并根据仿真结果和现场勘察结果,成功设计并布设了能够对隧道结构水平位移、裂缝、沉降、结构应力、结构表面应变、振动等信息进行实时监测的光纤传... 对苏州四号线支线红庄站至蠡墅站段地铁进行隧道结构开展静力场和动力场有限元仿真分析,并根据仿真结果和现场勘察结果,成功设计并布设了能够对隧道结构水平位移、裂缝、沉降、结构应力、结构表面应变、振动等信息进行实时监测的光纤传感网络,实现了对隧道结构健康状态的实时监测,然后利用光纤传感网络反过来验证有限元模型可靠性,从而得到更准确的有限元仿真模型。最后,结合两种技术,针对该地铁中三种主要断面建立了二维有限元模型,研究了三种断面在隧道结构有损伤基础和无损伤基础的两种情况下,受到地铁列车振动荷载影响产生的混凝土结构损伤分布规律,从而更好地为地铁安全运营提供技术保障。 展开更多

关键词 光纤传感技术 损伤分布规律 有限元仿真 振动荷载 有限元模型可靠性

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基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术研究现状 被引量：7

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作者 杨忠波 王化斌 +7 位作者 彭晓昱 施长城 夏良平 汤明杰 常天英 魏东山 杜春雷 崔洪亮 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期87-98,共12页

基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术在分子识别及组分鉴别方面具有极大的应用前景.扫描探针显微技术与不同的光谱联合使用,发展出了不同的具有纳米级分辨的指纹光谱技术,其中包括针尖增强拉曼散射光谱技术、纳米级分辨率... 基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术在分子识别及组分鉴别方面具有极大的应用前景.扫描探针显微技术与不同的光谱联合使用,发展出了不同的具有纳米级分辨的指纹光谱技术,其中包括针尖增强拉曼散射光谱技术、纳米级分辨率的傅里叶变换红外光谱技术及散射式的扫描近场太赫兹光谱技术.这三种散射式的扫描近场光学显微技术在实现方式上有所不同,在近场指纹识别方面可以相互补充.该综述主要对三种近场超空间分辨指纹光谱技术的特点进行了深入地分析和比较,并且对这三种技术的研究现状及应用进行了总结. 展开更多

关键词 分子指纹识别 针尖增强拉曼散射 纳米级分辨率的傅里叶变换红外光谱 散射式的扫描近场太赫兹光谱 生物医学

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太赫兹波穿透煤层的衰减特性 被引量：9

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作者 贾成艳 常天英 +4 位作者 樊伟 胡伟 杨传法 刘陵玉 崔洪亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期298-302,共5页

研究了煤层对太赫兹前端频率附近的电磁波(75~750 GHz)的衰减特性,经过测量太赫兹前端频率附近的电磁波垂直入射煤层前后的能量,并通过理论公式计算得到同一煤层对75~750 GHz频率范围的电磁波衰减值以及不同湿度、不同地区煤层对W频段(7... 研究了煤层对太赫兹前端频率附近的电磁波(75~750 GHz)的衰减特性,经过测量太赫兹前端频率附近的电磁波垂直入射煤层前后的能量,并通过理论公式计算得到同一煤层对75~750 GHz频率范围的电磁波衰减值以及不同湿度、不同地区煤层对W频段(75~110 GHz)电磁波的衰减值。研究结果表明,同一煤层对不同频率的电磁波的衰减为5.02~43.49 d B/cm;不同湿度情况下煤层对110 GHz电磁波(W频段内)的衰减为5.88~47.65 d B/cm。频率越高或者是煤含水量越大,煤层对电磁波的衰减值就越大;同时也得知了不同地区煤层的衰减也存在着差异。 展开更多

关键词 太赫兹波 煤层 衰减特性 频率 含水量

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纤维增强复合材料太赫兹成像无损检测 被引量：8

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作者 李薇 施长城 +10 位作者 张瑾 韩晓惠 马宇婷 沈俊 常天英 魏东山 崔洪亮 杜春雷 韩利雄 姚远 马晓辉 《太赫兹科学与电子信息学报》 2015年第3期396-400,共5页

利用太赫兹时域光谱成像技术检测了内含缺陷的玻璃纤维与碳纤维增强复合材料,获得了材料内部缺陷的太赫兹透射图像,从而实现对复合材料样本的无损检测。实验结果表明,太赫兹透射成像技术可检测出多层玻璃纤维复合材料的层间缺陷。但该... 利用太赫兹时域光谱成像技术检测了内含缺陷的玻璃纤维与碳纤维增强复合材料,获得了材料内部缺陷的太赫兹透射图像,从而实现对复合材料样本的无损检测。实验结果表明,太赫兹透射成像技术可检测出多层玻璃纤维复合材料的层间缺陷。但该技术对于碳纤维复合材料中缺陷的检测能力有限,主要是因为碳纤维具有导电特性,导致太赫兹信号对其穿透能力有限。通过对成像模式的调节,太赫兹无损检测技术可对碳纤维材料内部深度约为0.2 mm、宽度为10 mm的缺陷进行成像检测。这为发展准确、灵敏、高效的纤维增强复合材料太赫兹无损检测技术提供了基础实验数据。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱成像技术 无损检测 玻璃纤维增强复合材料 碳纤维增强复合材料 层间缺陷

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基于希尔伯特变换和功率谱估计的薄缺陷厚度太赫兹检测 被引量：5

5

作者 王洁 谭冰冲 +4 位作者 陶星竹 徐成城 常天英 崔洪亮 张瑾 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期589-596,共8页

提出将希尔伯特变换和功率谱估计相结合的光谱分析算法,对太赫兹反射时域波形进行处理,并将该算法应用于太赫兹时域光谱成像,将缺陷厚度和图像灰度关联,实现同时对玻璃纤维层压板内部缺陷厚度、位置和形状的成像检测。实验结果表明:将... 提出将希尔伯特变换和功率谱估计相结合的光谱分析算法,对太赫兹反射时域波形进行处理,并将该算法应用于太赫兹时域光谱成像,将缺陷厚度和图像灰度关联,实现同时对玻璃纤维层压板内部缺陷厚度、位置和形状的成像检测。实验结果表明:将多重信号分类谱估计、自回归谱估计和希尔伯特变换结合时,能成功区分厚度为0.08mm缺陷上下表面反射脉冲,反射脉冲的时间分辨率小于0.5 ps,缺陷厚度的检测误差不高于0.03 mm。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱 厚度检测 希尔伯特变换 功率谱估计 玻璃纤维层压板

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相位敏感光时域反射系统模式识别方法综述 被引量：15

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作者 付群健 于淼 +5 位作者 常天英 张瑾 罗政纯 王旭 刘珉含 崔洪亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期266-279,共14页

基于相位敏感的光时域反射系统(Ф-OTDR)是一种新型的分布式光纤扰动传感系统。随着应用需求的不断细化,单纯对外部侵扰活动的检测及定位已无法满足实际需要,亟待对检测到的信号进行准确的分类识别。在检测到侵扰信号的同时,如何能准确... 基于相位敏感的光时域反射系统(Ф-OTDR)是一种新型的分布式光纤扰动传感系统。随着应用需求的不断细化,单纯对外部侵扰活动的检测及定位已无法满足实际需要,亟待对检测到的信号进行准确的分类识别。在检测到侵扰信号的同时,如何能准确判别入侵事件的类别,减少误报率和漏报率是分布式光纤扰动传感系统研究的关键问题。文中主要针对分布式光纤扰动传感系统的原理进行了简要的介绍,将现有的扰动信号特征提取的方法和分类器设计的方法进行归纳和分类,并对识别结果进行总结和对比以方便研究人员根据应用环境的差异以及待测信号的特征,准确选择适合的信号模式识别方法,促进研究人员对分布式光纤扰动传感系统模式识别方法进行更为深入的研究。 展开更多

关键词 分布式光纤扰动 模式识别 特征提取 分类器设计

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分布式反馈激光器调制特性研究 被引量：11

7

作者 王海旭 陈建冬 +5 位作者 常天英 郎金鹏 曾祥豹 高文智 孙韦 崔洪亮 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期836-840,共5页

为了深入了解分布式反馈激光器(DFB)的发光机理与调制特性,通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程,证明了这两款DFB激光器在... 为了深入了解分布式反馈激光器(DFB)的发光机理与调制特性,通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程,证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明,FITELFRL15DCWD-A82激光器的3d B带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/m A;该调制结果优化了该激光器的可用相干长度,并验证了驱动信号频率变化不影响3d B光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。 展开更多

关键词 激光器 调谐 非线性 3DB带宽

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F-P标准具和参考光栅相结合的高稳定性FBG解调系统 被引量：7

8

作者 王阳阳 赵恩才 +3 位作者 于淼 罗政纯 常天英 崔洪亮 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期336-340,共5页

为了提高光纤布喇格光栅(FBG)解调系统的稳定性和准确性,避免由于压电陶瓷的迟滞性、蠕变性以及温度变化引起的法布里-珀罗(F-P)滤波器驱动电压与透射波长不成线性的问题,采用了可调谐环形腔激光器作为扫描光源,与F-P标准具、温补参考... 为了提高光纤布喇格光栅(FBG)解调系统的稳定性和准确性,避免由于压电陶瓷的迟滞性、蠕变性以及温度变化引起的法布里-珀罗(F-P)滤波器驱动电压与透射波长不成线性的问题,采用了可调谐环形腔激光器作为扫描光源,与F-P标准具、温补参考光栅、传感光栅3个单独的通道结构相结合的FBG解调方法。通过理论分析和实验验证,选择中值滤波加滑动平均滤波的方法滤除噪声,采用基于强度阈值的频谱相关寻峰算法更加准确地找到反射谱峰值的位置。结果表明,每个通道单独分开的解调方案的波长长期稳定性可达0.4pm,温度与波长的线性度高于99.90%。该系统能够实现对温度、应变等参量的稳定性的测量。 展开更多

关键词 光栅 法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 参考光栅 可调谐环形腔激光器

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锯齿波调制半波扫描技术对甲烷检测系统的性能改进 被引量：3

9

作者 曾祥豹 王海旭 +3 位作者 王忠民 周天水 崔洪亮 常天英 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期120-126,共7页

为了能够在复杂的环境下实现甲烷气体浓度的高精度和高稳定性检测,在基于光谱吸收原理的光纤甲烷检测系统的基础上,提出了利用锯齿波调制的半波扫描技术,较大程度改进了系统的性能指标。采用锯齿波调制光源的方式,同时对光信号进行波长... 为了能够在复杂的环境下实现甲烷气体浓度的高精度和高稳定性检测,在基于光谱吸收原理的光纤甲烷检测系统的基础上,提出了利用锯齿波调制的半波扫描技术,较大程度改进了系统的性能指标。采用锯齿波调制光源的方式,同时对光信号进行波长调制和强度调制,实现对甲烷气体的洛伦兹吸收线型扫描。锯齿波调制的方式能够解决信号链路噪声、环境噪声等随机信号对光强造成的干扰,消除光源波长漂移对检测带来的影响,且实现了积分处理,进一步提高检测精度;但由于甲烷吸收光谱的对称性,采用通用的全波扫描方式,气体吸收光强后进行微分处理会出现正弦型曲线,无法准确确定吸收的光强所对应的数字量;而采用半波扫描方式,气体吸收光强后进行微分处理只出现凹型曲线,可以准确确定吸收的光强所对应的数字量。实验结果表明:采用锯齿波调制的半波扫描方式,可以准确测得甲烷气体浓度;测量范围为0%~10%,精度由100 ppm提升到10 ppm(1 ppm=10-6),稳定性由0.3%提升到0.01%。该系统经过改进后在复杂环境下受温度影响小,精度高,稳定性好,抗干扰能力强。 展开更多

关键词 半波扫描 锯齿波调制 甲烷检测 凹型曲线

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面向海上溢油的SPR原理折射率检测实验系统 被引量：2

10

作者 高璐 高文智 +2 位作者 罗政纯 常天英 崔洪亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期155-163,共9页

为有效地预防、控制海上溢油事件对经济和海洋生态环境造成的严重影响,针对不易被早期发现的小面积溢油,结合表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感技术的实时性、灵敏度高、样品消耗少等特点,提出了一种新颖的小型海上... 为有效地预防、控制海上溢油事件对经济和海洋生态环境造成的严重影响,针对不易被早期发现的小面积溢油,结合表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感技术的实时性、灵敏度高、样品消耗少等特点,提出了一种新颖的小型海上溢油监测系统。具体而言,根据所采用的非扫描角度调制模式下的四层Kretschmann型棱镜耦合传感结构和原油样品折射率变化范围,通过MATLAB仿真确定传感装置中各元件最优参数和相对固定位置,得到理论检测灵敏度为6.094×10^-5RIU。依仿真结果搭建实验装置,对蔗糖溶液和原油样品进行了实验分析。实验表明:蔗糖溶液检测灵敏度与理论仿真灵敏度同数量级,达到9.017×10^-5RIU,证实实验装置有效,原油检测结果符合SPR响应趋势,验证了该系统方案的可行性。 展开更多

关键词 表面等离子体共振 溢油监测系统 SPR传感单元 MATLAB仿真 实验分析

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天然硫化橡胶热氧老化中太赫兹介电谱 被引量：4

11

作者 张献生 常天英 +3 位作者 崔洪亮 杨秀蔚 刘陵玉 张延波 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期284-289,共6页

天然橡胶制品的老化是其使用中普遍存在的现象,老化的本质是材料本身存在缺陷而容易被外部因素影响。介电谱是表征电介质对电磁波频率或温度的依赖关系,是微观极化的一种宏观体现。参照橡胶热空气老化标准GB/T3512-2014,对天然硫化橡胶... 天然橡胶制品的老化是其使用中普遍存在的现象,老化的本质是材料本身存在缺陷而容易被外部因素影响。介电谱是表征电介质对电磁波频率或温度的依赖关系,是微观极化的一种宏观体现。参照橡胶热空气老化标准GB/T3512-2014,对天然硫化橡胶在100℃实验箱中进行了1 000余小时热氧实验,研究样品的太赫兹介电谱随老化时间的变化关系。通过跟踪测试,获取了橡胶每24 h在0.2~1.2 THz的复介电常数和损耗角正切值有效数据,根据复介电常数数值可以推导橡胶的极化特点和统计性的微观运动类型,进而分析用太赫兹介电谱表征的天然硫化胶热氧老化过程中分子结构变化和相互的对应关系。由于材料老化的相通性,该结果对研究其他高分子材料的老化也能起到积极的意义。 展开更多

关键词 太赫兹 热氧老化 介电常数 天然硫化橡胶

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玻璃纤维复合材料孔隙的太赫兹光谱特性研究 被引量：1

12

作者 徐拓 路星星 +4 位作者 沈雁 张金波 常天英 崔洪亮 张瑾 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期201-207,共7页

探索太赫兹波和玻璃纤维复合材料孔隙缺陷的相互作用机理,分析在0.075和0.713 THz频率点时,孔隙率和太赫兹特征参数(折射率、消光系数和透射系数)之间的相互作用关系。实验结果表明:随着孔隙率增加,玻璃纤维复合材料密度降低,折射率呈... 探索太赫兹波和玻璃纤维复合材料孔隙缺陷的相互作用机理,分析在0.075和0.713 THz频率点时,孔隙率和太赫兹特征参数(折射率、消光系数和透射系数)之间的相互作用关系。实验结果表明:随着孔隙率增加,玻璃纤维复合材料密度降低,折射率呈递减趋势。在频率为0.075 THz时,基于瑞利散射理论,随着孔隙率增加,消光系数下降,透射系数上升;0.713 THz时,基于Mie散射理论,随着孔隙率增加,消光系数上升,透射系数下降。此外,孔隙形貌的复杂多变导致孔隙率与太赫兹特征参数之间存在非唯一对应关系,具有相同孔隙率的不同样本的太赫兹特征参数并不相同。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱 玻璃纤维复合材料 孔隙率 孔隙形貌

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太赫兹时域光谱技术检测复合材料与金属的脱粘缺陷 被引量：6

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作者 刘陵玉 常天英 杨传法 《红外技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期79-84,共6页

基于太赫兹时域光谱技术,提出应用太赫兹脉冲成像技术检测胶接结构中的脱粘缺陷,研究泡沫材料PMI与钢板胶接结构脱粘缺陷的检测。实验采用反射模式,分别对粘合部分与脱粘部分进行数据测试,对比分析发现数据在时域和频域范围均有明显区... 基于太赫兹时域光谱技术,提出应用太赫兹脉冲成像技术检测胶接结构中的脱粘缺陷,研究泡沫材料PMI与钢板胶接结构脱粘缺陷的检测。实验采用反射模式,分别对粘合部分与脱粘部分进行数据测试,对比分析发现数据在时域和频域范围均有明显区别。对待测样品进行二维扫描,应用太赫兹时域信号的时间位置幅值、最大值、延迟时间和频域信号不同频点的幅值、所有频点幅值叠加值对待测样品进行成像。研究结果表明基于太赫兹时域光谱技术的太赫兹脉冲成像技术能够检测出泡沫材料PMI与钢板胶接结构的脱粘缺陷;应用太赫兹时域信号的时间位置幅值、最大值、延迟时间和频域信号不同频点的幅值、所有频点幅值叠加值进行成像的结果,均可以分辨出样品的脱粘缺陷;不同的数据信息的成像效果不同。 展开更多

关键词 太赫兹 无损检测 脱粘缺陷 太赫兹成像

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