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基于多模干涉的光纤冰体应变传感器
1
作者 武瑞杰 刘铁根 +4 位作者 刘琨 江俊峰 王双 丁振扬 李致远 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期153-161,共9页
基于“单模-无芯-单模”光纤传感器对冰体进行应变测量研究。传感器以“分层冰冻”的方法植入冰体,冰体应变变化导致传感器干涉光谱波长偏移,通过监测光谱波长实现冰体应变测量。对于实际环境中已经存在的冰体,对“分层冰冻”方法进行优... 基于“单模-无芯-单模”光纤传感器对冰体进行应变测量研究。传感器以“分层冰冻”的方法植入冰体,冰体应变变化导致传感器干涉光谱波长偏移,通过监测光谱波长实现冰体应变测量。对于实际环境中已经存在的冰体,对“分层冰冻”方法进行优化,通过在冰面上铺设光纤,之后注水冰冻的方式,实现光纤在已有冰体中的植入。利用光谱相邻波谷温度灵敏度相近的特点,将相邻波谷波长差应用于应变测量,可以不受冰体温度变化影响。实验结果显示,冰体承载力大于500 g时,其应变显著增加,当承载力大于600 g时,冰体出现脆性断裂,传感器有效提取了该区间内冰体“韧-脆”转变过程中的应变信号。融化实验显示,传感器可以监测到冰体自然融化过程中完整的应变变化过程,测量结果不受冰体内部温度变化的影响。 展开更多
关键词 光纤 传感器 应变测量 冰体 承载力 光谱 温度
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光纤法珀传感解调方法研究进展 被引量：7
2
作者 段雅楠 王双 +2 位作者 江俊峰 谭珂 刘铁根 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期793-808,共16页
光纤法珀传感器是目前发展历史最长、应用最普遍、技术最成熟的一种光纤传感器,广泛应用于各类极端复杂的环境中,对其传感信息进行准确解调是实现高精度测量的关键。首先对光纤法珀传感技术的发展历程进行了回顾和评述,接着介绍了光纤... 光纤法珀传感器是目前发展历史最长、应用最普遍、技术最成熟的一种光纤传感器,广泛应用于各类极端复杂的环境中,对其传感信息进行准确解调是实现高精度测量的关键。首先对光纤法珀传感技术的发展历程进行了回顾和评述,接着介绍了光纤法珀传感器的类型和基本传感原理,对光纤法珀传感器解调方法的研究进展进行了阐述,从强度解调和相位解调两方面分别介绍了强度解调法、光谱解调法和低相干干涉解调法。最后总结了各类解调方法的应用特点,为光纤法珀传感器高精度快速解调的研究与应用提供参考。 展开更多
关键词 光纤传感 干涉型光纤传感器 光纤法珀传感器 解调方法
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光纤法珀压力传感系统设计与风洞初步实验 被引量：5
3
作者 刘畅 王双 +7 位作者 梁应剑 江俊峰 梅运桥 刘琨 齐晓光 李鑫 李元耀 刘铁根 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期280-286,共7页
针对航空领域对大气压力的测量需求,基于光纤法珀传感和低相干干涉技术,搭建了光纤法珀多通道压力传感系统。介绍了系统解调算法及工作原理,对光纤法珀压力传感器的标定和温度补偿方法进行理论分析,将非恒温条件下的传感器拟合误差降低... 针对航空领域对大气压力的测量需求,基于光纤法珀传感和低相干干涉技术,搭建了光纤法珀多通道压力传感系统。介绍了系统解调算法及工作原理,对光纤法珀压力传感器的标定和温度补偿方法进行理论分析,将非恒温条件下的传感器拟合误差降低至0.134%F.S.。在风洞环境中,在侧滑角-4°~4°变化范围内,对飞机实体模型的三个监测点进行压力测量实验,并将压力测量结果与Ansys-Fluent软件模拟仿真结果做对比。结果显示,光纤法珀压力传感系统与模拟仿真数据变化趋势相同,全量程误差为0.38%F.S.,证明此系统能够提供可靠的压力数据,真实反映飞机模型被监测位置在风洞中的受力情况。 展开更多
关键词 光纤法珀 大气压力 风洞 温度补偿 数值模拟
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基于U型结构的单模光纤SPR折射率传感器 被引量：2
4
作者 薛萌 刘琨 +3 位作者 王涛 常鹏翔 江俊峰 刘铁根 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期53-58,共6页
设计了一种基于U型结构的单模光纤表面等离子体共振折射率传感器,采用在移除部分包层并弯曲成U型固定后的单模光纤表面镀金纳米层和TiO2调制层的方式,实现表面等离子体共振的激发.利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics,研究了不同弯... 设计了一种基于U型结构的单模光纤表面等离子体共振折射率传感器,采用在移除部分包层并弯曲成U型固定后的单模光纤表面镀金纳米层和TiO2调制层的方式,实现表面等离子体共振的激发.利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics,研究了不同弯曲半径和TiO2调制层厚度对传感性能的影响.通过对四种弯曲半径(R=0.3cm,0.5cm,0.8cm,1cm)的分析,结果表明随着弯曲半径增大,表面等离子体共振信号强度增大且峰值波长有微小的蓝移.在弯曲半径为0.5cm的条件下,研究了TiO2调制层厚度从0变化到40nm对传感器性能的影响,结果表明随着TiO2调制层厚度增大,表面等离子体共振峰峰值波长红移且对外界折射率变化的灵敏度显著增大.在弯曲半径为0.5cm,TiO2调制层厚度为40nm的条件下,传感器在低折射率区(nd=1.333)灵敏度达到了5 959nm/RIU,高折射率区(nd=1.383)灵敏度达到了11 092nm/RIU.与没有调制层的结果相比,灵敏度提高了一倍左右. 展开更多
关键词 光纤传感器 表面等离子体共振 有限元方法 电介质薄层 多层膜
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光纤传感与红外视频的复合入侵监控系统设计 被引量：19
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作者 安建昌 江俊峰 +4 位作者 徐中原 朱万山 王进 刘铁根 刘琨 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期170-176,共7页
针对机场、油库等特定区域的高识别率、低误报率入侵事件监控需求,提出了一种基于光纤传感与红外视频的目标识别方法。其中,光纤传感部分采用基于MCSVM的非对称双马赫-曾德尔干涉仪(ADMZI)分布式光纤振动传感器,将EMD(经验模式分解)、... 针对机场、油库等特定区域的高识别率、低误报率入侵事件监控需求,提出了一种基于光纤传感与红外视频的目标识别方法。其中,光纤传感部分采用基于MCSVM的非对称双马赫-曾德尔干涉仪(ADMZI)分布式光纤振动传感器,将EMD(经验模式分解)、将峰度特征与MCSVM相结合以提高识别率;红外识别部分将灰度差值图像通过小波变换提高清晰度。两者经过模式对比算法,实现入侵事件判定。搭建系统做现场实验,结果表明:该方法能够识别四种常见的入侵事件(爬越围栏、敲击电缆、剪断围栏、摇动围栏),平均识别率在92.5%以上,误报率0.9%,相对传统单一传感器方案,该方法在漏报率和虚警率等系统性能上都有较大的改善,能够满足实际应用要求。 展开更多
关键词 入侵事件监测 光纤振动传感 红外识别 复合技术
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光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法 被引量：18
6
作者 李志辰 刘琨(导师) +3 位作者 江俊峰 马鹏飞 李鹏程 刘铁根 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期156-161,共6页
在双马赫曾德光纤周界安防系统中,如何准确高效地实现模式识别仍是一项有待解决的难题。对此提出了一种基于短时傅里叶变换(STFT)与奇异值分解的模式识别方法,实现了三种不同事件类型的准确识别。该方法包含三个步骤:首先,通过对干涉信... 在双马赫曾德光纤周界安防系统中,如何准确高效地实现模式识别仍是一项有待解决的难题。对此提出了一种基于短时傅里叶变换(STFT)与奇异值分解的模式识别方法,实现了三种不同事件类型的准确识别。该方法包含三个步骤:首先,通过对干涉信号进行短时傅里叶变换得到时频信息,根据时频信息找到事件端点并进行滤波;其次,对时频信息进行奇异值分解,根据奇异值的物理意义,由不同行为的奇异值的特点定义特征向量;最后,用支持向量机的方法进行事件分类。为验证方法有效性,搭建了2 km长的围栏系统进行实验验证。进行了攀爬围栏、敲击光缆、晃动围栏三种不同入侵模式下共360组实验,每种入侵行为各120组得到了良好的识别结果 (三种事件识别率均在90%以上),提高了系统的信号处理速度,有较高的实际应用价值。 展开更多
关键词 模式识别 短时傅里叶变换 奇异值分解 光纤传感 信号分析
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基于全相位滤波技术的FBG降噪解调算法 被引量：4
7
作者 刘琨 李鑫 +5 位作者 江俊峰 黄翔东 张皓杰 王超 刘畅 刘铁根 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期124-129,共6页
提出一种基于全相位滤波技术的光纤布喇格光栅降噪解调算法,该算法根据信号的数字频率特征快速配置适应于该信号的滤波器系数,由传感信号的数字截止频率控制滤波器边界,有效滤除混杂在光纤布喇格光栅信号中的高频分量.推导了滤波器解析... 提出一种基于全相位滤波技术的光纤布喇格光栅降噪解调算法,该算法根据信号的数字频率特征快速配置适应于该信号的滤波器系数,由传感信号的数字截止频率控制滤波器边界,有效滤除混杂在光纤布喇格光栅信号中的高频分量.推导了滤波器解析表达式,结合光纤布喇格光栅信号的数字频率特征分析了滤波器幅频特性.实验结果表明,该算法对不同采样间隔下的传感信号能够实现适应性降噪;与高斯拟合法相比,解调波长稳定性相近,但平均解调时间缩短了10倍,与质心法相比,解调波长稳定性提高了30%. 展开更多
关键词 光纤布喇格光栅 解调算法 全相位滤波 采样间隔 降噪
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基于深度学习视觉和激光辅助的盾构管片自动拼装定位方法 被引量：9
8
作者 吴志洋 王双 +1 位作者 刘铁根 靳党鹏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期242-250,共9页
隧道管片定位是实现盾构管片自动拼装的关键。文中提出了一种基于深度学习视觉和激光辅助相结合的盾构管片自动拼装定位方法,分别利用视觉系统和激光测距系统计算待拼装管片的平面位姿和深度位姿信息。其中,视觉系统基于特殊设计的双阶... 隧道管片定位是实现盾构管片自动拼装的关键。文中提出了一种基于深度学习视觉和激光辅助相结合的盾构管片自动拼装定位方法,分别利用视觉系统和激光测距系统计算待拼装管片的平面位姿和深度位姿信息。其中,视觉系统基于特殊设计的双阶段卷积神经网络可以实现管片表面定位标志轮廓特征的有效提取,提取精度和识别率相比于现有算法具有明显的提高。实验表明所提出的盾构管片自动拼装定位方法能够满足盾构管片自动拼装定位需求。 展开更多
关键词 深度学习 管片定位 特征提取
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一种基于圆偏光的偏振去雾成像优化方法 被引量：7
9
作者 王辉 王进 +2 位作者 李校博 胡浩丰 刘铁根 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期263-267,共5页
在经典的偏振成像去雾方法中,后向散射光的偏振度估计值是影响去雾效果的关键。基于圆偏振光在米氏散射介质中良好的保偏特性,提出一种适用于强散射环境下的偏振成像去雾方法。研究不同偏振态的光源照明时,不同散射强度下,CCD接收到的... 在经典的偏振成像去雾方法中,后向散射光的偏振度估计值是影响去雾效果的关键。基于圆偏振光在米氏散射介质中良好的保偏特性,提出一种适用于强散射环境下的偏振成像去雾方法。研究不同偏振态的光源照明时,不同散射强度下,CCD接收到的光场偏振度变化规律,在此基础上提出了一种快速简易的散射光偏振度估计方法。该方法在不增加系统复杂度的情况下,提高了偏振成像去雾的效果。实验结果显示,在强散射条件下文中方法获得的去雾图像EME值比传统方法高20.4%。此外,该方法不需要传统偏振去雾方法中对背景区域的判断,降低了算法复杂度。 展开更多
关键词 偏振成像 去雾 偏振度 圆偏振光
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