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多光谱瞬态辐射高温计光学系统的设计与应用
1
作者 刘超 孔德仁 张学辉 《化工自动化及仪表》 2026年第2期219-226,271,共9页
针对目前主流爆炸火球温度测量方法(红外热像仪测温法、比色测温法和光纤测温法)在测量爆炸火球表面温度时存在的响应速度不够、帧频、测温量程及视场等局限,对现有六通道多光谱瞬态高温计进行光学系统改进。用光学镜头代替光纤探头接... 针对目前主流爆炸火球温度测量方法(红外热像仪测温法、比色测温法和光纤测温法)在测量爆炸火球表面温度时存在的响应速度不够、帧频、测温量程及视场等局限,对现有六通道多光谱瞬态高温计进行光学系统改进。用光学镜头代替光纤探头接收爆炸火球辐射信号,有效增加了测量视场;对仪器重新进行黑体炉标定,得到了六通道的辐射亮度-响应电压关系。选取3个温度点进行精度验证试验,结果表明:改进后高温计的测量误差分别为2.49%、1.97%、1.74%。最后开展某典型含能材料爆炸火球表面温度测试试验,验证了改进后高温计在工程应用的有效性。 展开更多
关键词 高温计 辐射测温 温度标定 火球表面温度 光学镜头
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共光路系统视场切换组件精密装配
2
作者 赵红军 徐红伟 +5 位作者 张向明 王松林 刘伟光 杨小强 林琦 阮越 《光学技术》 北大核心 2026年第2期135-139,共5页
针对共光路光学系统精密装配技术的要求,开展视场切换组件的装调工艺技术探索。基于理论分析与实验验证,设计了兼顾视场切换效率与成像稳定性的齿轮驱动机构与磁铁吸附定位机构,并根据结构特点,提出高效精确的装配工艺方案。该工艺保障... 针对共光路光学系统精密装配技术的要求,开展视场切换组件的装调工艺技术探索。基于理论分析与实验验证,设计了兼顾视场切换效率与成像稳定性的齿轮驱动机构与磁铁吸附定位机构,并根据结构特点,提出高效精确的装配工艺方案。该工艺保障了视场切换组件在光学成像系统中的稳定性与可靠性,提升整体性能,对推动光学成像技术发展应用意义重大。 展开更多
关键词 光学成像系统 视场切换组件 装配工艺 反射镜 硅橡胶粘接
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基于Koopman算子的磁流变阻尼器力跟踪控制
3
作者 刘振泽 徐新泽 +3 位作者 郭杰 何雨纯 庄晔 于树友 《控制理论与应用》 北大核心 2026年第1期117-128,共12页
为了实现磁流变阻尼器(MRD)的高精度阻尼力跟踪控制,本文提出了一种基于Koopman算子的离散时间线性二次型最优跟踪(DLQT)控制策略.采用递归神经网络(RNN)建立MRD的非线性模型.采取Koopman算子理论及扩展动态模式分解法(EDMD)将MRD的RNN... 为了实现磁流变阻尼器(MRD)的高精度阻尼力跟踪控制,本文提出了一种基于Koopman算子的离散时间线性二次型最优跟踪(DLQT)控制策略.采用递归神经网络(RNN)建立MRD的非线性模型.采取Koopman算子理论及扩展动态模式分解法(EDMD)将MRD的RNN模型“全局”线性化,保留MRD系统的非线性特性.利用基于Koopman算子理论得到的高阶线性模型设计了DLQT控制器.通过仿真实验实现对不同频率的期望信号进行跟踪,验证了算法的有效性.采用搭载了MRD的二自由度四分之一悬架实验台进行硬件在环实验.实验结果表明该算法可以实现对参考信号的高精度跟踪. 展开更多
关键词 磁流变阻尼器 跟踪控制 Koopman算子 扩展动态模式分解 递归神经网络
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双频调制转移光谱激光自动稳频方法
4
作者 谢建东 郭向阳 +2 位作者 严利平 楼盈天 陈本永 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期181-190,共10页
为克服传统单频调制转移光谱方法中误差信号灵敏度不足及激光锁定状态判断困难的问题,提出了一种双频调制转移光谱的双频调制转移光谱(DF-MTS)激光频率自动稳频方法。该方法在泵浦光上施加双频正弦相位调制,解调获得两个误差信号并叠加... 为克服传统单频调制转移光谱方法中误差信号灵敏度不足及激光锁定状态判断困难的问题,提出了一种双频调制转移光谱的双频调制转移光谱(DF-MTS)激光频率自动稳频方法。该方法在泵浦光上施加双频正弦相位调制,解调获得两个误差信号并叠加,构建出一个高灵敏度的双频调制转移误差信号。同时,引入了基于二倍频信号辅助的激光锁定判别策略,利用吸收信号中的二倍频信号以及误差信号的幅值信息,判断激光频率是否与吸收峰对准,实现吸收峰的自动识别与锁定状态的快速判别。进一步在可编程逻辑门阵列(FPGA)全硬件实时信号处理技术的基础上设计了全自动稳频控制模块,具备双频误差信号解调、二倍频信号解调、识别-控制-监测控制模块(ICM)识别与控制监测、扫描控制、比例-积分-微分(PID)闭环控制、快速重锁等功能,当检测到失锁时会快速重新锁定,可实现全自动的稳频控制。开展了理论推导与仿真分析,搭建了激光稳频实验系统,实验结果表明,DF-MTS方法所得的误差信号灵敏度较传统方法提升了20.24%。进一步利用飞秒光频梳进行拍频测量,验证了激光成功锁定于&(85) Rb D2线(F=2→F′=3)吸收峰,锁定后稳频激光与吸收峰理论值间频差的标准差为17 kHz,相对阿伦偏差可达1.09×10^(-11)。自动重锁实验结果表明,系统可实时监测激光的锁定状态,检测到失锁后可在40.192 ms内完成重新锁定,展现出良好的动态响应能力与鲁棒性。 展开更多
关键词 激光稳频 调制转移光谱技术 双频调制 二倍频 自动重锁
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基于增材制造的碳化硅双面反射镜设计与可靠性验证
5
作者 王成彬 孙胜利 +2 位作者 孙小进 马孝浩 胡凯 《光学精密工程》 北大核心 2026年第1期26-34,共9页
为实现同轴四反光学系统中主镜和四镜所构成的Φ516 mm双面共体反射镜轻量化、高刚度的设计目标,提出一种在传统轻量化设计基础上,融合多参数优化与碳化硅增材制造技术的方法。基于工程经验建立反射镜初始模型,选择主要结构尺寸建立多... 为实现同轴四反光学系统中主镜和四镜所构成的Φ516 mm双面共体反射镜轻量化、高刚度的设计目标,提出一种在传统轻量化设计基础上,融合多参数优化与碳化硅增材制造技术的方法。基于工程经验建立反射镜初始模型,选择主要结构尺寸建立多参数优化模型,并基于多目标遗传算法进行结构参数优化,优化后的反射镜质量为6.8 kg,相对初始方案降低32.6%。最后,完成碳化硅双面反射镜3D打印及结构模态测试,所得一阶频率为1964 Hz。对两个镜面光学加工后,开展了重力影响试验、真空高低温试验和振动试验。结果表明,试验前后反射镜面形精度最大变化为0.001λ(λ=632 nm)。碳化硅双面反射镜结构设计和增材制造工艺具有良好的可靠性和稳定性。 展开更多
关键词 增材制造 碳化硅 双面反射镜 轻量化 可靠性验证
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星载高光谱相机真空定标技术研究
6
作者 刘书锋 贾晓伟 +2 位作者 刘银年 曹开钦 柴孟阳 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第2期186-198,共13页
星载高光谱相机在轨真空低温环境会改变其光谱与成像性能,为实现高精度定量化应用,需在地面模拟在轨环境完成系统定标。以高分五号02星可见短波红外高光谱相机AHSI为研究对象,创新性提出了热调焦与真空定标体系协同的试验方法,并构建了... 星载高光谱相机在轨真空低温环境会改变其光谱与成像性能,为实现高精度定量化应用,需在地面模拟在轨环境完成系统定标。以高分五号02星可见短波红外高光谱相机AHSI为研究对象,创新性提出了热调焦与真空定标体系协同的试验方法,并构建了配套的试验系统。通过整体变温结合局部微调的热调焦策略,实现了真空环境下相机焦面的精确标定;在此基础上开展真空光谱定标,揭示了短波红外光谱偏移的热-光耦合机理。结果表明,AHSI在可见近红外和短波红外波段的光谱分辨率分别优于4.83和8.97 nm;与常温常压定标相比,短波红外波段中心波长平均偏移1.83 nm,其物理机制源于短波红外探测制冷组件在真空低温下的热变形。该协同定标体系将热调焦与真空光谱定标有机结合,实现了在轨工况下光谱与成像性能的精确表征。该系统已成功应用于美国二叠纪盆地甲烷点源排放和国内西秦岭李坝金矿床蚀变信息的在轨探测,验证了其在生态环境监测与矿产资源勘查中的高精度探测能力。该研究为星载高光谱仪器发射前真空定标提供了系统的技术方法、工程实践依据与可推广的试验范式,尤其在高集成光学系统的热调焦策略与热-光谱偏移机理分析方面具有显著创新。 展开更多
关键词 星载高光谱相机 真空定标 热调焦 真空光谱定标 热-光耦合 在轨应用 定量遥感
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混凝土声发射损伤监测中波导杆的选取与分析
7
作者 霍林生 任亮 +1 位作者 李宏男 王靖凯 《振动.测试与诊断》 北大核心 2026年第1期25-31,213,共8页
针对声发射技术用于混凝土结构损伤监测时如何选取波导杆的问题,基于声发射波在波导杆中传播的基本理论,提出了波导杆材料选择的阻抗匹配原则以及波导杆的优化选择方法。首先,基于COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,建立了二维有限... 针对声发射技术用于混凝土结构损伤监测时如何选取波导杆的问题,基于声发射波在波导杆中传播的基本理论,提出了波导杆材料选择的阻抗匹配原则以及波导杆的优化选择方法。首先,基于COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,建立了二维有限元模型,讨论声发射波由混凝土结构传播至不同波导材料发生的信号衰减,验证阻抗匹配原则的正确性;然后,选用4种不同材料、6种不同直径、7种不同长度的圆杆作为波导杆,对比分析不同波导杆参数对传导混凝土损伤声发射信号的影响,获取不同参数下波导杆的导波特性。结果表明:波导杆材料的阻抗与混凝土的阻抗越接近,声信号传递到波导杆时衰减越小;声信号在合金材料波导杆中传播的频散现象明显弱于钢材材料波导杆;声信号在波导杆中传播时幅值呈指数衰减规律。该研究揭示了波导杆参数对声信号传播的影响规律,为声发射技术应用于恶劣环境中钢筋混凝土结构的损伤监测提供参考。 展开更多
关键词 声发射 波导杆 导波特性 损伤监测 混凝土结构
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基于梯度感知融合的异形构件表面缺陷高精度三维重建
8
作者 张丹丹 何剑波 +2 位作者 张世达 任姣姣 顾健 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期145-157,共13页
针对异形结构件曲率多变、光照不均匀及缺乏规则基准,导致表面缺陷区域三维形态难以精确重建,且双目视觉方法存在匹配精度低、速率慢的问题,故提出一种基于梯度感知融合(GAF)的GAF-Census快速立体匹配算法,以实现缺陷区域的高精度三维... 针对异形结构件曲率多变、光照不均匀及缺乏规则基准,导致表面缺陷区域三维形态难以精确重建,且双目视觉方法存在匹配精度低、速率慢的问题,故提出一种基于梯度感知融合(GAF)的GAF-Census快速立体匹配算法,以实现缺陷区域的高精度三维重建与尺寸量化。首先,在代价计算阶段引入SIFT特征匹配引导的视差范围约束机制,缩小搜索空间以提升效率;同时采用基于关键点中值滤波的自适应Census变换,通过动态阈值替换受污染的中心像素,增强算法抗噪性。其次,构建了梯度感知代价融合机制:在边缘区域强化梯度约束以精确定位缺陷轮廓,在弱纹理区域增加Census权重提升匹配稳定性,从而显著改善关键区域的匹配精度。最后,针对异形构件缺陷量化难题,提出基于五次多项式全局拟合与数值积分的方法,实现缺陷尺寸的自动化高精度测量。实验结果表明,所提GAF-Census算法在标准及自制样本上的误匹配率最低至5.25%,运行效率较传统AD-Census算法最高提升96.7%;缺陷宽度与长度测量的平均相对误差分别低至0.483%与0.271%,系统可识别最小缺陷宽度达0.354 mm。在复杂光照与几何突变环境下,算法仍保持较高的重建完整度与测量稳定性,展现出良好的工程适用性,为异形构件表面缺陷的自动化高精度量化监测提供了可靠的技术手段。 展开更多
关键词 异形构件 双目视觉 立体匹配 缺陷检测 三维重建
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基于多原理融合的精密旋转轴系六自由度误差同步测量
9
作者 赵会宁 孙虎 +4 位作者 张有虎 张文颖 常松涛 刘芳芳 夏豪杰 《光学精密工程》 北大核心 2026年第5期743-755,共13页
为研究轴系误差变化对含有精密旋转轴系的精密测量仪器或高端制造装备的影响规律,在圆光栅安装偏心自校准原理、自准直原理和激光三角原理的基础上,提出了一种基于多原理融合的精密旋转轴系六自由度误差同步测量方法。首先,通过圆光栅... 为研究轴系误差变化对含有精密旋转轴系的精密测量仪器或高端制造装备的影响规律,在圆光栅安装偏心自校准原理、自准直原理和激光三角原理的基础上,提出了一种基于多原理融合的精密旋转轴系六自由度误差同步测量方法。首先,通过圆光栅安装偏心自校准原理,进一步建立了精密旋转轴系角度定位误差和径向误差分离模型。然后,设计了基于自准直原理和激光三角原理相结合的精密旋转轴系轴向和倾斜误差测量模块并进行标定。最后,以DD马达为实验对象进行验证。实验结果表明,DD马达的角度定位误差在±3.5″以内,径向误差在±0.5μm以内,X轴倾斜误差在±6″以内,Y轴倾斜误差在±8.3″以内,轴向误差在±6μm以内。该方法与传统精密旋转轴系误差测量方法相比,无需光电自准直仪、商用主轴误差测量系统等仪器,能够实现精密旋转轴系六自由度误差同步测量,具有成本低、原位测量等优点,可用于精密旋转轴系误差的长期监测。 展开更多
关键词 激光三角原理 自准直原理 六自由度误差测量 精密旋转轴系 圆光栅安装偏心自校准
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多源光测驱动的航空壁板柔性装配偏差在线评估技术研究(内封面文章·特邀)
10
作者 张洋 董欣 +2 位作者 陈启航 逯永康 刘巍 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第2期230-241,共12页
柔性装配已成为弱刚度航空壁板柔顺装配技术的发展趋势,在线获取构件装配过程中的实际状态,并评估装配偏差是实现柔性装配执行反馈控制的必要前提。然而,弱刚度壁板在装配过程中易受定位约束、重力、夹紧载荷等因素影响,产生时变随机变... 柔性装配已成为弱刚度航空壁板柔顺装配技术的发展趋势,在线获取构件装配过程中的实际状态,并评估装配偏差是实现柔性装配执行反馈控制的必要前提。然而,弱刚度壁板在装配过程中易受定位约束、重力、夹紧载荷等因素影响,产生时变随机变形,现有手段难以在线获取其全局面形状态,导致装配偏差的在线评估困难。因此,提出了一种多源光测驱动的航空壁板装配偏差在线评估方法,首先,构建了激光-视觉-光纤协同的多源光测系统,在线获取统一基准下的壁板及其装配基准零件局部位移/应变状态,进而,结合物理模型实现了壁板与基准零件全局形位信息的高可靠实时获取;然后,在光测感知结果中提取壁板与基准零件装配接触表面点形位信息,建立了装配偏差表征与传递模型,实现了装配连接处向装配工艺目标的偏差映射,并结合装配工艺要求,实现了装配间隙偏差、壁板轮廓度误差等航空壁板柔性装配偏差的在线评估;最后,为验证所提方法的精度与有效性,搭建了飞机平尾壁板装配缩比实验平台并开展验证实验,结果表明,所提多源光测感知方法的装配基准零件变形感知精度优于2.86%,壁板面形感知精度优于0.627 mm,耗时0.009 s;提出的装配偏差预测方法装配间隙偏差评估平均绝对误差为0.393 mm,耗时0.295 s,壁板轮廓度误差评估绝对误差为0.132 mm,耗时0.051 s,可为航空壁板柔性装配执行控制提供必要的数据支撑。 展开更多
关键词 柔性装配 在线评估 光测驱动 装配偏差
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圆光栅角位移测量误差补偿技术的展望
11
作者 苏润辛 于海 +2 位作者 万秋华 梁立辉 赵长海 《激光技术》 北大核心 2026年第2期234-241,共8页
随着智能制造和精密加工技术的迭代升级,圆光栅角位移测量技术凭借其角秒级的反馈精度和高频响应特性,在高精度伺服控制和超精密机械加工领域中被广泛应用。系统归纳了圆光栅角位移测量过程中多源误差对测量精度的差异化影响,依据其频... 随着智能制造和精密加工技术的迭代升级,圆光栅角位移测量技术凭借其角秒级的反馈精度和高频响应特性,在高精度伺服控制和超精密机械加工领域中被广泛应用。系统归纳了圆光栅角位移测量过程中多源误差对测量精度的差异化影响,依据其频谱特性将测量误差划分为长周期误差、短周期误差和随机变化误差,介绍了3类误差的物理成因;梳理了国内外创新型圆光栅误差补偿技术;总结了3类误差补偿技术的研究现状;对测量误差补偿技术的特点进行了分析,并展望了圆光栅角位移测量误差补偿技术的发展前景。 展开更多
关键词 测量与计量 圆光栅 误差补偿技术 长周期误差 短周期误差 随机变化误差
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测量大型高温锻件直径的双目视觉系统外参数标定方法
12
作者 王邦国 朱宇轩 +4 位作者 谢景卫 郑新毅 李建 孙丽 徐鑫 《锻压技术》 北大核心 2026年第3期254-260,共7页
双目视觉系统可通过拍摄大型高温锻件的图像实现高温锻件尺寸的非接触测量。测量锻件尺寸前需要标定双目视觉系统的外参数,标定过程如下:首先,根据标定的双目视觉系统中两个相机的内参数初步确定视觉系统的外参数,所求外参数与实际外参... 双目视觉系统可通过拍摄大型高温锻件的图像实现高温锻件尺寸的非接触测量。测量锻件尺寸前需要标定双目视觉系统的外参数,标定过程如下:首先,根据标定的双目视觉系统中两个相机的内参数初步确定视觉系统的外参数,所求外参数与实际外参数相差一个比例因子;然后,使用双目视觉系统拍摄两个标识点的图像并进行三维重建;最后,利用双经纬仪测量系统测量两个标识点的实际距离。两个标识点间的实际距离与三维重建距离的比值即为比例因子,进一步可通过比例因子求得双目视觉系统中两个相机的外参数。大型高温锻件尺寸测量实验表明,所标定的双目视觉系统外参数可用于直径小于Φ1200 mm的大型高温锻件的直径测量,室温下的圆柱形工件直径的测量误差为±0.72%,验证了该系统在高温锻件尺寸测量中的可行性与精度。 展开更多
关键词 高温锻件 双目视觉系统 外参数标定 直径测量 三维重建 比例因子
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基于振动声调制法的钢-混凝土界面损伤识别
13
作者 霍林生 张涛 +1 位作者 赵楠 杨卓栋 《振动.测试与诊断》 北大核心 2026年第1期163-171,223,共10页
针对传统的线性超声理论在钢-混凝土界面损伤检测中存在准确性低的问题,提出一种基于非线性超声调制理论的钢-混凝土界面损伤识别方法。首先,在钢管混凝土内部嵌入智能骨料以激发高频超声信号,同时利用外部电磁激振器施加低频振动,从而... 针对传统的线性超声理论在钢-混凝土界面损伤检测中存在准确性低的问题,提出一种基于非线性超声调制理论的钢-混凝土界面损伤识别方法。首先,在钢管混凝土内部嵌入智能骨料以激发高频超声信号,同时利用外部电磁激振器施加低频振动,从而调制出在频域上具有非线性特征的超声信号;其次,在钢管外壁的3个不同位置粘贴传感器,用于接收并记录经过界面调制的响应信号;然后,利用万能试验机开展加载试验,诱导钢-混凝土界面产生不同程度的黏结失效,并定量分析界面裂缝扩展与损伤指标之间的变化规律;最后,通过对比分析验证该方法的有效性。结果表明:所提出的损伤指标随着裂缝的扩展呈现单调递增趋势,能够比传统的线性超声方法更准确地反映界面的损伤状况,为钢-混凝土组合结构的界面损伤检测提供了新的思路。 展开更多
关键词 非线性超声 振动声调制 调制边频 钢-混凝土界面 压电陶瓷
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基于向量误差修正模型影响信息转换指标的高耸钢结构损伤检测研究
14
作者 郭惠勇 郑鹏 +1 位作者 张树豪 狄谨 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第2期358-367,共10页
复杂高耸钢结构可以划分为分层的子结构,通过分层处安装传感器达到监测对应子结构层损伤的目的。为了解决复杂高耸钢结构的损伤检测问题,提出了基于向量误差修正模型影响信息转换指标的损伤检测方法。首先,描述了向量误差修正模型的基... 复杂高耸钢结构可以划分为分层的子结构,通过分层处安装传感器达到监测对应子结构层损伤的目的。为了解决复杂高耸钢结构的损伤检测问题,提出了基于向量误差修正模型影响信息转换指标的损伤检测方法。首先,描述了向量误差修正模型的基本理论,给出了模型定阶、协整检验和参数估计的基本方法;然后,进行了向量误差修正模型损伤特征参数分析,通过解析影响矩阵提取了损伤特征影响向量,利用结构未损伤基准状态和损伤状态下的损伤特征影响参数和统计参数构造了影响信息距离,并将测点的自由度信息转换为层间刚度信息构造了影响信息转换指标,在此基础上建立了包含数据采集、向量误差修正模型建模、损伤特征影响向量提取及影响信息转换指标识别的高耸钢结构损伤检测方法和识别流程;最后,进行了3层经典框架和高耸转播塔模型的损伤检测试验研究,通过激振装置在结构上施加非平稳时域荷载获取时程响应数据,利用结构损伤前后的响应数据进行了结构的损伤检测。结果表明:传统的倒谱距离检测指标对于简单框架结构具有一定的检测效果,但对复杂高耸钢结构的损伤检测效果欠佳,而所建议的向量误差修正模型影响信息转换指标具有更好的检测效果,可以更为有效地检测出高耸钢结构的损伤位置。 展开更多
关键词 损伤检测 信息距离 向量误差修正模型 高耸结构 影响矩阵
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汽车车轮姿态并联式测量系统结构参数优化
15
作者 赵新通 徐庆澳 +2 位作者 刘欣宇 李想 宋存龙 《哈尔滨理工大学学报》 北大核心 2026年第1期95-102,共8页
随着现代汽车技术的进步,确保车轮姿态的精确测量和控制已成为提升车辆安全性和操控性能的关键因素。针对这一需求,提出了基于拉线传感器的汽车车轮姿态并联式测量结构,该结构采用6个拉线传感器构建六自由度并联平台,可精确测量车轮的... 随着现代汽车技术的进步,确保车轮姿态的精确测量和控制已成为提升车辆安全性和操控性能的关键因素。针对这一需求,提出了基于拉线传感器的汽车车轮姿态并联式测量结构,该结构采用6个拉线传感器构建六自由度并联平台,可精确测量车轮的位置和姿态。首先,建立运动学模型,验证其可行性;然后,以条件数为全局误差敏感度的评价指标,结合约束条件建立适应度函数,并利用遗传优化算法对适应度函数寻优,确定测量结构中拉线传感器的最佳布局;最后,通过运动学模型验证了测量结构的可行性。实验结果表明:可通过结构参数优化设计提高测量精度,为汽车车轮姿态测量提供理论依据。 展开更多
关键词 拉线传感器 并联测量 运动学正解 遗传算法 结构优化
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考虑改进螺线管线圈和自适应模糊控制的磁热疗装置研究
16
作者 汤云东 张颖昊 +1 位作者 金涛 Rodolfo C.C.Flesch 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期37-46,共10页
针对传统肿瘤磁热疗装置中存在的开关损耗大、反馈系统迟滞且控制效果差、磁场不均匀导致热疗效果差等问题,提出并设计了一种改进磁热疗装置方案。首先,在电路设计方面,通过采用图腾柱驱动电路以解决开关损耗大、驱动能力有限的问题。此... 针对传统肿瘤磁热疗装置中存在的开关损耗大、反馈系统迟滞且控制效果差、磁场不均匀导致热疗效果差等问题,提出并设计了一种改进磁热疗装置方案。首先,在电路设计方面,通过采用图腾柱驱动电路以解决开关损耗大、驱动能力有限的问题。此外,所提出的控制系统通过光纤测温传感器结合自适应模糊控制PID算法进行功率控制,可保证在不受磁场干扰情况下提高响应速度;通过实时辨识系统动态特性并动态调整控制参数,克服了传统PID控制在非线性、时变系统中反馈滞后且超调大等缺陷。最后,针对磁场不均匀问题亦做了进一步研究,基于有限元建模方法在主体螺线管线圈两侧设计辅助线圈并改进主线圈的尺寸与匝数,从而提升装置的磁场均匀性。实验结果表明,本研究开发的磁热疗装置驱动能力与闭环反馈控制稳定性较原型装置得到显著提高,装置在120~300 kHz的工作频率下磁场均匀性相对偏差δB由改进前的5.1%降至改进后的1.3%,边缘治疗区域内的稳态温度波动相比改进前提升了约2℃。本系统通过驱动电路与自适应模糊控制PID算法的结合,在改进后的螺线管线圈磁场中能够实现相比现有文献装置更高效的磁-热转换,达到了更快更稳定的升温效应,为磁纳米热疗装置的临床应用提供了更高效的硬件方案。 展开更多
关键词 磁热疗 图腾柱驱动电路 自适应模糊控制 改进螺线管线圈 磁场均匀性
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基于多层感知机神经网络的拼接式望远镜补偿校正
17
作者 朱邦坤 王锟 +4 位作者 许博谦 高雁 鞠国浩 徐抒岩 白晓泉 《光学精密工程》 北大核心 2026年第5期816-829,共14页
为了更高效地装调拼接式望远镜,提出一种基于多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)神经网络的拼接式望远镜补偿校正方法。首先,运用矢量像差理论分析了光学系统中元件偏心和倾斜之间的耦合关系,验证了二者可相互补偿的特性。然后,建... 为了更高效地装调拼接式望远镜,提出一种基于多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)神经网络的拼接式望远镜补偿校正方法。首先,运用矢量像差理论分析了光学系统中元件偏心和倾斜之间的耦合关系,验证了二者可相互补偿的特性。然后,建立拼接式望远镜光学系统模型,把每个子镜和次镜当成一个子系统,将失调情况下3个视场的1~9项Zernike系数作为模型输入,采用不同失调范围的数据训练得到18个子系统模型。最后,模拟装调时额外引入子镜的偏心共5个维度的失调,但仅用训练的piston,tip/tilt 3个维度来进行补偿。实验结果表明,利用训练的MLP网络模型可以很好地预测失调元件的调整补偿量,经过两次迭代即可将系统恢复至设计状态,100组蒙特卡罗分析的RMS均值为0.0107λ。在模拟真实存在测量误差的情况下,依然在两次迭代内实现有效校正,100组蒙特卡罗分析的RMS均值为0.0269λ。该方法能够有效减少拼接式望远镜装调中的子镜调节维度,为拼接式望远镜的高精度装调提供了一种可行方法。 展开更多
关键词 拼接式望远镜 多层感知机 失调量解算 矢量像差 神经网络
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多模态信息融合下的监控视频人员身份重识别
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作者 吴军 陈慧 +2 位作者 徐刚 赵雪梅 陈睿星 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期270-286,共17页
针对目前监控视频人员身份重识别任务难以有效应对低分辨率小目标、人员姿(形)态变化及遮挡检测问题,以YOLOv9为基础网络并结合多模态预训练神经网络(CLIP)模型提出一种多模态信息融合下的监控视频人员身份识别新方法,主要涉及两个方面... 针对目前监控视频人员身份重识别任务难以有效应对低分辨率小目标、人员姿(形)态变化及遮挡检测问题,以YOLOv9为基础网络并结合多模态预训练神经网络(CLIP)模型提出一种多模态信息融合下的监控视频人员身份识别新方法,主要涉及两个方面工作:1)通过引入感受野增强模块与可变形卷积计算提高目标人员不同姿态(形)态下的特征检测性能、引入空间增强注意力机制学习特征间的关系以恢复被遮挡人员特征、引入基于归一化高斯距离的损失度量以增强低分辨率目标人员特征检测敏感性等系列模块设计,构建网络ReID-YOLO有效增强监控视频在不同姿态、形态及低分辨率、遮挡条件下的目标人员特征检测精度、鲁棒性;2)将CLIP跨模态信息融合优势迁移到视频人员身份重识别任务并利用CLIP图像-文本信息对齐优势对前一阶段提取的人员目标特征进行身份预测,在利用ReID-YOLO人员视觉特征有效区分能力缓解CLIP全局场景过度依赖的同时,借助CLIP模型场景泛化优势有效克服YOLO系列网络在整合场景信息深入解析目标方面的不足,从而整体提高网络模型的监控视频人员身份重识别精度与场景泛化能力。在低分辨率、消融与身份重叠等条件下的实验结果表明,所提方法视频人员身份重识别性能表现出色,优于YOLO系列网络及其他7个主流的视频人员身份重识别网络模型,具有良好应用前景。 展开更多
关键词 视频监控 人员身份识别 YOLO目标检测 多模态模型CLIP
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基于GS算法的水下涡旋光波前校正技术研究
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作者 吴鹏飞 陈伟 +2 位作者 雷思琛 丁德强 王惠琴 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期247-259,共13页
海洋湍流信道中折射率的随机起伏会引起涡旋光束波前畸变与模间串扰,进而降低轨道角动量模式的传输概率,影响水下光通信系统的稳定性。针对传统GS算法依赖远场夫琅和费衍射假设、难以表征水下短距离传播的菲涅尔衍射特性,且易陷入局部... 海洋湍流信道中折射率的随机起伏会引起涡旋光束波前畸变与模间串扰,进而降低轨道角动量模式的传输概率,影响水下光通信系统的稳定性。针对传统GS算法依赖远场夫琅和费衍射假设、难以表征水下短距离传播的菲涅尔衍射特性,且易陷入局部最优等问题,故提出了一种面向水下涡旋光束波前校正的改进GS算法。该算法以菲涅尔正/逆衍射替代夫琅和费衍射,引入理想拉盖尔-高斯涡旋光束振幅作为幅度约束,并结合限制区域与负反馈机制实现了算法的快速及稳定收敛,并进行理论及实验验证。仿真结果表明:在中等强度湍流条件下,拓扑荷数L=1的涡旋光束传输概率由0.40提升至0.98;在不同拓扑荷数、传输距离、动能耗散率、均方温度耗散率及温盐比等参数变化下,改进GS算法均表现出优于传统GS的鲁棒性与校正精度。基于空间光调制器模拟海洋湍流结果表明:改进GS算法平均约120次迭代收敛,光强相关系数由0.64提升至0.82;相较传统GS算法,传输概率提升约20%,收敛速度提升约25%,光强相关系数提高约3.8%。水箱实验中,校正前平均光强相关系数为0.77、方差8.2×10^(-5),传统GS校正后为平均光强相关系数0.79、方差3.23×10^(-5);改进算法进一步将平均光强相关系数提升至0.80、方差1.4×10^(-5)。研究表明,该方法在多种湍流参数下具备更好的鲁棒性,可为水下涡旋光束光通信系统的波前校正提供参考。 展开更多
关键词 波前校正 涡旋光束 海洋湍流 GS算法
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摆镜面形在温度梯度场中的动态响应特性
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作者 张家齐 夏茂斌 +1 位作者 郭艺博 郭旭 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第2期325-336,共12页
飞机起飞到抵达巡航高度的过程中,外界环境温度会发生剧烈变化,由于内部摆镜转台在步进扫描工作模式下周期性快速启停,驱动电机和轴承会持续产生热量,导致转台整体形成温度梯度,进而对摆镜面形产生影响,最终影响整个光学系统的成像质量... 飞机起飞到抵达巡航高度的过程中,外界环境温度会发生剧烈变化,由于内部摆镜转台在步进扫描工作模式下周期性快速启停,驱动电机和轴承会持续产生热量,导致转台整体形成温度梯度,进而对摆镜面形产生影响,最终影响整个光学系统的成像质量。针对这一问题,本文建立了摆镜转台热平衡方程,并结合实际热边界条件,构建热固耦合有限元分析模型。利用该模型,可以优化摆镜转台和粘接层的设计。本文通过分析摆镜在复杂温度环境变化及步进扫描工况下的面形变化规律和胶层参数的关系,得到胶层厚度为1 mm时,摆镜面形最优精度RMS为43.54 nm。在地面温箱中模拟起飞时温度变化和工作状态,检测摆镜面形。检测结果与分析方法所得仿真结果相比,误差小于10%,验证了该方法可用于评估摆镜面形在温度梯度场中的动态响应特性,有利于摆镜粘接层和相关部件的设计。 展开更多
关键词 步进扫描 温度梯度 热固耦合 有限元模拟
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