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关键词： 掺铥光纤激光器   重叠光纤光栅   非线性偏振旋转  

摘要： 提出并实现了一种基于重叠光纤光栅(Superimposed fiber Bragg grating,SI-FBG)和非线性偏振旋转效应(Nonlinear polarization rotation,NPR)的双波长掺铥光纤激光器(Thulium-doped fiber laser,TDFL)。两个SI-FBG作为波长选择器件,SI-FBG1的透射中心波长分别为1940.48 nm和1942.87 nm,SI-FBG2的透射中心波长分别为1940.47 nm和1942.83 nm。利用NPR效应抑制激光器谐振腔内的增益竞争,实现了稳定的单波长与双波长激射。实验测得可切换的单波长输出分别为1940.47 nm和1942.87 nm,光信噪比均高于37.1 dB,50 min内的波长漂移和功率波动均小于0.1 nm和0.67 dB。此外,通过调节谐振腔内的偏振控制器(Polariza⁃tion controller,PC)可以实现1940.47 nm和1942.87 nm两个波长同时输出,两波长光信噪比均大于15.3 dB,未在光谱仪监测过程中发现明显的波长变化,功率波动均小于0.63 dB。

关键词： 二阶拉曼光纤放大器(RFA)   卷积神经网络(CNN)   长短期记忆网络(LSTM)   海马优化(SHO)算法   拉曼增益  

摘要： 随着通信系统向高速率、超带宽不断发展,适应这种发展的高性能拉曼放大器的设计逐渐成为研究重点。然而,由于输出拉曼增益、噪声和泵浦参数之间复杂的非线性关系,设计高性能的拉曼放大器具有挑战性。传统的数值优化方法在解决这个问题上效率不佳。为了解决这个问题,本文提出了一个使用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和长短期记忆网络(long-short term memory,LSTM)的二阶拉曼光纤放大器(Raman fiber amplifier,RFA)增益和噪声预测模型。研究了不同预测模型性能对设计拉曼光纤放大器的影响,并利用海马算法优化模型,以准确反映泵浦参数、光纤长度和目标增益和噪声分布之间的映射关系。实验结果表明,本文提出的模型在增益和噪声预测方面的均方根误差分别只有0.0431和0.0224 dB,预测值和目标值之间的误差小于0.25 dB,平均耗时小于0.1337 s。该设计方案为未来RFA的快速设计提供了方法和思路。

关键词： 增量式编码器   伺服电动机   位置检测   嵌入式系统   上位机  

摘要： 为了精确检测伺服电动机中各种增量式编码器的实时位置,提出一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)与Qt平台的广义增量式编码器位置检测方法,并研发了伺服电动机广义增量式编码器位置检测装置。根据增量式编码器输出信号特点,设计了CPLD嵌入式系统接口时序电路,通过ModelSim对系统进行时序验证;基于Qt平台开发了上位机软件,通过通用串行总线(USB)转串口处理CPLD发送编码器位置信息并对位置信息进行可视化显示。实验结果表明,设计的广义增量式编码器位置检测装置能准确获取各种增量式编码器实时位置并实现友好人机交互。

关键词： 光纤取样技术   避雷器   自动监测  

摘要： 作为保护电力系统免受雷电及过电压影响的关键设备,避雷器性能的可靠性直接关系到电力系统的安全运行。避雷器泄漏电流的监测是评估其健康状态的重要手段。随着技术的发展,传统的电流监测方法逐渐暴露出诸多问题。光纤技术以其高电气隔离性、优越的抗电磁干扰能力以及远距离传输的优势,为解决这些问题提供了新的可能。设计并实现了一套基于光纤取样技术的避雷器泄漏电流自动监测系统,详细论述了监测方案的设计。此外,对所设计的系统进行了实验验证,验证了系统在实时数据分析与异常检测中的有效性,为避雷器的健康监测与维护提供了新的技术手段。

关键词： 高速铁路   异物入侵   视频检测系统   智能识别   数据管理  

摘要： 针对智能高铁2.0体系中智能装备建设要求,研制了高速铁路线路环境视频检测系统;该系统采用高实时、双模态补偿技术进行动态成像,克服了高速运行条件下的运动模糊及开放式场景下的环境光干扰问题;基于Faster-RCNN和YOLO v8模型开发了异物入侵智能识别算法,实现了基于高速动车组平台的列车运行环境状态异常在线检测;研发了线路环境视频动态检测应用软件,实现了列车运行环境异常的动态实时监测和异常数据管理;试验验证表明,系统可满足最高450 km/h运行条件下的线路环境高清成像和异物入侵检测,缺陷检出率≥90%。

关键词： 传感器   光纤   磁场   水基磁流体  

摘要： 磁流体光纤磁场传感器因成本低、灵敏度高等特点,在磁场传感测量领域具有广泛的应用前景。本文通过一种简单易操作的化学共沉淀法制备了具有良好分散性和稳定性的水基磁流体,并在此基础上设计制作了一种磁流体光纤传感探头,搭建了端面反射式的测量系统,从实验上探究了反射光功率随磁场改变的变化趋势,从而实现了磁场测量。实验采用数值拟合结合误差分析的方法对数据进行了深入分析,揭示了反射光功率与磁感应强度之间的内在联系,为基于磁流体材料的光纤磁场传感系统的设计提供了理论与实验基础。Magnetic fluid fiber optic magnetic field sensors have broad application prospects in the field of magnetic field sensing and measurement due to their low cost and high sensitivity. This article describes the preparation of water-based magnetic fluids with good dispersibility and stability using a simple and easy-to-operate chemical co-precipitation method. Based on this, a magnetic fluid fiber sensing probe is designed and fabricated, and an end-face reflection measurement system is built. The trend of reflected light power changing with magnetic field is explored experimentally to achieve magnetic field measurement. The experiment used numerical fitting combined with error analysis to conduct an in-depth analysis of the data, revealing the inherent relationship between reflected light power and magnetic induction intensity, providing a theoretical and experimental basis for the design of fiber optic magnetic field sensing systems based on magnetic fluid materials.

关键词： 复合材料   缺陷量化   图像分割   半波高度法  

摘要： 复合材料缺陷面积准确量化是缺陷自动识别、自动分析的重要环节,对研究复材制造工艺性能具有指导作用。该研究基于碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)的超声相控阵无损检测数据开展研究,分析比较了迭代阈值法、大津法两种图像分割方法对缺陷面积量化结果,结合超声A扫描信号与C扫描图像,提出一种半波高度四邻域缺陷量化算法,定位连通缺陷区域的超声信号最大幅值点,以最大幅值点处一半幅值为临界判断,扩展四邻域缺陷边界搜索,确定缺陷边界。与图像分割方法相比,精度有较大提高,针对较小缺陷,量化的缺陷面积与实际缺陷面积的偏差为13.2%,其余缺陷面积量化偏差均小于2%。

关键词： 喷水式超声检测   声流耦合   网格映射   计算流体动力学  

摘要： 为研究超声波在射流水柱中的传播特性,提出了喷水式超声检测的声−流耦合建模方法。使用计算流体动力学方法得到喷水探头内部流场的湍动能、速度和压力,并通过弱形式偏微分方程将其映射到声学网格作为声场分析的边界条件,用线性纳维−斯托克斯方程求解湍动能、流速等引起的声学变化,建立了喷水式超声检测的声−流耦合模型。仿真计算了不同流速时工件内部的声压分布,进水口流速的变化不会改变工件中声压的分布规律,但空间声压幅值随着流速的增大而减小。仿真计算了不同流速时的平底孔回波,回波幅值随着流速的增大而减小,通过与实验结果对比,验证了本文方法的准确性。

关键词： 光纤光栅电流传感器   占空比补偿   三相电流分析   均流控制  

摘要： 受温度分布不均、元件参数不同等因素的影响,电力电子设备容易出现电流分配不均的现象,均流控制可在电路中均匀的完成电流分配,提高设备的安全性和稳定性,在此背景下,提出光纤光栅电流传感器均流控制方法。在并联变换器结构的基础上分析了不均流产生的原因,发现占空比会影响电流分配的均衡度;采用光纤光栅电流传感器采集三相电流,为后续占空比补偿量的计算提供依据;根据上述采集电流对平均电流和相重构电流展开计算,同时分析两者在采样周期内存在的关联关系,引入占空比补偿原理,结合分析结果计算三相占空比补偿量,以此对不均流现象展开补偿,实现均流控制。仿真结果表明,所提方法具有良好的均流控制效果和精度。

关键词： 输送机   线性激光检测   纵向撕裂   视觉检测  

摘要： 为了解决传统输送机视觉检测系统集成度低、对输送带纵向撕裂识别率低下的不足,提出了一种新的基于线性激光检测的输送带纵向撕裂监控技术。实际应用表明,新技术能够实现对输送带撕裂情况的精确检测,长度方向检测误差为0.15 m,纵向定位误差为0.13 m,检测准确性达到了100%。