课程文献中心 更多>>

关键词： 光纤传感   法布里-珀罗湿度传感器   法布里珀罗解调方法   低湿度检测  

摘要： 在气体绝缘变电站（GIS）中,强电强磁环境对绝缘灭弧气体六氟化硫（SF6）的相对湿度检测提出了新的要求,开发一种能够实现电力设备在线连续检测且安全可靠的检测方法尤为重要。本课题将针对电力设备绝缘气体湿度检测领域深入研究,开发一种基于光纤Fabry-Perot（F-P）结构的气体湿度传感器,以满足高精度安全在线连续监测要求。 本文的主要研究内容如下: （1）法布里珀罗干涉原理及双光束干涉模建立及分析和音符型传感结构的设计与灵敏度预计分析。本文分析了法布里珀罗干涉的基本原理;建立并验证了双光束干涉模型;根据低湿度环境特点设计了音符型传感结构,并分析了其传感原理;对波长灵敏度进行分析并提出采用腔长解算计算其灵敏度,为后续传感器制备及解调方法提供理论指导。 （2）F-P传感器解调方法分析及边距寻峰法提出与验证。阐述了由波长灵敏度过高引起的的级次模糊问题;根据腔长解算需求分析了多种腔长解调方法原理,并设计实验对比多种解调方法解调精度;为准确解调传感器信号,本文提出了一种新型的边距寻峰法,并通过实验验证了其解调精度,为后续实验结果分析提供了可靠方法。 （3）音符型光纤F-P传感器制备。分析了音符型传感单元结构参数,确定了最佳直径及最佳初始腔长;分析了湿度敏感材料湿度敏感机理以及音符型传感单元湿度传感原理;提出了一种成本低,可重复性高,成品率高的基于冷拼接的音符型湿度传感器制作方法,并搭建实验平台对成品进行了湿度响应测试,证明了此方法的可行性。 （4）实验与分析。开展了湿度温度传感特性实验,实验结果证明,在6-16%RH范围内音符型F-P湿度传感器湿度腔长灵敏度为13.42μm/%RH,波长灵敏度为77.16nm/%RH,在19.38-28.42%RH范围内,传感器湿度腔长灵敏度为13.03μm/%RH,波长灵敏度为74.92nm/%RH,具有超高的湿度灵敏度。同时传感器具有较低的温度敏感性,在14-42℃范围内,传感器的温度敏感系数为0.23nm/℃,远低于其湿度灵敏度,这表明音符型F-P湿度传感器在低湿度范围内具有优异的湿度传感特性,且不易受到温度变化影响,同时具有长期稳定性。 在低湿度下,音符型F-P湿度传感器表现出良好的湿度响应特性,且对温度敏感性较低,不易受交叉敏感影响,满足SF6气体低湿度检测需求,在强电强磁环境下可做到高灵敏度湿度在线监测,有望在高压电气设备运行参数在线监测技术和故障预警方面提供可行的方案支持。

摘要： 项目概况随着社会的发展、城市化推进,我国交通信息化建设得到高速发展。道路视频监控规模迅速扩大,通过人工检测车辆运行状况已经很难满足日益复杂的交通管理的需要。科学技术的不断进步,基于视频进行交通事件自动检测变成现实,建设基于视频的交通事件检测与事件管理系统也变得日常必要。应用范围本项目研发的交通智能视频分析系统主要应用在高速公路、城市道路、轨道交通等行业。通过视频检测,实现交通违法检测、交通事件检测、交通参数提取,并完成针对视频录像、实时报警、查询回放、数据统计等功能的交通事件管理系统,为交通管理提供智能化管理手段。

关键词： 太阳能电池片   镀膜工序   缺陷检测   图像处理  

摘要： 为应对气候变化及环境污染,我国积极推动清洁能源发展,光伏新能源成为重要选项。太阳能电池片是光伏发电技术的重要载体,其制造缺陷会降低光伏组件的运行效率和可靠性。目前国内已有不少智能装备企业推出了太阳能电池片的视觉检测系统,然而主要集中于对太阳能电池片成品、原硅片、丝网印刷工序的缺陷检测,针对镀膜工序的缺陷检测相对匮乏,且适应性差。为解决上述问题,本文旨在以镀膜工序的单晶硅太阳能电池片为研究对象,研究基于光学成像技术的在线缺陷视觉检测系统,其核心包括电池片图像采集、图像处理算法、软件界面开发,具有极高的工业应用价值。 本文的主要研究内容如下: （1）针对太阳能电池片镀膜缺陷的检测标准,完成了检测系统的框架设计,并基于可见光成像技术,通过对比分析和参数计算进行光学模组硬件的选型与搭建。最终,成功完成了太阳能电池片镀膜缺陷图像的采集工作。 （2）针对电池片外观不良类缺陷检测的需求,首先为确保所有电池片的缺陷检测能在统一的基准下进行,并使电池片与背景分离。本文基于刚性仿射变换对电池片图像进行矫正,同时提出一种轮廓导向的边缘精提取算法,以实现对电池片图像的精准分割。其次,为消除划伤与电池片栅格纠缠对缺陷提取的干扰,提出一种基于频域分析的周期性栅格去除算法,并在栅格去除的基础上结合高斯求导与最大类间方差法实现对划伤缺陷的提取。最后,提出一种可适用于不同尺寸、不同对比度的脏污缺陷检测算法。算法验证结果表明,所提出的电池片图像分割算法交并比可达0.99以上;栅格去除算法相较常规滤波算法,在峰值信噪比上的提升可达2.01～8.58d B;划伤缺陷提取算法相较常规检测算法在F1分数的提升可达0.131～0.197;脏污缺陷检测算法相较对比算法在F1分数的提升可达0.141～0.428。 （3）针对电池片膜色不良类缺陷检测的需求,首先提出一种基于图像饱和度分量的分区比较法用于色差缺陷的检测。其次,为解决色差缺陷与舟印缺陷因特征相似而导致的误判问题,提出一种基于垂直灰度投影的舟印缺陷检测算法。最后,基于缺陷区域特征提取,建立输入特征向量,并融合三种常规分类器,实现了对镀膜缺陷的准确分类。算法验证结果表明,两种缺陷检测算法的精确率、命中率、F1.3分数均可达到0.970以上;缺陷分类算法的精确率与命中率均可达到0.980以上。 （4）为测试太阳能电池片镀膜缺陷视觉检测系统的综合性能,进行了测试环境的搭建,并利用测试样本对检测系统进行了全面的测试。最终测试结果表明,本检测系统的平均循环时间（CT）为339.79ms,缺陷检测的综合误判率为0.30%,漏判率为0.50%,准确率高达99.67%。在累计168小时的工作总时长中,检测系统的Uptime可达99.79%。所有评价指标均符合生产厂商的测试技术要求。

关键词： 光纤光学   2μm高功率激光   掺铥光纤   热效应   模式不稳定   非线性效应  

摘要： 近年来，2μm高功率掺铥光纤激光器发展迅猛，其输出功率已突破千瓦量级，并在医疗、军事安全、空间通信、大气污染检测、材料加工等领域快速形成应用布局。然而，光纤热效应、模式不稳定及非线性效应严重限制了掺铥光纤激光器输出功率的进一步提升。本文从铥离子在2μm波段的光谱特性以及掺铥光纤的结构、材料设计等方面简要介绍了近年来用于2μm高功率激光器的掺铥光纤的研究成果，并对掺铥石英光纤及其激光器技术的未来趋势进行了展望。