基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构

提出了一种基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构方法。该方法通过传输矩阵法得到优化目标函数,并将待优化的光纤光栅参数以粒子表示,再让粒子在解空间模拟量子行为进行搜索。以均匀布拉格光栅和线性啁啾光纤光栅为例,分别采用遗传算法(GA)、经典粒子群优化(PSO)算法以及量子粒子群优化(QPSO)算法对其进行参数重构。与传统粒子群算法及遗传算法相比,该方法借鉴了量子行为,具有更好的收敛性能和稳态性能。数值结果表明,种群规模为40时,针对均匀和非均匀光栅分别进化100代和200代得到的重构参数误差均小于0.5%。     

FBG轴向非均匀应变分布的遗传规划重构方法

针对现有的光纤Bragg光栅轴向非均匀重构方法需预先对应变分布形式做假设而实际结构中应变分布是任意的这一问题,基于新兴的遗传规划(GP)算法,提出一种重构FBG轴向非均匀应变分布的方法,利用GP自动设计并优化应变分布的函数表达式,使应变重构的空间分辨率可以达到任意值。多种应变分布形式下的应变重构仿真结果表明,GP方法可以有效地进行光栅轴向非均匀应变分布的连续重构,精度和计算效率较现有方法有明显提高。     

基于干扰因子的QPSO算法改进

具有量子行为的粒子群优化算法(Quantum-Behaved Particle Swarm Optimization,QPSO)是一种新的基于群体智能的优化方法.与粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)相比,QPSO的全局收敛性能更好.但与其他进化算法一样,QPSO仍然不可避免地遇到早熟收敛的问题.因此在QPSO算法的基础上,引入干扰因子以避免算法的早熟现象.实验结果表明,改进后的QPSO算法具有更好的收敛性能.     

基于混沌遗传算法的非均匀应变分布重构研究

针对基本遗传算法在解决实际最优化问题时可能存在的收敛速度慢、易于陷入局部最优解等问题,提出从适应度排序标定和混沌算子嵌入两方面进行算法性能的改进。前者避免了传统适应度值计算方法中较小目标函数值导致的具有过大适应度值的个体对种群进化方向的影响,使得种群始终能够保持恒定的进化压差促进最优解的搜索;后者则增强了遗传算法局部搜索的能力,从而提高了近似最优解向全局最优解转化的可能性。在此基础上,建立了一种基于混沌遗传算法的光纤布拉格光栅(FBG)轴向非均匀应变分布重构方法,仿真算例表明,混沌遗传算法有效改善了非均匀应变分布重构算法的收敛性能,提高了重构的精度。讨论了算法中相关参数的设置对非均匀应变分布重构精度的影响。     

基于改进遗传算法双重约束的FBG应变分布重构研究

光纤布拉格光栅(FBG)已广泛应用于应变参数测量中,但非均匀应变易引起FBG光谱变形而无法进行波长检测,因此需重构沿FBG的应变分布。针对应变分布重构效果差且收敛速度慢的难题,在深入研究改进遗传算法的基础上,提出基于FBG光谱中心波长位置与反射率双重约束的应变分布重构理论,显著改善了重构的非唯一性和置信度。同时,假设应变分布为多项式形式,通过对多项式系数的重构实现应变分布的重构,大大提高了重构的速度。在此基础上开展了应变分布参数重构仿真实验,多项式系数重构误差均小于1.5%;结合两端固定压杆调谐光纤光栅实验,验证了该应变分布重构方法的有效性、适用性和可操作性,形成了一种快速有效的应变分布重构方法。     

继承优秀染色体片段的PSO算法求解TSP问题

粒子群优化算法(PSO)提出至今一直未能有效解决离散及组合优化问题,TSP问题是组合优化问题中一个典型的NP问题.文中参考了离散粒子群算法(DPSO)和遗传算法(GA)解决TSP问题的成功经验,提出了一种继承优秀染色体片段的PSO算法(ECFG-PSO).为避免早熟,在算法中加入了局部查找和二次初始化策略.实验证明ECFG-PSO算法解决TSP问题的效率和规模优于DPSO算法.     

基于改进QPSO算法的阵列天线方向图综合

 针对传统智能方法在方向图综合中易于早熟和局部寻优能力不足等缺陷,在基于量子位概率幅编码的量子粒子群优化算法(QPSO)的基础上,设计一种进行收敛停滞检测,并对粒子选择性变异的新量子粒子群算法,然后将其应用于阵列天线方向图综合.仿真结果表明,在多零点和低旁瓣约束情况下新算法均可以取得良好的优化效果,而且该算法相对于近邻粒子群算法(NPSO)和免疫克隆选择算法(ICSA)来说,在方向图综合中精度更高,速度更快,具有很好的推广能力.     

基于量子粒子群优化算法的图像分割方法

利用量子粒子群优化算法(QPSO)对二维Fisher准则图像分割评价函数进行了全局优化,提高了分割阈值的求解速度。并针对量子粒子群优化算法存在收敛性差、易早熟的问题,提出了量子粒子群优化算法和邻域搜索双重寻优的改进算法。实验结果表明,改进后的分割方法具有良好的分割效果和求解速度。寻找到的最佳阈值与二维Fisher准则函数算法完全相同,而阈值求解时间只有二维Fisher准则函数算法的1/3。     

基于改进的自适应克隆选择粒子群优化算法的多用户检测

为了提高多用户检测技术的性能，改善粒子群算法的局部搜索能力，将克隆选择算法（CS）和传统离散粒子群算法（DPSO）相结合，文中提出一种改进的自适应克隆选择粒子群优化算法（ACSPSO），并用于多用户检测。仿真证明，这种基于ACSPSO的检测器在误码率和收敛速度上都比DPSO和CS得到明显改善。     

融合QPSO思想的多行为蚁群算法在QoS路由问题上的应用

在解决QoS(quality of service)单播路由问题上,针对蚁群算法缺点,提出了一种融合量子粒子群算法(QP-SO)思想的多行为蚁群算法.该算法采用QPSO作为前期搜索,根据各粒子历史最优值来初始化路径信息素浓度,后期利用多行为蚁群算法来优化路径.仿真结果表明:该算法寻优能力强,可靠性高,是解决QoS路由问题的有效方法.     

大面阵红外探测器与低温冷平台集成后的应变测试研究

大面阵红外探测器是红外遥感仪器的核心元件。该类探测器大多由小规模面阵探测器拼接组成,与杜瓦低温冷平台集成后形成杜瓦组件。探测器在杜瓦低温冷平台上安装集成后的应力状态是影响芯片性能和寿命的关键因素。测试了低温时探测器在自由状态下和被安装在杜瓦组件内应变片的热输出,再利用两者的差值表征了探测器与杜瓦低温冷平台集成后的额外应变。以2000×512探测器组件为例,进行了测试验证分析,结果表明该方法可行。     

光缆应变测量

本文从理论上对光缆受力应变的情况进行了分析，对应变测量的实验装置，光缆样品作了简要介绍。实验结果表明，在光缆受到拉伸时，缆中光纤首先没有受到拉伸，只有在缆的应变超过余长值后，光纤才开始有应变。缆的应变和拉力的大小有线性关系。光缆样品在受到长期拉力时，光纤中的光功率变化和应变几乎为零，光缆样品受到短期拉力时，光纤中的光功率的变化最大为０．０２３ｄＢ，光纤的应变最大为０．０１２％。     

光纤光栅在不同基底上的应变灵敏度研究

为实现光纤光栅传感器对基体表面应变的准确监测,在三种不同基底上对同一个光纤光栅传感器进行标定,研究了不同基体对传感器应变传递的影响。实验表明,光纤光栅传感器选用不同的标定基底其应变灵敏度系数是不同的,实际测量时需根据不同的被测对象,选用合适的基体来标定应变灵敏度系数,这样才能真实的反应基体的应变。     

单轴附加应变对体硅及应变硅p-MOSFETs空穴迁移率的影响

Hole mobility changes under uniaxial and combinational stress in different directions are characterized and analyzed by applying additive mechanical uniaxial stress to bulk Si and SiGe-virtual-substrate-induced strained- Si（s-Si）p-MOSFETs（metal-oxide-semiconductor field-effect transistors）along 110 and 100 channel directions. In bulk Si,a mobility enhancement peak is found under uniaxial compressive strain in the low vertical field.The combination of 100 direction uniaxial tensile strain and substrate-induced biaxial tensile strain provides a higher mobility relative to the 110 direction,opposite to the situation in bulk Si.But the combinational strain experiences a gain loss at high field,which means that uniaxial compressive strain may still be a better choice.The mobility enhancement of SiGe-induced strained p-MOSFETs along the 110 direction under additive uniaxial tension is explained by the competition between biaxial and shear stress.     

Impacts of additive uniaxial strain on hole mobility in bulk Si and strained-Si p-MOSFETs

Hole mobility changes under uniaxial and combinational stress in different directions are characterized and analyzed by applying additive mechanical uniaxial stress to bulk Si and SiGe-virtual-substrate-induced strained-Si (s-Si) p-MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors) along <110> and <100> channel directions. In bulk Si, a mobility enhancement peak is found under uniaxial compressive strain in the low vertical field. The combination of (100) direction uniaxial tensile strain and substrate-induced biaxial tensile strain provides a higher mobility relative to the (110) direction, opposite to the situation in bulk Si. But the combinational strain experiences a gain loss at high field, which means that uniaxial compressive strain may still be a better choice. The mobility enhancement of SiGe-induced strained p-MOSFETs along the (110) direction under additive uniaxial tension is explained by the competition between biaxial and shear stress.     

布拉格光纤光栅用于标准钢筋试件应变传感和弹性模量测量的实验研究

利用两组布拉格光纤光栅 (FiberBraggGrating ,FBG)FBG1和FBG2对标准钢筋试件的应变和弹性模量进行了测量 ,并与电阻应变片的实验结果进行了对比。FBG1、FBG2和电阻应变片的应变测量灵敏度分别约为 1/ 14 5 .6、1/ 15 5 .8和 1/14 1.5 με/吨 ,理论值为 1/ 15 6 .86 με/吨 ;测量钢筋试件弹性模量分别为 2 .2 12× 10 5、2 .0 35× 10 5和 2 .2 73× 10 5Mpa,而理论值为 2 .0 3× 10 5Mpa。结果表明 ,作为测量应变的常用仪器 ,FBG比电阻应变片的实用性能更为优越。     

应变硅技术在纳米CMOS中的应用

应变硅技术具有迁移率高、能带结构可调的优点,且与传统的体硅工艺相兼容,在CMOS工艺中得到广泛地应用,尤其是MOS器件的尺寸进入纳米节点。文章综述了应变硅技术对载流子迁移率影响的机理,并从全局应变和局部应变两个方面介绍了应变硅在CMOS器件中的应用。同时,将多种应变硅技术整合在一起提升MOS器件的性能是未来发展的趋势。     

A Highly Stable and Durable Capacitive Strain Sensor Based on Dynamically Super-Tough Hydro/Organo-Gels

Capacitive-type strain sensors based on hydrogel ionic conductors have undergone rapid development benefited from their robust structure, drift-free sensing, higher sensitivity, and precision. However, the unsatisfactory electro-mechanical stability of the conventional hydrogel conductors, which are normally vulnerable to large deformation and severe mechanical impacts, remains a challenge. In addition, there is not enough research regarding the adhesiveness and mechanical properties of the dielectric layer, which is also critical for the mechanical adaptability of the whole device. Here, a dynamically super-tough capacitive-type strain sensor based on energy-dissipative dual-crosslinked hydrogel conductors and an organogel dielectric with high adhesive strength is developed. Combining with the mechanical advantages of the hydro/organo-gels, the capacitive strain sensor exhibits high stretchability and superior linear dependence of sensitivity with a gauge factor of ≈0.8% at 100% strain. Moreover, the sensor displayed ultrastability against various severe mechanical stimuli that can even survive unprecedentedly from extremely catastrophic car run-over by 20 times. With these synergistic mechanical advantages, the capacitive strain sensor is successfully applied as a highly-reliable wearable sensing system to monitor diverse faint physiological signals and large-range human motions.     

光纤应变片的传感研究

本文设计了基于光纤应变片的光纤应变传感器,方法基于测量粘贴于其上的光纤弯曲损耗来获取应变量和形变量。通过微位移架上的位移测量实验与悬臂梁上的应变测量实验,结果表明该光纤应变片提供了同时适合于应变与形变的检测方式。值得一提的是,该光纤应变片的应变响应灵敏度优于电阻应变片的应变响应。     

一种钛合金基片封装的光纤光栅应变传感器

为了提高光纤光栅应变传感器的应变响应灵敏度,提出了一种基于钛合金基片封装的光纤光栅应变传感器.根据材料弹性模量的相关理论,该封装采用钛合金（TC4）作为封装材料;根据力学传递原理,该封装采用类似杠铃状的结构设计.这种封装能够使应变有效地传递到传感器内的光纤光栅上,从而很好地测量应变.通过实验得到其应变响应灵敏度、反射波长与应变的相关系数.实验证明,采用这种封装设计的传感器能够获得较高的应变灵敏度,其反射波长和应变具有很好的相关性.