基于光纤光栅的应变和温度同时测量传感技术的研究进展

从理论上分析了引起光纤光栅交叉敏感问题的物理机制、基于双波长矩阵法和双参量矩阵法的各种应变和温度同时测量方案;对各种方案进行了详细的分类,介绍其工作原理并分析了各自的优缺点;最后提出了新型光纤光栅(FBG)与非本征法珀干涉仪(EFPI)复合传感器,其中FBG对应变敏感,EFPI只受温度影响.     

基于叠加级联长周期光纤光栅的温度和应变传感的理论分析

设计了一种基于叠加型级联长周期光纤光栅的温度与应变双参量同时测量方案，该方案结构小巧、成本低、制作简单。方案在同一段光纤上重叠写入周期为的两个子栅，构成了叠加型级联长周期光纤光栅，这种叠栅的透射谱稳定可控，避免了串联式长周期光纤光栅透射谱谐振峰过于密集多峰、过于敏感不适合作为测量标的的缺陷。通过数值方法分析了不同周期、不同阶次谐振峰分别与温度及应变灵敏度的关系，仿真表明：在给定参数下，光栅的周期越大、两子光栅的周期差也越大时温度与应变灵敏度也越高，选用的两个谐振峰阶次越高、阶次的差异越大时温度与应变灵敏度也越高。利用仿真结果设计了增敏的传感解调矩阵，并对矩阵进行了摄动分析，结果表明得到的解调矩阵相对于其他方案的条件数更低，有效提高了传感器的抗扰性，减小了测量误差对测量精度的影响。     

双F-P型高温/应变复合光纤传感器

针对机电设备多状态监测的需求,提出了一种新双F-P腔光纤温度/应变复合传感模型。该光纤复合传感器采用纯石英光纤作为材料,通过化学腐蚀法及使用准直毛细管制作了双F-P腔,分别用以温度和应变测量,并对制作的传感器进行了传感性能的模拟仿真和实验验证。实验结果表明:该双F-P腔光纤复合传感器测量的最高温度为1 000℃,温度灵敏度为10.998 pm/℃,满量程温度测量误差小于2%;该双F-P腔光纤复合传感器测量的最大应变为10 000με,应变灵敏度为3.268μm/με,应变测量误差小于2%。所提出的双F-P腔温度/应变光纤复合传感器实现了温度和应变的同时测量,可用于机电装备同一位置的温度、应变测量。     

一种免受温度影响的双光纤光栅应变传感器

应用温度补偿原理,设计了一种新颖的不受温度影响的双光纤布拉格光栅测应变传感结构.基于理论分析,得出了此传感结构的应变与布拉格波长相对位移量之间的关系,给出了应变灵敏度的解析表达式.实验结果表明,此传感结构对应变的响应曲线具有很好的线性度和很高的灵敏度,并且不受温度影响;在0～0.8 mm的应变范围内,应变灵敏度为0.171nm/με,比单光纤光栅传感结构提高一倍;在-25～60℃的温度变化范围内,两光栅的布拉格波长差没有发生明显变化,传感结构不受温度影响.     

光纤光栅温度应变同时测量传感技术研究进展

介绍了光纤光栅温度应变传感器的基本原理,对当前常用的实验方法进行了分类。简要介绍了参考光纤光栅法、双波长叠栅法、光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光栅相结合的方法、不同包层直径光栅对法、纤芯掺杂法以及光纤光栅F-P腔法等方法的机理,并对每一种方案进行了详细的分析,讨论了其优缺点和改进方向。     

小波变换的无缝钢轨垂向应变信号分离

分析钢轨垂向应变信号基线漂移产生的原因,并采用小波变换对垂向应变信号进行分解与重构,分离信号中由温度引起的应变与轮轨力产生的应变.在Matlab环境下对分布式钢轨应力检测技术与无线传感网系统数据库中垂向应变信号进行处理,结果表明,该方法可以有效地分离信号中的不同成分.     

横向非均匀应变作用下光纤光栅的特性分析

对光纤布拉格光栅在横向非均匀应变场作用下的光谱畸变特性,进行了详细的理论分析和研究.采用耦合模理论和传输矩阵法,建立了横向非均匀应变下光纤布拉格光栅的数学模型,并应用龙格-库塔的数值分析方法和传输矩阵法分别对线性分布的、二次曲线型分布的以及正弦型分布的等非均匀应变下的FBG反射谱特性进行了仿真分析.通过仿真分析建立了三种类型应变下的FBG反射谱与应变的关系,两种分析方法得到结果基本一致.     

双反射峰光纤布拉格光栅调谐与传感研究

介绍了一种基于光纤光栅封装技术的双Bragg波长调谐及传感方案。封装光栅使之产生双反射峰,一个峰对应力更敏感,便于应力调谐,另一个则被温度增敏,更适用于温度调谐。应力调谐时采用了特殊机构,使光纤光栅的张应变与压应变连续并有良好的线性关系,独立调谐范围达5.64nm,温度为23℃至60℃时的独立调谐范围达1.48nm。     

基于金属化光纤光栅的温度应变同时测量

光纤布拉格光栅(FBG)传感器具有温度和应变交叉敏感特性,可用于温度和应变的同时测量。金属镀层可对FBG产生温度增敏的作用。针对室温化学固化型义齿基托树脂在凝固过程中同时产生收缩应变和放热现象,本文将化学镀镍FBG与裸FBG相结合,设计出一种新颖的测量结构,实现了温度和应变双参数同时测量。通过深入分析,得到室温固化型义齿基托树脂在凝固后21 min左右放热最大,其最大温度变化ΔT达到12.8℃,收缩的应变Δε为2.61με。该研究成果可为口腔修复治疗提供理论基础。     

HT-LSM的欠定混合盲信号分离方法的研究

利用Hough变换可以检测观测空间中的直线方向从而确定混叠矩阵的方法,提出了欠定盲源分离中估计混叠矩阵的一种新算法——HT-LSM算法。该算法在介绍欠定盲信号分离基本原理的基础上,介绍基于Hough变换的盲信道估计算法,并将改进后的Hough变换与最小二乘法相结合,在不影响检测结果速度的同时又进一步提高了检测精度,应用到欠定语音信号分离中,取得了良好的实验效果。     

双重时滞和非时滞耦合的复杂网络同步研究

为了更真实地仿真现实的网络世界和提高模型的适应性,研究一类具有双重时滞和非时滞耦合的复杂网络同步问题。不同于大多数研究中限定耦合矩阵满足耗散耦合条件,对耦合矩阵未添加任何限制。基于李雅普诺夫稳定性定理,结合线性矩阵不等式,利用广义模型中的等价转换和系数矩阵分解方法,引入自由矩阵,在驱动系统中设置非线性控制器,得到驱动系统与响应系统同步的充分条件。两个仿真例子选定了两个不同的拓扑结构,实验结果证明了定理的可行性和有效性。     

Stability analysis of time-delay systems via free-matrix-based double integral inequality

Based on the free-weighting matrix and integral-inequality methods, a free-matrix-based double integral inequality is proposed in this paper, which includes the Wirtinger-based double integral inequality as a special case. By introducing some free matrices into the inequality, more freedom can be provided in bounding the quadratic double integral. The connection of the new integral inequality and Wirtinger-based double one is well described, which gives a sufficient condition for the application of the new inequality to be less conservative. Furthermore, to investigate the effectiveness of the proposed inequality, a new delay-dependent stability criterion is derived in terms of linear matrix inequalities. Numerical examples are given to demonstrate the advantages of the proposed method.     

An Efficient Double Legendre Spectral Method for Parabolic and Elliptic Partial Differential Equations

We present a double Legendre spectral methods that allow the efficient approximate solution for the parabolic partial differential equations in a square subject to the most general inhomo-geneous mixed boundary conditions. The differential equations with their boundary and initial conditions are reduced to systems of ordinary differential equations for the time-dependent expansion coefficients. These systems are greatly simplified by using tensor matrix algebra, and are solved by using the step-by-step method. One numerical application of how to use these methods is described. Numerical results obtained compare favorably with those of the analytical solution. Accurate double Legendre spectral approximations for Poisson' and Helmholtz' equations are also noted.     

Derivative Free Inclusion Methods for Polynomial Zeros

Two iterative methods for the simultaneous inclusion of complex zeros of a polynomial are presented. Both methods are realized in circular interval arithmetic and do not use polynomial derivatives. The first method of the fourth order is composed as a combination of interval methods with the order of convergence two and three. The second method is constructed using double application of the inclusion method of Weierstrass’ type in serial mode. It is shown that its R-order of convergence is bounded below by the spectral radius of the corresponding matrix. Numerical examples illustrate the convergence rate of the presented methods     

资源三号卫星在轨MTF测量与图像复原

随着高分辨率遥感卫星发射数量的增多,高分辨率遥感图像数据应用需求也日益增强,而遥感数据的质量直接影响到其数据应用的可靠性和精确性。为此,对高分辨率遥感图像数据进行图像复原是非常有必要的。针对资源三号卫星电荷耦合装置相机遥感图像高空间分辨率的特点,分析在仅有图像信息的情况下系统调制传递函数（MTF）的在轨测量方法,验证双边缘法的可行性。探讨双边缘线状地物选取方法,同时推导证明二维MTF矩阵的构建方法,并借助二维MTF矩阵对原图像进行修正反转滤波实现图像复原。试验结果表明,复原后的图像质量明显提高。     

并行计算的Petri网建模和FPGA实现

在分析现有Petri网建模及其FPGA实现方法的基础上, 首先探讨了并行计算的Petri网建模方法, 将并行计算任务分解成多个并行处理单元, 用IOPT网为系统进行建模; 然后提出了构造监控层和算法层的双层结构以实现模型到FPGA实现的具体映射, 有效解决了Petri网模型中变迁只能表示简单加减运算的问题。通过矩阵乘法的应用示例, 表明了上述方法的正确性和通用性。最后提出了进一步的研究方向。     

双蓄热燃烧技术在大型环形炉上的应用

介绍了双蓄热燃烧技术的控制策略及在大型环形加热炉上的应用。主要介绍了应用双蓄热燃烧技术过程中的几个难点：如换向控制策略、排烟温度控制和炉压控制等;生产情况应用表明：控制系统运行稳定,控制策略正确,各项关键参数控制效果良好。     

TF1000ms固井设备自动监控系统

TF1000ms固井设备监控系统能实现油田钻井固井施工过程全智能自动控制,是针对油田勘探的恶劣环境而设计开发的,基于PC104嵌入式计算机系统系统设计。介绍了工作原理,方法和系统功能,分析和试验了系统的可靠性,控制精度和抗环境的能力,该仪表系统能在低温－40℃至高温55℃范围内正常工作,系统按单机单泵和双机双泵两种形式设计,试验和应用结果表明,该系统完全满足了油田固井生产的需要,且市场前景可观。     

面向ARMv8 64位多核处理器QTRSM的实现

在ARMv8 64位多核处理器上基于OpenBLAS实现了四精度三角矩阵求解(QTRSM)。基于两种数据格式分别实现了QTRSM,第一种实现利用GCC编译器对long double数据类型的支持来实现QTRSM,第二种实现采用double-double数据格式及其相应的四精度加减法、乘法和除法。以long double数据类型QTRSM为测试基准,就不同矩阵规模下测试结果精度和时间与double-double数据格式QTRSM进行比较。实验结果表明:两者得到近似相同精度的数值结果,但double-double数据格式QTRSM的性能是long double数据类型QTRSM的1.6倍。随着线程数的增加,两种QTRSM实现的加速比接近2.0,具有较好的可扩展性。     

Reduced matrix elements of tensor operators

The matrix elements of non-scalar products of two irreducible double tensorial sets of operators, of any order, between arbitrarily L-S coupled, N-electron configurations are expressed as products of two recoupling coefficients and one-particle reduced matrix elements. The formulation developed here should be of wide application in various problems relating to atomic structure.