前言北大核心

20世纪60年代以来,激光和光纤的相继出现催生了新一代光纤通信技术,引领了信息技术的变革。伴随光纤通信技术发展而迅速发展起来的光纤传感技术,是以光波为载体、光纤为媒质,感知和传输外界物理信息的新型传感技术,具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度、轻质量、小体积、可嵌入(物体)、方便大规模组网进行分布式测量等优良特点,是衡量一个国家信息化程度的重要标志。我国从20世纪70年代末开始研究光纤传感器,与国际基本同步,经过四十多年的发展,我国光纤传感技术日趋完善,研制的传感器种类繁多,包括敏感转动、速度、压力、电流、声波、位移、磁场、液位、应变等物理量的光纤传感器,部分已经在实际场景中获得广泛应用,有力支撑了我国经济的高速发展。光纤传感已成为传感器领域的一个重要分支,具有旺盛的生命力和广阔的市场前景。     

菠萝采摘装置手持切力机构动力学分析

为了减少菠萝采摘人员的劳动强度,提高采摘效率,研制了一种集杠杆和曲柄滑块机构于一体的轻量便携、结构简单的菠萝采摘装置。该装置将手持力与下压力通过传力机构带动夹持及切力机构实现切割功能,文中对传力机构进行了理论计算、仿真及试验测试,优化得出了样机参数。试验结果表明机构的传力、切割性能良好,并验证了切割运动轨迹的可行性。     

内置液性塑料式小径磁力滚压刀具研究

针对磁力滚压过程中载荷多变、接触应力不均的问题,对磁力滚压机理进行了理论分析,依据液性塑料的不可压缩性、均匀传压的特点研发了一套新型刀具。基于Ansoft对系统磁路进行了有限元仿真,确定了磁力滚压刀具的磁力线分布与单磁极平均径向磁力,结合ANSYS Workbench静态场仿真,验证了刀具结构的合理性;利用Fluent对液性塑料在预应力与载荷变化工况下进行了数值模拟,分析得出了液性塑料的引入能使各滚珠滚压力在滚压过程中保持均匀分布,当工况变化时,在0.008 s的时间内即可完成均匀传压;最后对新刀具的加工性能进行了试验验证。研究结果表明:采用内置液性塑料磁力滚压刀具加工,可使不锈钢管内壁R_a由0.828降低到0.187,粗糙度值与周向残余应力分布趋于均匀;该结果对提高长不锈钢管内表面加工质量有积极意义。     

光纤工厂空调系统的节能改造设计

光纤工厂在冬季等气温较低的月份生产车间大部分区域需要制热,但是在拉丝炉附近的少数区域和工艺冷却水依然需要制冷,只是所需冷量相比夏季大幅减少。此种特性使得冬季也必须开启冷冻机,但冷冻机的使用效率很低,造成了大量的电能浪费。设计使用1台板式换热器,在环境温度低于15℃时,停用冷冻机,只开启冷却塔,以空调系统的冷却水为冷源来制冷。通过PLC实时调整电动调节阀开度,控制冷却塔的制冷量,保证了生产车间的温度稳定。通过本项节能改造,在冬季可整体节约用电6%左右,节能效果明显。     

扩展稀疏表示稳健HRRP目标特征提取方法

为提高低信噪比下高分辨一维距离像目标识别性能，提出扩展稀疏表示的噪声稳健目标特征提取方法。本方法通过对稀疏表示的扩展，实现对目标高分辨一维距离像局部特征与全局特征的提取。其中，在训练阶段利用支持向量理论与字典学习原理，对特征提取字典进行优化提高特征向量的可分性。在测试阶段，利用因子分析模型匹配方法对去噪声字典进行优化，从而实现对噪声的有效抑制，保证了目标识别系统的噪声稳健性。利用实测数据对本方法性能进行测试，结果表明本方法可在低信噪比条件下有效地恢复目标高分辨一维距离像，并实现较高的识别正确率。     

电磁激励红外热像检测焊缝裂纹试验研究

金属焊接结构应用广泛,焊缝裂纹危害性极大。应用电磁激励红外热像技术检测焊缝表面裂纹,根据焊缝裂纹的热像图特征,提出了一种基于形态学的裂纹识别算法,将该方法运用于不同焊缝裂纹尺寸和方向,不同焊接结构试件的焊缝表面裂纹的检测试验中。实验结果表明,该方法能有效检测出焊缝表面裂纹的存在。     

100 MeV质子回旋加速器二期辐照效应管道设计

针对中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器上的单粒子效应辐照装置进行了二期管道设计，采用八极磁铁校正法对束流进行了扩束及均匀化，最终在靶上得到了一个30 cm×30 cm、均匀性好于92%的均匀分布的束斑，满足了单粒子效应实验的需求。为降低靶站处的束流能散及中子本底，采用两级降能的方案，在偏转磁铁前放置1个降能片，将能量分为100 MeV和40 MeV两档，并分别针对这两个能量点进行方案设计，束流利用率均在42%以上。公差分析结果表明，四极磁铁对靶上束斑均匀性的影响大于八极磁铁，安装过程中应优先保证四极磁铁的安装公差。     

七根钢丝束中声发射信号传播的激光超声试验研究

首先基于弹性波在杆中的传播理论,求解了单根钢丝的理论频散曲线和频率波数曲线。其次,以桥梁缆索中常见的七根钢丝束的接触模型为研究对象,在两个不同工况下进一步开展了多点激发的激光超声试验。其结果表明,弹性波在单根钢丝中传播的理论解依然可以用来解释声发射信号在七根钢丝束中传播的基本模态,这可以为桥梁实索的声发射监测提供参考。     

基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器

提出一种基于随机光栅与高反射布拉格光栅(FBG)相结合的可调谐随机光纤激光器。利用980nm泵浦光源泵浦一段7m长的掺铒光纤(EDF)进行增益放大,由随机光栅提供随机反馈。随机光栅长7cm,具有约10000个折射率修改点,这些点由飞秒激光逐点写入,并沿光纤方向随机分布,两点相邻间隔小于10μm。同时,利用中心波长为1548nm的高反射FBG来组成半开放腔结构,实现了随机激光的输出。实验测得的泵浦阈值功率仅为18mW,斜率效率高达13.2%,并通过改变FBG的中心波长,实现了输出激光波长的可调谐,调谐范围为4.45nm(1548.04~1552.49nm)。得益于半开放式激光腔的设计和EDF的高增益,整个系统具有阈值低、效率高、结构简单等优点。