新型分布式布喇格光纤光栅传感系统的研究

提出了一种新型分布式布喇格光纤光栅(FBG)传感系统。为了满足一个大型工程同时监测上百个不同位置的要求,将这一百个点分成若干组,每组构成一个小区域,每个小区域由四个波长相同的光栅组成,这样就满足了在一条光纤上刻一百个光栅的要求。当某点温度发生变化时,该区域的最高温度可测得;若此最高温度超过警戒温度,则系统发出报警信号,进而对这个小区域进行整体降温处理。在理论分析的基础上,对多组不同波长的光纤光栅进行了温控对比实验,在10～110℃的温度范围内,FBG的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.6%以上。实验表明该系统具有精度高、适用于分布式多点测量的特点。

基于EMD-AWPP和HOSA-SVM算法的分布式光纤振动入侵信号的特征提取与识别

针对传统的信号处理方法无法有效区分不同振动入侵信号,提出一种基于EMD-AWPP和HOSASVM算法的振动信息特征提取与识别方法,用于解决分布式光纤振动入侵检测系统的高精度信号识别问题。处理不同振动类型时,该方法首先利用基于经验模态分解的自适应小波包处理算法,不仅对信号的低频部分进行了分解,而且对高频部分即信号的细节部分也进行了更好的时频局部化处理,改善了信号特征提取精度,减少传感信号异常值的影响;其次采用高阶谱分析中的双谱和双相干谱,精确提取包含不同振动入侵信号类型的特征矢量;最后在BPNN参比模型的基础上,用粒子群算法优化SVM的识别参数,使识别模型具有更强的自适应和自学习能力,克服了神经网络易陷入局部最优的不足之处,实现不同振动入侵信号的特征矢量识别。分析结果表明,针对不同类型的入侵源识别,该方法可以有效剔除随机噪声的影响,提取传感信息的特征矢量,降低异常值的影响,算法的预测类别与输出类别几乎一致,振动识别的精确率达到95%以上,识别效果明显强于BPNN网络的检测算法,提高了信息分析的准确性。

硅微光机械加速度地震检波器中M-Z光波导干涉仪结构设计

提出了一种新型的硅基M-Z干涉型光电集成加速度地震检波器。对硅基微光电机械加速度地震检波器的M-Z光波导干涉仪系统进行了系统研究和优化设计,采用K9玻璃作为基底层和包层材料,Bak7玻璃作为波导层材料,波导的宽度为4μm,厚度为0.4μm。M-Z光波导干涉仪的Y分支设计中采用上升反正弦S型弯曲,为适用于该干涉仪的信号臂和参考臂大跨距的特殊结构,应用波导转向镜实现了大角度光路转折,反射转向镜的内介质采用镀制金属铝膜得以实现,并利用BPM进行了仿真。为了防止TE模偏振光的偏振态经铝膜全反射后发生变化,加了4个长度为1 mm的TE模偏振器以保持其偏振态。实验结果与理论相符。

光纤光栅毛细钢管封装工艺及其传感特性研究

提出了一种光纤光栅的毛细钢管封装工艺,并通过材料力学多功能实验台和恒温箱对其应变与温度传感特性进行了研究。与裸光纤光栅的测试结果比较表明,毛细钢管封装工艺基本不改变光纤光栅的应变传感特性,但是温度灵敏度系数提高了约2.7倍,且线性度、重复性良好,为光纤光栅在温度测量领域的应用提供了一个很好的封装方法。

基于光电缆的分布式温度传感网络的实验研究

本文提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起,用于监测电缆中的实时温度。采用有限元分析方法,建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光为光源,在一根光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅,即采用全同光栅作为系统的温度传感器,当光电缆线路中温度发生异常时,反射回来的光栅中心波长发生偏移,通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同,通过检测和计算光返回的不同时间,可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明,光栅的温度敏感性可以达到11.4pm/℃,光栅的测量温度与实际温度的误差在3%范围内。

大型粮仓温度分布反演数学模型的研究

采用有限元数值模拟方法,以响应面模型RSM(Response surface model)理论为基础对大型粮仓冬、夏两季的温度分布进行了深入分析,推导了粮仓温度反演数学模型。将采集的温度值导入RSM模型中,并结合单因素轮换法、正交实验和统计方法,通过构造一个具有明确表达形式的多项式来预测粮仓温度分布反演数学模型。在数学模型的基础上给出各因子交互作用下的设计空间、各因素对粮温影响的主效应及交互效应。实验证明该数学模型误差小,精度高,具有良好的计算性能,在大型粮仓温度监控系统中采用该模型能够解决布线少、预测空间范围广的问题。

基于TTDF和CNS算法的多路BOTDR散射谱信息高精度分析研究

传统的BOTDR光纤传感系统采用单路传感光纤实现对信息特征的测量,交叉敏感等不可控因素会使散射谱拟合精度较低,信息分析偏差较大。设计了一种同时对多路传感信息进行检测的BOTDR系统。针对基于布里渊光时域反射(BOTDR)的多路传感散射谱高精度特征提取的要求,提出了一种三次数据融合(TTDF)与布谷鸟牛顿搜索(CNS)相结合的散射谱信息分析方法。该方法利用TTDF对信息数据的融合能力,根据狄克逊准则和格拉布斯准则,剔除了异常值的影响,减小了传感信号的误差;采用布谷鸟牛顿搜索算法进行频谱拟合,不仅通过布谷鸟的智能搜索能力得到全局最优解,而且以该最优解作为牛顿算法的初值进行局部寻优,保证了频谱拟合的精度,提高了布里渊散射谱信息分析的准确度。在温度信息散射谱线性权重比为1∶9的情况下,分析了不同线宽散射谱信息的提取。采用该方法进行多路数据融合的方差约为0.003 0,散射谱的中心频率约为11.213GHz,温度误差小于0.15K。理论分析和仿真结果表明,将此方法用于基于布里渊光时域反射的多路分布式光纤传感系统,可有效提高多路传感信号的准确度和布里渊散射谱信息分析的精确度。

基于自适应变异果蝇优化算法和广义回归神经网络的布里渊散射谱特征提取

针对布里渊光时域反射光纤传感系统散射谱的高精度特征提取的要求,提出了一种基于自适应变异果蝇优化算法和广义回归神经网络的布里渊散射谱特征提取算法。不仅利用了广义回归神经网络在逼近能力、学习速度、模型的泛化等方面具有的优势,而且采用搜索能力较强的自适应变异果蝇优化算法进一步增强了神经网络的学习能力,从而提高了布里渊散射谱的拟合度和频移提取的准确度。在布里渊散射谱中心频率为11.213GHz,线宽为40~50,30~60和20~70 MHz的散射谱白噪声实验模型中,将新算法分别与基于有限元分析的Levenberg-Marquardt拟合法、粒子群优化和拉凡格式混合拟合法、最小二乘法进行预测比较,新算法获得的最大拟合频移误差为0.4MHz,平均拟合度为0.991 2,均方根误差为0.024 1。仿真结果表明所提出的算法拟合度较好,绝对误差小。因此,将此算法用于基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感系统,可有效提高布里渊散射谱的拟合度和频移提取的准确度。

可调量程拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器

为了解决在复杂电磁环境下大位移量的监测问题,实现对大型机械和工程结构健康安全状况的实时监测,设计了一种基于悬臂梁结构的可调量程拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器。悬臂梁两侧对称粘贴了两个不同中心波长的光纤光栅,当悬臂梁自由端的位置发生变化时,两个光纤光栅分别受到拉力和压力,因此光栅的中心波长向相反方向漂移。通过对两个中心波长差值与位移量关系的标定,可以排除温度的影响,实现对位移量的测量。传感器采用了拉绳式的位移传递方式,使得传感器的安装位置及测量方式更加灵活;便于拆装的位移转换装置,可以方便地调整传感器的量程,使其具有更广泛的适用性。位移传感实验结果表明,在传感器量程为60 mm时,位移传感器的平均灵敏度为47.7 pm/mm,相关系数达到0.998,重复性误差为2.83%FS,迟滞误差为1.02%FS。该位移传感器具有结构简单、量程可调的特点,可以满足不同环境下的位移测量需求。

萝卜雄性不育系与保持系叶绿体基因组离体翻译产物的比较

以萝卜雄性不育系８４１８Ａ及其保持系８４１８Ｂ为材料，经不连续Ｐｅｒｃｏｌ梯度分离出完整叶绿体，以３５Ｓ－甲硫氨酸标记离体叶绿体合成的蛋白质，对类囊体膜蛋白和基质蛋白分别经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分离和放射自显影，发现由叶绿体基因组编码的类囊体膜蛋白和基质蛋白在不育系和保持系间有明显差异。

布里渊散射谱参数提取问题的混合优化算法研究与应用

提出了一种将Particle Swarm Optimization(PSO)算法和Levenberg-Marquardt(LM)算法按概率混合优化的新算法,将其用于Pseudo-Voigt型布里渊散射谱以提高其拟合度和频移提取精度。新算法以PSO算法为主框架,首先用PSO算法进行全局搜索,在优化一定次数后每次优化随机产生一个概率rand(0,1),若rand(0,1)小于或等于事先设定的概率P,则把PSO算法得到的最优解作为LM算法的初值进行局部深度搜索,将LM算法得到的最优解替换先前PSO算法的最优解,继续使用PSO算法进行全局搜索;若rand(0,1)大于P则仍然用PSO算法搜索,等待下一次优化产生随机概率rand(0,1)进行判断,交替使用两种算法直至获得理想的全局最优解。仿真分析和实验表明,新算法克服了单一算法的缺点,提高了布里渊散射谱的拟合度和频移提取的精度,充分证明了新算法的实用性和可行性。

一种分布式光纤光栅电缆温度传感器

提出了一种新型分布式光纤光栅温度监测系统,可以实现电缆温度的实时在线监测。基于热传导方程和边界条件的基础上,采用有限元法对电缆温度场进行了分析,为监测电缆温度提供了理论依据。光纤光栅本身不带电,抗辐射和电磁干扰能力强,耐高压和腐蚀,非常适合用做高压电力环境中的温度传感器。通过光纤光栅的温度特性实验,在20－100℃的温度范围内,光纤光栅的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.8%。通过对标准的热电偶温度传感器与光纤光栅温度传感器的对比实验,表明该系统测量时间-温度变化曲线跟随性好,温度差均小于1℃,符合电力电缆温度状态在线监测的使用要求。

基于布拉格光栅的边坡监测实验研究

提出了一种基于分布式光纤光栅的边坡监测与报警系统。根据强度折减法,利用ANSYS软件分析出边坡的软弱面及滑体所在的具体位置,从而在该处安装经过特殊封装的拉线式光纤光栅位移传感器。滑体的位移通过拉线转换为作用在光栅上的应力,而光纤光栅反射波长与应变具有良好的线性关系,因此通过检测光栅反射光的中心波长的偏移量,就可以解调出滑体的位移信息,从而获得滑坡的健康状况和破坏程度,实现对边坡的实时监测。实验结果与理论相符合,在-20～80℃范围内测量精度可达到±0.02mm/200mm,表明本系统能够满足边坡监测的要求。

蒸馏时间与互叶白千层精油主要化学成分及出油率关系的研究

蒸馏的持续时间是影响互叶白千层精油质量及出油率的重要因素之一。对不同蒸馏时间段所收集的互叶白千层精油的化学成分及出油量进行了分析研究。结果表明 ,随着蒸馏时间段的延长 ,互叶白千层芳香油的主要化学成分的含量及其出油量均下降 ,在 0～ 1 2 0min内 ,出油率已超过 98% ,1 2 0～ 1 5 0min阶段其出油率不到 2 %。而高沸点的环烯烃及其醇类却随着蒸馏时间的增加而增加。因而可以通过控制蒸馏时间 ,提高互叶白千层精油的质量 ,同时可以降低能耗。

互叶白千层精油化学成分的研究

采用毛细管气相色谱和色谱－质谱计算机联用系统，分析了互叶白千层精油的化学成分。其主要成分是松油醇－４、α－松油烯、γ－松油烯、１，８－桉叶油素。

少模光纤的不同模式布里渊散射特性

少模光纤可以传输有限的正交模式,具有模间干涉小、模式易于控制等优点.基于少模光纤的布里渊散射传感器能够有效地减小多参量测量过程中的交叉敏感,实现多物理量的测量.本文基于波动光学理论对阶跃型少模光纤各个模式布里渊散射谱的频移、线宽、峰值增益等参数进行了分析.首先对少模光纤进行了模式分析,其次分析了少模光纤不同模式的频移、线宽、增益的数学模型,以及不同模式叠加的布里渊散射谱频移、线宽、增益.结果表明:少模光纤各模式布里渊散射谱的频移在10.19—10.23 GHz范围内,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射谱的线宽在32—34 MHz,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射增益谱相对幅度因为模式阶数的减小而增大.少模光纤中各个模式布里渊增益谱和多模式联运布里渊增益谱均符合洛伦兹曲线分布,多模式联运导致布里渊增益谱线宽展宽,且多模式联运布里渊增益谱相对振幅一般小于单个模式的布里渊相对振幅.

土地制度与“土地财政”对房价上涨的影响及平抑对策

不完善的土地制度与依靠"卖地"收入的地方政府"土地财政",是导致高房价的根源。只有改革"土地财政",建立稳定的财产税体系替代主要依赖"卖地"获取一次性收益的格局,才能从根本上切断地方政府与"高地价—高房价"的纽带,房价才有望降下来。同时,还应通过变革土地制度等多种手段,处理好财产税与使用权性质冲突、税费转嫁、财政支出浪费、地税税种繁杂等问题,以保证"土地财政"改革的顺利进行。

文昌鱼神经胚cDNA文库的构建和hedgehog基因的筛选

提取青岛文昌鱼 18h时期神经胚mRNA ,以NotⅠ oligo (dT) 18为引物 ,反转录合成cDNA ,在双链cDNA的 5′连接EcoRⅠ衔接头 ,与带有NotⅠ和EcoRⅠ突出末端并经过 5′脱磷的λExCellNotⅠ /EcoRⅠ /CIP载体DNA进行连接 ,经体外包装和感染NM5 2 2宿主菌 ,得到了 3 6× 10 4个独立的重组噬菌体克隆。从中随机选取 2个克隆提取DNA ,NotⅠ、EcoRⅠ双酶切 ,电泳结果显示 2个克隆含有不同的插入片段。以α 32 P dCTP标记的文昌鱼hedgehog基因片段为探针 ,通过噬菌斑原位杂交对cDNA文库进行了两次筛选 ,得到了 16个阳性克隆。由此认为文昌鱼神经胚cDNA文库确已建立。

WDM与OTDR结合的弱光栅分布式温度传感网络

提出一种基于弱反射布拉格光栅的新型分布式温度传感网络,将WDM与OTDR相结合,采用WDM技术提高光栅的复用容量,利用OTDR对各个弱光栅进行实时检测,以实现光栅的密集串行复用,并提高空间分辨率。使用可调谐脉冲激光为光源,多组不同中心波长弱光栅等间距刻制在一根光纤上。利用一根光纤刻制的三组反射率为3%,中心波长分别为1544.660nm、1545.802nm和1546.900nm的9个FBG进行了温度实验。实验结果表明,在5～80℃的温度范围内,FBG的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.6%以上,温度测量的分辨率最高达到0.11℃,空间分辨率可达2m。

基于分布式光栅传感网络的矿井坍塌监测研究

针对矿井坍塌事故的发生设计了一种用于对矿井进行监测的分布式光纤光栅传感器。首先利用ANSYS软件对矿井模型进行有限元分析,找出矿井中的不稳定点进行实时监测。将经过特殊设计的光纤光栅位移传感器安装在矿井中的不稳定点处,当矿井中的不稳定点发生异常时就会表现为反射回来的光纤光栅的中心波长发生偏移,根据反射光中心波长的偏移量与矿井不稳定点的位移成明显的线性关系的特点,可以计算出不稳定点的位移值,进而了解矿井的安全状况。实验结果表明光纤光栅传感器的测量精度可达±0.01%。