基于果蝇算法优化广义回归神经网络的矢量水听器的DOA估计

为了提高矢量水听器阵列对窄带信号的DOA估计精度,运用果蝇算法优化广义回归神经网络,通过对阵列协方差矩阵实值化,并提取信号子空间的基作为样本特征进行网络训练,构建了果蝇算法优化下的广义回归神经网络,实现了基于矢量水听器阵列的水下声源的DOA估计.仿真实验结果表明,方法泛化性能较好,能解决输入维数过大的问题,且运行时间短,DOA估计精度高,具有较强的工程应用价值.     

Applications of Vibrational Spectroscopy for Analysis of Connective Tissues

Advances in vibrational spectroscopy have propelled new insights into the molecular composition and structure of biological tissues. In this review, we discuss common modalities and techniques of vibrational spectroscopy, and present key examples to illustrate how they have been applied to enrich the assessment of connective tissues. In particular, we focus on applications of Fourier transform infrared (FTIR), near infrared (NIR) and Raman spectroscopy to assess cartilage and bone properties. We present strengths and limitations of each approach and discuss how the combination of spectrometers with microscopes (hyperspectral imaging) and fiber optic probes have greatly advanced their biomedical applications. We show how these modalities may be used to evaluate virtually any type of sample (ex vivo, in situ or in vivo) and how “spectral fingerprints” can be interpreted to quantify outcomes related to tissue composition and quality. We highlight the unparalleled advantage of vibrational spectroscopy as a label-free and often nondestructive approach to assess properties of the extracellular matrix (ECM) associated with normal, developing, aging, pathological and treated tissues. We believe this review will assist readers not only in better understanding applications of FTIR, NIR and Raman spectroscopy, but also in implementing these approaches for their own research projects.     

基于荧光猝灭的光纤DNA传感器的构建及其性能研究

以钌(Ⅱ)多吡啶配合物[Ru(bipy)2DAFND](Cl O4)2(Ru-DAFND,bipy=2,2'-联吡啶,DAFND=4,5-二氮杂芴-9-对硝基苯腙)为指示剂,采用锁相放大技术构建了基于荧光猝灭原理的光纤DNA传感器,研究了传感器的性能。以p H 7.1的Tris缓冲溶液为介质,在2.6×10-8~5.4×10-6mol/L范围,ct DNA浓度与传感器光学敏感膜的相对滞后相移(Δφ)有较好的线性关系,检出限为8.4×10-9mol/L,响应时间为70 s。通过研究溶液p H值和干扰物对传感器性能的影响,表明该传感系统具有较好的重复性和稳定性。     

Estimating deflection of a simple beam model using fiber optic bragg-grating sensors

In this paper, we develop a method to estimate the bridge deflection using fiber optic Bragg-grating (FBG) strain sensors. For most structural evaluation of bridge integrity, it is very important to measure the geometric profile, which is a major factor representing the global behavior of civil structures, especially bridges. In the past, because of the lack of appropriate methods to measure the deflection curve of bridges on site, the measurement of deflection has been restricted to just a few discrete points along the bridge, and the measuring points have been limited to the locations installed with displacement transducers. However, by applying classical beam theory, a formula is rearranged to estimate the continuously deflected profile by using strains measured directly from several points. In addition, FBG strain sensors, which are electromagnetic, noise-free and multipoint measurable, are employed to obtain flexural strains more accurately and stably. The regression analysis is performed to obtain a strain function from the measured strain data. Finally, the deflection curve can be estimated by applying the strain function to the formula. An experimental test has also been carried out to verify the developed method.     

光纤陀螺随机游走系数的分析研究

分析了产生随机游走误差的机理,分别采用有关标准和Allan方差进行了随机游走系数的分析和计算。结果表明:随机游走系数是衡量光纤陀螺噪声水平的重要指标,其值的大小体现了陀螺的极限精度。采用Allan方法表述光纤陀螺的静态指标,物理概念清晰,方法简便。     

集成光芯片的电光性能测试方法

为了提高中低精度光纤陀螺工程化批产过程中的一致性和合格率,降低筛选成本,初步定量研究了铌酸锂集成光芯片的附加损耗、光克尔效应、分光比和偏振效应等重要参数对陀螺性能的影响和优化方法,并提出了电光性能的具体测试方法。通过输入特定方波、锯齿波、方波加阶梯波,可从输出波形上进行直观的判断,并可进一步给出性能优劣的量化指标,能够较为准确地进行芯片筛选,提高工艺水平。此项研究成果对铌酸锂集成光芯片的相关标准进行了补充,不仅可以帮助光纤陀螺的制作单位进行更合理可行的器件筛选,还可以帮助芯片的生产单位完善相应的参数测试工作,提高合格率。     

光纤检测系统在燃气管道应力、位移实验分析中的应用

城市燃气管道是城市基础设施的重要组成部分,由于城市路面车流量的增加、道路的路况以及管道本身材质的缺陷,在长期的工作环境下,埋入地下的管道受到了各种力的作用,其受力情况十分复杂。目前管道的埋深和管道本身的设计是根据设计人员的经验或者简单理论分析来确定的,遇到沉降因素复杂的特殊地段管道,其安全就不能保证,所以有必要进行实验分析。本文通过特殊地段管道的模拟试验,分析了在不同沉降因素作用下管道的安全性,试验中应用光纤检测系统及电测系统同时进行检测,两者的分析结果相近,为燃气管道沉降参数监测与预报系统的建立奠定实验基础。     

编码孔径光谱成像仪光学简化彗差对图谱反演误差分析

编码孔径光谱成像技术是近年来发展起来的一种新型光谱成像技术, 该技术在一次像面采用特定的编码模板对目标进行编码, 结合特殊的采样成像方式, 获得满足景物重构的采样数据量, 实现了空间信息和光谱信息的高精度重构, 具有高光通量、高信噪比等优势.但该技术实际的光学系统设计, 以及相应加工和装调过程中各种误差的存在, 将逐一传递反映到探测器精度与编码后图谱采样精度的不匹配, 这会引发最终重构图谱质量降低.本文侧重分析研究光学系统设计和研制装调中光学彗差相对设计值间存在的偏差, 通过几何光线追迹与波前像差联合计算的方法, 在成像面仿真出不同数值程度的彗差矩阵, 并以此来分析不同彗差下对重构图像质量的影响结果.并用其分析结论作为依据, 改进了编码孔径光谱成像仪的设计和研制, 提供了相应图像成像反演结果, 由此确保了编码孔径光谱成像仪的成像优势.     

基于频带分解和距离加权的单矢量水听器浅海被动测距方法研究

本文针对浅海环境下中低频宽带脉冲声源被动测距问题, 提出了一种声压和水平振速联合处理的被动测距方法. 在浅海波导中, 声压和质点振速的自相关函数卷绕(warping)谱具有稳定的频率特征. 声压和水平振速的自相关卷绕谱具有相同的准线谱特征, 垂直振速自相关卷绕谱具有宽谱叠加线谱的特征, 与声压自相关卷绕谱相比, 其尖峰个数比更多, 且尖峰宽度更宽. 利用引导源, 本文提出了基于频带分解和距离加权的声压和水平振速联合被动测距方法. 利用该方法对2008年冬季青岛海域综合实验中单矢量水听器接收的气枪信号进行处理, 结果表明, 该方法能够实现气枪声源的有效测距. 与传统单声压水听器被动测距方法相比, 该方法可以有效减小代价函数的主瓣宽度、提高测距精度.     

单矢量水听器估计目标方位的方法与实验

为评估基于单矢量水听器的方位估计能力,在黄海海域对矢量水听器进行实验。矢量水听器吊放于接收船尾部,采用平均声强器和复声强器方位估计方法,并提出以概率密度值最大的方位角作为目标方位估计值的具体处理准则,对恒定方向、匀速行驶的目标船方位进行估计,并求出两种方法的方位估计误差。结果表明,水听器布放深度10 m时,对正横距离为0.42 km的航速10 kn的目标船,平均声强器方法的水平方位角估计误差18°,极角估计误差为5°,可以在离目标船最远1.17 km处估计其方位;复声强法的水平方位角估计误差为13°,极角估计误差为8°,可以在离目标船最远2.35 km处估计其方位。在有接收船的噪声干扰情况下,复声强器比平均声强器方法估计的方位更准确,可以对更远处的噪声源进行方位估计。