基于粗时分复用技术的光纤光栅传感系统研究

充分利用光纤光栅传感网络的频域和时域资源,综合考虑了光栅传感环境特点、传感点铺设和维护等因素,提出了一种新型的基于粗时分复用的TDM/WDM光纤传感网络设计方案。先按时分复用方式将光纤传感环境划分成不同时延的传感域,再将域内传感点按波分复用方式进行波分复用,并结合网络拓扑结构分析了网络中的影响测量结果的主要因素。方案引入了传感域和时延容差概念,可以放宽对传感点精确位置的要求,可对传感网进行分域管理,便于替换死亡的传感器,更加方便、简洁地实现大容量光纤光栅传感系统,可依据器件具体情况灵活分配传感域内域外的传感器复用数,使每个传感单元的传感成本显著降低。     

回音壁模式光学微腔传感

回音壁模式光学微腔具有很高的品质因子和较小的模式体积,能极大地增强腔内光场与物质相互作用,已经成为超高灵敏光学传感的优异平台,也是国际学术前沿之一。文章简介了回音壁微腔传感研究现状与热点、微腔传感平台及传感机制原理;着重列举了微腔传感的部分典型应用,例如纳米尺度单个颗粒检测、温度传感、磁场传感、化学气体传感以及压力/应力等物理量传感等;最后对光学微腔传感的研究进行了展望。     

光纤光栅多点传感的理论与实验研究

对光纤布拉格光栅多点传感进行了理论研究与实验研究。通过定义多点传感信号分辨因子,分析了探测器对传感信号的分辨条件,给出了多点温度与应变传感原理的数学表达式,并探讨了由光源带宽决定的系统实际复用能力。设计并实现了具有一定特色的光纤布拉格光栅多点传感网络系统,利用该系统对温度、位移进行了双路、多点传感实验分析与理论验证,实验结果与多点传感理论分析相符合。     

分布式大容量光纤光栅传感网络的组网技术

基于光纤光栅复用传感原理,结合F-P可调谐滤波技术,采用波分复用与空分复用相结合的方法构建光纤光栅复用传感网络,并对传感网络中的电源、可调谐滤波器、光电探测器、光开关及传感光纤光栅阵列的组成等进行分析和选择,提出了结构优化的分布式、大容量光纤光栅传感网络的组网方案。通过在光路中使用F-P标准具和参考光栅对波长值进行标定和校准,提高了传感系统的测量精度,为构建大容量、高精度、实时性强的光纤光栅传感系统提供了设计参考。分布式大容量光纤光栅传感网络在多点、多参量和大空间范围传感测量领域具有广阔的应用前景。     

基于PSO算法的DTS传感模型的参数辨识与优化

基于光纤拉曼散射效应和Monte-Carlo法,建立了一种分布式光纤拉曼温度传感系统(DTS)传感模型。应用改进的PSO算法对所建立的传感模型进行参数辨识,分析了种群数目、迭代次数、惯性权重、加速度因子等参数选值对算法的影响,选取了最佳参数组合。搭建了分布式光纤温度传感系统实验平台,运用所建立的DTS传感模型对分布式光纤温度传感系统进行相关的仿真及预测。实验及仿真结果表明,传感模型在空间分辨率为1m时,预测误差≤±0.25%;该分布式光纤温度传感系统测温误差≤±0.40℃。     

光纤光栅曲率传感的实验研究

提出了一种新颖的光纤光栅曲率传感的方法,理论上分析了这种曲率传感的原理,实验上成功地实现了对曲率的传感.传感系统具有很高的线性响应度,并通过改进,消除了环境温度的交叉敏感对曲率传感的干扰,保证了传感的准确性     

《中国激光》“新型光纤传感器件及网络技术”专题征稿启事

<正>光纤传感是光传感领域的重大技术革命,光纤传感以其独特的优越性,已成为现代传感技术发展的主流方向。光纤传感是一门发展十分迅速的新兴技术科学,所提出的新原理、新方法和新技术已取得了诸多辉煌的成就。同时,伴随着网络技术的发展,光纤传感对现代光传感技术的发展产生了不可估量的作用。《中国     

用光子晶体光纤光栅实现温度、应力和气体浓度的同时传感

为了解决传统光纤传感在传感不同物理参量时需要多个传感器的问题,并拓展光纤在同时传感多参量方面的应用,结合光子晶体光纤（PCF）中基模与高阶模光的不同传感特性以及气体吸收传感原理,在PCF传感温度、应力双参量的实验基础上,应用理论分析的手段探讨了同时传感温度、应力和气体浓度3种参量的方法。给出了3种参量的计算式并进行了数值模拟,最后设计了一套相对简单、性价比高的传感解调系统。理论分析和数值模拟表明:温度在0℃以上时可以获得高于0.98 pm/℃的温度灵敏度;基模光应力灵敏度为1.2 pm/,高阶模光可获得高于0.83 pm/的应力灵敏度;长度较短的光子晶体光纤能够测量较高的气体浓度。本方案使用2个写入光纤布拉格光栅（FBG）的PCF作为传感器同时传感温度、应力和气体浓度3种参量,能够有效降低传感成本,拓宽气体、液体传感研究的思路。     

基于人工局域表面等离激元的高灵敏传感研究进展（特邀）

人工局域表面等离激元是一种基于表面等离激元超材料的电磁谐振模式，在微波、毫米波和太赫兹频段可实现深亚波长场束缚、高品质因子、高介电灵敏度等优异传感特性，并且与平面印刷电路工艺兼容，易于和信号检测电路、无线通信电路集成，因此在小型化便携式的物联传感领域展现出广阔的应用前景。本文重点介绍人工局域表面等离激元传感的新原理、相关技术及典型应用。在传感新原理方面，讨论了新型人工局域表面等离激元的谐振结构、电磁模式、以及涡旋波传感原理；在传感指标提升技术方面，探讨了模式间耦合和有源放大两种传感增强方法；在应用探索方面，回顾了人工局域表面等离激元在溶液浓度传感、细胞传感和力学量传感等方向的代表性工作，介绍了小型化人工局域表面等离激元传感系统的最新进展。最后，对人工局域表面等离激元传感的发展趋势进行了讨论和展望。     

基于物联网的公路网传感设备故障信息系统设计

针对我国高等级公路严重的管理滞后问题,分析公路网传感设备的特点、实际使用情况及故障诊断常用方法,研究了基于FTP传输协议及Windows服务程序的公路网传感设备数据采集传输方法,通过实验表明该方法解决了公路网多种传感设备的异构数据的采集传输的问题。采用Visual Studio 2008及SQL Server 2005作为开发工具,设计开发了基于B/S结构的公路网传感设备故障信息系统,实现对各类型公路网传感设备基本信息的管理、故障记录的管理及传感设备的数据采集传输, 通过实际测试证明该系统可以正确运行,实现了设计的功能。     

Slow-time acceleration for modeling multiple-time-scale problems

The numerical simulation of a system exhibiting a broad range of time scales can be very expensive because the time discretization will in general need to resolve the smallest time scale, and the simulation will have to extend over many times the longest time scale. However, it is common that not all the time scales are of interest for a particular problem. When the long time scales are of primary interest, a number of techniques are available to eliminate the unwanted short time scales from consideration. When the short time scales are of primary interest, a technique for mitigating the consequences of anomalously long time scales is needed. The “slow-time acceleration” technique presented here has been developed to address this problem. In the slow-time acceleration technique, a modified evolution equation is developed in which the longest time scale is much shorter than that of the original system, and which has the same multi-time scale asymptotic structure as the original system. As an example, this approach is applied to the numerical simulation of solid-propellant rockets in which the long time scale is associated with the regression of the burning propellant.     

基于时间透镜原理实现微波信号时间反演

时间反演电磁学是一门新兴学科. 高效的电磁时间反演信号获取方式是时间反演技术获得应用的关键. 本文研究了一种基于时域成像原理获得时间反演微波信号的方法. 首先根据时间透镜原理, 推导出了实现波形时间反演的条件, 并对波形反演的过程进行了数值仿真. 然后设计了两种满足反演条件的啁啾电磁带隙结构来构造色散信道, 并通过实验得到了一个时隙长度为1.5 ns的时间反演信号. 由于啁啾电磁带隙结构与理想色散信道的差异, 实验结果中存在波形失真. 文章最后对造成失真的原因进行了分析.     

部分时滞诱发Watts-Strogatz小世界神经元网络产生随机多共振

已有研究显示时滞可诱发神经元网络产生随机多共振,但它们主要讨论了神经元间的耦合都存在时滞的情形.然而实际中,有些神经元间的信息传递是瞬时的或时滞很小可以忽略的,即神经元网络中只有部分神经元间的耦合具有时滞,简称部分时滞(若神经元网络内共有l条耦合边,其中有l1条耦合边是具有时滞的,而剩余的耦合边的时滞为零,则我们称这类时滞为部分时滞).本文以Watts-Strogatz小世界神经元网络为研究对象,主要讨论部分时滞对该神经元网络系统响应强度的影响.研究结果指出,系统响应强度随部分时滞的增加呈现多峰的变化态势,即部分时滞可诱发随机多共振现象;而且使系统响应强度达到最优水平的部分时滞的取值区间随随机时滞边概率的增加渐渐变窄,当随机时滞边概率足够大时,系统响应强度只有在时滞位于外界信号周期的整数倍附近才会达到最优.此外,我们还分析了随机连边概率和神经元网络中边的总数对部分时滞诱发的随机多共振现象的影响.结果显示,部分时滞诱发的随机多共振现象对随机连边概率具有一定的鲁棒性,而神经元网络中边的总数对部分时滞诱发的随机多共振的影响则较大.     

量子体系中的时域压缩-频域展宽正、逆效应及其非经典性

本文利用全量子理论,对连续能谱量子体系和分立能谱量子体系中的时域压缩-频域展宽以及频域压缩-时域展宽效应进行了详细研究.在文献17构造时间算符的基础上给出频率算符ω∧的定义,根据时间算符t∧与频率算符ω∧之间的对易关系并利用Cauchy-Schwartz不等式导出t∧和ω∧所满足的测不准关系式.给出时域压缩和频域压缩的定义,并对时域/频域上的最小测不准态、压缩最小测不准态和压缩态等进行了详细讨论,指出了时域压缩和频域压缩的非经典性质.给出时域上的拟量子产生算符τ∧+(t)、拟量子湮没算符τ∧(t)和拟量子数算符N∧τ(t)的定义,首次建立了时域量子化的形式理论,并由此进一步提出了时域量子化的基本观点.     

Dynamical time versus system time in quantum mechanics

Properties of an operator representing the dynamical time in the extended parameterization invariant formulation of quantum mechanics are studied. It is shown that this time operator is given by a positive operator measure analogously to the quantities that are known to represent various measurable time operators. The relation between the dynamical time of the extended formulation and the best known example of the system time operator, i.e., for the free one-dimensional particle, is obtained.     

超高精度空间站共视时间比对新方法

随着科学技术的进步和发展,许多基础前沿领域要求时间比对的精度为几十皮秒甚至更高.空间站上的原子钟系统比地面钟性能更优,但传统的共视时间比对方法应用于空间站共视存在一定的局限性.本文基于广义相对论分析了精度为几十皮秒的空间站共视时间比对原理,考虑了所有的皮秒级以上的时延项;结合空间站共视时间比对原理,仿真分析了空间站对于中国几大主要地理城市的可见性,分析结果表明部分地区存在共视时间比对的工作盲区.结合理论和仿真研究了空间站轨道误差对传统共视时间比对方法的影响,研究结果表明传统共视时间比对方法不能有效地抵消轨道误差,其对共视时间比对的影响在几百皮秒量级.提出了空间站分时共视时间比对新方法,介绍了该方法的主要原理和优势.通过仿真实验验证了新方法的有效性,能够实现几十皮秒精度的两地面站远距离共视时间比对,同时解决了传统共视方法的工作盲区问题.     

Dynamical time versus system's time in quantum mechanics

Properties of an operator representing the dynamical time in the extended parameterization invariant formulation of quantum mechanics are studied. It is shown that this time operator is given by a positive operator measure analogously to the quantities that are known to represent various measurable time operators. The relation between the dynamical time of the extended formulation and the best known example of the system's time operator, i.e., for the free one-dimensional particle, is obtained.     

First passage time statistics of Brownian motion with purely time dependent drift and diffusion

Systems where resource availability approaches a critical threshold are common to many engineering and scientific applications and often necessitate the estimation of first passage time statistics of a Brownian motion (Bm) driven by time-dependent drift and diffusion coefficients. Modeling such systems requires solving the associated Fokker-Planck equation subject to an absorbing barrier. Transitional probabilities are derived via the method of images, whose applicability to time dependent problems is shown to be limited to state-independent drift and diffusion coefficients that only depend on time and are proportional to each other. First passage time statistics, such as the survival probabilities and first passage time densities are obtained analytically. The analysis includes the study of different functional forms of the time dependent drift and diffusion, including power-law time dependence and different periodic drivers. As a case study of these theoretical results, a stochastic model of water resources availability in snowmelt dominated regions is presented, where both temperature effects and snow-precipitation input are incorporated.     

半导体断路开关实验研究

 介绍了半导体断路开关（SOS）特性参数测试平台和测试方法，并对半导体断路开关的截断阻抗、截断时间、电压增益、输出脉冲半高宽以及能量传递效率等参数进行了实验研究。结果表明，正、反向泵浦时间是影响半导体断路开关特性的最主要因素。实验获得了截断时间、电压增益和能量传递效率与正、反向泵浦时间的依赖关系以及SOS截断过程中的阻抗变化特性。     

含时滞的非保守系统动力学的Noether对称性

提出并研究含时滞的非保守系统动力学的Noether对称性与守恒量. 首先,建立含时滞的非保守系统的Hamilton原理,得到含时滞的Lagrange方程;其次,基于含时滞的Hamilton作用量在依赖于广义速度的无限小群变换下的不变性,定义系统的Noether对称变换和准对称变换,建立Noether对称性的判据;最后,研究对称性与守恒量之间的关系,建立含时滞的非保守系统的Noether理论. 文末举例说明结果的应用. 关键词： 时滞系统 非保守力学 Noether对称性 守恒量