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  • Vol. 32  期 10, 2024 2024年 32卷 第10期
    • 现代应用光学

      范佳铭,黄闽南,王一山,雍明超,吕立冬

      DOI:10.37188/OPE.20243210.1433
      摘要:电力管廊是城市里重要的基础设施,对其结构和状态进行监测及评估备受关注。本文针对电力管廊外力破坏监测的问题,提出一种基于衰减补偿的光时域差分曲线方差阈值定位振动事件的方案,并通过实验论证了其定位外破事件的准确性。该方案基于相敏型光时域反射系统架构,根据管廊外破事件引起的光纤振动导致光时域反射曲线在该事件位置处混乱度急剧增加的现象,对不同测量序列得到的光时域反射曲线作差,然后对光纤各位置对应的差值向量数据求方差,设定方差阈值定位外破事件。同时,考虑到光纤衰减导致方差阈值随距离增加而降低的问题,采用衰减补偿算法使光纤上任意散射位置对应相同的脉冲功率水平,从而修正光纤衰减对方差阈值的影响。实验搭建了分布式光纤振动传感系统,采用脉宽为30 ns、峰值功率为30 dBm的光脉冲,在约25 km的光纤范围,获得±3 m的定位精度。电力管廊外力破坏事件,具有低频、大扰动、持续长的特点,所提出系统方案通过曲线平均抑制瑞利散射衰落噪声,结合光纤衰减补偿校正散射信号幅值,从而将振动事件引起的光信号相位变化作为探测曲线波动的主导因素,以确保对外力破坏事件不漏报、不误报。  
      关键词:电力管廊;相位敏感光时域反射;差分方差算法;振动监测;阈值定位   
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      更新时间:2024-06-11
    • 吴厚德,翟予峥,王洪昌,李持尧,郭睿琦

      DOI:10.37188/OPE.20243210.1443
      摘要:针对在水下主动偏振成像方法中,需要机械旋转相机前的检偏器获取正交偏振态图像,导致无法实时输出去后向散射视频的问题,提出了实时输出视频的水下主动偏振成像方法。首先,本方法将正交偏振切换位置从相机端更换到光源端,而相机端的检偏器偏振状态保持不变,并论证了此改变并不影响去后向散射的效果;然后,设计了阵列正交偏振光源,即光源由偏振态正交的两组LED灯珠交错排列组成,通过独立的驱动电路分别控制两组灯珠,输出偏振态正交的偏振光,从硬件上取消了偏振态切换的机械结构;第三,设计了同步控制装置,分别控制光源输出的偏振态和相机拍照,实现了正交偏振态图像数据的采集;最后,通过流水线式主动偏振图像处理方法,实现实时的视频输出。实验结果表明,本方法可以实时输出去后向散射视频,且在去后向散射性能上,与机械式主动偏振成像方法性能接近,两者去后向散射性能的背离度均低于4%,图像EME值增长倍数最大可达17.96。本方法具有结构简单、成本低、输出帧频不受影响以及相机选择性多等优点,能够广泛应用在水下成像领域。  
      关键词:主动偏振成像;去后向散射;阵列正交偏振光源;实时视频   
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      更新时间:2024-06-11
    • 段锦,方瑞森,陈广秋,王佳林,莫苏新,郭培仁

      DOI:10.37188/OPE.20243210.1456
      摘要:海面探测领域中,太阳耀光导致光电探测设备大面积像元饱和,严重妨碍了海面目标的信息采集工作。为了对太阳耀光进行抑制,提出基于偏振特征区域分解的耀光抑制方法。该方法通过分析探测器对偏振数据的采集情况,将耀光区域进行特征分解。对偏振非饱和耀光区域,通过完全偏振分解方法解算去偏振分量图像,滤除部分反射光,恢复耀光遮蔽区域场景信息。同时设置灰度容限,剥离偏振饱和耀光区域。针对偏振饱和耀光区域采集数据失真的问题,采用FMM图像修复算法,将非耀光区域水面信息扩散到耀光区域,重建灰度数据。本文在室内搭建耀光模拟及偏振成像平台,对采集图像进行算法测试。实验结果表明:抑制后的图像,饱和像素数平均降低了99.98%,基本消除了饱和像素。同时灰度均值降低了59.35%,并显著提高了信噪比。验证了本文方法对耀光杂波抑制的有效性与可行性。  
      关键词:太阳耀光;偏振特征;完全偏振分解;耀光分离;FMM修复   
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      更新时间:2024-06-11
    • 微纳技术与精密机械

      刘树林,王猛,李安,张颖,刘晓东,刘瑞斌

      DOI:10.37188/OPE.20243210.1470
      摘要:煤质成分的快速、高精度定量分析是工厂对能源高效利用的重要环节。本文通过利用搭建的激光诱导击穿技术煤质快速分析仪,对所采集煤样工业特性固定碳(FixC),灰分(Ash),干燥无灰基的挥发分(Vdaf),热值(Q)进行了定量测量,并对测得的数据与实验室人工测量数据进行对比分析,检验得出该方法在煤质分析方面准确快速。通过对设备稳定性和动态精密度的测试,结果表明了快速煤质分析仪具有较高的稳定性,满足国标规定值。在预测灰分值分布跨度为5%~60%的煤样时,通过增加样品量,增加模型中对大灰分煤样的预测权重,实现预测均方根误差RMSEP<1%的预测精度,挥发分和全硫的RMSEP<1%,热值的RMSEP<0.18 MJ/kg。预测结果均达到工业分析要求,可以满足工业现场的应用需求,具有应用于煤质在线检测方面的广阔前景。  
      关键词:激光诱导击穿光谱;定量分析;快速煤质分析;稳定性   
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      更新时间:2024-06-11
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