摘要：目的输电线路金具种类繁多、用处多样,与导线和杆塔安全密切相关。评估金具运行状态并实现故障诊断,需对输电线路金具目标进行精确定位和识别,然而随着无人机巡检采集的数据逐渐增多,将全部数据进行人工标注愈发困难。针对无标注数据无法有效利用的问题,提出一种基于自监督E-Swin Transformer(efficient shifted win⁃dows Transformer)的输电线路金具检测模型,充分利用无标注数据提高检测精度。方法首先,为了减少自注意力的计算量、提高模型计算效率,对Swin Transformer自注意力计算进行优化,提出一种高效的主干网络E-Swin。然后,为了利用无标注金具数据加强特征提取效果,针对E-Swin设计轻量化的自监督方法,并进行预训练。最后,为了提高检测定位精度,采用一种添加额外分支的检测头,并结合预训练之后的主干网络构建检测模型,利用少量有标注的数据进行微调训练,得到最终检测结果。结果实验结果表明,在输电线路金具数据集上,本文模型的各目标平均检测精确度(AP50)为88.6%,相比传统检测模型提高了10%左右。结论本文改进主干网络的自注意力计算,并采用自监督学习,使模型高效提取特征,实现无标注数据的有效利用,构建的金具检测模型为解决输电线路金具检测的数据利用问题提供了新思路。

摘要：为了提高光纤拉曼放大器的放大性能,设计了一种高拉曼增益系数和较大负色散的光子晶体光纤。利用全矢量有限元分析方法对包层为正八边形的光子晶体光纤进行数值分析,探究空气孔结构和纤芯掺锗浓度的改变对有效模场面积和拉曼增益系数的影响,最后得到一种小模场面积、高拉曼增益系数和较大负色散的光子晶体光纤。研究结果表明:在泵浦波长为1450 nm且信号波长为1550 nm处包层空气孔直径为1μm、孔间距为1.2μm的掺锗光子晶体光纤结构可获得19.97 W^(-1)·km^(-1)的高拉曼增益系数,同时在1550 nm处可获得-327.6 ps/(nm·km)的较大负色散,该光纤的综合特性对于拉曼放大器放大性能的提高有重要意义。

摘要：高压大截面电缆运行电流大,发生短路故障时产生的短路电动力大大高于普通电缆,更容易造成缆体和固定金具的损伤,威胁输配电安全。为了分析高压大截面电缆短路电动力对缆体和金具的影响,文中建立了330 kV高压大截面品型垂直蛇形敷设电缆的电磁—结构耦合有限元模型,使用Maxwell瞬态电磁场分析法计算出电缆的短路电动力体密度分布;采用顺序耦合法将电动力体密度耦合至结构场计算出电缆金具的应力分布;对缆体磁场分布、受力时变特性及金具的应力分布进行了分析。结果表明,缆体短路电动力的幅值随时间周期性衰减,夹具上表面和螺栓处、电缆支架远端和螺孔等部位在短路电动力下应力最大,具有最大受损风险。

摘要：设计制作了一种基于马赫-曾德干涉结构的传感器用于折射率和温度的同时测量,传感器的结构为单模-多模-细芯-多模-单模。利用RSoft光学仿真软件的BeamPROP模块对传感结构内部光场进行模拟分析,确定了多模光纤(multi-mode fiber,MMF)及细芯光纤(thin core fiber,TCF)的最优长度,制作了传感结构并搭建实验系统观测其折射率和温度响应情况,结合敏感矩阵,实现了双参量的同时测量。实验结果表明,该传感器在1.333—1.380的折射率范围内灵敏度为-44.944 nm/RIU,在30—65℃的温度范围内灵敏度为0.0829 nm/℃。本文提出的传感器结构简单、体积小、灵敏度高,可以为折射率和温度双参量传感设计提供参考。

摘要：量子密钥分发的无条件安全使其在国防军事、金融银行等多个领域发挥着重要作用。文章从实验整体设计、实验教学流程设计、层次化实验任务设计入手,基于高斯调制连续变量量子密钥分发协议和离散调制连续变量量子密钥分发协议,将MATLAB作为仿真实验平台,设计了针对通信工程专业本科生的量子密钥分发教学仿真实验,并就学生实验结果进行了分析,可为量子通信教学实验设计与研究提供参考。

摘要：自由空间光通信(FSOC)具有通信容量大、信息传输快等优点,在大数据时代有着巨大的应用价值。轨道角动量(QAM)复用技术利用不同模式QAM光束之间的正交现象,可有效提高信道容量和频谱效率。采用随机相位屏模拟大气湍流,分析其对QAM复用通信系统的影响,设计大气湍流下QAM光通信教学仿真实验,学生通过Matlab,仿真不同模式的QAM光束及大气湍流模型,同时分析OAM光束经过大气湍流后的影响,让学生更好地掌握光通信系统理论知识架构,也为空间光通信实验教学与研究提供参考。

摘要：为了解决现有光纤布喇格光栅(FBG)传感器温度与压力灵敏度低的问题,设计了一种基于FBG的薄壁圆筒式液体温度与压力传感器。选用具有耐腐蚀、弹性性能好以及热膨胀系数大的不锈钢304和铍青铜C17200分别对传感器进行封装,采用有限元分析法对传感器进行压力和温度特性仿真分析,研究了敏感元件材料及尺寸大小对灵敏度的影响,并分析了反射波长随压力和温度的变化关系。结果表明,使用铍青铜C17200封装的传感器压力和温度灵敏度更高,在0MPa~12MPa、-5℃~40℃工作范围内压力灵敏度可达153.5pm/MPa、温度灵敏度可达31.7pm/℃,相较于裸光栅分别提升了51.2倍和2.8倍。此研究结果可为液体的高灵敏度温压测量提供参考。

摘要：为了实现磁场和温度的同时测量,实验制作了基于球形-细芯-球形传感结构的马赫-曾德尔干涉仪。采用将磁流体作为外环境包覆传感结构的方法,进行了双参量的传感研究。外界磁场和温度改变时,磁流体的折射率有规律地变化,可以同时测量磁场和温度,但因消光比差,故在此基础上改良设计了一种球形-多模-细芯-球形传感结构。结果表明,单峰解调方式得到的球形-细芯-球形传感结构的磁场和温度灵敏度分别为-0.0967 nm/mT和0.0667 nm/℃;改良之后的球形-多模-细芯-球形结构干涉效果好,且磁场和温度灵敏度分别为0.1267 nm/mT和-0.1213 nm/℃,具有低成本、高灵敏度、抗噪、应用性好等特点。该研究可为磁场和温度双参量传感设计提供参考。

摘要：为解决一般涡旋光纤支持传输的轨道角动量模式数量少、阶数低和传输质量差的问题,设计了一种新型结构涡旋光纤。该光纤在制作紫晶掺杂管环和石英管环的基础上,利用管环嵌套的方式提高了空气填充率。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件对该结构光纤进行建模,并分析计算了其传输特性参数。结果表明,该光纤在不同的入射光波段以跳跃式稳定支持特定阶数的轨道角动量模式,在1500~1600 nm波长范围内可支持44个高阶轨道角动量模式稳定传输,包括较高阶数第31阶。对44个高阶模式进行详细分析发现,有效折射率差保持在10-3量级,色散平坦且色散变化均小于4.2 ps∙km^(-1)∙nm^(-1),模式纯度均大于94.5%,有效模面积最小值为122.78μm^(2),非线性系数最大值为0.89 km^(-1)·W^(-1),限制损耗维持在10^(-1)3~10-8 dB∙m^(-1)量级之间。当弯曲半径大于8 mm时,弯曲对该光纤能够支持的轨道角动量模式数没有影响,而当弯曲半径小于8 mm时,支持的模式数随着弯曲半径的减小而减少。

摘要：为了提高光纤横向压强传感器传感系数,降低温度对压强传感的影响,提出一种具有“三明治”结构的光子晶体光纤,并利用有限元法对其布里渊动态光栅传感特性进行数值模拟。研究了不同压强和温度条件下光子晶体光纤双折射频移的变化,分析了光子晶体光纤结构对其传感特性的影响,结果表明:设计的光子晶体光纤具有高传感精度,0~40℃下光子晶体光纤慢轴方向上双折射频移的压强传感系数约为692 MHz/MPa,光纤快轴方向上压强传感系数约为-404 MHz/MPa,0~40 MPa下温度系数仅为0.18 MHz/℃;与利用普通保偏光子晶体光纤设计的传感系数为199 MHz/MPa的压强传感系统相比,灵敏度提高了493 MHz/MPa。设计的光子晶体光纤提高了横向压强传感器传感系数且不易受温度的影响,适用于高精度静水压强传感领域。