基于飞秒激光多普勒效应的流速传感新方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61505140
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Ocean observation is the foundation for marine science study, ocean current is the most significant observing element due to its influence on the transportation of global material, energy, and heat. Due to the low-flow characteristics of ocean currents, the current velocity sensing methods hardly improve the measurement accuracy. In this study, the femtosecond laser is introduced into the ocean current measurement. By using the high repetition frequency stability which benefits from the femtosecond laser property that the repetition frequency can be connected to the microwave frequency standard, it is possible to innovate a velocity sensing method which not only has a high sensing accuracy but also a broad sensing range. In this study, a full play to the advantages of femtosecond laser light source is taken into consideration. Getting rid of the convent optical frequency heterodyne and optical frequency direct detection methods, a microwave frequency direct detection method is adopted which directly project the femtosecond laser plate into the flow field to generate optical scattering signals with high quality, and then receive the signals from multi-directions for discriminator processing in microwave frequency domain. Based on this detecting methods, the needs for velocity direction and profile measurement is considered. Borrowing the scanning way of an earth wind field detection lidar, a measuring equipment is studied which supports multiple receivers’ cooperative scanning measurement. Based on these work, the flow velocity sensing method using the femtosecond laser repetition frequency Doppler effect is realized. Around this goal, the femtosecond laser repetition frequency Doppler effect is studied from the theoretical point of view, and the cooperative scanning control method is studied from the technical point of view, then an experiment platform is setup for verifying the proposed method.
海洋观测是进行海洋科学研究的基础,海流因影响全球物质、能量、热量的输运成为最重要的观测要素。因海流本身的低流速特征,现有传感方法很难在测量精度方面有所提高。本课题尝试将飞秒激光引入流速测量,利用飞秒激光重频可锁定到微波频标的高稳定度性质,使兼具高精度和宽量程的流速传感成为可能。本课题传感方法的研究充分考虑发挥飞秒激光光源优势,摆脱传统光频外差和光频直接探测方法框架,将采用飞秒激光光片直射流场以获取高质量散射光信号,接收端从多散射方向接收光信号进行微波频域(重频)鉴频处理的直接探测方式。在此探测方式基础上,考虑流速方向及分布测量需求,借鉴地球风场探测气象雷达扫描测量思想,研究多接收体协同快速扫描测量装置,实现基于飞秒激光重频多普勒频移原理的流速传感新方法。围绕此目标,从理论上研究飞秒激光重频的多普勒频移原理,从技术方法上解决多接收体扫描测量机构时空协同控制方法问题,搭建平台验证新方法。

结项摘要

研究了基于飞秒激光重复频率多普勒效应的流速测量方法,主要成果包括:理论分析推导了飞秒激光重复频率多普勒效应公式,仿真和实验验证了理论分析的正确性;进一步依据测距原理通过相位测速法在测量方法层面进行算法研究和实验验证,实验结果突显了飞秒激光测速的精度优势;通过连续光法、相位测速法、光纤法、迈克尔逊干涉法、双光梳法等方法的探索性验证,双光梳法在数据获取速度、精度保证等方面优势明显;自行搭建了双光梳集成光源,并进行了测速实验,与精密移动导轨和标准流量计比较,结果吻合。扩展性开展水下声速测量研究,提出光梳干涉和声光效应相融合的水下声速测量方案,并进行了实验验证,结果与商用声速仪对比,有明显精度优势。在流速等关键海洋参数的计量方法上,积累了重要工作基础。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Quantitative analysis of pit defects in an automobile engine cylinder cavity using the radial basis function neural network-genetic algorithm model
基于径向基函数神经网络-遗传算法模型的汽车发动机缸腔凹坑缺陷定量分析
  • DOI:
    10.1177/1475921716680591
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Structural Health Monitoring-An International Journal
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Yang Xiaoxia;Xue Bin;Jia Lecheng;Zhang Hao
  • 通讯作者:
    Zhang Hao
Architectural stability analysis of the rotary-laser scanning technique
旋转激光扫描技术的结构稳定性分析
  • DOI:
    10.1016/j.optlaseng.2015.09.005
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Optics and Lasers in Engineering
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xue Bin;Yang Xiaoxia;Zhu Jigui
  • 通讯作者:
    Zhu Jigui
Characterization of pulsed ultrasound using optical detection in Raman-Nath regime
在拉曼-纳斯体系中使用光学检测表征脉冲超声
  • DOI:
    10.1063/1.5024882
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Review of Scientific Instruments
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Jia Lecheng;Xue Bin;Chen Shili;Wu Hanzhong;Yang Xiaoxia;Zhai Jingsheng;Zeng Zhoumo
  • 通讯作者:
    Zeng Zhoumo
Relation study on the measuring space and accuracy level of the multi-node rotary laser positioning system
多节点旋转激光定位系统测量空间与精度等级关系研究
  • DOI:
    10.1016/j.oceaneng.2016.11.063
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Ocean Engineering
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Xue Bin;Zhao Tuo;Yang Xiaoxia;Wu Jun
  • 通讯作者:
    Wu Jun
Absolute Measurement of the Refractive Index of Water by a Mode-Locked Laser at 518 nm.
使用 518 nm 锁模激光器绝对测量水的折射率
  • DOI:
    10.3390/s18041143
  • 发表时间:
    2018-04-09
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Meng Z;Zhai X;Wei J;Wang Z;Wu H
  • 通讯作者:
    Wu H

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其他文献

785 nm激光诱导银纳米三角片聚集表面增强拉曼散射效应研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国光学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛彬;孔祥贵*;王丹;夏露;李晓坤;于沂;孙雅娟;吴飞;赵慧颖
  • 通讯作者:
    赵慧颖
基于模拟退火-粒子群算法的wMPS布局优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    光电工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    岳翀;熊芝;薛彬
  • 通讯作者:
    薛彬
785nm激光诱导银纳米三角片聚集表面增强拉曼散射效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国光学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛彬;孔祥贵;王丹;夏露;李晓坤;于沂;孙雅娟;吴飞;赵慧颖
  • 通讯作者:
    赵慧颖
Optical fiber bioprobe, and preparation method and whole-blood detection method thereof
光纤生物探针及其制备方法和全血检测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张友林;薛彬;常钰磊;涂浪平;刘晓敏;孔祥贵
  • 通讯作者:
    孔祥贵
应用稳定同位素技术分析枸杞岛近岸海域褐菖鲉的食性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水产学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛彬;蒋日进;王凯;梁君;徐开达;李振华
  • 通讯作者:
    李振华

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

薛彬的其他基金

利用光梳溯源的海水声速定义复现性可在线扁平化测量方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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