多通道激光自混合测量方法及高分辨率三维流速传感技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61275165
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0508.应用光学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Compared to the traditional Michelson and Mach-Zehnder interferometers, this laser self-mixing sensing technique has many advantages, such as simple operation, compact and easy to adjust, etc. But commonly this technique can only realized the one-dimensional or one-point physical parameter measure by using one laser diode, and it is difficult to meet the rapid monitoring needs of the three-dimensional flow rate of the nanoscale particles in complex flow field. So, this project proposes several simple and feasible methods to measure the three-dimensional flow rate and the other physical parameters of several points based on multi-channel laser self-mixing effect. Moreover, the problems of multi-channel LSM signal coupled three-dimensional flow rate can be solved during the measurement..First, this project will develop the theoretical model of self-mixing effect with multi-channel feedback by using three-mirror theory, and analysis the relationship between the key parameter and the self-mixing signal. Second, both the method by using FP etalon and triangular current modulation and the method by using fiber optic beam splitter and square-wave modulation will be investigated in detail. Last, the multi-channel self-mixing systems will be established to measure the three-dimensional fluid velocity and displacements of several points. The fundamental principle of multi-channel self-mixing effect will be summarized according to the theoretical and experimental results. The work is the theoretical and technological basis to realize sub-micron particles monitoring. It is hoped to promote innovation and technological development of the laser self-mixing technique by this work.
激光自混合(LSM)技术相对于传统的干涉测量技术具有结构简单、紧凑、易准直等优点。通常单套LSM系统仅能获取一维速度等信息,难以满足复杂流场内纳米级颗粒物的三维流速灵敏快速监测需求。为此,本项目提出多种简便可行的基于多通道LSM效应的高分辨率多维流速和多点物理量测量方法,解决多通道LSM信号相互耦合时三维流速难以提取等问题。.本项目将从理论分析着手,基于Lang-Kobayashi理论建立多通道激光反馈下的LSM理论模型,模拟分析激光波前、频率等参数与自混合信号的影响关系;提出基于三角波电流调制和光纤分束、基于方波电流调制和FP标准具分光的多通道LSM测量方法,系统性分析并验证光束波前、光频率、调制幅度和频率等对自混合信号的影响;建立多通道LSM传感系统,实现三维流速和多点位移的准确测量。最后结合理论模拟和实验研究结果,建立较完善的多通道LSM理论,推动LSM测量方法革新和技术发展。

结项摘要

激光自混合(LSM)技术相对于传统的干涉测量技术具有结构简单、紧凑、易准直等优点。通常单套LSM系统仅能获取一维速度等信息,难以满足复杂流场内纳米级颗粒物的多维流速灵敏快速监测需求。.本项目的主要研究内容包括,多通道光反馈下激光自混合理论,系统参数对激光自混合信号的影响;多通道激光自混合测量方法;搭建实验平台,分析多通道激光自混合信号的变化规律,实现多通道激光自混合信息传感。取得的重要成果和数据如下。.1)建立多通道光反馈下激光自混合理论模型,理论分析和数值模拟了不同激光器参数条件下的自混合信号变化特征,分析激光自混合信号随激光波长、激光器腔长、工作物质折射率的变化规律。.2)建立了多套多通道激光自混合传感系统,实现了角度和振幅、速度和位移、多维速度的同步测量,实现了矩形管道层流流速分布的准确测量;具体实现了0.990°到1.029°的角度范围和0到3000mVpp的振动范围,角度和振动测量误差分别优于12.1%和1%,测量精度可达387.5nm;实现了0.016到0.47m/s的速度范围和1到23mm的位移范围,速度和位移误差分别优于5.3和9.8%;得到了矩形管道层流流速分布,实验测量的流速与理论流速值偏差在3%以内。.3)已发表SCI/EI论文11篇,申请发明专利3项(已授权2项),已培养博士1名、硕士2名。.本项目的研究工作,有助于深刻理解多通道反馈下激光自混合效应机理,为高空间分辨率的多维流速和多点位移等测量领域奠定理论与技术基础,具有重要的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
All-Fiber Configuration Laser Self-Mixing Doppler Velocimeter Based on Distributed Feedback Fiber Laser.
基于分布式反馈光纤激光器的全光纤配置激光自混合多普勒测速仪
  • DOI:
    10.3390/s16081179
  • 发表时间:
    2016-07-27
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu S;Wang D;Xiang R;Zhou J;Ma Y;Gui H;Liu J;Wang H;Lu L;Yu B
  • 通讯作者:
    Yu B
Self-mixing effect inside the fiber ring laser with different fiber-ends
不同光纤端头的环形光纤激光器内部自混合效应
  • DOI:
    10.1016/j.optlastec.2013.09.018
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    Optics and Laser Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Gui, Huaqiao;Liu, Jianguo;Lu, Liang;Yu, Benli
  • 通讯作者:
    Yu, Benli
Influence of external objects scattering property on self-mixing signal inside fiber laser
外界物体散射特性对光纤激光器内部自混合信号的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ijleo.2013.10.045
  • 发表时间:
    2014-05
  • 期刊:
    Optik
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhou, Jianxi;Gui, Huaqiao;Lu, Liang;Yu, Benli
  • 通讯作者:
    Yu, Benli
Self-Mixing Fiber Ring Laser Velocimeter With Orthogonal-Beam Incident System
具有正交光束入射系统的自混合光纤环激光测速仪
  • DOI:
    10.1109/jphot.2014.2311452
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Gui, Huaqiao;Liu, Jianguo;Lu, Liang;Yu, Benli
  • 通讯作者:
    Yu, Benli
Simulation of laser internal cavity length and refractivity dependence of self-mixing interference velometry
自混合干涉测速的激光内腔长度和折射率依赖性的模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Optik
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Lu, Anli;Wang, Huanqin;Lu, Liang;Lu, Yihuai
  • 通讯作者:
    Lu, Yihuai

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  • 通讯作者:
    Wang Xiuli Gui Huaqiao Lu Yihuai Liu Jianguo Wang
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  • 通讯作者:
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    曹阳阳;王焕钦;秦飞虎;桂华侨;刘建国;余同柱;孙强;吕亮;王杰;程寅
  • 通讯作者:
    程寅

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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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