紫外光非直视通信研究进展

紫外光技术在军事和民用领域有着广泛的应用,如空间探测、紫外光制导、紫外干扰、电晕放电检测和军事通信等领域。文章从紫外光的单次和多次散射出发,介绍了紫外光通信的国内外进展,分析了紫外光通信中的不同链路情况,针对非直视链路紫外通信的脉冲展宽效应和大气湍流影响进行了探讨,总结了紫外光Ad Hoc网络,最后对紫外光通信的发展进行了展望。

紫外光谱结合BP神经网络算法建立食用油掺伪煎炸油的快速鉴定模型

为建立一种快速食用油掺伪煎炸油检测方法,采用紫外光谱法鉴别其掺伪,本研究选取大豆油、玉米油和葵花籽油为代表分别煎炸,在纯油中掺入相应煎炸时间0~6 h及掺假梯度0%~90%的煎炸油制备掺伪油样,进行紫外光谱及二阶导数预处理,经处理后的光谱特征峰与BP(Backpropagation)神经网络算法结合建立食用油掺伪煎炸油模型,对掺入煎炸油类别、煎炸时间和煎炸油含量进行鉴别分析。结果表明二阶导数预处理后掺伪煎炸油的光谱特征峰中大豆油为446、462 nm、玉米油为268、274 nm、葵花籽油为280、288 nm,根据其特征峰位与峰值建立Levenberg–Marquardt算法(LMA)、动量梯度下降法(MGD)及弹性梯度下降法(EGD)掺伪模型识别率分别为98.15%、91.67%、95.52%。

无线紫外光MIMO通信系统信道容量估算方法

无线紫外光通信系统易受大气散射等因素的影响,导致通信信道容量估算准确率较低。为此,提出一种无线紫外光多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)通信系统信道容量估算方法。根据信道特征,构建无线紫外光MIMO通信系统的信道容量估计模型,获取无线紫外光的单次散射传输特性,利用符号补码式的方法改进空时编码,设定高级检测器中符号的接收能耗,使每个符号保持在标准功率数值范围内,完成通信系统信道检测式编码。根据不同发射角和接收角计算无线紫外光通信的路径损耗比,通过泊松随机分布获得最终通信系统信道容量的估算结果。实验结果表明,所提方法的传输速率可高达8 Mbps,误码率始终低于10-3bit/s,估算准确率在90%以上,估计时间低于4 ms,估算效果好,可为通信行业发展提供理论依据。

紫外光谱结合人工神经网络识别不同品种红薯淀粉

为了识别不同品种红薯淀粉,建立紫外光谱的红薯淀粉品种识别模型。采用单因素试验优化提取条件,对不同品种红薯淀粉提取液进行紫外光谱扫描,将原始光谱数据预处理后进行主成分分析,比较不同数据处理方法区分品种的效果,并进行聚类分析,利用人工神经网络建立识别模型。结果表明:最佳提取溶剂为甲醇,最佳超声时间为20 min;紫外光谱图有相似的吸收峰,但吸光度存在差异;以小波降噪后一阶求导处理数据进行主成分分析的品种识别效果最好。建立的人工神经网络识别模型对13个品种预测的准确率为100%。因此,紫外光谱结合人工神经网络模型可作为红薯品种淀粉快速、准确识别的新方法。

Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co_(3)O_(4)种子层和Co_(3)O_(4)薄膜,再在Co_(3)O_(4)薄膜上水热生长Fe_(2)O_(3)纳米棒,获得了高质量的Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料。通过改变Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe_(2)O_(3)组分的含量。结果表明,Fe_(2)O_(3)纳米棒覆盖在呈网状结构的Co_(3)O_(4)薄膜上,随着Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度即Fe_(2)O_(3)组分含量的增加,Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10^(10)Jones)。

紫外光辅助MnFe_(2)O_(4)@活性炭活化过硫酸盐降解盐酸四环素

通过水浴-逆共沉淀法制备磁性催化剂MnFe_(2)O_(4)@AC(MFA),并对其结构和磁性进行了系统表征。结果显示,MnFe_(2)O_(4)纳米颗粒包覆在活性炭(AC)表面,构成了多级孔结构。MFA较AC基体材料的比表面积有所下降,但仍高达176 m^(2)·g^(-1),平均孔径为8.49 nm。MFA的比磁化强度高达38.92 emu·g^(-1),可利用外磁场实现高效固液分离。以MFA为催化剂,在紫外光辅助下活化过硫酸氢钾(PMS)降解盐酸四环素(TC)。研究表明,在紫外光辐照下MFA/PMS体系对TC降解率能够达到97.70%,是无紫外光照射体系的1.2倍;共存阴离子、药剂制度、TC初始质量浓度等因素对系统的催化性能具有显著影响。循环5次之后,降解率仍可达到82.76%。自由基猝灭实验表明,超氧自由基(·O_(2)^(-))和单线态氧(^(1)O_(2))是紫外光辅助MFA/PMS高级氧化体系中的主要活性氧。机理分析表明,MFA的高吸附性为催化降解提供了良好的基础,紫外光辐照和MFA/PMS高级氧化体系的协同效应可显著提升活性基团的生成效率,从而促进了有机分子的降解。

紫外光对不同埋藏环境丝织品的劣化影响研究

利用扫描电镜、傅立叶红外、热重分析、氨基酸分析等现代分析技术对紫外光照下模拟不同埋藏环境丝织品的劣化差异进行探究,结果表明:紫外光照射使丝织品表面产生脆性断口、黄度值增加、断裂强力下降、无规卷曲/β-折叠含量比值上升、热最大分解速率温度下降,酪氨酸、大侧基氨基酸的含量减少。紫外光对不同埋藏环境丝织品的劣化影响各不一样,其中对有氧埋藏环境和碱埋藏环境丝织品的破坏更严重。因此博物馆馆藏丝织品保存条件的选择应当根据埋藏环境差异进行细化,对有氧环境和碱环境出土丝织品要格外注意紫外光防护。此外,丝织品的热最大分解速率温度的下降与紫外光照射时间呈线性关系,可以用于量化评估丝织品的劣化程度。

无线紫外光中继协作无人机集结编队方法

为了解决无人机集结编队时机间通信易受强电磁干扰问题,采用紫外信标模型完成集群无人机的信息交互,从而实现集结定位,将一致性理论与无线紫外光虚拟势场避障法相结合,在空中集结时使无人机编队的飞行姿态、航向角以及速度保持一致,以跟随无人机作为中继节点,提升相邻无人机发现概率,提高编队队形准确性;同时提出无线紫外光通信协作无人机中继集结编队方法,实现了无人机编队快速准确形成期望编队队形。结果表明,所提方法使得无人机四边形编队、五边形编队、六边形编队的通信可靠性分别提升了7.69%、9.41%和10.0%。该研究为无人机编队集结方法和无人机编队中的机间通信提供了一定的理论参考。

无线紫外光与射频混合链路中继协作方案性能分析

将无线紫外光通信与传统射频通信进行优势互补结合,针对双链路异构组网时的中继协作混合传输问题,采用建模与数值计算分析的方法,对比分析了不同策略和参数条件下系统的中断概率和误码率性能。基于无线紫外非直视散射信道和射频无线衰落信道的各自特点,建立了描述双链路并行传输中继与协作问题的模型,给出了3种典型情况下的传输策略。通过理论分析和数值计算的方法,给出了不同策略下混合链路中继的中断概率和误码率表达式,并在不同信道参数条件下对系统性能进行了对比分析。研究结果表明,相比于无线紫外光单链路传输,混合链路的中继协作策略在不同距离和不同参量条件下获得更低的系统中断概率。在误码率为1×10^(-6)条件下,双链路中继传输可以在不同湍流强度和不同莱斯因子情况下可获得约0.4~6.1 dB的信噪比增益改善。

改进粒子群算法的紫外光协作多无人机任务分配方法

为了解决无人机协同作战问题,需要将多任务分配给多个无人机。利用无线紫外光实现强电磁干扰环境下无人机机间隐秘信息传输,提出一种改进粒子群算法的多无人机任务分配方法,综合考虑无人机执行任务所付出的威胁代价、航程代价以及完成任务的时间差,结合压缩因子和差分进化思想解决粒子群优化算法容易陷入局部最优的问题。仿真结果表明,改进粒子群算法相较于传统粒子群算法在不同无人机和任务数量比下的任务分配平均成功率提高了约16%,算法在收敛时的迭代次数平均减少了约4.5倍,最优适应度值平均减小了近一倍,在多无人机任务分配的实际应用中有一定的意义。

水凝胶紫外光固化建模仿真

利用COMSOL Multiphysics仿真软件对紫外光固化进行建模和仿真,探究了单体浓度、引发剂浓度和氧气浓度对紫外光固化反应速度的影响。仿真结果表明:随着单体浓度和引发剂浓度的增加,反应逐渐加快;而随着氧气浓度的增加,反应先加快而后减慢,即氧阻聚现象。通过PEGDA水凝胶紫外光固化实验验证了单体浓度与反应速度的关系。

紫外光固化接枝明胶改性可生物降解水性聚氨酯的性能研究

以聚己内酯二醇(PCL)为软段成分,丙烯酸羟乙基酯(HEA)为封端剂,制备了具有丙烯酸酯端基的水性聚氨酯(WPU)预聚体。将乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)与明胶水解缩合反应后得到的乙烯基接枝改性明胶(GH)通过共价键合的连接方式引入到WPU分子骨架中。通过紫外光固化将GH中的乙烯基和WPU预聚体中的丙烯酸酯末端连接,制备了可生物降解的WPU/GH复合材料。对WPU/GH的热性能、热失重性能及生物降解性能、降解后结晶度的变化等进行了测试和分析。结果表明,共价键合能提高WPU的成膜性能、耐水性和热稳定性。当GH含量达到10 wt.%时,WPU/GH在0.6%脂肪酶PBS溶液中的降解率达到68%,在土壤中的降解率达到56%。

UVA紫外光在植物工厂生菜生产中的适量试用研究

本文研究了在植物工厂中使用不同剂量的UVA紫外光对生菜的生长、品质和贮藏的影响。以白光为基础增加不同剂量的UVA紫外光模拟太阳光,制成了植物工厂生菜光照专用的LED灯管。试验选用了意大利生菜作为测试品种,控制植物工厂内的生长条件和采后贮藏条件,测试UVA紫外光对生菜生长、品质和贮藏的影响;结果表明,UVA紫外光照射对生菜生生长、品质和贮藏具有剂量饱和效应,只有适量的UVA紫外光照射可以促进生菜的生长,改善生菜品质,延晚贮藏的叶色褐变以及养分流失。这为植物工厂的光能高效利用提供理论依据,为生菜的优质高效生产和贮藏提供技术支持。

城镇排水管道CIPP紫外光固化修复技术工程应用

CIPP紫外光固化非开挖管道修复技术采用树脂体系和玻璃纤维织物组合的内衬管材料,耐腐蚀性强、强度高、抗冲刷能力强、自动化程度高、全程可视化控制、施工流程简单、效率高、施工风险低,是目前极具发展前景的非开挖修复技术。结合重庆市渝北城区环境综合治理PPP项目排水管道修复工程案例,详细介绍了CIPP紫外光固化技术原理、材料质量控制、施工工艺流程、原管道缺陷预处理、褶皱缺陷分析、施工质量控制及工程造价分析。

受阻胺光稳定剂与紫外吸收剂协同改进GPPS树脂抗紫外光老化性能研究

采用黄度指数仪、激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)和透光率雾度测定仪等研究了2种紫外光吸收剂(UV-A、UV-B)与受阻胺光稳定剂(HALS)协同使用对通用级聚苯乙烯(GPPS)树脂抗紫外光老化性能的影响。结果表明:加入HALS,UV-A,UV-B均可有效抑制GPPS树脂因紫外光老化作用而发生降解。在紫外光环境下,紫外光吸收剂(UV-A,UV-B)对样品抗紫外老化性能的提升效果均优于HALS,其中,UV-A最优。HALS与2种紫外光吸收剂(UV-A,UV-B)复配时均表现出良好的抗紫外光老化协同作用。

紫外光引发Fenton氧化技术协同去除造纸中段废水COD_(Cr)的性能研究

对紫外光引发Fenton氧化技术协同处理造纸中段废水COD_(Cr)进行了研究,探究反应时间、FeSO_(4)·7H_(2)O浓度、H_(2)O_(2)浓度、pH值、紫外光强度等因素对COD_(Cr)去除效率的影响。实验结果表明,在反应时间80min,FeSO_(4)·7H_(2)O浓度0.6 mol/L,H_(2)O_(2)浓度0.3 mol/L,pH值为4,以及紫外光强度为14 mW/cm^(2)的最优条件下,该技术能够实现造纸中段废水74%的COD_(Cr)去除率。紫外光引发Fenton氧化技术能够有效促进Fenton氧化反应中·OH自由基的生成,提高造纸中段废水的COD_(Cr)去除效率。

紫外光引发制备PAA/CMC高吸水树脂及性能研究

以羧甲基纤维素钠(CMC)为骨架,通过紫外光引发聚合将单体丙烯酸(AA)接枝到CMC骨架上,合成PAA/CMC高吸水树脂。采用单因素实验法优化并确定了具有最高吸水能力的树脂的最佳制备条件。结果表明,合成树脂的最优条件为:CMC用量为0.05 g,AA质量浓度为0.48 g/mL,中和度为40%,引发剂和交联剂的用量分别为AA质量的0.3%和0.05%,反应时间55 min。所制备的高吸水树脂在蒸馏水中的最大吸水倍率为1281.21 g/g,在生理盐水中的最大吸水倍率为69.42 g/g。采用红外、热重以及扫描电镜对树脂的结构进行表征。结果表明,该制备方法成功合成了PAA/CMC高吸水树脂,其具有较好的热稳定性,树脂表面有明显的褶皱结构,具有吸水速率快、保水性好等特点。

极紫外光源及高荷态离子诱导下甲烷的脱氢通道碎裂机制

CH_(4)广泛存在于行星大气之中,研究CH_(4)的解离动力学对了解宇宙中气体演化的过程具有重要的价值.目前,CH_(4)^(2+)→CH_(3)^(+)+H^(+)碎裂通道已被大量研究,但针对该通道的解离机制的解释尚存在一定争议.本实验利用高分辨反应显微成像谱仪,开展了25—44 eV的极紫外(extreme ultraviolet,XUV)光电离实验及1 MeV Ne^(8+)与CH_(4)的碰撞实验.通过符合测量得到了CH_(3)^(+)和H^(+)两种离子的动能,重构了两体解离的动能释放(kinetic energy release,KER),并研究了CH_(4)^(2+)解离产生CH_(3)^(+)+H^(+)解离路径下的碎裂动力学过程.在光电离实验中,观测到KER谱上存在4.75 eV和6.09 eV两个峰,结合前人的工作及XUV的能量范围,对每个峰的机制归属进行讨论.特别是4.75 eV峰,分析认为可能来自于CH_(4)^(2+)直接解离机制的贡献.另外,在1 MeV Ne^(8+)离子碰撞实验中,可观测到3个KER峰,将每个峰的分支比与以往的实验结果进行对比,未发现速度效应对KER谱的显著影响.

铁电效应调控的高性能p-NiO/i-BaTiO_(3)/n-ITO自供能紫外光电探测器

近年来,自供能的紫外光电探测器由于无需任何外部偏压即可工作而成为军事和民用领域的研究热点。其中,钛酸钡(BTO)作为一种宽禁带铁电材料,拥有良好的铁电、压电和热电性能,可以产生本征自发极化场来分离光生载流子,从而实现自供能紫外光电探测。到目前为止,基于BTO的自供能光电探测器已经取得了巨大进展,然而,除了使用高质量的单晶材料外,所报道的器件往往表现出低响应度(10^(-8)~10^(-7) A·W^(-1))。本文利用低成本的射频溅射技术,制造了一种高性能的NiO/BTO/ITO p-i-n异质结构自供能紫外光电探测器。通过将BTO的铁电去极化场和p-i-n结的内建电场耦合,能有效提高光生载流子的分离和迁移。因此,该器件在正极化态下255 nm波长紫外光照射下的响应度可以达到3.4×10^(-5) A·W^(-1),远远高于其他已报道的基于非晶态和陶瓷BTO制备的紫外光电探测器。此外,该器件具有0.3 s/0.4 s的快速响应时间。本工作为提高BTO光电探测器的性能提供了一种新的策略。

Al掺杂ZnO纳米线阵列紫外光探测器特性

采用简便水热法,在具有叉指图案的氟掺杂氧化锡导电玻璃基底上,生长出几种Al掺杂浓度ZnO纳米线阵列,Al/Zn原子比分别为0%(未掺杂)、0.5%、1%、2%和4%。实验结果显示:所有样品均为六方纤锌矿结构,Al掺杂ZnO纳米线沿近似垂直基底表面方向生长,形成良好取向阵列。并且用这些Al掺杂ZnO纳米线阵列作为光敏层,制备了五种紫外光探测器,系统研究了器件性能。经分析,所有器件对365 nm紫外光表现出良好响应。1%Al掺杂ZnO纳米线阵列紫外光探测器具有最佳性能,在365 nm波长处,该探测器响应度、比探测率、灵敏度、外量子效率、响应时间和衰减时间分别为6180 mA/W、1.51×10^(12)Jones、83.2、6090%、4.12 s和14.45 s。该研究证实在ZnO纳米线阵列中进行适量Al掺杂,可有效提高其紫外光探测器性能。