SOI高压LDMOS器件氧化层抗总电离剂量辐射效应研究

绝缘体上硅(SOI)高压横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件是高压集成电路的核心器件,对其进行了总电离剂量(TID)辐射效应研究。利用仿真软件研究了器件栅氧化层、场氧化层和埋氧化层辐射陷阱电荷对电场和载流子分布的调制作用,栅氧化层辐射陷阱电荷主要作用于器件沟道区,而场氧化层和埋氧化层辐射陷阱电荷则主要作用于器件漂移区;辐射陷阱电荷在器件内部感生出的镜像电荷改变了器件原有的电场和载流子分布,从而导致器件阈值电压、击穿电压和导通电阻等参数的退化。对80 V SOI高压LDMOS器件进行了总电离剂量辐射实验,结果表明在ON态和OFF态下随着辐射剂量的增加器件性能逐步衰退,当累积辐射剂量为200 krad(Si)时,器件的击穿电压大于80 V,阈值电压漂移为0.3 V,器件抗总电离剂量辐射能力大于200 krad(Si)。

100 V SOI厚栅氧LDMOS器件设计与优化

基于高压模拟开关需求,对100 V绝缘体上硅(SOI)厚栅氧横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件开展研究。利用仿真软件,研究了该LDMOS器件的结构参数,包括漂移区长度、漂移区掺杂剂量、多晶硅栅场板长度对LDMOS器件击穿电压的影响。采用沟道离子补偿注入的方法,通过控制沟道区调整沟道区硼离子注入剂量,调节器件的阈值电压,同时通过优化N阱区(N-well)注入窗口长度改善器件的饱和电流。

滩涂土壤离散元接触模型优化与现场铲削试验

为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性(moist elasto-plastic adhesion,MEPA)模型。通过模拟活塞拔出试验,结合Plackett-Burman试验筛选出影响标定指标的显著参数,完成接触模型参数标定。搭建了铲削试验平台进行现场铲削试验,对比分析了MEPA模型、JKR模型、EEPA模型以及Bonding模型的土壤特性表征效果。试验结果表明,在铲削阻力方面,MEPA模型较JKR模型、EEPA模型和Bonding模型的仿真精度分别提升约65.957%、74.206%和59.326%;相较于现场试验结果,MEPA模型的堆积厚度与侧边距相对误差分别为5.598%和6.362%,两者均保持在10%以内,能够较好地模拟滩涂土壤,对滩涂工作装置的工况模拟和优化设计具有重要意义。

旱地蔬菜钵苗自动移栽机栽植性能试验

为了提高蔬菜苗机械化移栽作业效率,实现旱地蔬菜钵体苗移栽自动化,研制了旱地蔬菜钵苗自动移栽机,主要由椭圆-不完全非圆齿轮行星系旋转式取苗机构、横向纵向间歇送苗机构、偏心圆盘吊杯式栽植器、动力传递系统等组成。为了获得该机的作业性能,以苗龄35 d的钵体番茄苗为移栽对象,分别在栽植频率45、60、75、84株/min时进行低速移栽试验,以96株/min的栽植频率进行高速移栽试验,按照机械行业标准JB/T 10291-2013《旱地栽植机械》测定了株距变异系数、漏栽率、栽植深度合格率、栽植合格率,参照农业行业标准NY/T 1924-2010《油菜移栽机质量评价技术规范》测定了直立度合格率。田间试验结果表明,在栽植频率为45~96株/min范围内,株距变异系数、漏栽率随栽植频率增加而略有增大,其平均值分别为6.6%~8.9%、1.7%~2.8%,栽植深度合格率、直立度合格率、栽植合格率随栽植频率增加略有下降,其平均值分别为97.5%~98.9%、96.7%~97.8%、91.1%~94.7%,株距变异系数、漏栽率、栽植深度合格率、栽植合格率均达到机械行业标准要求,直立度合格率也达到农业行业标准中的规定值。旱地蔬菜钵苗自动移栽机送苗机构、取苗机构、栽植器、整机行走配合协调,能够自动完成送苗、取苗、植苗、覆土等钵苗体移栽工序,作业性能良好。

不同含水率与静置时间下滩涂土壤流变特性试验

为了研究贝类养殖的滩涂土壤的流变属性和结构稳定性,采用旋转流变仪对不同含水率和不同静置时间的滩涂土壤进行了流变试验,通过单因素试验研究了各因素对滩涂土壤流变特性的影响,并分析了土壤剪切过程中的变化机理。同时,通过Response Surface Methodology中的Central Composite Design试验建立了屈服应力与含水率和静置时间之间的数值模型,并比较了含水率和静置时间对屈服应力产生的影响。结果表明:1)剪切过程中滩涂试样经过了弹塑性阶段、固液转化阶段和流体阶段,滩涂土壤表现出了静置时间越长,固液转化阶段就越长的性质,且剪切过程中表现出剪切稀化的性质。2)静置时间的增加会导致整体剪切应力和屈服应力同时增加,含水率的增加会导致整体剪切应力和屈服应力的降低,且滩涂土壤存在一个含水率分界点,此含水率分界点在64.5%~67.0%之间,当超过这个含水率分界点的试样的静置时间超过31 h时,试样的屈服应力基本不会再发生较大的波动,大小在2240~4380 Pa之间,此外,静置时间在0~53 h之间且含水率在62.0%~69.5%之间的试样的屈服应力在1870~5410 Pa之间。3)含水率对屈服应力的影响比静置时间的影响更加显著,模型的R^(2)为0.9534,并且在验证试验中,屈服应力的测量值与预测值之间的误差在15.0%以内,都说明了数值模型的可靠性。研究定性和定量地表征了滩涂土壤的流变特性,为滩涂贝类采收机械的研发和优化提供参考。

温室地下蓄热系统蓄热和加温性能

针对温室地下蓄热系统热量损失大、系统运行效率低的缺点 ,设计了一种新型温室地下蓄热系统 ,测试了蓄热与加温时进出口空气温度、湿度、换热管道出口处流速、土壤温度。试验结果表明 ,系统蓄热与加温时空气流经换热管道温度、焓值变化明显 ,平均蓄热热流密度为 2 3～ 81W/ m2 ,平均加温热流密度为 82～ 96 W/ m2 ,能够明显提高苗床温度 ,蓄热量与加温热量均是系统消耗电能的 10倍以上 。

蔬菜钵苗高速移栽机吊杯式栽植器参数优化

为了获取高速状态下蔬菜钵苗移栽机吊杯式栽植器的最佳工作参数,设计了移栽参数可调的栽植器试验台,并进行了钵苗移栽土槽试验。采用二次正交旋转中心组合设计法,以移栽速度、特征参数和吊杯倾角为影响因子,以直立度合格率、株距变异系数和栽植深度合格率为响应值,利用SAS 9.1软件进行回归分析和响应曲面分析,探究单因子及交互因子对响应值的影响效应,并结合非线性优化计算方法,对栽植器的结构参数和工作参数进行优化计算。结果表明:在满足栽植频率大于90株/min的高速移栽状态下,各因子对直立度合格率的影响贡献由大到小为吊杯倾角、特征参数、移栽速度;对株距变异系数的影响贡献由大到小为移栽速度、特征参数、吊杯倾角;对栽植深度合格率的影响贡献由大到小为移栽速度、吊杯倾角、特征参数。优化所得栽植器最佳参数条件:移栽速度为0.47 m/s、特征参数为1.18、吊杯倾角为87°,此时理论最优值为直立度合格率98.01%、株距变异系数5.93%、栽植深度合格率89.25%,优化后验证试验表明直立度合格率为96.6%,株距变异系数为6.1%,栽植深度合格率为87.8%,试验结果与理论结果一致,所建立的回归模型合理;优化后直立度合格率、栽植深度合格率较优化前分别提高5.8、3.6个百分点,也高于国家和行业标准规定的指标值。

冷等离子体处理对水稻种子萌发的影响

为提高水稻种子的萌发性能,利用冷等离子体处理机分别以空气、氦气为真空室环境介质,以60、70、80、90和100 W的处理功率对浙优023、秀水134和浙优6326 3种水稻种子进行处理,并进行发芽试验。结果表明,在60～100 W的处理功率范围内,冷等离子体处理对水稻种子的萌发具有明显的促进作用,与未经任何处理的对照组相比,以空气、氦气为处理介质3种水稻种子的发芽势、发芽率分别可提高1.75%～13.5%、1.0%～8.75%;以空气为处理介质,浙优023、秀水134、浙优6326水稻种子的较佳冷等离子体处理功率分别为90、100和80 W;以氦气为处理介质,秀水134、浙优6326水稻种子的较佳处理功率为60 W,但浙优023水稻种子不宜以氦气为介质进行冷等离子体处理。

“击穗气吹式”杂交水稻制种授粉机授粉管优化与试验

为克服人工授粉效率低、花粉分布均匀性差等缺点,实现杂交水稻制种机械化授粉,该文设计并试制了击穗-气吹式杂交水稻授粉机,利用CFD数值仿真技术对该机气吹嘴式和气吹孔式2种授粉管的气流场分布进行数值模拟,测试了不同流量下授粉管各吹气孔流速;然后进行田间授粉试验,采用重力玻片法检测了授粉机授粉与人工授粉时花粉分布。结果表明,在相同进气口速度条件下,吹孔式授粉管外部分气吹孔气流倾斜,授粉管外侧存在气流未达到的死区;气嘴式授粉管外侧各气吹嘴气流方向基本一致,可为气流授粉提供均匀稳定的气流场,吹嘴式授粉管是较理想的授粉管型式;在进气口风速为5.4、10.0和13.5 m/s时,吹嘴式授粉管各气吹嘴出口气流速度的模拟与实测值沿授粉管的变化趋势一致,气吹嘴出口气流速度模拟值与实测值的平均误差分别为2.14%、2.40%和3.43%,气流沿授粉管分布的均匀性变异系数分别为14.76%、15.93%和16.31%。田间授粉试验表明,在气吹嘴出口平均流速为7.3 m/s时,该机的每行花粉量及各母本行花粉量分布的均匀性上均优于人工授粉,授粉效率高于人工授粉法,为杂交水稻制种机械化授粉提供了实用机型。

温室地下蓄热系统换热特性研究

针对现行温室地下埋管式换热系统结构的缺点 ,为充分利用地下蓄热 ,提高地温和夜间环境温度 ,设计了一种新型温室地下蓄热系统。测定了系统蓄热与放热时进出口空气温度、湿度与换热管道出口处空气的流速。试验结果表明 ,温室地下蓄热系统蓄热和放热时进口空气与出口空气的温度差、焓差较大 ,其差值随系统运行时间降低 ,白天蓄热量与夜间释放热量大于系统消耗的电能 ,蓄热时运行时间不宜大于 4.5h。

蔬菜穴盘苗自动补苗试验台穴孔定位与缺苗检测系统

为了精确获得蔬菜穴盘育苗空穴信息并为自动补苗提供依据,研制了蔬菜穴盘苗自动补苗试验台。利用该试验台获取了苗龄25、35 d的拟南介穴盘苗彩色图像,对彩色图像依次进行灰度化处理、Otsu阈值分割得到幼苗和穴盘二值图;对幼苗二值图进行开运算去除噪声,提取出幼苗特征图像;将穴盘二值图去除幼苗图像并去除噪声获得穴盘特征图像,依据穴盘特征图像分别在行、列上的像素统计峰值、峰宽及穴盘规格化结构,精确确定了穴孔边界;对穴孔内幼苗图像像素统计以判定是否空穴,结果表明:25、35 d拟南芥穴盘苗有苗穴孔与无苗穴孔内像素统计值差异极显著,空穴、有苗穴判断正确率均为100%,为穴盘苗空穴自动补苗提供了精确的幼苗信息与穴孔位置。

基于电子舌的白酒检测与区分研究

白酒是重要的饮品,为了对不同品牌与档次的白酒进行等级区分,测试了市售的同一档次不同品牌的银剑南、泰山特曲、茅台国典白酒和同一品牌不同档次的伊力特曲、伊力特(五年陈)、伊力老陈酒(十年陈)白酒对α-Astree电子舌传感器的响应信号,并采用主成分分析法、判别因子分析法对响应信号分析。结果表明,电子舌传感器对同一档次不同品牌的银剑南、泰山特曲、茅台国典白酒的响应信号有明显区别,对同一品牌不同档次的伊力特曲、伊力特(五年陈)、伊力老陈酒(十年陈)的响应信号变化较小;主成分分析法和判别因子分析法既能够区分同一档次不同品牌的银剑南、泰山特曲、茅台国典白酒,也能够区分同一品牌不同档次的伊力特曲、伊力特(五年陈)、伊力老陈酒(十年陈)白酒,且判别因子分析法的区分效果优于主成分分析法。

温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热效果影响

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热增温效果及对温室温度与湿度环境的影响,分别测试了该系统换热管道以不同空气流速蓄热时换热管道进出口空气温度和湿度、地坪温度以及相邻无蓄热系统温室内的气温、土壤温度和室外温度。结果表明,白昼晴朗时,当换热管道内空气以流速0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8 m/s进行蓄热时,地坪温度均高于相邻无蓄热系统温室内的土壤温度,平均温差分别为0.8、1.1、3.1、3.9、4.3、5.6℃,系统蓄热效果随换热管道空气流速增加而增强。在系统换热管道内空气流速以0.6~2.8 m/s蓄热时,温室内热空气流经换热管道温度明显降低,使蓄热温室内的气温低于相邻温室气温0.1~0.6℃,但蓄热温室气温在常见温室栽培作物所需的适宜温度范围内,换热管道以不同空气流速蓄热对温室的温度环境影响较小。

温室地下蓄热系统换热管道流速分布与蓄热性能研究

基于作物幼苗期对气温与土壤温度的要求,设计了一种新型地下蓄热系统,对影响换热管道内热量交换的主要因素——空气流速进行测试.结果表明,空气流量在各换热管道内分布均匀,且管内空气流动呈紊流状态,有利于增强空气与管壁间的对流传热;理论分析可知,该蓄热系统能够贮存大量热能,且蓄热量大于其消耗的电能,节能效果明显.

气吸式水稻育秧整盘播种机吸孔流场模拟与播种试验

以2BZQZ-300型水稻育秧播种机播种气室为研究对象,建立了不同孔径吸孔的局部吸种模型,运用Fluent软件对吸孔在空载工况、种子被横向和纵向吸附的负载工况时吸孔周围流场特性进行数值模拟,对其播种性均匀性进行了验证试验。结果表明:在空载和负载时,气室下部吸孔的上下负压区相对压力分布均匀,气室内吸孔之间的气流没有明显干涉;种子被横向和纵向吸附时,种子表面的气流主要集中于吸孔与种子间;随着吸孔直径增加,种子表面的有效受力面积基本呈线性增加,种子被横向吸附时有效受力区域的相对压力随孔径增加明显升高,而种子被纵向吸附时有效受力区域的相对压力变化较小,种子被横向吸附时受到的表面力明显高于纵向吸附时的表面力,有利了提高吸种率和携种稳定性。播种试验表明,播种后水稻种子在秧盘内分布均匀,总体播种均匀性系数为94.9%。

空气流速对温室地下蓄热系统加温时热湿传递的影响

为确定温室地下蓄热系统换热管道空气流速对其加温运行时热量交换和水蒸气迁移的影响,测试了该系统以不同换热管道空气流速蓄热后,夜间加温时换热管道进出口空气温度与湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气的含湿量、焓、蓄热功率。结果表明,在冬季晴朗的天气下,系统以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8 m/s的换热管道空气流速白昼蓄热后,夜间以与蓄热时相同的空气流速加温时,温室内低温高湿空气流经换热管道后,温度、焓显著增加,相对湿度明显降低,加温功率随换热管道流速增加而增加,平均加温功率分别达1.0、1.6、3.2、6.4、7.2、7.7 kW;当换热管道空气流速小于2 m/s时,加温效果不显著;当换热管道空气流速大于2.5 m/s时持续加温能力差;在满足作物夜间生长所需温度条件时,应以2.0 m/s的换热管道空气流速加温。

优秀历史建筑保护的基本原则

本文系优秀历史建筑保护的系列论文之一,重点介绍了优秀历史建筑的定义、面临的问题和保护的基本原则,这些基本原则在后续的论文中还将结合专题进行深入讨论。

双层覆盖温室地下蓄热系统保温效果试验

针对温室加温能耗大的突出问题，设计了双层覆盖温室地下蓄热系统。测试了冬季夜间保温时温室内外温度、湿度，计算了达到同样环境温度时燃煤热水锅炉加温所需能耗及燃料成本。结果表明，在冬季白昼为晴天、多云、阴天时，双层覆盖温室地下蓄热系统蓄热后，夜间保温时温室内温度分别高于外界温度5．1～9．8℃、4．8～6．9℃、4．2～6.4℃，室内外平均温差分别为6．9℃、5．4℃、5．3℃，其能耗费用低于燃煤热水锅炉加温费用，系统具有良好的保温性能，节能效果明显。

温室地下蓄热系统温度的分布试验

设计了温室地下蓄热系统,并测试了系统冬季白昼蓄热与夜间加温时温室内空气温度、地坪温度。结果表明,系统蓄热时,温室内纵向最大气温差为1.9℃,地坪温度沿温室横向、纵向变化幅度小,且随着蓄热过程的进行,气温、地温趋于一致;加温时,温室内纵向最大气温差为0.8℃,地坪横向、纵向最大温差分别为0.6℃、1.9℃,温度分布均匀。

碰撞气吹式杂交水稻授粉机结构与参数优化

为实现杂交水稻制种辅助授粉机械化,试制了碰撞气吹式杂交水稻制种授粉机。利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值仿真技术对直径为50、55、60、65、70 mm的授粉管气吹孔气流速度进行数值模拟,结果表明,管径为60 mm授粉管的气吹孔气流速度实测值与模拟值相近且变化趋势一致,沿授粉管分布均匀。对气吹孔与击穗绳间距为50、100和150 mm的碰撞气吹式杂交水稻授粉机在气吹孔平均气流速度为9.35、11.82和15.07 m/s时进行田间授粉,结果表明:用该授粉机授粉后杂交水稻父本侧4行母本接收的花粉量和花粉分布均匀性均明显优于人工拉绳授粉;随着气吹孔与击穗绳间距和气吹孔平均气流速度的增加,4行母本接收的花粉总量增加,但当气吹孔与击穗绳间距增加至100~150 mm、气吹孔平均气流速度增加至11.82~15.07 m/s后,花粉量增加不明显;碰撞气吹式杂交水稻制种授粉机较佳参数为气吹孔与击穗绳间距100~150 mm,气吹孔平均流速11.82 m/s。