侵彻试验尺度效应和相似准则

利用球形空腔膨胀理论的响应函数对靶板在弹体撞击下的侵彻进行分析,并基于量纲理论建立了侵彻相似律的一般形式.通过对侵彻混凝土靶的已有实验数据进行分析,得到了不同缩比因子下,无量纲侵彻深度曲线随侵彻速度不同而发生偏转和偏移.考虑到材料的应变率效应和损伤演化,认为几何相似律对混凝土等脆性材料在抗侵彻时不成立,有必要引入材料应变率效应和损伤演化对几何相似律的修正.

基于TDLAS技术的CO在线测量平衡探测电路设计

一氧化碳（CO）是大气中分布最广和数量最多的污染物,它是不完全燃烧的产物之一,在机动车尾气和化石燃烧过程中的排放,也可能是一些材料过热时产生的分解气体,如组合电器开关中的有机绝缘材料在过热故障时产生。因此在不同应用场合进行痕量CO气体高灵敏测量具有重要意义。平衡探测光谱技术可去除激光器光源波动噪声,增大检测信号的动态范围,提高检测灵敏度。基于TDLAS技术,结合平衡探测光谱技术,设计了平衡探测电路,开展了不同CO浓度测量的实验研究,并得到测量实验系统检测下限为0.44×10^-6,其检测灵敏度比直接吸收光谱技术提高了近4.8倍。

共振X射线衍射研究高温超导Sr2CuO3.4晶体中的调制结构

为了进一步研究Sr2CuO3.4高温超导样品中调制结构与超导电性关系,本文对其调制结构形成机制提出了一种新的解释.采用同步辐射共振X射线衍射技术在Cu K边附近探测调制结构随入射光能量的变化,探测到Cu^2+,Cu^3+变价有序,并用于解释Sr2CuO3.4高温超导样品中调制结构的形成机制.实验结果表明,氧空位既占据顶角位置又存在于CuO2面内,氧空位的有序排布造成变价铜离子有序,这种有序结构与其超导电性相关.

苏家村遗址烧土样品的过火温度研究

烧土制品作为最早的人工建筑材料,使人类的居住环境得到了根本性的改善。然而,学界关于烧土建筑的成因存在人为烘烤处理、缘自火焚、废弃习俗等多种观点。通过科技手段研究烧土制品的过火温度,有助于科学分析烧土建筑的成因,探讨与之相关的建筑工艺,丰富史前建筑史研究。磁学研究表明,考古遗址中的土壤及其他沉积物在受热后新生成了磁铁矿、磁赤铁矿等强磁性矿物导致磁性显著增强,且矿物成分和磁性几乎不会再发生变化;但当重烧的温度接近或大于原始烧成温度时,样品中原始矿物的破坏或新矿物的生成,会引起矿物磁性的改变。基于这一原理,实验室内分析受热黏土的磁化率随再加热温度的变化特征,可反映烧土制品的过火温度。苏家村遗址是大汶口文化晚期至龙山文化中期早段一处重要的聚落遗址,遗址中第5层为厚约20~40 cm的红烧土层且覆盖整个遗址,推测为房屋倒塌造成的建筑垃圾堆积层或人为堆积层,出土大量烧土块。本研究利用X射线衍射分析法、X射线荧光光谱分析法和磁化率法等对苏家村遗址出土的烧土样品开展了组成及构造特征和样品的过火温度的综合分析。结果表明,苏家村遗址烧土样品中的白灰层中人为地添加了白色陶土原料,土层中有意地添加了植物残骸作为羼和料,推测是为加强坯体的强度和粘结度的草筋泥,与该样品可能为房屋倒塌造成的建筑垃圾堆积的推测一致;烧土样品属于人为烧制,其等效过火温度区间为600~700℃;烧土内部未出现玻璃化,结构疏松,抗压强度较低,在制定烧土遗迹保护方案时,应根据烧土的过火温度,采取针对性的保护措施,从而取得最佳保护效果。苏家村遗址烧土制品的出现,使人类建造房屋的能力和水平跃上了新的台阶,对于了解山东新石器时代晚期建筑技术具有重要意义。磁化率法适用于这一类低温烧制酥松黏土样品的过火温度研究,进一步可尝试应用于早期陶器(尤其低温陶器)的烧成温度研究。

长江中下游铜陵地区宝山岩体地球化学研究

长江中下游地区与铜金矿床有关的埃达克岩成因仍然存在分歧。对铜陵宝山地区的侵入岩和其中的包体进行了系统的矿物学、岩石学和元素地球化学研究。结果表明:(1)宝山岩体岩性变化较大,从辉石闪长岩到花岗闪长岩均有;(2)暗色基性岩常常被淡色酸性的花岗闪长岩所包裹,部分界限呈过渡状态;(3)LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明,宝山花岗闪长岩和其中的辉石闪长岩包体分别形成于(143.8±3.2)Ma(2σ,MSWD=2.3)和(142.9±2.9)Ma(2σ,MSWD=2.2),属于早白垩世;(4)宝山岩体地球化学特征表明其主体具有典型的埃达克岩特征,如较大SiO_2含量变化范围(52.88%~63.66%),高Al_2O_3含量(平均值为16.03%)、高Sr/Y(33.4~102,平均为72.9)和Sr/La比值,低Y和Yb含量、低(La/Yb)N(14.6~26.6,平均值为21.4)和K_2O/Na_2O(平均值为0.39)比值。(5)野外岩石接触关系和岩石地球化学特征表明,宝山埃达克质岩可能为岩浆混合成因,混合的两个端元分别为高硅和低硅端元。高硅端元为俯冲洋壳熔融形成的熔体并发生不同程度磁铁矿的结晶分异,而低硅端元为高Ni、Cr、V、Co的岩石圈地幔熔体。铜陵宝山岩体的地质与地球化学研究结果表明,铜陵地区中生代埃达克质岩和大规模铜金成矿作用可能形成于俯冲背景之下。

浊度干扰下硝酸盐浓度紫外导数光谱检测方法研究

硝酸盐是水中“三氮”(硝酸盐氮、氨氮、总氮)之一,是反映水体受污染程度的一项重要指标。传统“现场采样-离线分析”的硝酸盐化学检测方法操作繁琐、耗时长,难以满足现代水环境实时在线检测需求。由于硝酸根在紫外区具有很强的紫外吸收特性,并且紫外吸收光谱法具有简便快速、可实现实时在线监测等特点,近年来被广泛用于硝酸盐浓度的测量。但使用紫外吸收光谱法检测水体硝酸盐含量时,容易受到水体浊度影响,造成谱线非线性抬升,导致测量误差。目前对浊度补偿算法的研究大都用于水中COD含量的检测,对硝酸盐检测中浊度干扰去除研究较少。为此提出一种基于一阶导数紫外吸收光谱的硝酸盐浓度测量方法,该方法可以减小浊度干扰,从而提高紫外光谱快速检测硝酸盐含量的准确度。通过测量福尔马肼与硝酸钠标准溶液和它们混合溶液在190~300 nm波段的紫外吸收光谱并做一阶导数光谱处理,处理后的光谱采用Savitzky-Golay滤波进行去噪平滑处理,比较浊度与硝酸盐紫外吸收一阶导数光谱特征,分波段研究浊度对硝酸盐紫外一阶导数光谱影响,结果表明硝酸盐导数光谱在220~230 nm波段受浊度影响小;选取220~230 nm波段作为光谱分析区间,以30种不同浓度混合的福尔马肼与硝酸钠溶液作为训练样本,利用偏最小二乘算法建立硝酸盐定量分析模型,使用该建模模型预测剩下的6种不同浓度福尔马肼与硝酸钠混合溶液中硝酸盐的浓度,结果表明福尔马肼干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数(correlation coefficient, R^2)为0.994 3,预测均方根误差(root mean square error of prediction, RMSEP)为0.346 9 mg·L^-1。为进一步验证该方法的准确性与稳定性,使用该建模模型预测高岭土与硝酸钾配制的混合水样中硝酸盐的浓度,结果表明该方法对高岭土干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数 r2为0.991 5,预测均方根误差RMSEP为0.362 8 mg·L^-1。综上所述,提出的硝酸盐浓度紫外导数光谱检测方法,采用220~230 nm波段的紫外导数光谱数据,结合PLS建模,可以快速准确测量在浊度干扰下水体硝酸盐的浓度,为发展实际水体硝酸盐在线监测技术与设备提供方法基础。

近海大尺度区域二氧化碳的激光在线探测技术

陆地或海洋与大气之间的能量和物质交换的定量研究,特别是二氧化碳(CO2)交换通量的监测,对研究全球碳循环以及气候变化具有重要意义。基于直接吸收光谱技术和导数吸收光谱技术,采用收发一体式光学系统,研制了开放式CO2在线探测样机,测量区域可达到km量级。利用Allan方差分析了系统检测限,当积分时间达到100 s时,检测限为0.08×10-6。使用不同浓度的标准气体,验证了二阶导数光谱用于浓度反演方法的可行性,得到相关性为0.998。样机在深圳市生态环境监测站连续运行1个月,探测结果具有明显的日变化周期性。与安装于附近不同点位的Licor7550-CO2监测仪进行数据对比,数据变化趋势吻合,且样机稳定性更优。

离轴三反同时偏振成像仪光机设计

基于离轴三反的前置望远系统,结合分振幅同时偏振成像技术,设计了一种运用于卫星平台环境的高空间分辨率的同时偏振成像仪,能同时获取目标的斯托克斯偏振参数,为抑制海面耀光、海雾、大气辐射等干扰,提升探测目标对比度提供了一种有效手段,在进行动态目标探测方面具有明显优势。并以光学设计为输入进行详细结构设计。最后通过实验室整机性能测试,仪器的工作谱段500～700 nm,视场角8.5°×0.1°,空间分辨率为5 m@500 km,光学MTF>0.4@71.4 lp/mm,在高度角30°、反射率0.2的条件下,信噪比优于38 d B,偏振测量精度优于1%(P≤0.3),整机一阶模态195 Hz,结构能够承受发射时严苛的力学环境,具备良好的强度和刚度。整机性能满足实际使用需求。

空间外差拉曼光谱仪成像镜头光机热集成分析

便携式空间外差拉曼光谱仪集成了光学功能镜头、干涉仪组件,以及探测器和激光器等热辐射器件,因此仪器在使用过程中存在着较为复杂的热环境,环境温度变化导致光学系统性能下降。采用光机热集成分析方法,重点研究了环境温度及热辐射器件对关键器件成像镜头的性能影响。在便携式空间外差拉曼光谱仪光学和结构方案设计的基础上,建立热-结构耦合模型;仿真得到成像功能镜头内镜片的间距和面形的变化,并利用Zernike多项式拟合其变化;将拟合结果代入光学设计软件中进行成像质量评估和分析。结果表明,在使用环境温度(-10℃~40℃)范围内,调制传递函数在光谱仪截止频率76.9lp/mm处对比度均优于0.38,满足便携式空间外差拉曼光谱仪的使用要求。

分振幅型全Stokes同时偏振成像系统波片相位延迟误差分析

分振幅型全Stokes同时偏振成像仪具有实时性好、空间分辨率高、精度高等优点,有很高的应用价值.分振幅型全Stokes同时偏振成像系统利用偏振分束器、1/2波片和1/4波片将入射光Stokes矢量调制在4幅图像中,可解析入射光Stokes矢量. 1/2波片和1/4波片的相位延迟误差对Stokes矢量测量精度有着不可忽略的影响.建立了包含上述两种误差的Stokes矢量测量误差方程,分析了1/2波片和1/4波片相位延迟耦合误差对自然光、0°/45°线偏光、左旋圆偏光等典型基态入射光的Stokes矢量测量误差的影响,推导了任意偏振态的Stokes矢量测量误差的表征方法.在邦加球球面和球内选取不同偏振度的Stokes矢量作为入射光进行仿真.结果表明, Stokes矢量测量误差和偏振度测量误差均随着入射光偏振度的增大而增大.选取入射光偏振度为1时的偏振测量精度评估系统.为满足2%的偏振测量精度, 1/2波片相位延迟误差应在±1.6°内, 1/4波片相位延迟误差应在±0.5°内.这对提高系统的偏振测量精度具有重要意义,为系统设计和研制提供了重要的理论指导.

一株小麦赤霉病拮抗菌的筛选鉴定及防治效果分析

自小麦赤霉病发病田块土壤中,分离得到1株小麦赤霉病高效拮抗菌株。通过形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列比对分析,将这株拮抗菌株鉴定为奇异变形杆菌(proteus mirabilis)。P. mirabilis DY05发酵液和无细胞上清均可显著抑制禾谷镰刀菌菌丝体生长(抑制率分别为79.50%和51.25%)和分生孢子萌发(抑制率均为100%),减少呕吐毒素产生(分别减少84.32%和82.82%)。田间赤霉病防治试验结果显示,接种DY05,可降低发病率52.13%,同时病情指数降低48.74%,显示出较好的防治效果。促生生理活性评价试验结果显示,菌株DY05可以产生铁载体和IAA,并具有溶磷作用和ACC脱氨酶活性,具有很好的促生长潜力。盆栽试验结果表明,菌株DY05对小麦植株生长具有显著的促进作用。与对照组相比,菌株DY05处理可以显著增加小麦幼苗茎高、根长、鲜重和干重,其中茎高、根长、鲜重和干重分别提高了22.21%、26.41%、44.77%和26.53%。分离得到的拮抗菌株DY05具有拮抗病原真菌和促进植物生长的双重功能,为开发禾谷镰刀菌生物防治制剂提供了菌种材料。

生物模板法制备的PdPt合金纳米管用于检测H2O2

利用烟草花叶病毒(TMV)外表面的拓扑结构以及均匀分布的精氨酸残基,基于生物模板法,合成了钯(Pd)纳米管,进一步通过溴离子(Br-)诱导的电置换方法合成了PdPt合金纳米管(TMV/PdPtNT)。TMV/Pd 70 Pt 30 NT的一维结构和管状结构使此材料具有高电化学活性的比表面积和良好的导电性。这些结构优势与PdPt双金属电子效应协同,提高了PdPt合金的催化活性。采用TMV/Pd 70 Pt 30 NT修饰丝网印刷电极(SPE/TMV/Pd 70 Pt 30 NT),检测H 2O 2的线性范围为8.8×10 0-7~1.0 ×10 0-3 mol/L,检出限为2.0× 10-3 mol/L 。本方法对H 2O 2的检测灵敏度达到493 A/(cm 2·mol),高于Pd纳米管(TMV/PdNT)和商业Pt/C。

红外干涉信号采样误差分析及修正方法研究

傅立叶变换红外(FTIR)光谱系统用He-Ne激光干涉信号作为参考信号,存在过零点采样误差。基于光的干涉原理,通过傅里叶变换建立了FTIR光谱仪采样误差与光谱鬼线位置和强度之间的理论仿真模型。为降低采样误差,采用三次样条插值法修正过零点误差,线性插值法重建红外光干涉信号强度。结果表明该模型可以作为由采样误差引起光谱误差修正算法的理论依据,三次样条插值法用于He-Ne信号过零点重建能减小采样误差,误差范围降低了93%,线性插值法用于红外光信号强度重建能提高光谱信噪比,平均提高5.7%。

激光雷达观测淮南大气SO_2和NO_2浓度廓线实例分析

为了初步探究淮南地区大气SO_2及NO_2的不同时空分布特征,采用自研的差分吸收激光雷达系统测得某地(淮南地区)部分月份大气SO_2及NO_2气体浓度分布廓线,并选取其中典型实例从气体水平浓度日变化、垂直浓度变化以及水平浓度月变化3个方面分析了SO_2及NO_2分布特点。结果表明,同一天夜晚时刻,SO_2及NO_2气体浓度大于下午时刻的气体浓度;SO_2及NO_2气体垂直浓度随高度增加呈递减趋势;SO_2及NO_2气体水平浓度月变化变现为冬季月份气体浓度最大,夏季月份气体浓度最小,春、秋季月份次之。SO_2及NO_2浓度变化特征是人群活动和气象条件变化共同作用的结果。

Bi掺杂高磷石英基光纤实现E波段放大

采用改进的化学气相沉积技术结合液相掺杂工艺制备了低损耗Bi掺杂高磷石英基光纤,P_(2)O_(5)摩尔分数高达7.2%,光纤的背景损耗为18 dB/km@1550 nm。进一步采用1240 nm的可调谐拉曼激光器泵浦自制Bi掺杂高磷石英基光纤,在1355~1380 nm波段实现净增益,在1355 nm波长处的最高增益为5.14 dB。这是国内首次制备出低损耗掺铋高磷石英基光纤,并基于该掺铋光纤实现了近红外波段的净增益放大。

基于7.6μm量子级联激光的光声光谱探测N2O气体

近年来,气候变化对地球的生态环境产生严重影响,而大气温室气体在气候变化中具有重要的作用.一氧化二氮(N_2O)作为一种重要的温室气体,其浓度变化对大气环境产生重要影响,因此对其浓度的探测在大气环境研究中具有重要意义.本文开展了基于中国自主研发的7.6μm中红外量子级联激光的共振型光声光谱探测N_2O的研究,建立了N_2O光声光谱传感实验系统.此系统在传统的光声光谱探测的基础上优化改进,采用双光束增强的方式,增加了有效光功率,进一步提高了系统的探测灵敏度.探测系统以1307.66 cm^(-1)处的N_2O吸收谱线作为探测对象,结合波长调制技术对N_2O气体进行探测研究.通过对一定浓度的N_2O气体在不同调制频率和调制振幅的光声信号的探测,确定了系统的最佳调制频率和调制振幅分别为800 Hz和90 mV.在最优实验条件下对不同浓度的N_2O气体进行了测量,获得了系统的信号浓度定标曲线.实验表明,在锁相积分时间为30 ms时,系统的浓度探测极限为150×10^(-9).通过100次平均后,系统噪声进一步降低,实现了大气N_2O的探测,浓度探测极限达到了37×10^(-9).

基于LabVIEW的准分子激光器控制系统

为了实现基于准分子激光光源的应用系统集成和激光的功能扩展,设计了一种新型的准分子激光器控制系统,PC端基于LabVIEW软件实现人机交互,激光端基于微控制单元(MCU)主控模块控制硬件电路及检测传感器信号等,LabVIEW与MCU采用光隔离的RS232通讯,通过虚拟仪器实现计算机对准分子激光器的实时监测和控制。结果表明,该系统结合PC端的良好人机交互以及MCU端高效稳定实时控制等特点,有效地实现了放电激励准分子激光器强电磁干扰下的整体控制系统的设计。该研究对基于准分子激光光源的应用系统的集成和功能扩展有参考意义。

三波长复合激光治疗仪控制系统研制

根据三波长复合激光治疗仪的功能需求,研制了三波长激光治疗仪的控制系统,主要包括主控制器模块、激光器驱动模块、温控控制模块、人机交互模块、系统电源模块等的研制。基于ARM Cortex-M3内核的微处理器进行了主控制器的设计,解决了半导体激光器驱动的关键技术,设计了以TEC为控温元件的温控系统,以触摸屏作为媒介进行了人机交互的设计,利用MDK开发工具进行了控制系统软件的设计,并对各模块进行了联调和整机输出测试。测试结果表明,驱动电路输出电流稳定度低于1%,温控模块的控温响应速率快、精度高,整机输出激光功率与设置功率最大偏差不超过2%。

超导磁体低温恒温器冷屏设计与测试

现有的超导磁体系统中冷源与冷屏的距离较远,为了实现远端冷屏的有效降温,采用液氮为冷却介质,并通过冷源提供的冷量与冷屏热负荷实现冷却介质的热虹吸效应。对冷屏的冷却管路布置进行了有限元分析,预测了冷屏的稳态温度分布情况。冷屏降温测试表明:通过液氮强迫降温,冷屏可快速冷却至80 K,冷源开启后,液氮管路中形成热虹吸效应,可使冷屏系统稳定工作在液氮温区,且冷屏温度均匀,最大温度差不超过1.3 K。在低温恒温器运行过程中,冷却介质可通过自循环保持冷屏温度稳定。

基于印制电路板的微流控芯片研究进展及应用

微流控技术的商业化是其目前的主要研究内容之一。基于印制电路板(Printed circuit board,PCB)的微流控(Lab-on-PCB)工艺能够结合PCB工艺和发展成熟的聚合物微流控制造技术,构建低成本、标准化和批量化的制造平台,有效推进了微流控技术的商业化。本文针对近20年Lab-on-PCB的研究,通过对芯片典型结构的分析,重点从结构、材料和制作工艺等方面对Lab-on-PCB的研究进展进行综述,总结目前Lab-on-PCB的应用和商业化发展情况,并对该技术的不足、待解决的问题和未来发展方向进行了评述和展望。