大口径离轴反射式星模拟器光机结构设计

根据高精度星敏感器地面测试任务中模拟无穷远处目标星体的实际应用需求,针对常规星模拟器体积庞大,装调及校准困难等实际问题,设计了一种大口径、长焦距、可实现自准直功能的离轴反射式星模拟器光机结构,用来模拟无穷远处的恒星所发出的平行光。采用离轴反射式光学设计,避免中心遮拦。采用光管焦面分光方式,通过半透半反式分光镜的反射与透射功能实现光路的传递,压缩了镜筒长度;通过探测器接收分光镜透射的光像可直接辨别光学系统的准直性能,便于装调,且方便后期使用与校准;采用顶丝调节姿态降低了装调难度。实际测试结果表明:光机系统的入瞳口径φ210mm,出瞳距离2100mm,整机的系统波像差(rms)测量值为0030λ,可精确模拟0~7等星,工作波段500~800nm,满足当前对高精度星敏感器的标定技术指标要求,为星模拟器的高效快速研制提供了一种设计方法。

天河超级计算机上超大规模高精度计算流体力学并行计算研究进展

高性能计算(HPC)技术的迅猛发展为大规模复杂计算流体力学(CFD)应用提供了重要支撑。近年来,“通用处理器+众核加速器”的异构体系结构已成为研制超大规模高性能计算机的重要技术途径之一。异构高性能计算机不仅包含海量的异构处理器核,同时具有异构存储层次、通信方式和编程环境,极大增加了CFD等并行应用开发、优化的难度。国防科技大学是我国高性能计算机系统研制与应用开发的基地,长期以来,学校CFD应用软件团队依托天河/银河系列超级计算机开展了超大规模复杂CFD并行计算和性能优化研究,突破了异构协同并行计算等一系列关键技术,初步实现了HPC与CFD的深度融合,有力支撑了我国几套重要的In-house CFD软件在天河/银河系列超级计算机上的高效超大规模并行应用。归纳总结了天河超级计算机上超大规模高精度CFD并行计算研究进展,并对未来E级超级计算机上CFD并行应用开发进行了分析展望。

高光谱成像的猕猴桃货架期快速预测

货架期是影响果蔬品质和供应安全的重要因素,快速准确预测果蔬货架期已成为消费者、生产者和管理者共同关注的问题。猕猴桃含有多种有机物和氨基酸,具有丰富的营养价值,深受广大消费者的喜爱。但由于猕猴桃表面颜色变化不明显,人们仅凭感官难以准确判断猕猴桃的货架期和质量等级。采用高光谱成像结合化学计量学方法对不同储存条件下的保鲜猕猴桃进行了货架期预测。首先采集了4℃和(18±2)℃下保鲜时间为0,2,4天各120个猕猴桃样本在400~1000 nm的高光谱数据,测定其硬度值和可溶性固形物含量(SSC),获取猕猴桃切片高光谱图像。对猕猴桃平均光谱提取并进行Savitzky-Golay卷积平滑预处理后,通过光谱数据主成分分析(PCA),发现不同货架期和储存温度的猕猴桃样本在前2个主成分空间形成一定的聚类,4℃下猕猴桃样本出现少量重叠。为了减少波长变量,提高运算速度,使用载荷系数法(XL)与连续投影算法(SPA)选择特征波长。其中,4℃猕猴桃样本的XL和SPA特征波长分别7个(481,501,547,665,723,839,912 nm)和10个(406,428,520,617,665,682,723,818,878和983 nm);(18±2)℃猕猴桃样本XL特征波长为508,545,665,672,720,839和909 nm,SPA特征波长为575,622,731,756,779,800,828,865,920和983 nm。基于3∶1的光谱数据集划分三个货架期虚拟等级值1,2和3,以全光谱数据、特征波长为输入,建立非线性最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型。结果表明,对于4℃下3种货架期猕猴桃样本,在全光谱和XL,SPA特征波长上的预测集准确度分别达到92.2%,92.2%,91.1%;(18±2)℃时预测准确度均为100%。猕猴桃切片图像PCA分析显示,除PC5中有部分噪声影响外,其他主成分图像均能完整反映猕猴桃切片信息,PC2图像可以明显呈现出猕猴桃切片在不同货架期的变化程度。进一步分析猕猴桃硬度和可溶性固形物含量发现,随着货架期延长,猕猴桃可溶性固形物含量逐渐增加,(18±2)℃时二者存在正相关性,相关系数为0.5576。硬度则随货架期延长逐渐减小,4和(18±2)℃下硬度值和货架期之间存在负相关性,相关系数分别为-0.3356和-0.5620。结合猕猴桃光谱信息,可以发现猕猴桃光谱反射率与其单个理化指标不成线性关系,而是多个指标的综合反映。因此,采用高光谱成像技术可以全面、准确、快速的预测猕猴桃货架期,为猕猴桃的生产、销售提供技术指导。

星敏镜头参数化建模辅助设计

为满足星敏镜头的标准化设计需求,建立了基于参数化建模的星敏镜头辅助设计系统,以缩短产品设计周期及提高镜头设计的工艺质量和可靠性。首先,梳理了光学定心取边工艺的星敏镜头结构设计参数及其相互关系,然后基于光学设计输入对镜片设计进行参数化建模,通过实时计算镜片的设计工艺性指标,辅助设计者合理调整透镜设计,将工艺保障落实到设计的全过程;对镜片结构部分进行基于尺寸链的回转体多段线参数化建模,对镜片组件的镜片安装方式、方位、结构尺寸等进行自动设计和图形呈现,替代了人工重复性的设计操作,通过装配图全局设计与镜片组件设计相结合,并实时反馈镜头重量等信息,辅助设计者合理设计空间布局、评估设计结果,从而快速迭代镜头设计。使用结果表明:9片透镜的星敏镜头的装配图设计用时从原来的约15小时降低到约3小时,极大地提高了设计效率,设计的工艺性和可靠性得到保障。本文设计方案满足星敏镜头的标准化设计需求,并为其他精密仪器的参数化建模提供思路。

可剥离去污凝胶流变行为研究

为了研究可剥离凝胶的流变行为,为凝胶的配方研究及施工操作提供指导,结合触变性、流动曲线、粘度曲线等方面,选用测定触变结构破坏的触变环法和测定凝胶结构的恢复速率两种方法,对流变行为最重要的现象-触变性进行表征。结果表明,测定触变结构破坏的触变环法适用于配方筛选研究的初期阶段,测定凝胶结构的恢复速率适用于凝胶的性能评价及配方优化,在此基础上总结出的凝胶流变学质量检验方法,对于控制凝胶在生产、储存等过程的质量具有积极的作用。

CYLD蛋白在皮肤附属器肿瘤中的表达和比较研究

目的:研究CYLD蛋白在毛发上皮瘤、毛母细胞瘤和汗管瘤等皮肤附属器肿瘤中的分布、表达特征,探索皮肤附属器肿瘤的发病机理。方法:收集毛发上皮瘤、毛母细胞瘤和汗管瘤患者皮损,进行CYLD蛋白免疫组织化学染色,并通过IPP软件测定平均光密度值进行半定量分析。结果:毛发上皮瘤组、毛母细胞瘤组的平均光密度值均低于正常人毛囊对照组(P<0.001),但毛发上皮瘤组和毛母细胞瘤组CYLD蛋白平均光密度值比较,差异无统计学意义(P>0.05)。汗管瘤组的平均光密度值低于正常人汗腺对照组(P<0.001)。结论:CYLD蛋白表达于正常角质形成细胞(基底层和颗粒层为主)、毛囊、汗腺和皮脂腺的细胞质和细胞核周围区域;毛发上皮瘤、毛母细胞瘤、汗管瘤的肿瘤组织中CYLD蛋白表达水平均显著下降,提示这三种皮肤附属器肿瘤的致病机理可能与CYLD蛋白表达下调有关。

四价铈电化学再生用离子膜选取试验研究

放射性金属进行铈-硝酸化学去污后产生较多的二次废液,电化学再生技术可高效地再生四价铈,使得去污液可循环使用,达到减少二次废液的目的.由于四价铈与硝酸的强氧化性与强腐蚀性,对四价铈电化学再生工艺用离子膜有较高要求.在硝酸体系下依据电化学再生工艺参数进行了离子膜选取试验研究,综合比较了6种离子膜的耐腐蚀性能、机械性能,以及不同离子膜对Ce(IV)再生率、槽电压以及电流效率的影响.结果表明,加强型全氟磺酸离子膜综合性能指标较优,适用于四价铈电化学再生工艺.

矩阵信息几何中值检测器

本文以矩阵信息几何理论为基础,提出一种新的信号检测器框架,该检测器将样本数据建模为正定矩阵,利用参考单元对应正定矩阵的几何中值来估计杂波协方差矩阵,从而将信号检测问题转化为度量矩阵流形上两点间的差异性大小,通过比较流形上两点间的差异值与阈值大小来实现信号检测.此外,深入分析了流形上不同几何度量所反映出的几何结构差异,并依据各向异性定义了几何度量的区分能力描述子.由于几何度量的区分性较好,并且几何中值对干扰具有较好的鲁棒性,因此,矩阵信息几何中值检测器在小样本、非均匀环境下具有较好的性能.实验结果表明,与自适应匹配滤波相比,所提出的信号检测器在小样本、非均匀环境下具有明显的性能优势.

不同预处理方法对多位置种蛋性别鉴定的影响研究

由于猪瘟影响,鸡蛋作为动物性蛋白的需求大幅增加,蛋鸡养殖行业也在逐步发展与壮大以满足人们的需求。如何在幼雏阶段甚至胚胎发育阶段能够简单、准确与方便地判断出雌雄,对蛋鸡养殖行业的发展具有重要意义。对此,选用96个壳色相近、表面无裂纹的新鲜种鸡蛋,以其可见/近红外漫反射光谱为研究对象,探讨数据采集位置、光谱预处理方法对种蛋胚胎性别鉴定定性模型的影响。在样本表面钝端、锐端和赤道共三个不同位置分别采集漫反射光谱强度,经校正后选择(440.27~874.6)nm作为有效光谱波段进行分析,并按照2∶1的比例划分训练集和测试集,分析了采用归一化(Normalize),二阶导数(2nd Derivative),标准正态变量变换(SNV),多元散射校正(MSC),去趋势法(Detrend),光谱转换法(Spectroscopic)共六种方法预处理后的偏最小二乘法判别模型和线性判别分析模型的预测集准确率,与原始数据(Raw)的预测集准确率进行对比,得出准确率差异。通过对入孵后216,240,264,288和312 h不同位置所采光谱数据,与种蛋性别信息综合分析,发现胚胎发育288 h时的预处理效果最好,有效提高了35个模型的准确率;264 h时的预处理效果在分析时间内最差,其处理降低了19个模型的判别准确率;312 h的预处理降低了12个模型的判别准确率;Detrend和Spectroscopic两种预处理方法可显著提高判别效果,其中经Spectroscopic处理后的模型可能无法进行预测;SNV和MSC对模型具有相同作用效果,Normalize对模型的作用效果不能确定,经2nd Derivative处理后准确率不确定,有时与原始数据建模效果一致。综合实验结果发现,对种鸡蛋胚胎发育288 h的数据进行预处理可有效提高模型的判别准确率,其中对种蛋钝端处数据进行Detrend去趋势预处理并利用LDA模型分析较好。研究结果为建立种鸡蛋基于可见/近红外的性别信息早期、快速检测模型提供了参考。

微波辅助合成NaA型沸石及对铯离子的吸附研究

针对放射性含铯废水,运用河南某电厂粉煤灰为原材料,对粉煤灰进行酸化、碱熔等预处理后,调整硅铝比、陈化时间和温度,运用微波辅助-水热合成法合成NaA型沸石分子筛,缩短其合成时间。其最优合成条件为:微波反应温度90℃、反应时间30 min、硅铝比为1.5、碱度2 mol·L-1、水热陈化温度为120℃、陈化时间8 h。对产物进行XRD、SEM等分析,其结晶良好。在pH>8的条件下,平衡吸附时间为120 min,对1 g·L-1的Cs2+溶液中的铯离子的去除率为98.45%,沸石的选择吸附性顺序为Cs2+>Sr2+>Al3+>Ca2+>Cu2。

谱方法求解水声传播问题的优化与并行

水声传播数值计算的效率是各类水声学应用关心的核心因素之一,谱方法作为求解微分方程的一种数值方法,具有精度高、收敛速度快等优点,因此,近年来利用简正波-谱方法求解水声传播方程引起了许多学者的关注;然而,谱方法计算量更大,计算时间更长,在求解大范围海域声传播问题时,难以满足实时性的需求。因此,需要借助现代高性能计算机系统,利用并行计算和性能优化的技术,提高计算速度。首先分析程序的计算流程和热点函数,研究编译器选项优化和调用高性能数学库MKL、访存优化和精简计算等程序性能调优方法,面向众核高性能计算平台开展多线程并行加速处理。最后在天河二号众核平台上进行测试与评估,结果表明,计算深海波导算例最终改进后的程序相较于原始的程序运行时间从584 s减少到24 s,加速23.98倍,大大缩短了计算时间,验证了所用方法的有效性,对大海域水声场计算有重要意义。进一步的分析表明,这些优化与并行方法对同类型同平台的其它科学和工程数值计算问题也具有参考与借鉴意义。

补充核桃对学生记忆作用的随机双盲对照研究

目的:通过人群干预研究,观察核桃对学生记忆的作用。方法:采用随机对照双盲的试验设计,将120名学校、家长和学生自己均知情同意的初中生,年龄12.6～14.0岁,随机分为核桃干预组和安慰剂对照组,每日服用2罐产品(240 mL/罐),连续饮用30d。干预组学生每日补充核桃植物蛋白饮料,相当于24g核桃,对照组给予外型包装口感均与受试样品相似的安慰剂产品。试验前后分别使用中国科学院心理研究所编制的临床记忆量表检测记忆水平。结果:在干预后,干预组的指向记忆、联想学习和图像自由回忆的测验量表分及记忆商高于试验前,且均有显著性差异(P <0.01)。与对照组比较结果表明,干预组的指向记忆、联想学习、无意义图形再认和人像特点联想回忆测验量表分和记忆商均高于对照组,且均有显著性差异(P<0.01)。结论:核桃植物蛋白饮料具有辅助改善记忆功能的作用。

^(188)Re labeled MPEG-modified superparamagnetic nanogels: preparation and preliminary application in mice

Superparamagnetic poly(acrylamide) magnetic nanogels produced via photochemical method have been developed. After Hoffmann degradation of carbonyl, the nanogels with amino groups, or poly(acrylamide-vinyl amine) magnetic nanogels, were also obtained. And the magnetic nanogels were further modified by methoxy poly(ethylene glycol) (MPEG) for higher dispersibility and stability. The MPEG-modified magnetic nanogels were characterized by X-ray diffraction (XRD), photo correlation spectroscopy (PCS) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The MPEG-modified magnetic nanogels were labeled by 188Re radiopharmaceuticals and intra-venously injected into tails of mice in the presence and absence of a 0.5 T external magnetic field targeted on the bel-lies. The radioactivity distribution was monitored in vivo. In the absence of magnetic field, the radioactivity was mainly distributed in liver, spleen, kidney, stomach and lung. In the presence of the magnetic field, the radioactivity was mainly accumulated on the targeted point, verifying the magnetically targeted character.

呼伦贝尔某铅锌尾矿综合回收利用半工业试验研究

呼伦贝尔某矿浮选尾矿中的主要的金属矿物为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿,少量的黄铜矿及铁钛氧化物等。脉石矿物主要是石英、方解石、白云石等。矿石中可供回收的有价元素主要为铅和锌,矿石工业类型为多金属硫化铅锌矿。为确定该尾矿中有价元素的回收工艺,进行了浮选试验及半工业试验研究。结果表明,采用旋流分级-底流细磨-铅锌分选工艺可有效回收尾矿中的有价元素。在实验室放大实验和半工业实验中,最终尾矿中铅、锌品位均降至0.10%,银品位降至9g/t左右,混合粗精中铅、锌、银的回收率分别为38%、26%、22%以上,锌粗精中锌的回收率达到51%以上。