太阳极紫外辐射对热层大气密度的影响

对2001-2021年SOHO卫星的极紫外辐射测量数据,以及CHAMP,GRACE-A和SWARM-C卫星资料推导出的高分辨率大气密度数据进行统计分析,发现大气密度与极紫外测量值的相关系数大于密度与F10.7指数的相关系数,证实极紫外辐射在不同地方时的影响程度存在显著差异,从而驱动大气密度的周日变化。利用三颗卫星的高度差异揭示极紫外辐射对大气密度的加热效应在350~500 km范围随着高度增加而减弱。统计得到极紫外辐射影响在地方时和纬度上的空间差异:对夏季半球的影响大于冬季半球;在白天,对中纬度地区的影响高于赤道和高纬度地区;在夜间,密度对辐射的斜率在夏季半球高纬度地区存在峰值,在冬季半球中纬度存在谷值,模型DTM2000和NRLMSISE00未能准确刻画。为了改进经验模型,提出基于球谐函数的拟合方法,优于主流模型周日效应采用的表达式,对周日效应建模和修正提供有益借鉴。利用昼夜间能量传输和热层大气经向环流机制探讨了统计结果的物理机制。

不同氧化物颗粒尺寸对AgCdO电接触材料性能影响的研究

制备了不同氧化物颗粒尺寸(0.8μm、1.2μm、1.5μm)的AgCdO(12)电接触材料,考察了不同AgCdO(12)材料的显微组织、物理机械性能以及电性能。结果表明:随着CdO颗粒尺寸的增加,材料的电阻率、硬度、抗拉强度逐渐降低,而延伸率呈现出逐渐增加的趋势;在250 VDC、10 A试验条件下,随着氧化物颗粒尺寸的增加,燃弧能量呈现出先增加后降低的趋势,并当氧化物颗粒尺寸为1.2μm时,电寿命次数最高。

不同坡向凋落物分解对土壤微生物群落的影响

采用空间与时间序列并用的方法,对贵州茂兰喀斯特森林阳坡和阴坡凋落物的分解特征及土壤微生物进行1年的野外调查和测定,探讨凋落物分解规律及其对土壤微生物群落的影响。凋落物在分解1年后的质量损失率约为72%,在分解过程中的碳、磷元素表现为释放,氮元素表现出富集;土壤微生物各群落磷脂脂肪酸(PLFA)在分解过程中的平均含量表现为:细菌(149.8 nmol/g)>放线菌(63.9 nmol/g)>真菌(31.3 nmol/g),阳坡和阴坡的微生物总PLFA在180d(559.2 nmol/g)和360d(513.6 nmol/g)的含量显著高于分解前;随分解时间的增加,阳坡细菌特征磷脂脂肪酸18:1ω7c的含量增加最大,其次是cy19:0和真菌特征磷脂脂肪酸18:1ω9c,阴坡土壤微生物PLFA含量表现出减少的趋势,细菌特征脂肪酸18:1ω7c减少量最大,约9.42 nmol/g,其次是i15:0和真菌特征脂肪酸18:1ω9c,约减少4.29—4.86 nmol/g;凋落物养分释放特征与微生物群落间的Spearman相关分析表明,真菌群落与碳元素释放率呈显著正相关关系,细菌群落与凋落物碳、磷元素的释放呈极显著正相关关系,且阳坡凋落物分解对微生物群落的影响高于阴坡。坡向和凋落物养分释放量对喀斯特森林凋落物的分解及土壤微生物群落的影响较显著,特征磷脂脂肪酸18:1ω7c、cy19:0、i15:0和18:1ω9c对环境变化的响应较为敏感。

生物质炭对茂兰喀斯特森林土壤呼吸与有机碳的影响

以贵州茂兰喀斯特国家自然保护区原始森林中的优势种青冈(Cyclobalanopsis glauca)凋落物(L)和对应的森林土壤(S)为研究对象,在两种不同温度(400℃、600℃)下将凋落物制成生物质炭(BC400、BC600),设置土壤(S)、土壤+凋落物(S+L)、土壤+BC400(S+BC400)、土壤+BC600(S+BC600)4个处理进行室内培养(1 kg土中加12.5 g生物质炭),在培养过程中动态监测土壤呼吸、土壤有机碳、碳氮比和pH,分析青冈凋落物与其生物质炭对森林土壤呼吸和有机碳含量等变化的影响。结果表明:在添加量为12.5 g/kg的条件下,25℃培养180 d后,与对照组相比,3组添加不同物质的处理S+L、S+BC400、S+BC600中碳的净释放量分别增加了34.98%、42.45%、9.83%,青冈凋落物与其生物质炭的添加均对土壤呼吸起到了明显的促进作用(P<0.05);对培养前后土壤有机碳含量对比发现,低温生物质炭(BC400)的添加促进了微生物对土壤有机碳的转化,而高温生物质炭(BC600)作用相反,从短期来看,具有一定的固碳作用,为生物质炭在喀斯特森林土壤碳固定应用方面提供了参考依据。

管道应力危害BOTDR分布式光纤检测系统

针对长距离地下油气管道因地质沉降导致管道应力破坏的问题,提出了基于布里渊光时域反射(BOTDR)原理的分布式光纤应变检测方法。理论分析了油气管道受地质沉降产生应力变化的检测原理,设计了BOTDR分布式光纤应变检测系统。通过累加平均进行信号降噪处理,同时融合列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt)算法,改善系统测量精度。系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10 km,应变最大量程为8 500με,应变测量误差为±46με、重复性测量偏差为±36με,定位误差为±2 m,空间分辨率为1 m,满足对管道沿线受应力危害的预警需求。

土壤中铀污染修复技术研究进展

铀及其衰变产物引起的土壤污染是全球关注的重大环境问题,不仅会引起生态风险,还会对人体健康造成威胁。因此,如何有效地解决铀污染、完善铀污染土壤修复技术体系,是实现铀矿冶行业可持续发展的关键。目前,铀污染土壤的修复技术主要有物理-化学修复、生物修复以及联合修复3种方式。本文首先介绍了铀在土壤中的赋存形态及其危害,然后对各种修复技术的研究现状及优缺点进行了详细综述,阐述了铀污染修复的影响因素,最后总结了目前铀污染土壤修复技术存在的挑战,并展望了该领域修复技术未来的发展方向,以期在实际应用中充分结合环境因素和各种修复方法的适用性,选择合适的修复技术实现污染土壤中铀的高效去除。

热电制冷器不同的混沌激光器驱动电路设计

在前期设计电路的基础上,对具有不同型号热电制冷器(thermoelectric cooler,TEC)混沌激光器的温度和驱动电流控制电路进行优化,实现对不同型号TEC混沌激光器的温度及电流的有效控制,输出到TEC端的最大电压调节范围为0~3.3 V,输出电流稳定度在0.02%以内,输出波长波动稳定在9 pm以内.与Newport驱动源相比,本设计将光发射次模块激光器输出波长的归一化均方差从0.004 4降至0.002 0,控制稳定性得到明显提高.

高消光比脉冲光调制提升BOTDR系统性能研究

传统的布里渊光时域反射(BOTDR)系统普遍采用电光调制器(EOM)产生探测光脉冲,存在探测光消光比较低的缺点,影响系统的测量精度和传感距离。提出利用基于半导体光放大器(SOA)的脉冲光调制方法产生高消光比脉冲光,设计基于相干探测的脉冲光消光比测量方案,同时搭建了BOTDR传感系统,对本脉冲光调制方法进行了性能测试。实验结果表明,相对于传统的EOM调制方法,采用本调制方法时,产生的探测光消光比提升了16 dB,10.7 km传感光纤末端的布里渊频移波动由10.6 MHz减小至5.7 MHz,在同等测量条件下,传感距离由10.7 km提升至27 km。研究表明,基于SOA的脉冲光调制方法可显著提高探测光消光比,进而优化BOTDR系统的测量精度和传感距离。

光子集成混沌半导体激光器研究进展(特邀)

混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性,在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件,具有体积小、性能稳定、成本低等优点。综述了近十年来光子集成混沌半导体激光器的进展及其主要应用。首先介绍了混沌半导体激光器的集成方式;接着介绍了光子集成混沌半导体激光器的分类,根据其扰动方式讨论了直腔单反馈、多腔反馈、环形腔反馈、二维外腔反馈、互注入等结构,并对比分析了各自的优势与输出特性;然后介绍了光子集成混沌半导体激光器在光时域反射仪、保密光通信和高速随机数产生等方面的应用;最后,讨论了光子集成混沌激光器的关键集成技术、时延特征抑制及间歇混沌的特性。

基于ADN8810和ADN8835的混沌激光器驱动及温控电路设计

为获得对混沌激光器的高稳定性驱动电流,实现对混沌激光器驱动电流与温度的高精度调节,基于ADN8810和ADN8835芯片设计一种混沌激光器驱动及温控电路.电路可输出驱动电流0~80 mA,满足最小调节精度0.01 mA线性可调的驱动能力;可在0.5~4.5 V调节半导体制冷器(thermoelectric cooler,TEC)端最大电压值以适应具有不同TEC的激光器;在0.5~4.3 A调节TEC最大电流值以保护激光器.实验结果证明,本电路输出的驱动电流稳定度优于0.007%,2 h内激光器的温度最大波动为0.17℃.能够满足混沌激光器的需求.

军用直埋光缆线路障碍预警系统的设计与实现

军用直埋光缆线路的无障碍运行是军用光缆网安全运行的关键。通过研究分析导致军用直埋光缆线路障碍的两类主要原因,提出基于传输损耗预测和基于无人机航拍图像工程车辆目标检测的两种光缆线路障碍预警方法,并分别通过建立变权组合预测模型和采用深度学习Faster R-CNN目标检测算法得以实现。最后,基于Matlab GUI设计实现了军用直埋光缆线路障碍预警系统,并将其编译为可执行文件,扩展了使用范围,对我军光缆线路维护工作具有一定的参考意义。

基于莫合泉变电站实测数据分析电气化铁路对电网电能质量的影响

电铁负荷作为两相供电整流干扰源会给电网带来严重的电能质量问题,影响供电质量和系统安全稳定运行。对220 kV莫合泉变电站的电能质量进行了现场测试和分析,发现电铁负荷对该变电站的谐波电流产生了严重影响,并给出了初步的改善建议。

3段式集成DFB激光器微波信号仿真

为研究集成激光器生成微波信号特性,基于光注入法设计面向微波信号生成的3段式单片集成分布反馈二极管激光器(distributed feedback laser diode,DFB-LD).基于麦克斯韦-布洛赫模型,构建DFB-LD的行波速率方程组,并搭建基于多段式单片集成激光器的仿真系统,研究3段式生成微波的时序、光谱及频谱特性,分析激光器偏置电流、波导偏置电流及波导失谐量对微波信号特性的影响.仿真结果表明,频谱在激光器偏置电流达到阈值电流的6倍时不再存在拍频分量,微波频率随着波导偏置电流的增大基本保持不变,通过调节波导失谐量可对微波信号实现14.29 GHz的调谐范围.研究结果为集成半导体器件产生微波信号提供新思路和方法.

掺杂硅波导实现可调谐红外激光输出

针对目前红外波段波长转换存在的损耗大、工艺复杂,以及难以实现波长调谐等缺陷,提出掺杂硅波导结构实现可调谐红外激光输出.通过氧化锌粒子的掺杂破坏硅材料的对称性,减少其有效折射率,增强硅波导内部的非线性效应,实现了中红外波长输出,波长转换范围达到1.55~2.85μm.进一步研究发现,改变粒子掺杂密度可实现中红外激光波长可调谐输出,调谐范围可达225 nm.掺杂波导具有体积小、结构稳定等优势,该掺杂手段为实现集成波长调谐器件提供了新方法.

色散和自相位调制消除混沌时延的数值分析

研究单模光纤中色散与自相位调制效应对单反馈半导体激光器混沌时延的影响.仿真中通过调节单模光纤的二阶色散系数与平均入纤光功率,以控制色散和自相位调制效应.结果表明,混沌激光在光纤中的传输距离达到色散长度后,色散效应增强使混沌时延得到明显抑制,在混沌时延特征处的自相关系数值可以最快0.5 dB/km的抑制速率下降.当混沌激光在光纤中继续传输至20 km后,由于自相位调制效应累积至显著作用范围,混沌时延达到稳定抑制状态,最优抑制效果可达11.6 dB.

美拉德法制备SOFCs用Gd0.2Ce0.8O1.9电解质粉体的研究

使用无水葡萄糖作为有机溶剂,尿素作为助剂,采用绿色环保的美拉德法一步合成了纳米钆掺杂的氧化铈晶体(Gd0.2Ce0.8O1.9,GDC)。通过TG/DSC、XRD、Raman spectroscopies、FESEM、in-situ XRD和交流阻抗谱等技术手段对合成的GDC材料进行结构和性能表征。结果表明,合成的GDC粉末具有单一的立方萤石结构,在10~50 nm范围内形成尺寸可调、粒径分布窄、结晶度高的纯相纳米颗粒。800℃煅烧的粉体经1550℃烧结后可以得到平均晶粒尺寸为3μm,晶界数量较少的致密GDC电解质片,其具有较好的电化学性能和结构稳定性。本文工作表明美拉德法适用于GDC的合成。

励磁调节器低励限制曲线与汽轮发电机失磁保护整定配合研究

励磁调节器低励限制与发电机失磁保护的配合关系是否正确尤为重要,同时也是网源协调的一项重要内容。在概要介绍低励限制和失磁保护的基础上,提出了一种基于静稳阻抗圆双外切正六边形的汽轮发电机低励限制曲线整定方法。结合案例分析,通过与调控中心给定的低励限制定值和行业标准规定对比,证明了该整定方法的正确性和有效性,同时整定简单方便,易于实现。

基于线性调频脉冲的光纤分布式声波传感技术

基于线性调频(LFM)脉冲的光纤分布式声波传感(DAS)技术采用同时具有连续波形和脉冲波形优势的LFM脉冲作为探测光,利用频移产生附加相位实现光纤应变导致相位补偿的原理进行传感。可实现光纤链路沿线声/振信号的定量波形恢复,具有响应速度快、灵敏度高等特点,在地球物理学、线性基础设施监测等领域具有显著的优势和应用前景。论述基于LFM脉冲DAS技术的基本传感机理,概述传感距离、空间分辨率、频率响应与衰落噪声抑制等关键技术指标的研究进展,介绍DAS在典型应用中的进展,并对未来可能发展趋势进行探讨。

土壤铬污染及生物修复技术研究进展

概述了土壤铬污染来源、危害、赋存形态及其迁移转化规律,并综述了生物修复技术处理土壤铬污染的机制,现场修复挑战及工业化应用前景,揭示了超富集植物和功能微生物通过富集、吸附、还原和矿化等方式去除铬污染的作用机制。从土壤铬污染来源统计分析表明,大气沉降,农业施肥,污水灌溉,有色冶金及自然界铬的地球化学循环是土壤铬污染的主要来源。自然界的铬主要存在Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种稳定形态,其中Cr(Ⅵ)具有高毒性,易迁移,生物可利用性强等特点,其毒性是Cr(Ⅲ)的百倍以上。所以,铬污染土壤修复的实质就是去除游离态Cr(Ⅵ)。超富集植物能够有效的提取和富集土壤中的铬,将土壤中游离态Cr(Ⅵ)彻底去除,达到稀释污染物的目的。在Cr(Ⅵ)的胁迫下,功能微生物通过自身产生的铬还原酶或还原性中间产物将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)。同时,微生物分泌胞外聚合物也能够吸附游离态的Cr(Ⅵ)。另外,功能微生物产生的次级代谢产物可以与游离态的Cr(Ⅵ)络合成稳定的矿物。对于超富集植物-微生物的联合应用不仅能够实现功能微生物可持续的固化Cr(Ⅵ),还能够有效稀释土壤中总铬的浓度。最后,探索了如何将生物技术与土壤铬污染修复相结合,从而可以实现绿色高效且可持续的修复策略,并确定了科研挑战和土壤生物修复的未来方向。

布里渊动态光栅的研究进展

基于受激布里渊散射(SBS)效应的布里渊动态光栅(BDG)自提出以来,一直受到人们的广泛关注。相比于光纤布拉格光栅(FBG),BDG具有快速重构、读写分离、参数可控等优点,已在保偏光纤、单模光纤、少模光纤和光子晶体光纤中实现。同时,不同类型的BDG研究也不断出现,如啁啾BDG、相移BDG、混沌BDG和随机BDG等。简要介绍了BDG的产生原理,并对不同光纤中的BDG、不同类型BDG及BDG在分布式光纤传感、全光信号处理领域的应用进行详细阐述,最后,对BDG的发展趋势进行了总结与展望。