Zircon Trace Element Geochemistry and Ti-in-Zircon Thermometry of the Ngazi-Tina Pan-African Post-Collisional Granitoids, Adamawa Cameroon

In Cameroon, the Ngazi-Tina region belongs to the Adamawa-Yade domain of the Pan-African Central African Fold Belt (CAFB). It is composed of two petrographic types: quartz-monzonites (majority) and nepheline syenites. Two morphological types, prismatic and pyramidal, were recognized in the zircon grains samples. These zircon types display internal structures typical of magmatic zircons. Zircons separated from the Ngazi-Tina samples contain higher abundances of Hf (close to 8000 ppm) and moderate trace elements (Y, Th, U, Nb, Ta) and REE contents, suggesting a variable degree of magmatic evolution. The chondrite-normalized REE patterns of zircons are characterized by LREE depletion relative to HREE with positive Ce and negative Eu anomalies, typical of magmatic zircons. The high Hf content together with high Ce/Ce*, Th/U, Zr/Hf ratios suggest magma crystallization under variable oxidation and oxygen fugacity. The application of Ti-in-zircon thermometer reveals crystallization temperatures ranging from 678°C to 811°C and 658°C to 768°C for quartz monzonites and nepheline syenites respectively. These features indicate probably a partial melting of continental crust as the source of these zircons grains and emplacement in the magmatic-arc setting.

Photon-counting computed tomography thermometry via material decomposition and machine learning

Thermal ablation procedures,such as high intensity focused ultrasound and radiofrequency ablation,are often used to eliminate tumors by minimally invasively heating a focal region.For this task,real-time 3D temperature visualization is key to target the diseased tissues while minimizing damage to the surroundings.Current computed tomography(CT)thermometry is based on energy-integrated CT,tissue-specific experimental data,and linear relationships between attenuation and temperature.In this paper,we develop a novel approach using photon-counting CT for material decomposition and a neural network to predict temperature based on thermal characteristics of base materials and spectral tomographic measurements of a volume of interest.In our feasibility study,distilled water,50 mmol/L CaCl2,and 600 mmol/L CaCl2 are chosen as the base materials.Their attenuations are measured in four discrete energy bins at various temperatures.The neural network trained on the experimental data achieves a mean absolute error of 3.97°C and 1.80°C on 300 mmol/L CaCl2 and a milk-based protein shake respectively.These experimental results indicate that our approach is promising for handling non-linear thermal properties for materials that are similar or dis-similar to our base materials.

红外阵列成像精确测温及温度补偿

针对现有红外热像测温存在精度低、成本高等问题,利用MLX90640搭建了红外阵列成像精确测温系统,建立了改进最小二乘曲线拟合的温度补偿模型提高测温精度。首先,通过红外阵列探测器采集物体温度信息,同时,采用改进双线性插值算法对温度数据进行扩充,增强红外图像细节特征显示。然后,利用BR125黑体校准源进行30~100℃的系统温度校准标定,通过采集不同设定距离下多种温度测试数据,对多种不同曲线拟合模型的拟合程度分析,进行温度误差拟合曲线修正优化,建立温度修正优化模型,实现了在不同距离下对红外测温估计值的精准预测。实验测试结果表明,所提修正模型在进行优化补偿后最大温度误差不超过1.0℃,平均温度误差从5.70℃减少到0.24℃,使得测温精度大幅提升。为了评估实验结果的偏差程度,进行了不确定度分析,平均标准偏差为0.848℃,达到了实验预期结果,验证了该方法测温的精确性及所提模型的可靠性。该系统实现了对物体温度快速精确测量,可实时观测出区域内物体温度分布情况,具有广泛的应用场景。

基于多光谱辐射测温法的换能元桥区温度检测技术

火工品换能元起爆过程中桥区温度的全程化精确测量对于研究换能元的电热转换效率、表征火工品点火性能至关重要。本研究通过建立包含6个波长通道的多光谱辐射测温系统,实现了对换能元桥区辐射光谱信号的实时采集,并通过PS800-25一体化标准黑体进行系统标定。针对桥区材料在起爆过程中经历的固态、液态到气态的相变,建立了最优化函数温度解算模型,避免了对光谱发射率模型的依赖,并通过罚函数法进行真温的优化求解。试验结果表明,该方法的测温精度在3%以内,可应用于碳基桥箔点火过程中桥区温度的检测。

荧光测温方法的测量误差与测量不确定度分析综述

介绍了荧光测温方法的基本原理及典型系统的组成,分析了荧光测温方法中的系统误差和随机误差的主要来源,并探讨了基于数学模型的测量不确定度评估方法,指出了在荧光测温装置的研究与应用中测量误差分析和测量不确定度评估的重要性。在测量误差分析方面,需要充分考虑装置内部参数及测量环境对荧光测温参数(如荧光寿命或荧光强度比)的影响,通过优化激发光源、荧光材料、检测器、数据采集和数据处理方案,并进行环境因素分析与校准,最大程度地降低系统误差,提高测温结果的准确性。此外,研究荧光材料发光特征随温度以外其他因素变化的物理机制,可以为开发更具适应性的荧光测温材料提供理论基础。在测量不确定度评估方面,基于荧光寿命和荧光强度比的温度测量不确定度可以通过数学模型进行描述,以温度测量不确定度为依据可指导高精度荧光测温系统的优化设计和应用。

热疗中的无创测温技术研究进展

热疗在各种良恶性肿瘤以及非肿瘤疾病的治疗中具有重要临床应用价值,其原理为将物理能量转化为靶区的热能并体现为温度升高进而实现疾病治疗的目的。为保证热疗的安全性和有效性,治疗中的无创温度监控一直是该领域的核心关键技术。该文对热疗中所使用到的核磁共振(Magnetic Resonance,MR)测温、超声(Ultrasound,US)测温以及其他无创测温技术及其相关研究进展进行综述,旨在为无创测温技术应用于临床热疗监控提供参考。

频域分割的复合超声热应变成像

在超声热应变成像(TSI)中,二维TSI图像中加热区域即感兴趣区域(ROI)的后方(远离声源方向)由于热声棱镜效应、互相关函数峰值误判等可能出现较强的噪声,影响对热区的识别。为对TSI图像降噪并优化ROI的选取,提出一种频域分割的复合超声热应变成像方法。首先,对加热过程中超声成像得到的射频数据进行频段划分,将划分后每个频段的数据视作一次独立成像的结果。其次,利用不同频段数据分别进行TSI计算,所得ROI的形态及其中的热应变分布有很好的一致性,而噪声分布差异较大。基于此对ROI与噪声区域进行区分,通过多频段TSI的复合实现降噪。最后,对降噪后的TSI图像,借助径向梯度指标实现ROI的识别。基于数值仿真和离体猪脂肪加热实验,对所建立的方法进行了验证,仿真中ROI热应变成像的对比度提升了1.7 dB,实验中提升了13.6 dB。

Ba_(3)(VO_(4))_(2):Sm^(3+)荧光粉的熔盐法合成及其温度传感特性

采用熔盐法成功合成了Ba_(3-x)(VO_(4))_(2):xSm^(3+)(x=0.02~0.16)一系列荧光粉,探讨了合成条件、Sm^(3+)掺杂对样品结构和发光性能的影响,并探究了样品的温度传感性能。结果表明:合成样品的适宜反应条件是煅烧温度为900℃、煅烧时间为1 h、原料与熔盐质量比为1∶3,所得样品相纯度和结晶度均较高。样品微观形貌呈片状,厚度约1.5~3 mm。在318 nm激发下,Ba_(3-x)(VO_(4))_(2):xSm^(3+)的发射光谱中可同时观察到VO_(4)^(3-)基团的宽带发射和Sm^(3+)的特征发射,样品的发光颜色集中在黄白光区域。随着Sm^(3+)掺杂浓度(x)从0.02增大到0.16,Sm^(3+)的特征发射峰强度呈现出先升后降的变化趋势,当x=0.10时,发射峰强度达到最高值。导致其浓度猝灭的主要原因是电偶极-电偶极(d-d)相互作用。在298~473 K的温度范围内,Ba_(2.9)(VO_(4))_(2):0.10Sm^(3+)荧光粉中Sm^(3+)(652 nm)和VO_(4)^(3-)基团(504 nm)发射的荧光强度比呈现明显的温度依赖性,其最大绝对灵敏度为0.36 K^(-1),最大相对灵敏度为1.99%K^(-1)。因此,Sm^(3+)掺杂Ba_(3)(VO_(4))_(2)的荧光粉具有优异的温度传感性能,在非接触式光学测温中具有潜在的应用价值。

基质VO_(4)^(3+)与掺杂离子Pr^(3+)荧光强度比的新型高灵敏度光学测温研究

目前,光学测温技术在传感、治疗、诊断和成像等领域取得了重大突破.但是,基于传统热耦合能级荧光强度比测温的灵敏度较低,限制了其进一步的发展.本文基于基质与掺杂离子间不同的温度依赖行为,提出了一种新型的具有高灵敏度的测温方案.首先,采用固相法成功合成了YVO_(4):Pr^(3+)荧光粉.然后,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对样品的结构与发光特性进行表征.XRD结果表明Pr^(3+)成功掺入YVO_(4)基质.SEM结果表明样品为长方体形状微米晶颗粒,平均颗粒大小约为2.1μm.在320 nm激发下,YVO_(4):Pr^(3+)主要呈现出在440 nm附近的蓝光发射和606 nm的红光发射,发光峰不存在明显的重叠.基于VO_(4)^(3+)与Pr^(3+)的发光对温度的不同响应,实现了新的荧光强度比测温方案.测温范围为303—353 K,最大绝对灵敏度和相对灵敏度分别为0.651 K–1和3.112×10^(–2) K^(–1)@353 K,远高于传统的热耦合能级测温方案.这为设计具有优异温度灵敏度和信号可辨别性的自参考光学测温材料提供了一种有前景的途径.

用于远距离高温目标辐射探测的光谱系统设计

针对远距离高温目标多光谱辐射测温的需求,设计了一款多通道光谱探测系统。系统前端采用同轴两反卡塞格林式结构收集目标光谱辐射,后端包括用于目标定位的长波红外成像瞄准系统和分别工作在380~1050nm、980~2550nm双波段光谱系统。光谱系统采用Czerny Turner结构,在380~1050nm波段分辨率优于5nm,980~2550nm波段分辨率优于15nm,光谱通道数量大于220个。400m目标外场实验和700~2300℃高温黑体温度实验表明,多通道光谱探测系统能够进行远距离目标的瞄准和光谱探测。本文设计的多通道光谱探测系统有望用于地面、航空及航天等远距离的温度探测。

空腔效应对集成黑体高温发射率测量影响规律研究

提出集成黑体法中的非等温边界空腔效应修正因子的理论模型。基于有限元思想,开展不同发射率样品、特定温场下的非等温边界空腔效应修正因子理论计算,与基于蒙特卡洛光线追迹法获得的修正因子比对,两者具有良好的一致性,最大偏差不超过2.5%,结果均表明波长越长、样品发射率越低,空腔效应对发射率测量结果影响越大。在1000℃温度下、12~14μm波长范围对铂金材料样品发射率进行实验,并与基于分立黑体法的发射率测量结果比对,经修正后的集成黑体法与分立黑体法的一致性从0.09提升至0.03,该结果验证了引入非等温边界空腔效应修正因子的理论模型的可行性,同时提高了该方法测量发射率的准确性。

微波谐振法应用于高温气体声学温度计的研究

高于335 K的热力学温度T与国际温标ITS-90温度(T_(90))之间的差异T-T_(90),是当前国际温度计量前沿研究的重点与难点。基于气体声速获得热力学温度的方法是该温区具有测量不确定度优势的方法,气体声速可通过声学共鸣法测得的声学共振频率和腔体尺寸获得。微波谐振法是高温区实时、原位获得腔体尺寸和热膨胀性的技术路线。通过优化高温气体声学热力学温度测量装置,提升温度和压力稳定性;采用自研的耐高温微波传感器,测量了335 K至493 K圆柱腔内的微波谐振频率,相对标准偏差为(2~13)×10^(-8);通过微波谐振频率获得了腔体尺寸随温度的变化关系,验证了几何尺寸的稳定性;同时实时获得圆柱腔内气体的折射率和压力,用于分析流动气路产生的压差。研究结果可为精密测定335 K以上T-T_(90)提供重要基础。

弱约束条件下氢气含量对甲烷/空气燃爆特性的影响研究

该研究采用自制的可视化气体爆炸试验设备,以乳胶气球为反应容器模拟弱约束空间,研究不同氢气添加量对甲烷/空气预混气体的爆炸火焰温度场、爆炸压力以及火焰传播速度等特征参数的影响;结合试验测试和Chemkin软件模拟结果,详细分析了氢气浓度对甲烷/空气爆炸特性的影响规律。结果表明:随着氢气含量的增加,混合气体燃爆火焰温度场内部温度变低,火焰边缘温度升高;混合气体的峰值超压和最大压力上升速率均逐渐增大;由于H、O和OH自由基的摩尔分数随着氢气的添加而增加,加速了火焰传播速度。同时,通过对混合气体的敏感性分析发现,甲烷的存在在一定程度上抑制了氢气的燃烧。研究结果可为弱约束空间内氢气/甲烷/空气预混气体的意外爆炸防控提供基础数据,也可为其他可燃气体爆炸特性的研究提供试验方法。

基于塔克分解和声学测温的三维温度场重建

提出了一种基于塔克分解和声学测温的三维温度分布重建算法,该算法采用数值计算方法建立先验数据集,利用塔克分解提取锅炉温度场的主要特征,将声学测温与二维温度场插值相结合,重建三维温度场,提高了复杂温度场的重构精度,具有较快的重建速度。结果表明:该算法能够在10 s左右重建复杂三维温度场,相比传统声学测温可以将重建误差降低10%以上,对于先验工况外的温度场也有较强的适用性,对燃煤电厂燃烧优化和负荷调整具有一定的指导意义。

用于人体皮下温度测量的微波辐射计系统可行性研究

目前人体测温主要以红外测温和水银体温计为主,其仅能测量人体表皮温度,针对此现状,以微波辐射测温理论为依据,提出一种中心频率为1.4 GHz的微波辐射计系统,并利用目前消费类电子产品的MMIC芯片设计制作完成。系统硬件模块主要包括高增益放大器模块、带通滤波器模块和平方律检波模块。根据不同温度状态下人体皮下组织的辐射能量,系统测得最终输出电压与温度呈正相关,能够很好地响应皮下温度变化。研究结果表明,基于现有消费类电子产品的芯片可以制作出成本较低的L波段微波辐射计,能跟踪组织层的温度,验证了监测人体内部温度的可行性。

基于主动式激光辐射测温技术的黑体腔底真实温度测量研究

黑体腔底真实温度及均匀性是影响空腔发射率评价的关键因素,然而,现有研究对于温度均匀性的表征多基于亮度温度。应用一种能够免发射率进行温度测量的主动式激光辐射测温技术,开展针对973 K的黑体辐射源腔底的表面真实温度及均匀性测量研究;同时基于实测温场数据,采用蒙特卡洛法对空腔有效发射率分布进行数值模拟,获取典型位置的模拟结果,结合亮度温度数据得到腔底真实温场。与主动式激光辐射测温法的表面真实温度直接测量结果进行对比,结果表明:对于所选的9个测量点,两者的相对偏差在0.04%~0.77%之间,良好的一致性验证了主动式激光辐射测温技术在黑体辐射源腔底的真实温度测量中的可行性。

Effects of content and particle size of TiH2 powders on the energy output rules of RDX composite explosives

In order to improve the detonation characteristics of RDX,a RDX-based composite explosive with TiH_(2)powders was prepared.The effects of content and particle size of TiH_(2)powders on thermal safety,shock wave parameters and thermal damage effects of RDX-based composite explosive were studied with the C80 microcalorimeter,air blast experiment system and colorimetric thermometry method.Experimental results showed that TiH_(2)powders could enhance the thermal stability of RDX-based composite explosive and increase its ultimate decomposition heat.The content and particle size of TiH_(2)powders also had significant effects on the thermal safety,detonation velocity,shock wave parameters,fireball temperature and duration of RDX-based composite explosives.Furthermore,the differences of TiH_(2)and Ti powders on the detonation energy output rules of RDX-based composite explosives were also compared,showing that TiH_(2)powders had better influences on improving the explosion power and thermal damage effect of RDX-based composite explosives than Ti powders,for the participation of free H_(2)released by TiH_(2)powders in the detonation process.TiH_(2)powders have important research values as a novel energetic additive in the field of military composite explosives.

Design of pharmacodynamic monitoring system based on acupuncture differential thermometry

To control drug effects by detecting temperature difference between biologically active point（BAP）and intact area of skin for treatment of mental illness,a device is developed for monitoring the temperature of BAP and the dose medication and its change in real time to increase effectiveness of treatment.Two electrodes by Foll R method are used and BAP is determined based on topographic anatomical reference points.The temperature values are measured by integral thermometers DS18B20.the received data are processed and temperature difference is calculated and displayed under the control of microcontroller Atmega32.The obtained data confirm the correlation between the temperature difference indicators BAP C7,Gi4 and neurological scales assessing severity of mental illness.The experimetal results show that the temperature difference can be criteria for evaluating the effects of drugs,which is the basis for computer control systems of of medical process of mental patients.

声学测温信号时延优化方法

为了优化发动机燃烧室声学测温信号的时延处理,提高温度测量的准确性和稳定性,提出了一种结合小波包分解变换重组和孤立森林算法的信号处理新方法。首先,通过热校准风洞实验,得到声学测温探头在高温气流环境中的数据;然后,采用小波包分解变换重组方法结合孤立森林算法对温度数据进行滤波和重构,消除噪声和提取有效信息;同时,为了提高数据质量和准确性,对重构后的数据进行异常值检测。热校准风洞试验结果表明:经过信号处理后的数据分布更平缓和对称、标准差显著降低、数据更集中于均值,从而提高了温度测量的准确性和稳定性。本研究为声学测温更准确的应用于发动机燃烧室提供了一种有效的技术方案。

航空发动机蓝宝石光纤测温技术研究

在航空发动机的研制和使用中,温度参数测试技术的研究具有重要意义。因其恶劣的工作环境和狭窄的安装空间,准确高效且耐高温的测试方法非常有限,所以迫切需要研究新的测温技术。近年来,蓝宝石光纤成为高温测试的主流材料,从航空发动机温度测试需求出发,介绍了基于蓝宝石光纤的测温技术,包括光纤光栅测温技术、光纤法珀测温技术、黑体辐射测温技术以及光纤超声测温技术。重点阐述了这些技术的测试原理、测试系统及优缺点,并对其在航空发动机应用的可行性进行了分析,最后对蓝宝石光纤温度测试技术的未来研究方向进行了展望,为后续的研究和应用奠定了基础。