基于场致二次谐波的大气压脉冲流注放电时变非均匀电场测量研究

诊断大气压脉冲流注放电空间电场是实现流注放电精准调控和揭示等离子体不稳定性机制的重要基础。基于场致二次谐波的空间电场测量方法具有非侵入式、时空分辨率高等优点。然而,流注放电时变非均匀电场对二次谐波信号产生过程的影响规律尚不完善,真实电场标定系数随流注放电不同阶段的变化规律尚不清晰。该文首先计算二次谐波信号产生规律和电场空间分布的影响;然后,基于等离子体流体模拟,分析二次谐波信号对流注放电不同阶段时变非均匀电场的敏感程度;最后,基于纳秒脉冲激光场致二次谐波电场测量平台,实验获得了重频脉冲作用下组合电极结构产生的单根负流注轴向电场演变规律,分析脉冲重复频率对空间电场的影响机制,并针对流注放电时变非均匀电场特点提出电场致二次谐波测量优化若干建议。

一种具有二次谐波发生和适中双折射的紫外透过稀土金属甲酸盐

本研究工作报道了一例采用溶液挥发法合成的稀土金属甲酸盐,分子式为(C(NH_(2))_(3))[Er(HCOO)_(4)]。该化合物结晶于非中心对称空间群。光学性质研究表明:该化合物具有较大光学带隙(4.76 eV)、适中的双折射率(0.066@546 nm);在1 064 nm处,其粉末倍频效应为KH_(2)PO_(4)(KDP)的0.20倍,并且可实现相位匹配。第一性原理计算和单晶结构分析揭示了线性和非线性光学效应来源于C(NH_(2))_(3)^(+)、[Er O_8]和HCOO^(-)单元的协同作用。

基于改进VMD-WTFD算法的二次谐波光谱信号反演分析

采用变分模态分解和小波阈值调整函数(VMD-WTFD)算法在处理噪声时,信号波形恢复往往偏离标准的谐波信号,导致反演结果出现偏差。提出了一种改进VMD-WTFD算法,该算法采用新型阈值函数对VMD-WTFD算法进行改进,然后以此改进算法对二次谐波光谱信号进行反演分析。仿真与实验结果表明:与其它几种降噪算法相比,改进VMD-WTFD算法在不同调制度下反演出的原始信号的峰值、峰位和峰谷值更接近原始标准二次谐波光谱信号,去噪后的信噪比为17.545 dB,相关系数可达到0.9929;可以较清晰地反演出人体呼出气体中CO_(2)的二次谐波幅值。

大气压非平衡等离子体诊断:电场诱导二次谐波

电场诱导二次谐波作为一种非侵入式、时间分辨率高达纳秒甚至飞秒量级的测量方法在大气压非平衡等离子的电场诊断中得到广泛关注。基于二次谐波产生的原理,对其适用性进行了讨论。针对纳秒和飞秒激光器在该应用中的特点,搭建了对应的诊断系统。通过使用纳秒激光器测量电场,获得了更高的时间分辨率,并通过平行板电极产生的均匀电场对系统进行标定,获得二次谐波信号强度与电场强度平方的定量关系。基于该定量关系,最终获得大气压等离子体不同位置的瞬态电场。

基于改进调制的两级式单相光伏并网逆变器前级二次谐波抑制

为抑制两级式单相光伏并网逆变器前级电路中的二次谐波电流,利用开关周期平均模型对前级电路中二次谐波电流产生的原因进行了分析,基于此提出了抑制二次谐波电流的改进调制方法。该方法根据实时采样得到的母线电压修正占空比,无需复杂的运算处理,易于实现。进一步分析了改进调制方法下前级Boost电路的小信号传递函数,提出了欠阻尼条件下基于微分先行PID算法的光伏电池最大功率点电压跟踪方法。仿真表明,改进后的两级式单相光伏并网逆变器最大功率点跟踪过程振荡小,光伏电池输出电流平稳,二次谐波电流抑制效果显著。

基于硒化镓纳米片填充的空芯光纤超高二次谐波增强

与传统的光学晶体相比,全光纤功能器件由于和光纤系统的天然兼容性,被认为是下一代集成光学的重要研究方向,吸引了人们的广泛关注。然而,由于二氧化硅固有的中心反演对称性质,光纤中的二阶非线性光学过程仍有待探索,这在可调谐超快激光、全光信号处理、成像和光通信等商业全光纤非线性光学应用中具有重要意义。因此,我们提出了一种新的溶液填充方法,可有效地将具有高非线性的硒化镓纳米片直接沉积在长度达半米的空芯光纤(HCF)的内孔壁上。此外,采用制备的硒化镓纳米片-空芯光纤(GaSe-HCF)作为光频率转换器,其二次谐波(SHG)比嵌入MoS2的HCF和普通HCF分别提高了2个数量级和3个数量级。我们的研究成果将拓展其它非线性材料在全光纤高端非线性光学和光电子学中的应用,并提供新的制备思路。

基于二次谐波分量衰减特性的变压器励磁涌流识别方法

变压器空载合闸时将产生大的励磁涌流,受剩磁、合闸角、变压器参数等因素影响,涌流特性复杂,辨识困难。这一现象在包含变压器匝间短路场景下,体现尤为明显。目前尚缺少考虑匝间短路因素下励磁涌流特性的数学表征和辨识判据。本文笔者提出了一种基于二次谐波分量衰减特性的励磁涌流表征方法,采用基于变压器二次谐波分量与基波分量幅值比的涌流判定依据,可实现包含匝间短路等多场景下励磁涌流的快速辨识。

基于换流母线电流负序二次谐波分量的换相失败检测方法

高压直流输电工程中缺乏一种准确、可靠、快速检测换相失败的方法。为此,分析了高压直流输电换相失败时母线电流的特征,提取负序二次谐波电流作为特征量并研究其影响因素,提出了基于换流母线负序二次谐波分量的换相失败检测方法。在电磁暂态仿真平台PSCAD/EMTDC中,基于工程模型搭建了换流母线负序二次谐波分量的换相失败检测模块。试验结果表明,所提方法能有效、准确及可靠地检测出换相失败,验证了理论分析的正确性。

面向变压器继电保护的励磁涌流分析及二次谐波制动保护

为了提高电网系统的继电保护水平,分析了变压器继电保护中的励磁涌流现象,提出了更有效的二次谐波制动保护方法。在传统Jiles-Atherton模型(J-A模型)中引入涡流损耗和额外损耗,引入粒子群优化算法(PSO)智能识别特征参数,提出J-A改进模型。结合差动保护和二次谐波制动,采用J-A改进模型分析变压器磁滞过程并提取二次谐波。对比分析不同制动保护方法的实验结果,进一步探索J-A改进模型在不同温度下保护动作的有效性和可靠性。研究表明,二次谐波与基波的比值与温度呈正相关,温度越高,二者比值越低;而在二次谐波比方面,25℃、50℃时随时间增加而下降,75℃时随时间增加而上升。引入J-A改进模型能够自行调整二次谐波制动系数,有效防止励磁涌流误动,准确反应实际应用中的温度影响。该研究提高了电网系统的继电保护水平,有效避免了电网故障甚至系统崩溃等严重事故。

基于双光子激发荧光和二次谐波原理的显微成像技术在皮肤科中的应用

基于双光子激发荧光和二次谐波原理的双光子荧光显微镜(Two-photon fluorescence microscopy,TPM)是近年来生物成像领域最重要的发明之一。这项技术具有许多独特的优点,如激光穿透深度增强、光漂白毒性小和组织光损伤减少等。由于其优异的穿透能力和光学切片能力,TPM是目前在完整组织或活体动物体内以亚细胞分辨率对细胞和器官结构和功能活性进行实时、无创、在体监测强有力的工具,已被广泛应用于生物学和医学等各种领域。在过去的几年里,TPM作为临床研究和皮肤疾病实时检测、诊断和治疗监测的新方法,取得了较多的进展。将这些技术应用到临床研究和实践中需要临床医生了解它们的基本原理、优点和局限性等,本文简要的综述了双光子荧光激发原理、二次谐波原理以及TPM在皮肤病学领域中的应用。

基于二氧化硅覆盖的铌酸锂波导产生有效二次谐波的研究

为了在波导中轻松实现相互作用波之间的相位匹配,产生有效的二次谐波,设计了一种新型条形波导——二氧化硅-铌酸锂-二氧化硅(SiO_(2)-LiNbO_(3)-SiO_(2)),该条形波导由SiO_(2)和无蚀刻z切割的LiNbO_(3)组成,通过调整波导结构分析了波导的色散,研究了不同尺寸的SiO_(2)对基波与二次谐波相位匹配点的影响,分析了该条形波导倍频的可行性,并利用脉冲的振幅和宽度对频谱展宽的特性,实现超宽带连续谱。仿真结果表明:在覆盖层SiO_(2)宽度为1600 nm、高度为400 nm的条形波导结构中,使用脉冲振幅为107 a.u.,脉冲宽度为10 fs的超短脉冲,得到了一个带宽为1302.5 nm的超宽带连续谱。

亚波长铌酸锂薄膜导模共振结构设计及二次谐波转化效率优化

基于亚波长铌酸锂薄膜刻蚀导模共振超表面结构,理论模拟了超表面结构的光学响应特性,探讨了刻蚀微纳结构的周期、填充因子和刻蚀深度等参量对透射光谱的影响,同时研究了不同偏振态和入射角度的光源对光谱线宽的作用;利用非对称的光栅结构设计,使连续谱中的束缚态(bound states in the continuum,BIC)衰退为高Q值(>10000)的准BIC模式;利用束缚态的局域场增强效应,将亚波长铌酸锂薄膜的二次谐波转化效率提升了5个数量级.模拟结果表明,当入射基频波的峰值功率密度在约1 GW/cm2量级时,可实现紫外波段二次谐波高效转化,即单次穿过亚波长铌酸锂薄膜后,出射的紫外波段二次谐波转化效率高达10–3量级.这为提升微纳结构、光学表界面体系的非线性响应特性提供了思路和设计方案.

准Z源逆变器中抑制二次谐波电流的虚拟阻抗控制策略

由于单相准Z源逆变器的瞬时输出功率中存在二倍频的脉动功率,将会导致前级准Z源变换器产生二次谐波电流。首先,对准Z源逆变器的拓扑进行分析并建立其小信号等效电路模型,为了抑制前级直流变换器中的二次谐波电流,从阻抗的角度出发,通过在准Z源逆变器小信号等效电路模型的电感支路串联虚拟阻抗来抑制二次谐波电流,为了提升系统的动态响应,引入逆变侧电感电流前馈控制,并将虚拟阻抗与带通滤波器结合,使准Z源逆变器的电感支路阻抗在二倍频率处呈现高阻抗,在其他频率处呈现低阻抗。然后,在带通滤波器中加入阻尼电阻抑制系统相位突变,使得该控制策略在保证系统二次谐波电流抑制效果前提下,进一步提升了系统稳定性。最后,通过实验验证了控制策略的有效性。

可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波信号的模拟与分析

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为近年来发展起来的一种气体检测技术,具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点。波长调制光谱信号的二次谐波分量常作为检测信号,用于气体浓度信息的反演。利用MATLAB中的可视化建模仿真平台Simulink,模拟了基于TDLAS的波长调制光谱信号,利用锁相放大原理提取二次谐波分量。采用数字锁相,正交双通道结构实现锁相算法。通过比较不同调制系数下二次谐波信号的变化情况,分析了二次谐波信号与调制系数的关系,以便确定最佳参数,用于二次谐波的提取。

基于附加相位判别的自适应二次谐波励磁涌流制动方案研究

在详细推导单相励磁涌流的傅里叶级数表达式基础上,分析出涌流波形中各次谐波之间满足一定的相位关系,即单相涌流中基波相位与2次谐波相位差为0°或180°,由此提出了一种基于附加相位判别的自适应2次谐波励磁涌流制动方案。该方案充分利用涌流波形中的幅值相位信息,改善了某些涌流不明显情况下传统2次谐波制动原理的不足,同时空投变压器内部故障时也不会误闭锁差动保护。各种情况下的仿真与动模数据的测试结果表明:自适应附加相位制动方案的差动保护比传统2次谐波判据性能优良,且有较好的实际工程应用价值。

CO和CO_2的1·58μm波段可调谐二极管激光吸收光谱的二次谐波检测研究

红外可调谐二极管激光吸收光谱技术作为新的痕量气体监测分析方法,在大气化学研究和污染气体监测中得到了应用。文章介绍利用可调谐二极管激光吸收光谱学(TDLAS)技术对常压下的CO和CO2的近红外波段光谱静态测量研究和洛伦兹线型下的CO2二次谐波光谱与调制度的关系。

三相涌流波形特征分析及差动保护中采用二次谐波相位制动的原理

探讨了GE变压器保护中采用二次谐波附加相位制动原理的适用范围,该原理是从单相变压器涌流特征分析而得到的,但在三相变压器中并不一定完全适用。如对于Y0/?-11接线的变压器,Y0侧空载合闸时由于?绕组中环流助增的影响,引起Y0侧涌流波形的二次谐波幅值、相位特征将不完全同于单相变压器。若保护采用不同的转角方式,其差电流中的二次谐波幅值与相位特征更是不同,论文研究指出基于二次谐波相位的励磁涌流判别方法应充分考虑变压器的接线组别、差动保护的实现原理等的影响。同时研究发现三相分体的变压器各相励磁支路的涌流波形基本上和单相涌流特征相同,如能测量在△侧绕组中的电流并采用两侧绕组电流作为差动臂,那么空载合闸时差动电流就等于励磁支路的电流,同时还能提高区内故障的灵敏度,并且适合采用附加相位制动原理来识别涌流。

改进型二次谐波励磁涌流制动方法

分析了变压器励磁涌流波形中基波与二次谐波相位差的关系,二者满足0°或180°的相位关系,并通过对理想单相变压器仿真、三相变压器仿真、动模试验得到的涌流波形的分析验证了此结论,据此提出了一种利用二次谐波与基波之间幅值和相位关系综合判别励磁涌流的改进型二次谐波制动方法,应用该方法的差动保护明显优于采用传统二次谐波制动判据的保护,具有较好的工程应用价值。

基于二次谐波的自适应制动涌流方案

讨论了几种二次谐波变压器差动保护的原理,分析了各自的可靠性和灵敏性,结果表明:虽然采用二次谐波制动原理,但是不同制动涌流的方式,制动效果存在较大的差别。二次谐波制动原理在特高压大型变压器保护中的应用还有待进一步改进和完善。在总结二次谐波制动的特点后,提出了改进的制动方式,同时针对励磁和故障时直流衰减的不同提出了自适应二次谐波的制动方式。应用该方法差动保护明显优于采用传统二次谐波制动判据的保护,具有较好的工程应用价值。

生物活组织的背向二次谐波成像

光学二次谐波成像技术由于具有三维高分辨率、不需要荧光标记、对生物样品的杀伤效应小等特点 ,在生物医学研究上具有广阔的应用前景 .在双光子荧光成像基础上 ,实现了适合对厚组织样品观测的背向光学二次谐波成像 ,探讨了背向二次谐波成像的特点和影响因素 .通过对多种生物组织样品进行大量实验 ,发现胶原纤维和肌肉纤维均可以产生很强的背向二次谐波 ,并成功地将背向二次谐波成像技术应用于糖尿病患者皮肤的观测 .