正视方以智的朴素光波动说

方以智明确提出了朴素光波动说,并对光波动说进行了推广。他的科学创造主要源于其正确的中西学观。方以智的光波动说与同时期稍晚的西方惠更斯的光波动说有诸多可比之处。我们应正视方以智在光波动说方面的贡献,他无疑是"光波动说的创始者"。

水汽造成的光模块接收光功率波动失效模式

光模块的接收光功率波动是一种常见的失效现象。对一次生产常温测试中接收光功率波动造成的模块闪断故障进行分析,经过一系列试验验证,发现该故障的失效模式与以往常见的不同,并非由器件或软件故障造成,而是由水汽造成的光路异常导致。该失效模式的发现,揭示了一种新的ROSA适配器设计风险,对研发设计和可靠性验证有重要指导意义。

光源光输出波动的准确测量及其影响因素

本文定义了表征光源光输出波动的三个参数:波动深度、闪烁指数和调制深度。比较了线性照度传感器、光敏二极管、普通照度计探头和光电倍增管四种探测器用于测量光波动的优缺点,发现照度传感器能满足测量要求,而在简单测量时可以采用光敏二极管。用照度传感器对各种常用光源的波动深度进行测量,发现钨丝灯的波动深度为6%～31%,随功率的增大而下降。对荧光灯,电感镇流时波动深度高达42%～48%;使用高质量的电子镇流器时波动深度可以<10%。方波电子镇流的金属卤化物灯光波动<3%,小于电感镇流的1/20。分析了光源瞬时功率波形与光波动的相关性,发现要使光波动深度小,要求荧光灯电子镇流器的直流母线要平滑,高强度气体放电灯瞬时功率的过零时间越短越好。

光源光输出波动的准确测量及其影响因素

本文定义了表征光源光输出波动的三个参数：波动深度、闪烁指数和调制深度。比较了线性照度传感器、光敏二极管、普通照度计探头和光电倍增管四种探测器用于测量光波动的优劣。发现照度传感器能满足测量要求，而在简单测量时可以采用光敏二极管。用照度传感器对各种常用光源的波动深度进行测量，发现钨丝灯的波动深度为6％～31％，随功率的增大而下降。对荧光灯，电感镇流时波动深度高达42％～48％；使用高质量的电子镇流器时波动深度可以〈10％。方波电子镇流的金属卤化物灯光波动〈3％。小于电感镇流的1／20。分析了光源瞬时功率波形与光波动的相关性，发现要使光波动深度小，要求荧光灯电子镇流器的直流母线要平滑，高强度气体放电灯瞬时功率的过零时间越短越好。

抑制光纤检波器系统光强波动影响的解调方法

基于海上油藏勘探领域的光纤检波器光电复合空分阵列系统,通过两路PGC干涉检波信号相除以构造非线性函数,提出了一种采用查找表实现该非线性函数解调的新方法。相比传统的两路PGC干涉检波信号线性组合的反正切解调方法,构造非线性函数解调新方案不仅可以补偿生成载波时直接调制DFB光源带来的高频光强波动干扰,也可以抑制其他因素造成的光强随机波动给采用定常系统参数解调带来的影响。实验结果表明:内调制DFB激光器,采用非线性函数解调方案比线性组合方案在谐波抑制方面优势明显,两者HSR平均值相差达26.37 dB;当系统光强降低50%,非线性函数解调方案的结果 HSR平均值优于线性组合方案得到的结果,两者相差达17.53 dB。

储能电池平抑光伏发电波动的应用

合理的储能技术能够有效缓解光伏发电对电网带来的负面影响。该文在验证了光伏波动低频特性的基础上,提出利用储能电池平抑光伏出力短期波动的运行策略及储能电池最优容量的评估方法。通过光伏出力预测,控制储能电池的存储与输出功率,减小光伏出力的不确定性。基于储能电池单位成本下最长利用时间,建立电池最优容量的数学模型。通过实例验证,总结了影响电池最优容量的关键因素,在实现光伏出力可调节的前提下,最大效率地利用储能电池。

《物理小识》的波动光学思想

方以智在《物理小识》一书中提出了系统的波动光学思想,这在中国科学思想史上是一件十分重要的事情。方以智是在传统元气学说基础上构建其波动理论的。他认为,一切物体都由气构成,虚空都被气所充满,气构成的物体具有光性,受到激发就能发光。光的本质是气的运动,这种运动通过气之间的“摩荡嘘吸”、“互相转应”而由光源向外传递出去。这些描述,符合物理学关于波动概念的理解,是一种原始的光波动说。

二维流化床光反应器中的光强分布及波动规律

考察了外部平行光源照射下液-固及气-液-固二维流化床中流体流动状况对床层光强分布和波动规律的影响.采用朗伯-比尔定律建立了两相及三相流化床中光强分布的数学模型,分析了液含率、气含率及气、固相吸光系数对床层光强分布的影响,并采用自制光纤光强传感器测定了床层中的光强分布和波动信号.二维流化床中床层光强沿径向呈指数衰减,随着液含率和气含率增大而增大,理论计算与实验结果相吻合.对光强波动信号的功率谱分析表明,液-固流化床中功率谱密度由低频至高频呈规律性衰减,气-液-固三相流化床中由于受气泡的影响功率谱密度出现起伏,在5～12 Hz处出现谱峰,与气泡的产生频率一致.上述模型可推广应用于其他光源和不同结构流化床光反应器的数学描述.

基于变分贝叶斯学习的光伏功率波动特性研究

光伏出力波动严重影响电力系统稳定运行。对光伏出力爬坡率进行分析,建立光伏出力爬坡率的高斯混合模型,并用变分贝叶斯学习算法估计模型参数。某光伏电站大量实测数据检验表明,在进行光伏功率波动特性研究方面,在不同时间尺度和天气类型下,变分贝叶斯学习算法比单一分布及基于最大期望算法的方法具有更好的拟合效果。

视网膜光阈值波动在原发性开角型青光眼高危人群中的诊断价值

目的探讨视网膜光阈值波动(light threshold fluctuation,LTF)在原发性开角型青光眼(primary open-angle glaucoma,POAG)高危人群中的诊断价值。方法纵向队列分析。收集POAG高危人群319例(319眼)进行POAG筛查和随访追踪,根据随后是否被确诊为POAG分为确诊组和未确诊组,收集同期来我院体检的健康人群为对照组(50例50眼)。研究对象在基线时视野、视盘显示正常,8 a的随访期内每6个月复查一次视野、OCT。当第一次出现具有可重复性的视野早期缺损迹象或视盘垂直杯盘比≥0.6时给予确诊并记录为转点。比较确诊组、未确诊组、对照组从基线到转点的视网膜LTF,探讨影响因素,计算受试者工作曲线下面积,观察随时间推移的变化规律。结果转点时,确诊组(67眼)与未确诊组(252眼)、对照组的LTF分别为-14~3(-6.05±7.02)d B、-4~4(-0.53±2.66)d B、-3~3(-0.31±1.58)d B,三组相比差异有统计学意义(P<0.001)。确诊组中,LTF与视野指数、平均缺损呈负相关性,与模式标准差、垂直杯盘比呈正相关性(均为P<0.05)。在25~45岁低龄组,视野>10°~20°时视网膜LTF最频繁,占64.9%。在转点前5 a、前4 a、前3 a、前2 a、前1 a及转点的受试者工作曲线下面积分别为0.10、0.21、0.32、0.75、0.86、0.91,95%可信区间敏感度分别为7%、19%、44%、65%、78%、87%。结论视网膜LTF对POAG早期诊断具有较高价值,LTF可以作为POAG患者尚没有出现视野早期缺损迹象和垂直杯盘比扩大时的早期诊断敏感指标。对POAG高危人群密切关注视野检查的视网膜LTF,可以在POAG患者发生视野或视盘进展的前2 a识别POAG。

低平均光强下波动光对铜绿微囊藻生长的影响

为了研究波动光对藻类的影响,以典型水华藻种铜绿微囊藻Microcystis aeruginos为研究对象,运用了基于单片机系统的光强控制实验装置,开展了不同光照条件下铜绿微囊藻的生长研究。共设置了四种光照条件,分别为不同周期波动光强FL(Fluctuating Light)组(10min FL、1h FL和6h FL)和平均光强AL(Average Light)组。实验结果表明,在低平均光强下,6h FL、1h FL和10min FL组铜绿微囊藻藻密度相对于AL组分别增加了28.3%(P<0.05)、18.2%(P<0.05)和7.7(P>0.05)。三组波动光强下铜绿微囊藻的比增长速率、Fv/Fm和rETR均显著大于平均光强组(P<0.05),且随着波动光周期的增大,各指标也会显著增加(P<0.05),而热耗散NPQ平均值、单个细胞类胡萝卜素含量等指标与上述指标呈相反的规律并且差异显著(P<0.05)。结果也表明在低平均光强下,相比于恒定光照,铜绿微囊藻在波动光下能更好地调节自身光合作用机制去利用光能,且波动周期越大,铜绿微囊藻对光能利用效率越高。这暗示了低强度波动光可以作为提高藻类产量的一种手段。

基于模型预测控制的储能平抑光伏波动的控制策略

提出了利用模型预测控制的方法平抑光伏发电波动的策略。首先,利用小波神经网络预测模型对光伏发电输出进行预测;其次,选取平抑波动和减缓储能寿命衰减为优化指标,利用线性加权和法建立优化目标函数,并用遗传算法求解目标函数的最优解;再次,根据最优解和实际值的误差进行反馈,对预测信息进行修正,并对目标函数滚动优化。最后,采用某光伏电站的信息验证了所提方法的有效性,并对储能出力进行分析,得出了适用于平抑光伏出力波动的储能容量。

流化床光反应器中光强波动信号的测量

针对流化床光反应器中光强的测量问题，研制了一种高灵敏度的光导纤维光强传感系统，并对外部平行光源平板流化床光反应器中光强的分布度其波动规律进行了研究。结果表明：在外部平行光源照射下平板流化床中光沿径向呈指数衰减；液固流化床与三相流化床中光强信号的波动规律不同，三相流化床中光强信号的功率谱密度图在5～12Hz处出现谱峰。该测量系统结构简单，操作方便，适合各种流态化光反应器床层内部光强信号的测量。

基于光谱线性拟合的宽波段光源波动补偿方法

宽波段光源在工作过程中,光强通常会随供电电源输出功率的变化而波动。宽波段光源波段内各个波长的光谱强度将会发生不同程度的波动。为解决光源光强波动时其波段内各个波长光谱强度的补偿问题,提出了一种基于光谱线性拟合的补偿方法。使用这种方法,只需测量光源波段光强的变化,就可以补偿各个波长光谱强度的波动。通过分析理想黑体全波段辐射出射度与光谱辐射出射度的近似线性关系。建立了宽波段光源波段光强与光谱强度的线性模型。实验装置主要由卤素灯珠、光源电源、光阑、光谱仪及计算机构成。调节电源的输出功率,得到一组卤素灯珠在不同输入功率下的相对光谱强度。测量不同功率下卤素灯珠光谱强度来验证该方法补偿效果。按线性关系拟合了卤素灯珠光谱强度与其波段光强关系式,并分析了拟合误差。实验表明:卤素灯珠的光谱强度与其波段光强具有很好的线性关系,可以用波段光强按线性关系来补偿其光谱强度的波动。随着卤素灯珠输入功率的增大,补偿后的光谱强度的相对误差绝对值下降。在卤素灯珠输入功率范围内,使用该方法补偿的光谱强度在绝大部分(92%)波长下相对误差绝对值可在5%以内。

光波动频率影响黄瓜幼苗光合作用的机制

自然条件下环境光强往往是波动的,但波动光变化频率影响植物光合作用的机制尚不清楚.为了探讨植物光合作用对波动光频率的响应及机制,本文以黄瓜为材料,对植物生长、叶绿素含量、气体交换、叶绿素荧光以及抗氧化酶进行了研究.结果显示,相对于弱光(T4),强光下(T1, T2和T3)黄瓜株高、生物量、叶面积和比叶重均明显较高,但波动频率增加(T2, T3)能够导致这些参数值降低.强光与弱光处理相比其叶绿素总量较低,且随着波动光频率的提高叶绿素含量轻微下降.强光下的光合速率和气孔导度均高于弱光,不过随着强光波动频率增加,两者呈下降趋势.荧光诱导动力学的结果显示,尽管各处理间光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率没有明显差异,但波动频率较大时黄瓜的PSⅡ的电子传递活性略有降低;而且增加强光波动频率还导致光系统Ⅱ天线转化效率(Fv′/Fm′)明显降低和非光化学猝灭(NPQ)大幅增加.此外,强光下黄瓜的酶促抗氧化系统的主要酶活性高于弱光,但波动光频率提高能够降低其活性.因此,提高波动光的频率不仅导致黄瓜光合能力下降,还导致其主要抗氧化酶的活性降低,所以增强的热耗散可能是其应对波动光下过剩激发能的重要机制.此外,本文还对黄瓜适应波动强光和稳态强光的差异进行了讨论.

考虑光伏双评价指标的混合储能平滑出力波动策略

针对光伏有功功率波动影响电网稳定运行问题,提出一种考虑光伏双评价指标的混合储能平滑出力波动控制策略。首先,根据不同时间尺度分别建立以波动率和光滑度为平滑出力波动目标的双评价指标;其次,基于改进集合经验模态分解(MEEMD)方法,实现光伏有功功率信号分解,采用灰色关联度将功率重构为高频和低频部分,得到最终的高频超级电容和低频蓄电池平滑出力波动指令;然后,以滑动平均滤波平滑曲线为充/放电目标参考功率,得到混合储能的充/放电功率指令,并用蓄电池和超级电容器组成的混合储能电池组以5min时间尺度进行出力波动的平滑,用超级电容器组成的单一电池组以1min时间尺度进行光滑度平顺,平顺光滑度跟随平滑出力波动,得到不同时间尺度的储能系统优先级平滑出力波动策略;最后,以新疆某光伏电站为例,综合对比多种光伏功率分解方法和不同评价指标,验证了所提策略的有效性。

光的波动说的复兴与创造性思维:类比推理

通过光的波动说的复兴与发展,介绍了类比推理方法在人类探索光的本性的历程中所起到的重要作用。

波动光下棉花叶片比叶重对光合生产能力的调控

为探究棉花在波动光下生长特性和光合能力的变化,在室内模拟波动光条件下,测定了叶片的气体交换参数、比叶重(LMA),叶片厚度(LT)、叶片面积(LA)、生物量的变化。研究结果表明:与恒定光下生长的植株相比,波动光下生长的棉花叶片比叶重,单叶面积和生物量均显著降低。恒定光处理下单位叶片面积净光合速率(A)显著高于波动光条件下的叶片,但不同光处理下单位叶片质量净光合速率(Amass)无明显差异。因此,波动光下叶片LMA的降低是棉花叶片光合能力下降的主要原因。

墨兰对氮营养和波动光强复合胁迫的光合调控响应

墨兰(Cymbidium sinense)是我国的传统名花,具有悠久的栽培历史,该物种为林下荫生植物,生境破坏和森林冠层结构的改变都会导致其遭受氮素和光照波动的双重影响。为了探究墨兰的光合作用响应这种复合胁迫的机制,该文研究了不同氮浓度处理下墨兰叶片的氮含量、叶绿素含量、光系统I(PS I)和光系统Ⅱ(PSⅡ)对波动光强的影响。结果表明:(1)0 mmol·L^(-1)氮处理下,墨兰叶片的氮含量、叶绿素含量、PSⅡ最大量子效率(Fv/Fm)和PS I最大可氧化的P700信号(Pm)降低,而非光化学猝灭和PSⅡ非调节性能量耗散被大量激发。(2)1.25、5、10 mmol·L^(-1)氮处理下,光强突然增加使墨兰叶片的PS I反应中心表现为先过度还原,随后过度还原态被逐渐解除;环式电子传递的激发表现为先增加后逐渐下降,说明环式电子传递的动态调节和PS I的氧化还原态密切相关。(3)波动光下,0 mmol·L^(-1)氮处理的墨兰叶片没有表现出PS I的过度还原,主要是因为其PSⅡ释放的电子很少,避免了过量电子被传递到PS I。综上认为,氮素的波动会显著影响墨兰对波动光强的光合生理响应,这为墨兰的人工栽培和保护提供了科学依据,并有助于探究林下植物光合作用响应氮素和波动光复合胁迫的机制。