“反射形成过程演示器”的制作与应用

反射弧的结构和反射形成的过程是教学中的重难点。“反射形成过程演示器”巧妙利用LED追光效果动态演示冲动的产生和传导;再利用压缩气体做功实现骨骼肌模型收缩、舒张,形象演示屈肘和伸肘反射过程,突破人体结构与功能相适应的教学难点。将该自制教具运用在复习课中能实现关联知识点的教学融合,建构大单元知识体系。

夹心杆系统中一维弹塑性波演化精细分析(Ⅰ):典型加载波的透反射

准确地剖析反射波与透射波的形成过程与影响机理是SHPB(split Hopkinson pressure bar)精细化试验设计与精准数据处理的核心前提之一。针对夹心杆系统,分析矩形、梯形与半正弦三种典型入射波加载阶段系统中一维弹塑性波的传播与演化,定量研究试件中弹塑性波的传播、两个界面上弹塑性的透反射及其系列透反射波的相互作用影响。结果表明:首先,弹塑性波特别是应力波在弹塑性交界面上的透反射中占主要地位,纯弹性波的透反射与传播反而影响较小;其次,当入射波加载区间有一定的宽度时,杆2中弹性波在两个界面上的多次透反射对反射波造成衰减的同时对透射波进一步强化,这种衰减使得半正弦波对应的反射波峰值并不是在0.5个无量纲时间时,而是有所提前;第三,与传统SHPB分析中弹性波在界面上透反射的初步规律不同,无论是矩形波、梯形波还是半正弦波入射时,试件材料的杨氏模量与密度改变虽然明显影响其弹性波的阻抗比,但对透反射波波形及其峰值强度影响并不明显。研究结果可为SHPB的精细化设计与数据的精准分析提供科学依据。

基于反射率法正演模拟的含气储层反射系数频变规律研究

振幅随偏移距/入射角的变化(AVO/AVA)技术已在油气勘探中广泛应用,其随频率的变化特征对岩性研究、储层预测和油气检测具有重要的指示作用。频变特征不仅与含气储层自身吸收衰减产生的速度频散有关,还与地震波在储层顶底之间发生的多次反射有关。本研究基于反射率法建立层状介质的频变反射系数递推公式,利用Chapman模型引入频散速度,提出一种充分考虑含气储层本身吸收衰减与层状结构的AVO精细模拟方法。并在此基础上深入分析了含气储层的厚度、含气饱和度、孔隙度及渗透率与频变反射系数之间的关系,为采用频变规律开展含气储层识别提供了依据。

氢氧化钠分子结构原位漫反射一维及二维漫反射中红外光谱研究

通过原位一维漫反射中红外(MIR)光谱开展了氢氧化钠分子结构研究。实验发现,氢氧化钠分子结构主要红外吸收模式包括OH基团伸缩振动模式(νOH-NaOH-_(一维))和OH基团面内摇摆振动模式(ρOH-NaOH-_(一维))。进一步开展了氢氧化钠分子结构的原位二维漫反射MIR光谱研究。采用原位漫反射一维及二维漫反射MIR光谱开展氢氧化钠结构研究,对氯碱工业具有重要意义。

水下多格弹性角反射体声反射特性及强度增强方法

单格角反射体只能反射一定方向的入射波,为了反射不同方向入射声波,需要构造多格角反射体并研究其声反射特性。以不同类型八格金属板角反射体为对象,基于结构有限元耦合间接边界元法,对水下多格弹性角反射体的散射声场进行数值仿真,分析不同频率、材料、厚度、入射角度等因素影响下不同类型多格角反射体声反射性能,从便于工程应用角度提出增强其声反射能力的方法。通过典型情况下的水池实验,对仿真计算与实验数据的一致性进行验证。实验结果表明:水下多格弹性角反射体目标强度随入射频率增大而增大,并趋向稳定;目标强度随入射角度改变波动幅度较大,不同类型角反射体目标强度值差异较大;目标强度随平板厚度的增加而增大,但不显著;目标强度随着边长的增加而明显增大;软介质材料构成的多格角反射体,水下声反射性能明显优于金属角反射体。因此,为增强水下多格角反射体声反射能力,增大反射体边长及选用低阻抗材料是更有效的方法。

漫反射与非漫反射表面间的辐射传递系数快速计算

针对蒙特卡洛方法计算目标表面间辐射传递系数耗时过长的问题,提出了一种计算漫反射灰体与非漫反射灰体表面间辐射传递系数的快速方法。首先,利用蒙特卡洛方法在漫反射表面生成发射光束集并进行射线追踪,计算漫反射表面对目标表面的辐射传递系数;然后,在非漫反射表面生成发射光束并进行射线追踪,如果射线在多次反射过程中击中任意漫反射表面,则利用反射光束的漫反射特性,直接调用漫反射表面的辐射传递系数对反射能量进行分配,并停止射线追踪。对正六面体模型内表面(两个漫反射面元、四个镜反射面元)的辐射传递系数进行仿真,结果表明,当表面反射率ρ=0.4时,镜反射表面的辐射传递系数计算时间仅为蒙特卡洛方法的1/3;ρ=0.8时,相应的计算时间占比低于1/10,并且保持良好的计算精度。理论推导并分析了影响该方法计算速度的模型参数,结果表明:表面反射率越高,系统中漫反射表面占比越大,快速方法中单束光线的平均追踪次数较蒙特卡洛方法越少,非漫反射表面的辐射传递系数计算优势越明显。

关于反射直线和投影直线方程的一个注记

本文基于镜面反射矩阵理论,探讨了反射直线和投影直线方程更加简便的可行求法,且有着更加明显的几何意义,可一次性求解多条入射光线或多个反射面问题,在工程应用中更加方便.

基于反射光谱的油茶籽油掺伪量快速测定及特征波长特性研究

为了探索紫外-可见-近红外反射光谱测定油茶籽油掺伪量的方法,按照不同掺伪比例制备了244个油茶籽油掺伪大豆油、菜籽油、花生油、玉米油的样本,以自主搭建的实验平台采集所制备样本在200~1100 nm范围内的反射光谱。将原始光谱进行Savitzky-Golay(SG)-连续小波变换(CWT)预处理后,利用Kennard-Stone(K-S)算法以2∶1的比例将样本划分成校正集和预测集。采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、自主软收缩算法(BOSS)、迭代变量子集优化算法(IVSO)进行特征波长选择,分别建立基于支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)、随机森林(RF)的油茶籽油掺伪量快速预测模型,同时对特征波长的特性进行了研究。结果表明:原始光谱经过SG-CWT(L5)预处理和BOSS特征波长筛选后,建立的基于SVM的油茶籽油掺伪量快速预测模型能够鉴别掺伪量为1%及以上的油茶籽油,该模型在十折交叉验证和网格搜索法下得到最佳惩罚因子(c)和核函数(γ)分别为5.2780和0.1088,其预测决定系数(R_(P)^(2))、预测均方根误差(RMSE_P)、预测平均绝对误差(MAE_(P))分别为0.9985、0.0134、0.0102。特征波长聚集程度和陡度对模型预测结果存在一定影响。综上,建立的基于反射光谱的油茶籽油掺伪量快速预测模型预测误差小,预测效果较好。

水下珊瑚双向反射率观测技术的研究

遥感作为一种高效海洋环境监测手段,可以对海底各种底质类型分布及其状态变化进行同步大面积监测。目前,海底底质反射率观测技术主要为单个角度观测,开展底质多角度光反射特性观测技术的研究,分析不同底质双向反射分布函数(BRDF)特征,对于遥感高精度监测浅水海区底质具有重要意义,在满足遥感对复杂底质类型精确区分的同时能做到对底质更细微的动态变化监测。采用双通道同步测量的方法,设计了一套简便的海底底质双向反射率测量系统,获取了水下珊瑚及细沙底质的反射率特征数据。在大亚湾海域开展了现场测量,数据分析表明:(1)岸上沙质的BRDF特征:在400~700 nm内,当天顶角不变时(θ=20°,40°或60°),不同方位角(θ=0°,45°,135°,180°,225°和315°)所测得的反射率值标准偏差小于1.5%;当方位角不变时(θ=0°,45°,135°,180°,225°或315°),不同天顶角上的反射率值标准偏差均不大于1.7%,表明岸上沙质的BRDF变化较小,具有朗伯体特性;水下沙质的BRDF特征:在400~700 nm内,当天顶角不变时,不同方位角所测得的反射率值标准偏差随着波长的增大而增大;在400 nm时,反射率值的标准偏差为3.8%,在700 nm时,反射率值标准偏差递增至12%。水下沙质的BRDF表现为各向同性特征。(2)水下珊瑚BRDF特征:在天顶角不变时,不同方位角上所测得的反射率值标准偏差随着波长的增加呈现先增加后减小,而后激增的趋势。从400到605 nm,标准偏差从1%升至2%,而后从605到675 nm,标准偏差从2%降至1.2%,在675~700 nm,标准偏差从1.2%增至4.9%。现场测试数据分析结果表明本套水底双向反射测量系统能有效测量多种海底底质的反射光谱。通过现场获取的测量数据,对沙质和珊瑚两种典型底质的反射率光谱及BRDF进行了初步分析,为后续采用遥感手段反演浅水区底质及动态变化(如,珊瑚生长状态)提供多种底质多观测角度的反射率光谱特征。

智能反射面辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法

为了解决恶意干扰攻击、窃听和不完美信道状态信息造成的通信质量降低和安全性差等问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法。首先,基于合法用户的最小安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束,在非法节点不完美信道状态信息、干扰器波束成形向量未知的情况下,构建了一个联合优化基站的波束成形向量、人工噪声的协方差矩阵和IRS的相移矩阵的鲁棒资源分配问题。其次,为了求解该非凸问题,利用交替优化、Cauchy-Schwarz不等式、连续凸逼近和泰勒级数展开等方法,将原问题转化为易于求解的凸优化问题。仿真结果表明,与传统算法相比所提算法能有效提高系统安全性、降低功率开销、提高抗干扰裕度,且在一定信道误差范围内能够减低约35%的保密中断概率,具有较强的鲁棒性。

智能反射面辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法

为了解决蜂窝通信系统中因窃听者、障碍物阻挡和信道不确定性导致安全性低和传输质量差的问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的多天线通信系统鲁棒安全资源分配算法。首先,考虑合法用户的安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束,基于有界信道不确定性,建立了一个联合优化基站主动波束、IRS被动波束的鲁棒资源分配问题。然后,利用S-程序、连续凸近似、交替优化和罚函数等方法对含参数摄动的原非凸问题进行转换,得到可直接求解的确定性凸优化问题。最后,提出一种基于迭代的鲁棒能效最大化算法。仿真结果表明,该文算法具有较好的能效和较强的鲁棒性。

基于有源智能反射面反射单元分组的反射调制系统

为克服智能反射面(IRS)辅助通信系统的“双重路径损耗”,进一步提升系统的可靠性和频谱效率,该文提出一种基于有源IRS反射单元分组的反射调制(RM)系统方案,利用有源反射单元分组的数量来传输额外信息。然后基于矩母函数推导了最大似然检测算法下基站发射符号与有源反射单元分组数量的平均成对错误概率,获取到系统的理论比特错误概率(BEP)上界以及可达速率。仿真结果验证了理论推导的准确性,同时表明所提方案具有更优的误码性能和频谱效率。

压力感受性反射在疼痛调控中的机制及临床应用

压力感受性反射是自主神经系统维持心血管稳态的重要机制,其与疼痛调控亦存在密切关系。压力反射敏感性(baroreflex sensitivity,BRS)是定量评估压力感受性反射功能的指标,BRS下降与疼痛敏感性上升存在相关性,在疼痛风险预测、治疗效果评估中应用前景广阔。迷走神经刺激能够激活压力感受性反射,近年来在急慢性疼痛患者中得到了广泛应用。本文就压力感受性反射在疼痛调控中的机制和临床应用进行概述,以期为探索调节压力感受性反射功能的疼痛治疗手段提供新思路。

烦躁不安排乳反射研究进展

介绍烦躁不安排乳反射的概念、评估工具、发生机制及影响因素等,从改变生活方式、加强社会支持、适当药物治疗和专科心理干预4个方面综述干预措施,以期为医护人员正确识别烦躁不安排乳反射,开展相关研究及干预实践提供参考。

宽角度位相调控反射镜的设计与研制

宽角度位相调控反射镜是下一代中高轨量子通信系统中的核心元件,用于宽角度范围内信号光的高效传递与偏振态的精确调控。基于等效多层膜理论,采用介质反射膜堆加非规整位相调控膜的膜系结构,设计了一种宽角度位相调控反射镜。选择Nb2O5和SiO2分别作为高、低折射率薄膜材料,通过误差分析,优化沉积工艺,采用电子束蒸发结合离子辅助沉积的方式,在德国莱宝Lab900-plus设备上制备出该薄膜元件。研制结果表明,反射镜在780 nm处、45°±7.5°入射范围内,其反射率大于99.3%,位相差控制在3°以内,满足量子通信系统的反射率及位相差控制要求,且通过相关环境模拟实验,满足可靠性要求,为该类偏振调控薄膜元件在下一代中高轨量子卫星中的工程应用打下了坚实的基础。

天线外场测试中地面反射的影响分析

低频天线外场测试时往往很难彻底消除地面反射的影响,而地面反射波对直达波的矢量叠加导致待测天线口面上场强分布不均匀,引入较大的测试误差。为消除或减小误差,本文通过建立地面反射模型分析了收发天线高度、收发天线水平距离及地面反射特性对待测天线口面上的反射波或合成场的影响,推导了合成场分布、最佳发射天线高度等计算公式。利用该模型基于实测数据拟合得到地面反射系数幅度和相位,从而得到优化后的测试天线布局。本文基于该模型对外场测试天线高度进行优化后,待测天线口面垂直方向上场强幅度最大值与最小值比值由5.4 dB降到1 dB以内,证明了该分析方法的有效性。该方法可用于低频大口径天线的外场测试方案设计及试验验证工作。

非完美信道状态信息下分布式智能反射面辅助安全通信研究

针对非完美信道状态信息(CSI)下分布式智能反射面(RIS)安全通信问题,该文构建基于基站波束成形、人工噪声(AN)和RISs相移的联合优化问题,并提出相对应优化方法和1维线性搜索的有效算法来求解所构建的非凸优化方程。仿真结果表明:相对于随机相位、无AN辅助的安全传输策略,所提方法在非完美CSI场景可取得更高的安全传输速率;在总反射单元数目固定情况下,分布单元数目越多,所提算法优越性越明显;进一步,所提算法具有更强的鲁棒性,即本策略能更好地适应信道不确定性。

基于反射光度法的干化学检测技术的研究

针对反射光度法的干化学检测中,因检测样品反射光信号的发散和多层膜干片试纸内部存在多重内反射,导致检测稳定性和准确性不足的问题,设计了一种基于积分球的干化学反射光度法检测系统。首先,增设积分球装置,可减少信号的发散与流失并均匀检测样品的反射光信号,提高检测的稳定性;其次,进行Light Tools光学仿真分析,并建立积分球检测模型;再次,基于Williams-Clapper方程对多重内反射导致的反射密度的误差进行修正以提高检测的准确性。实验验证:所开发的基于积分球的干化学反射光度法检测系统提高了检测系统的稳定性和准确性。

深地震反射剖面揭示沧县隆起和黄骅坳陷及邻区的地壳精细结构和构造特征

为研究华北盆地的地壳精细结构和断裂的深、浅构造关系,跨冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷和埕宁隆起完成了1条长约200km的深地震反射剖面和1条长66km的中-浅层地震反射剖面。结果表明,沿剖面地壳厚30~35km,且具有东薄西厚的分布特征,在冀中坳陷下方,莫霍面出现明显上隆,其隆起幅度为2~3km。研究区上地壳反射结构具有凹隆相间的展布特征,多条规模较大的断裂隐伏于华北盆地之下,对该区隆起和坳陷的形成与发展具有重要的控制作用。剖面上一系列与主断裂同向或反向的次级断裂将研究区的上地壳切割为多个次级小型地堑或半地堑断陷,导致整个华北盆地的上地壳结构复杂化。下地壳反射结构由一系列反射能量变化较大、横向上不能稳定成层、产状复杂多变的反射事件构成,这与反射能量强、横向连续性好及产状近水平展布的上地壳反射明显不同,暗示研究区上、下地壳物质有着明显不同的形成环境、变形方式和温压条件。中-浅层地震剖面和深地震反射剖面共同揭示的太行山山前断裂表现为一条低角度的大型铲形正断层,向下可与太行山东缘向E缓倾的大型滑脱构造(拆离断层)相联系;沧西断裂、沧东断裂和埕西断裂作为沧县隆起、黄骅坳陷、埕宁隆起的边界断裂,控制了该区堑、垒构造的形成与发展,是第四纪以来的隐伏活动断裂,推测其深部终止于深约18km的壳内解耦面上。文中研究结果可为进一步理解华北盆地的深部动力学过程及分析研究区深、浅断裂构造关系提供地震学依据。

溶胶-凝胶法制备SiO_(2)减反射薄膜及其耐久性

目的增加太阳光在太阳能电池玻璃盖板的透过率,以期提高太阳能电池的转换效率。方法以正硅酸乙酯为原料、乙醇为溶剂、氨水为催化剂,采用碱催化溶胶-凝胶浸渍提拉法,在玻璃表面制备了SiO_(2)减反射薄膜,研究了溶胶中正硅酸乙酯与乙醇物质的量比和提拉镀膜速度对SiO_(2)薄膜光学性质的影响,分析了减反射薄膜的耐久性。结果碱性溶胶制备的SiO_(2)为非晶相,采用浸渍提拉法在玻璃表面制备的薄膜结构疏松,且存在微裂纹。采用正硅酸乙酯与乙醇物质的量比为1∶20、提拉速度为500μm/s及正硅酸乙酯与乙醇物质的量比为1∶30、提拉速度为1000μm/s制备的SiO_(2)薄膜,折射率分别为1.35和1.33,厚度分别为101.11、102.63nm,最大透过率分别高于未镀膜玻璃6.57%和6.94%,在400~1100nm波长范围内的平均透过率分别高于未镀膜玻璃5.01%和5.34%,表明该薄膜具有优异的减反射性能。玻璃表面制备SiO_(2)薄膜后,水接触角约为5°,具有超亲水性。将未镀膜玻璃及镀膜样品在实验室放置5个月后,采用正硅酸乙酯与乙醇物质的量比为1∶20、提拉速度为500μm/s及正硅酸乙酯与乙醇物质的量比为1∶30、提拉速度为1000μm/s的制备SiO_(2)薄膜的最大透过率分别高于未镀膜玻璃7.50%和6.71%,在400~1100 nm波长范围内的平均透过率分别高于未镀膜玻璃5.94%和5.59%,表明SiO_(2)薄膜的减反射性能具有较好的耐久性。结论采用碱催化溶胶-凝胶法在玻璃上制备的SiO_(2)减反射薄膜具有超亲水性及优异的减反射耐久性,在太阳能电池玻璃盖板上具有潜在的应用价值。