非Lambert表面从明暗恢复形状技术的研究进展

传统的从明暗恢复形状(Shape from Shading,SFS)技术通常假定物体表面为Lambert表面,然而对于实际的物体表面来说,上述简化造成了重构结果误差较大。近年来,许多学者开始关注于非Lambert表面下的SFS技术的研究。结合作者自身的研究,从成像过程建模、图像辐照度方程的建立及求解数值算法出发,介绍了非Lam-bert表面从明暗恢复形状技术的研究进展。首先,简要介绍了非Lambert表面下典型的SFS技术;其次,以Oren-Nayer模型为例详细说明了非Lambert表面SFS方法的关键技术;最后,对非Lambert表面SFS技术的发展趋势进行了探讨。

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。

三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的高效液相色谱分析检测方法

为了建立三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的液相色谱分析检测方法,通过对色谱要素的优化实验,确立了最佳色谱条件,并进行了方法学评价。实验确定色谱柱为羟基柱,规格为150 mm×4.6 mm;流动相为乙腈与水;梯度洗脱(0~3 min:25%乙腈/75%水;3~8 min:90%乙腈/10%水;8.01 min:25%乙腈/75%水);流速为1.0 mL/min;质谱检测器正模式检测;进样量为2μL。该方法在20~200 mg/L浓度范围内线性相关系数R=0.99998,检出限低至5 mg/L,加标回收率在88.10%~97.14%之间,10 min完成一次分析,展现了检测结果准确、检测方法灵敏、快速的色谱学优点,能够满足复杂采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的定量检测。因采用质谱检测器,可同时开展油井采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的结构鉴定。

智能反射表面辅助的非正交多址接入系统用户分组、波束赋形与相移的优化

该文研究智能反射表面(IRS)辅助的多天线非正交多址接入(NOMA)网络中用户分组、发送波束赋形、相移等的联合优化问题。系统中1个分组分配1个波束并在组内进行连续干扰消除检测。该文提出一种不依赖于发送波束赋形和IRS相移的用户分组配对策略,将用户分组与其他优化分离,显著降低了优化问题求解的难度和计算复杂度。进一步,联合优化基站发送波束赋形、功率分配和IRS相移矩阵,最小化基站的总发送功率。原始优化问题是一个多变量相互耦合的非凸优化问题,利用松弛变量、连续凸逼近、半定松弛、交替迭代优化等方法将原问题转化为凸问题并求解。仿真结果显示,相较于1个用户1个波束的方案,所提方案在基站天线数较少时性能更优,而在天线数较多时也与该对比方案非常接近,但所提方案的优化计算复杂度更低。而对比采用不同分组算法、随机IRS相移方案、最大比发射方案,以及无IRS的方案,所提方案的性能始终更优。

混合润滑状态下非高斯表面法向接触刚度研究

为了揭示混合润滑状态下表面形貌特征对接触特性的影响,针对微凸体高度非高斯分布粗糙表面在法向静载荷作用下的固-液接触问题展开研究。固-液接触结合面包括微凸体的固体接触和润滑介质的流体接触。对于固体接触部分,基于弹塑性固体力学对非高斯等效粗糙表面接触展开接触特性分析,建立了考虑微凸体弹塑性变形的非高斯粗糙表面法向接触刚度计算模型;对于流体接触部分,提出了一种考虑微凸体峰度/偏度分布影响的密闭油坑接触模型。通过仿真分析,揭示了法向压力、非高斯表面粗糙度参数及润滑油黏度系数对混合润滑固-液结合面法向接触刚度的影响规律,并对比分析了无润滑介质的固-固结合面和存在润滑介质时的固-液结合面法向接触刚度。研究表明:固-液和固-固结合面法向接触刚度均随着法向载荷的增大呈非线性增大,且固-液结合面相对固-固结合面的接触刚度略大;润滑介质黏度越大,接触刚度越大;非高斯分布的峰度和偏度对混合润滑结合面接触刚度具有显著影响,相对于零偏度分布的高斯分布表面,呈负偏度分布的非高斯表面通常具有较大的接触刚度;在轻载时,峰度对接触刚度的影响不容忽视。因此,通过改变接触表面峰度/偏度、增大法向载荷、提高润滑介质黏度,可有效改善混合润滑状态固-液结合面法向接触刚度。

全双工主动窃听非正交多址接入系统智能超表面辅助物理层安全传输技术

针对全双工被动窃听和主动干扰攻击下的多用户非正交多址接入(NOMA)系统,该文提出一种智能超表面(RIS)辅助的鲁棒波束赋形方案以实现物理层安全通信。考虑在仅已知窃听者统计信道状态信息的条件下,以系统传输中断概率和保密中断概率作为约束,通过联合优化基站发射波束赋形、RIS相移矩阵、传输速率和冗余速率,来最大化系统的保密速率。为解决上述多变量耦合非凸优化问题,提出一种有效的交替优化算法得到联合优化问题的次优解。仿真结果表明,所提方案可实现较高的保密速率,且通过增加RIS反射单元数,系统保密性能更佳。

基于非基因工程技术的细胞表面修饰策略研究进展

细胞表面成分与结构在维持细胞内代谢环境稳定、控制细胞内外物质交换和促进细胞间通讯方面发挥着至关重要的作用,因此,调节或改变细胞表面成分对研究细胞命运具有重要意义。基因工程是目前调节细胞表面成分最常用的技术,但是由于这种方法具有转染效率低、存在突变风险等问题,其应用范围仍然有限。相比之下,近些年发展起来的多种非基因工程细胞表面修饰技术,具有简便、易操作、适用范围广等优势,为调控细胞生命活动、赋予细胞新的性质和功能提供了更多新的选择,因而其在基础生物学研究和新药研发中具有广泛应用前景。对目前非基因工程技术的原理、特点以及在细胞治疗领域的应用等进行了综述和讨论,期望有助于深入了解这一新技术及其在生物医学领域中的应用。

基于高分辨率遥感影像深度特征的城市非渗透表面集成学习提取

城市非渗透表面信息的有效提取是高分辨率遥感应用研究的热点问题。针对目前城市非渗透表面信息提取中存在的问题,结合深度学习与集成学习的优势,提出了基于高分辨率遥感影像深度特征的城市非渗透表面集成学习方法。以高分二号多光谱数据为试验数据,以非渗透表面密集程度不同的城市区域为试验区,基于U-Net深度网络提取的高分辨率影像的深层次特征,采用Stacking机制的集成学习机提取城市非渗透表面信息。试验结果表明,基于深度特征的集成学习方法在城市非渗透表面信息提取中获得了较高的精度。在城市非渗透表面密集程度不同的试验区,总体精度不低于91.66%,Kappa系数不低于0.83;错分误差为7.83%~9.39%,漏分误差为7.22%~14.88%。相对于基于浅层光谱信息的集成学习、随机森林、支持向量机,总体精度、Kappa系数有显著提高,错分与漏分误差显著降低。说明深度特征信息能有效提高集成学习提取非渗透表面提取的用户精度与制图精度;相对于U-Net、SegNet深度学习网络,在稀疏、中等密集、密集、复杂4类非渗透表面试验区,有效提高了总体精度、Kappa系数,漏分、错分误差显著的减少。说明基于深度特征的集成学习能有效改善与提高非渗透表面提取的用户精度与制图精度。总体上,基于深度特征的高分辨率非渗透表面集成学习方法能获得较高的城市非渗透表面信息提取精度,在城市土地利用/覆盖分类中具有良好的应用前景。

非离子及两性型碳氢表面活性剂对全氟辛酸在土壤中迁移的影响

碳氟型表面活性剂全氟辛酸(Perfuorooctanoic Acid,PFOA)的大量使用导致其与各类碳氢表面活性剂广泛共存于土壤-地下水环境中,对人体健康和生态安全存在潜在威胁.通过柱实验探究不同离子强度条件下(1.5 mmol·L^(-1)和30mmol·L^(-1)),非离子型碳氢表面活性剂烷基糖苷(Alkyl Polyglycoside,APG)及两性型碳氢表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(Dodecyl Dimethyl Betaine,BS-12)对PFOA在两种饱和土壤中迁移行为的影响和作用机制.结果表明,APG能促进PFOA的迁移行为,其主控机制为APG与PFOA在土壤表面的竞争吸附作用;BS-12能通过对土壤表面负电荷的中和作用及疏水作用增强PFOA在土壤中的阻滞,抑制其迁移行为.因此,预测和评估PFOA在土壤中的迁移行为时,需考虑共存碳氢表面活性剂的影响.

基于Fluent的非光滑表面减阻仿真实验

该文基于有限元法构建了一套可用于非光滑表面减阻仿真的实验方案。将在ICEM中划分的非光滑表面模型网格导入ANSYS中的Fluent模块进行仿真计算,通过对比分析不同速度、不同展向间距圆锥微结构的减阻率评估减阻效果,并利用可视化功能观测速度、压力和湍动能云图,探究了由圆锥微结构构成的非光滑表面减阻规律,为减阻性能方面研究提供了一种新的思路。

琥珀酸衍生物类非离子型表面活性剂的合成及性能评价

利用N-十二烷基琥珀酸酐、L-亮氨酸和聚醚醇为原料合成了两种非离子型表面活性剂,并通过核磁共振氢谱验证了分子结构;通过表面张力仪分别测试了两种非离子型表面活性剂在不同浓度下的表面张力,并根据γ-lgc曲线确定了临界胶束浓度;通过析水率研究了表面活性剂的乳化性能;使用分子动力学模拟技术,研究了表面活性剂在油水界面处的聚集形态以及与油和水之间的作用。结果表明,与表面活性剂1相比,表面活性剂2含更多的非离子亲水组分,因此降低表面张力效果更好;表面活性剂1及表面活性剂2的临界表面张力(γ_(CMC))分别为25.54、24.46 mN/m;在低浓度下,两种非离子型表面活性剂均具有较高的析水率,乳化效果不佳,但在高浓度下乳化效果较好,采用两种非离子型表面活性剂制备的乳液均具有一定的稳定性;表面活性剂分子的静电势分布影响了其亲水和亲油的性质。

腔体型超表面非制冷红外探测器

随着非制冷红外探测器像元尺寸的逐步缩小,提高探测器吸收率变得越来越重要。该文章基于现有的制备工艺,提出了一种IMIAM(Insulator-Metal-Insulator-Air-Metal)腔体型超表面非制冷红外探测器结构,在增强探测器吸收的同时有效改善了光敏层受热的均匀性。通过系统的仿真优化,其在长波红外波段(8~14μm)的平均吸收率超过了97%,使器件几乎实现了百分百的完美吸收,同时在中红外波段也表现出了优异的吸收特性。该文章还通过工艺验证了该结构的可靠性,对于改进现有非制冷红外探测器工艺具有一定的启示意义。

声表面波-自旋波耦合及磁声非互易性器件

声表面波是激发和控制自旋波的一种新兴手段,不仅激励效率高,而且传输长度可以达到毫米量级,通过引入磁声耦合还可以打破时空反演对称性,实现声表面波的非互易传播.本文对不同类型的磁声耦合的物理机制进行了梳理,对比了磁弹性耦合、自旋-涡度耦合(包括非磁性层注入交变自旋流和磁性材料自身的Barnett效应),以及磁-旋转耦合在不同模式的声表面波激发下的等效驱动磁场,讨论了这些等效驱动场的角度依赖性,以及相应功率吸收的频率依赖性.这为在实际应用中区分和利用各种磁声耦合机制提供了理论支持.此外,本文还介绍了利用磁声耦合实现声表面波非互易性传输的两种主流手段,包括利用手性失配效应和引入具有非互易性自旋波色散关系的磁结构,对比并讨论了它们各自的物理机制和优劣势,希望为设计和发展基于磁声耦合的固态声学隔离器、环形器提供参考.

金刚石磨粒纳米加工单晶碳化硅非连续表面机理研究

建立金刚石磨料纳米加工单晶碳化硅衬底的分子动力学模型,从矢量位移、切削力、晶体结构相变及缺陷等方面研究划痕对原子去除过程的影响以及划痕壁面的材料去除机理。结果表明:划痕区域原子的去除方法主要是剪切和挤压。划痕入口区壁面变形为弹性和塑性混合变形,划痕出口区壁面变形主要为塑性变形,增加纳米加工深度能够提高原子的去除量。衬底表面存在的划痕使纳米加工过程中的切向和法向切削力均降低,最大差值分别为300和600 nN,划痕区域原子的缺失是切向力下降的主要原因。磨粒的剪切挤压作用使碳化硅原子的晶体结构发生了非晶转化,产生了大量不具有完整晶格的原子,并且衬底表层的原子与临近的原子成键,形成稳定的结构。衬底温度受影响的区域主要集中在磨粒的下方,并向衬底的深处传递,在2、5和8?纳米加工深度下衬底温度之间的差值约为100 K。

表面活性聚集体稳定非水相泡沫的实验研究

非水相泡沫在化妆品、多孔材料、生物医药、油气开发等方向具有广泛的应用,然而表面张力较低等原因导致发泡困难,稳定性差,因此与泡沫相关的领域,一直是被攻克的难点。表面活性聚集体具有密度高,有序性良好等性质,可有效降低界面张力,被广泛应用于相关领域。文章以十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠为主剂,与甲酰胺和癸醇融合,制备出不同的表面活性聚集体并对其表征,观察非水相溶剂的起泡性和稳定性能。结果表明:表面活性聚集体均为层状液晶结构,属于非牛顿流体,有剪切-稀释的流变现象,并且表面活性剂的含量越高,表面活性聚集体层状液晶的结构越稳定,泡沫随层状液晶质量含量上升呈现出先增大后减少的趋势。SDBS/癸醇/甲酰胺的稳泡能力优于SDS/癸醇/甲酰胺,以甲酰胺为非水相时,SDBS/癸醇/甲酰胺中层状液晶为60%(w/%)时,泡沫稳定时长55 h以上。当非水相为癸醇时,SDBS/癸醇/甲酰胺中层状液晶为60%(w/%)时,泡沫稳定时长6 h以上。

表面变质层非等双轴残余应力的X射线/剥层测试与有限元矩阵修正

采用有限元模拟了剥层后渗碳+热处理+喷丸强化处理后18CrNiMo7-6合金钢表面变质层的残余应力,经试验验证后对其进行了有限元矩阵修正,研究了喷丸强化前后x和y方向残余应力分布,最后进行了有限元矩阵修正法的试验应用。结果表明:局部剥层后残余应力模拟值和测试值相对误差小于10%,证明模型准确;根据残余应力方向选择适用的修正矩阵后,平面非等双轴残余应力有限元矩阵修正值与初始值之间较接近;试验可得未喷丸试样表面变质层内存在近似等双轴残余应力,残余应力修正值与测试值相差不大,喷丸试样x和y方向残余应力间相差显著,表面变质层内存在非等双轴残余应力,残余应力修正值均小于测试值。

基于干扰观测器的非轴对称表面零件加工快速刀具伺服控制方法

非轴对称表面零件具有复杂的表面形状,刀具控制过程中难以应对加工过程中的等效干扰,使得加工精度不高。针对上述问题,提出基于干扰观测器的非轴对称表面零件加工快速刀具伺服控制方法。基于快速伺服刀具动态行为分析结果,干扰观测器计算等效干扰并以此得出扰动补偿量。以扰动补偿量和动态行为分析为基础,分别设计等效控制律和切换控制律,通过增量滑模控制器实现非轴对称表面零件加工快速刀具伺服控制。实验结果表明,所研究方法刀具伺服控制边界与监控边界高度重合,且跟踪偏移量数值为±0.02μm,具备更高的加工精度和跟踪稳定性能。

特殊非离子表面活性剂在浓缩洗涤剂中的应用

在浓缩洗涤剂配方中,因大部分非离子表面活性剂有凝胶区间、阴离子表面活性剂溶解度有限,常常面临配方稳定性的技术挑战。通过探究了两个特殊的直链醇烷氧基化物EcoSense EP2308和EP2325,与AEO-9和异构醇醚在浓缩洗涤剂中的应用对比,实验发现EP2308和EP2325可显著提升浓缩洗涤剂的皮脂去污力,改善配方低温稳定性。使用EP2325可提高配方中阴离子表面活性剂的占比,让配方设计更加具有灵活性。

非离子表面活性剂在芘污染黄土上的吸附及其影响因素

表面活性剂(SAA)在土壤上的吸附会降低SAA对有机污染土壤的淋洗修复效率。多环芳烃(PAHs)的存在对黄土吸附非离子SAA的影响还鲜见报道。采用土柱淋溶模拟实验法,研究了芘(PYR)对黄土吸附聚乙二醇辛基苯基醚(TX 100)和聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯(TW 80)的影响,并探究了溶液pH和离子强度对吸附的影响。结果表明:PYR的存在提高了黄土对TX 100和TW 80的吸附量,分别由不含PYR的50.70 mg/kg和32.06 mg/kg增加到含PYR的54.47 mg/kg和44.53 mg/kg;溶液pH对黄土吸附非离子SAA有明显影响,吸附量随pH值增加而缓慢降低;在所研究的离子强度范围内,NaCl浓度对黄土吸附非离子SAA的行为没有产生明显影响。吸附动力学拟合参数表明,准二级吸附动力学方程能较好地描述TX 100和TW 80在黄土上的吸附行为。解吸结果表明,吸附在黄土上的TX 100和TW 80均不牢固,用去离子水淋洗后,可去除大部分吸附在土壤上的SAA,在PYR存在的土壤中,TX 100和TW 80的残留量分别为1.57 mg/kg和0.65 mg/kg,在没有PYR存在的土壤中,二者的残留量分别为0.69 mg/kg和0.46 mg/kg,表明土壤中存在的PYR可提高TX 100和TW 80在黄土上的残留量,但影响并不明显。基于以上结果得出PYR的存在虽然增加了非离子SAA在黄土上的吸附和残留量,但由于SAA在土壤中的最终残留量较低,其造成的土壤二次污染不明显,因此,选用非离子SAA淋洗液修复疏水有机土壤的技术是可行的。

基于非均匀超表面的带宽和增益改善型缝隙天线设计

针对贴片天线普遍存在带宽及增益性能不足的问题,提出了一种通过非均匀超表面实现的带宽和增益改善型天线.首先,采用带有切角的缝隙贴片作为初始天线;然后,为进一步增强辐射特性,围绕初始天线周围排列了方形切角贴片,以此形成非均匀超表面.仿真结果表明,与初始天线相比,额外产生了两个谐振频率,导致反射系数S11带宽范围达到4.4~6.6 GHz.此外,轴比值突破了3 dB线,3 dB轴比带宽范围为4.7~5.7 GHz,增益平均提高了3 dB,峰值增益达到11.3 dBic;在5.05GHz处的辐射方向图表现出低于25 dB的低交叉极化.