沿面放电光脉冲发展特征与临界击穿判据研究

绝缘沿面放电是引起高压开关柜中滑闪及电弧击穿的主要原因和前期阶段,准确有效地对绝缘异常爬电进行监测、跟踪和预警对保障设备安全运行非常关键。该文通过试验研究强垂直分量绝缘爬电的光脉冲阶段特征,并提出基于多波段光谱辐射强度信息的放电发展阶段划分方法和临界击穿判据,从而建立基于多波段光谱强度比值的放电跟踪预警方法。首先,搭建多波段单光子试验系统,采用自制多波段光学传感装置对沿面放电发展全过程跟踪测量,获得表征放电发展过程光谱比率的统计参量;其次,借助模糊聚类算法和支持向量机,构建放电发展临界特征空间边界,并对放电严重程度进行量化评估,结果表明该方法对放电阶段的正判率达到96.9%以上;最后,确立基于光谱比率的放电危险性主动预警逻辑,并开发了放电光脉冲跟踪预警系统,为开关柜放电和弧光监测的创新应用提供了参考。

基于荧光素的高选择性Hg^(2+)荧光探针的合成及其光谱性质研究

以荧光素、水合肼及费舍尔氏醛制备了一种新颖的Hg^(2+)荧光探针,其分子结构通过核磁及质谱进行了表征。该探针在金属离子中能够特异性识别Hg^(2+),可应用于对Hg^(2+)的检测。在生命科学及环境科学领域对于Hg^(2+)的准确、快速的实时监测备受关注,本研究在此方面具有潜在的应用价值。

AlGaAs光电阴极表面清洗技术研究

针对高Al组分AlGaAs光电阴极设计了不同清洗方法,通过XPS对不同清洗条件下的材料表面元素成分进行了测试分析,并结合SEM和高倍显微镜对光电阴极材料表面缺陷进行了分析研究。在超高真空腔体中进行了透射式AlGaAs光电阴极及其像增强管的制备,测试了器件的光谱响应曲线和图像质量。结果表明,采用H_(2)SO_(4)/H_(2)O_(2)/H_(2)O溶液和HCl/H_(2)O溶液的化学清洗工艺,结合等离子体物理清洗工艺,可有效去除AlGaAs表面的氧化物、有机颗粒和杂质C,提升器件的光谱灵敏度和图像质量。

基于5 kHz平面激光诱导荧光的射流火焰局部熄火时空特性分析

基于高频光学测量手段研究射流火焰局部熄火的分布特性,对于分析燃烧场不稳定性机理有重要意义。建立5 kHz的平面激光诱导荧光测量系统,对高速射流火焰开展实验研究,并获得火焰结构的动态发展过程;将双边滤波、竖直滑窗局部自适应阈值等图像处理方法引入平面激光诱导荧光图像的预处理,在局部断裂结构数量特征的基础上,提取局部断裂结构长度和空间位置等特征;基于上述特征深入解析局部熄火的时空分布特性,进一步完善高频平面激光诱导荧光诊断与分析方法。研究表明:双边滤波算法处理后,图像峰值信噪比为34.3 dB,结构相似度为0.93,噪声水平显著降低,获得了较好的去噪效果;使用竖直滑窗局部自适应方法进行图像分割的F1分数达到93.30%;断裂结构累计数量随时间线性增加,当射流马赫数由0.5增至1.6时,单侧图像断裂结构的每秒累计数量从790.7增至9 217.2,并且局部熄火频率与射流马赫数呈指数关系;断裂结构主要分布区域为火焰臂及上侧中央燃料区。本研究进一步拓展了高频平面激光诱导荧光技术的应用能力,证明了高频平面激光诱导荧光技术用于局部熄火时空分布特性研究的可行性。

激光除漆频率对LIBS准确性影响研究

验证激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术在千赫兹级激光条件下检测准确性对LIBS技术应用于大区域、高效率激光除漆过程监测具有重要意义。本文采用高频(kHz级)1064nm红外脉冲光纤激光器清洗飞机蒙皮漆层,结合能谱仪测试结果及原子光谱数据库数据,研究千赫兹激光对LIBS光谱谱峰波长和峰值强度的影响,并验证LIBS技术在千赫兹级激光除漆过程中的准确性。结果表明千赫兹谱峰较赫兹谱峰波长位置向蓝光区域偏移,偏移量不大于0.18nm。380nm~425nm范围内的谱峰完全消失,425nm~550nm范围内的谱峰信噪比下降。能谱仪测试结果与赫兹级LIBS光谱协同验证了千赫兹级激光条件下LIBS技术检测效果的准确性。表明在大区域、高效率飞机蒙皮激光除漆过程中,LIBS技术可用于除漆过程监测。本研究可为千赫兹级激光除漆过程LIBS监测提供参考。

数字经济赋能乡村振兴研究热点与趋势——基于CiteSpace的可视化分析

数字经济是信息通信技术应用与发展所创造的新生产物,已成为全球经济发展和社会进步的重要源动力。在国家推进“数字经济赋能乡村振兴”的大背景之下,本文采用CiteSpace软件对2000—2022年中国知网(CNKI)所收录的CSSCI来源期刊有关“数字经济赋能乡村振兴”研究505篇文献,根据研究热点、聚类变化和演进趋势等特征分别进行了关键词共现、聚类分析、时间区图和时间线图等知识图谱的绘制。结合对知识图谱的分析和文献梳理,对数字化转型背景下我国乡村领域的研究现状和研究内容、热点问题、演进脉络及研究趋势等进行了深入分析,并对数字经济赋能乡村振兴的实践提出了三点对策建议:加快乡村信息化转型,开创城乡经济融合的新格局及孵化创新乡村产业模式,以期为乡村振兴数字经济领域研究提供参考。

基于谱线-高阶累积量的调制识别研究与实现

已发表的调制识别算法大多基于单一特征参数,识别种类较少,且往往很难在实际系统中布署。提出了一种基于谱线-高阶累积量的数字调制识别算法,该算法利用载波频率估计、符号速率估计、定时恢复、噪声功率估计等前处理手段,结合信号功率谱、二次方谱、四次方谱中的离散谱线和四阶归一化高阶累积量,可识别2ASK、4ASK、8ASK、2FSK、4FSK、8FSK、BPSK、QPSK、8PSK、OQPSK、MSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM 16种数字调制信号。基于该算法,设计并实现了一种数字调制识别处理系统,可实时识别上述16种调制信号。结果表明,该实时系统对大部分调制信号的识别准确率可达到99%以上,对8PSK、32QAM、128QAM等调制信号的识别准确率可达到94%以上。

太阳塔高分辨率光谱观测系统研制与实验教学应用

该文以推进实测天文课程教学改革与提升天文实验教学质量为目标,对太阳塔硬件基础设施进行重新设计与系统优化,研制了一套太阳塔高分辨率光谱观测系统。该系统满足太阳光球、色球层特征谱线的高分辨观测需求,可达到研究太阳黑子和耀斑特性的观测精度。开放式的光路设计与模块化实验平台有助于学生将光学理论与天文实践相结合。文章设计“定标汞灯的光谱拍摄与谱线证认”和“太阳高分辨率光谱拍摄与谱线证认”两个实操型创新实验,从多重视角增进学生开展有关太阳科研的兴趣。实验将实践教学与科学研究充分结合,有效推动了天文实验类课程的教学改革。

不同海拔毛竹叶绿素的高光谱特征及叶绿素估测模型

叶绿素是表征植被生产力的重要指标,毛竹叶绿素快速检测对农林作物高效精准经营具有重要意义。以福建永安上坪乡山地竹林为对研究对象,设置3个海拔梯度(低海拔、中海拔、高海拔)采集不同冠层毛竹叶片样本65份;每份样品重复测定3次高光谱和叶绿素质量分数,分析叶绿素质量分数与光谱特征随海拔梯度变化的关系,筛选对叶绿素质量分数变化影响敏感的光谱特征及光谱指标;应用5种参数回归方程和3种机器学习算法拟合毛竹叶绿素质量分数估测模型。结果表明:海拔是影响毛竹叶片光谱特征的重要因素,叶绿素质量分数随着海拔梯度上升呈现显著增加趋势,“三边”(蓝边、黄边和红边)参数与叶绿素质量分数的敏感程度不佳,原始光谱和一阶微分光谱与叶绿素质量分数在可见光范围内有多波段相关性显著;原始光谱曲线中,叶绿素敏感波长为683、890 nm,一阶微分光谱曲线中,叶绿素敏感波长为749 nm。以红边波段叶绿素指数(I_(CIred))建立的二次函数回归模型的R^(2)为0.613;随机森林模型(RF)的R2达0.852,与参数模型精度相比精度提升38.9%,均方根误差下降61.0%,平均相对误差下降38.6%;I_(CIred)+RF组合模型为毛竹叶片叶绿素质量分数的单变量最佳估算模型。

基于WRF模式高光谱分辨率测温激光雷达系统分析

为了解析大气瑞利-布里渊散射光谱并获取0 km~16 km的大气垂直温度廓线,采用基于菲索干涉仪结合光电倍增管阵列的高光谱分辨率测温激光雷达(HSRL)对不同季节环境下的温度反演能力及系统误差进行了理论分析,得到了利用大气瑞利-布里渊散射光谱在结合Tenti S6模型进行拟合的情况下,不同的大气模型对温度廓线拟合的影响结果。结果表明,使用US76大气模型结合Tenti S6模型,经10000次脉冲积分后,在0 km~16 km范围内的最大随机误差为1.1 K;使用天气预报模式(WRF)提供的温压场代替US76模型的温压场进行模拟,随机误差随季节略有不同,春季不超过0.65 K,夏季不超过0.98 K,秋季不超过0.59 K,冬季不超过0.63 K;使用WRF模式进行HSRL系统探测能力评估结果优于使用US76的评估结果,若精选不同天气类型,该方法还可以拓展到评估不同季节下HSRL的随机误差,体现了将WRF模式用于HSRL评估的优势。该研究为HSRL测温系统在不同季节下的工作能力评估提供了参考。

高精度光谱特性测试与表征系统

针对分光光度计存在发散角而导致窄带滤波器测试存在误差的问题,研制了高精度光谱特性测试与表征系统。分析了光束入射的锥角效应以及发散角对窄带滤波器中心波长、峰值透过率和半高宽的影响。利用发散角小的激光光束作为光源,搭建了高精度光谱特性测试与表征方案,完成了窄带滤波器的精确光谱特性测试及表征。通过对中心波长532 nm窄带滤波器的制备和测试,验证了系统的实用性。测试窄带滤波器的半高宽为0.79 nm,峰值透过率为87.23%。对比5°和10°下的光谱透过率曲线,验证了角度对窄带滤波器的影响。高精度光谱特性测试与表征系统有效实现了窄带滤波器的高精度测试。

微通道中一类生物流体在高Zeta势下的电渗流及传热特性

在高壁面Zeta势下,研究滑移边界条件下满足牛顿流体模型的一类生物流体的电渗流动及传热特性,流体在外加电场、磁场和焦耳加热共同作用下流动.首先,在不使用Debye-Hückel线性近似条件时,利用切比雪夫谱方法给出非线性Poisson-Boltzmann方程和流函数满足的四阶微分方程及热能方程的数值解,将所得结果与利用Debye-Hückel线性近似所得结果进行比较,证明本文数值方法的有效性.其次,讨论电磁环境下壁面Zeta势、哈特曼数H、电渗参数m、滑移参数β对流动特性、泵送特性和捕获现象的影响,并探究焦耳加热参数γ和布林克曼数Br等参数对传热特性的影响.结果表明,壁面Zeta势、电渗参数m、滑移参数β的增大对流体速度有促进作用,而哈特曼数H的增大会抵抗流体流动.研究进一步表明,焦耳加热参数γ和布林克曼数Br的增大会导致温度升高.

黑体涂层宽温区红外光谱发射率特性研究(内封面文章)

为了研究高发射率黑体涂层的宽温区红外辐射特性,基于两种发射率测量装置测量了应用于不同温度场景的JSC-3和GR两种涂层宽温区3~14μm内的光谱发射率。其中JSC-3和GR涂层的测量温度范围分别是室温~1000℃和室温~150℃。分析了两种涂层光谱发射率与温度之间的关系以及不同角度下方向光谱发射率的变化。实验结果表明:宽温区内JSC-3和GR涂层在8~14μm的光谱发射率分别优于0.96和0.97,且光谱发射率保持稳定,变化量分别小于0.01和0.003。两种涂层在0°~30°内的方向光谱发射率均具有较好的一致性,变化量均小于0.005。最后利用积分球反射法得到了两种涂层在室温下3~14μm内的连续光谱发射率数据,实现了两种涂层在宽温区宽波段内的光谱发射率数据覆盖。

基于随机动力分析的高土石坝极限抗震能力研究

地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大,极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节,在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。基于大量高土石坝随机动力有限元计算,探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指标之间的关系,并建议了土石坝安全控制标准。利用概率密度演化法对高土石坝进行极限抗震能力分析。结果表明:震陷率随着累计滑移量的增大而增大,二者之间符合逻辑斯蒂增长模型;取10%的超越概率,以250m规则高面板堆石坝和高心墙堆石坝为例,极限抗震能力分别为0.7g~0.75g和0.8g~0.85g;从概率角度提出了评估大坝极限抗震能力的新方法。

高分辨率层序地层学在北部湾盆地重点层系选段中的应用

北部湾盆地是南海北部五大含油气盆地之一,油气资源潜力大、有较好的勘探前景,但是北部湾盆地三级构造单元海中凹陷古近系涠洲组地质研究程度较低、地层厚度大,严重制约了海中凹陷的油气勘探。高分辨率层序地层学在低勘探程度区域是一种有效的地层划分手段。依托三维地震资料、测井资料、岩心资料,在地震剖面二、三级层序界面和测井层序界面识别的基础上,采用最大熵谱分析、小波变换分析、岩心分析方法,对海中凹陷涠洲组进行了高分辨率层序识别与划分,研究表明最大熵谱分析对于三、四级层序界面具有较高的分辨性,小波变换可以进行四—六级及更高级别旋回分析,而岩心资料可以进行短期、超短期旋回分析。综合三维地震、测井、最大熵谱分析、小波变换技术和岩心资料将涠洲组划分为1个二级层序,包括6个三级层序、13个四级层序,并且根据13个四级层序含砂率对比,涠三段SQ6-LST四级层序含砂率最高,涠三段SQ6-HST四级层序次之,勘探潜力较大。本研究对低勘探程度凹陷重点层系选段具有一定指导意义。

炼化装置循环水泵振动过大的分析及处理

针对循环水泵GA2802B振动过大的问题开展振动信号诊断,分析结果表明该振动与流体扰动产生的激振力有关,通过理论计算和现场实测相结合,发现该泵处于“超流量”的情况,偏离了设计工况,同时抗汽蚀性能减弱。文章采用三元流叶轮优化改造方式,彻底解决了泵振动过大的问题,同时实现良好的节能效果,既确保了装置的安稳生产,又产生显著的经济效益,可为同类型装置提供参考。

600 Gbit/s速率传输系统的实验研究

【目的】由于数据中心网络的高速发展,对高速率、大容量数据中心光传输系统的性能研究也极为迫切,单载波400或600 Gbit/s传输将逐渐成为下一代通信网络主流的传输速率,当前人们对400 Gbit/s传输系统在数据中心网络中应用的研究较为广泛,而对600 Gbit/s传输系统的详细研究较少。【方法】为了满足数据中心通信容量日益增长的需求,文章基于单载波600 Gbit/s速率下一代数据中心弹性光网络(EON)传输系统,对影响传输系统的传输距离和频谱利用效率问题进行了详细的理论分析和实验研究。【结果】分析表明,单载波最大入纤光功率决定传输系统的最大传输距离,而传输系统的频谱利用效率与传输通道带宽有关,同时对单载波600 Gbit/s EON传输系统进行实验研究,实验通过对比不同入纤光功率与系统Q因子和纠前误码率的关系,以及不同通道数3 dB通道滤波带宽与系统Q因子的关系,证实系统传输距离和频谱利用效率分别与最佳入纤光功率和滤波带宽有关,并且实验表明,600 Gbit/s传输系统最佳单波入纤光功率和最佳滤波带宽分别为+4 dBm和77 GHz,此时系统传输距离最远,频谱利用效率最高。并且在此实验数据下实现了600 Gbit/s传输系统48 h无误码长期稳定运行,这说明该入纤光功率和带宽可有效延长和提高600 Gbit/s通信系统的传输距离和频谱利用率。【结论】对于600 Gbit/s速率EON传输系统存在一个最佳入纤功率和滤波带宽,使得系统在不引起明显光纤非线性代价和通道串扰情况下传输距离最远,带宽利用率最大,文章提出的600 Gbit/s传输系统最佳入纤光功率和滤波带宽对600 Gbit/s传输系统的工程建设具有非常有意义的参考作用。

基于光电导天线探测的THz-ATR 系统设计和性能研究

本文设计并搭建了一种基于光电导天线探测的太赫兹衰减全反射(THz-ATR)系统为痕量低浓度生化大分子水溶液传感检测做准备。不同于THz-TDS测试时太赫兹波与被测样品直接接触,THz-ATR系统利用在发生全反射的界面产生的倏逝波进行检测来避免检测时水溶液对太赫兹波的强吸收作用。系统太赫兹光由飞秒光激发砷化铟产生,探测使用半球硅透镜的光电导天线来延后时域光谱中的回波,从而获得高频谱分辨率。对搭建好的THz-ATR系统进行了性能测试,其频率范围为0.2-2THz,动态范围优于50 dB,信噪比为600:1,频谱分辨率可以达到3 GHz。最后探究了不同湿度环境下的光谱特性,为后续实验提供支持。

基于变分模态分解的谱蓝化方法在叠前地震资料高分辨处理中的研究及应用

叠前地震资料的分辨率会影响叠前反演的精度以及AVO分析的结果,所以提高叠前道集的分辨率就显得尤为重要。谱蓝化高分辨方法结合了测井信息,使处理后的地震资料更加接近实际情况。但其在计算过程中,使用各道叠加的平均振幅谱计算谱蓝化算子,导致部分频谱信息未参与计算。因此笔者提出基于VMD(变分模态分解方法)的谱蓝化方法,通过VMD将地震数据分解为多个IMF(本征模态分量),计算其谱蓝化算子,以提高各IMF的分辨率,并重构得到高分辨地震数据结果。在合成道集和实际地震道集数据处理中运用该方法,结果表明:基于VMD的谱蓝化方法进一步提高频谱信息以及叠前道集分辨率,与实际测井资料正演道集相吻合。

三重热管理塑木复合板的制备及性能

塑木复合材料因其显著的性能优势,已被广泛应用于各领域。但户外用塑木复合板在夏季的表面温度过高,存在热舒适性差的问题。本文通过熔融共混/模压成型的工艺制备了一种可被动降温的辐射/反射/导热三重热管理功能的塑木复合板,以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,分别在面层和底层加入二氧化锆(ZrO2)和六方氮化硼(h-BN)以实现热量的三重调控。面层薄膜在太阳波段(0.3~2.3μm)和中红外大气窗口波段(8~13μm)的平均反射率和平均发射率分别达到82.6%和90.6%,加颜料后达到了48.7%的平均反射率和90.6%的平均发射率;底层塑木复合板的面内和垂直导热系数分别为1.89 W/(m·K)和1.71 W/(m·K)。双层复合后的三重热管理功能塑木复合板在户外和室内氙灯模拟测试中可分别达到7.2℃和15℃的温降效果,具有显著的散热优势,可广泛应用于户外塑木复合板的被动降温。