Wenyan Qiao 1,2†Linglin Zhou 1,2†Zhihao Zhao 1,2†Peiyuan Yang 1[ ... ]Jie Wang 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, People’s Republic of China
2 School of Nanoscience and Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, People’s Republic of China
3 School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332, USA
Tribovoltaic nanogenerators (TVNGs) have the characteristics of high current density, low matched impedance and continuous output, which is expected to solve the problem of power supply for small electronic devices. However, wear occurrence in friction interface will seriously reduce the performance of TVNGs as well as lifetime. Here, we employ MXene solution as lubricate to improve output current density and lifetime of TVNG simultaneously, where a high value of 754 mA m-2 accompanied with a record durability of 90,000 cycles were achieved. By comparing multiple liquid lubricates with different polarity, we show that conductive polar liquid with MXene as additive plays a crucial role in enhancing the electrical output performance and durability of TVNG. Moreover, the universality of MXene solution is well demonstrated in various TVNGs with Cu and P-type Si, and Cu and N-GaAs as material pairs. This work may guide and accelerates the practical application of TVNG in future.
Nano-Micro Letters
2023, 15(1): 218
作者单位
摘要
核工业南京建设集团有限公司,南京 211002
以某建设项目路基控制爆破工程为研究背景,为消除路基爆破产生的爆破飞石、振动对邻近玻璃幕墙造成的安全隐患,结合工程特点,对爆破参数及安全防护措施作如下设计:采用多打孔、少装药的方式,钻设孔排距为2.5 m×2.2 m的密集炮孔,选择便于覆盖防护的矩形布孔方式,通过控制单孔装药量及填塞质量,确保爆破能量释放的均匀性;采用掏槽爆破方式,选取两孔一响的导爆管雷管毫秒延期起爆网路,合理设置各孔延期时间,避免段位叠爆现象,减少爆破振动产生的不利影响;在安全防护上,对全炮被覆盖与密目网加压炮被两种安全防护措施进行了优缺点对比,经综合考虑,选用了密目网加压炮被的安全防护措施。工程实践表明,玻璃幕墙安全无损,爆破效果良好。不仅有效地控制了爆破振动、爆破飞石等危害效应,而且与常规炮孔全覆盖防护方式相比,减少了防护工作量、节省了防护成本、降低了防护时破坏网路的概率,其爆破参数及安全技术措施的成功应用在一定程度上可为类似工程提供参考。
路基开挖 控制爆破 参数优化 安全技术 subgrade excavation controlled blasting parameter optimization security technology 
爆破
2022, 39(3): 0112
作者单位
摘要
1 安徽理工大学 化学工程学院,淮南 232000
2 安徽铜陵海螺水泥有限公司,铜陵 244000
3 核工业南京建设集团有限公司,南京 210000
为研究与炮孔平行的软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展的影响,通过钢制模具浇筑长宽高为40 cm×40 cm×36 cm、含不同软弱夹层(泥土和石子、泥土、水)的水泥砂浆试块进行爆破模拟实验。试块浇筑过程中,沿软弱夹层中垂线方向、距炮孔8 cm、12 cm、18 cm处对称预埋6个深度为10cm的径向应变砖,用于超动态应变仪监测试块爆破过程中内部的应变变化;同时,采用高速摄影仪观测试块爆破裂纹扩展过程。对比分析同一试块炮孔两侧(软弱夹层侧和完整侧)和不同试块之间软弱夹层侧的裂纹扩展结果和应变差异,结果表明:同一试块,靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度比完整侧更快;不同试块之间,随着软弱夹层强度的降低,靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度越快、裂纹扩展越充分。软弱夹层具有阻止裂纹扩展的效果,软弱夹层强度越低止裂效果越明显;软弱夹层两端生成翼裂纹,且软弱夹层强度越低,翼裂纹扩展速度越快。试块各测点的峰值应变值在0.0178~0.0640之间,对应的峰值应力为49.9~179.2 MPa,且随着距离的增大,应力波衰减速度在一定范围内呈先大后小再由小到大的趋势;软弱夹层强度越低,爆炸应力波衰减越快。
软弱夹层 岩石破碎 裂纹扩展 应变 weak interlayer rock fragmentation crack propagation strain 
爆破
2022, 39(3): 0016
作者单位
摘要
国防科技大学电子科学学院ATR重点实验室,湖南 长沙 410073
为解决水面及水下目标侦察、探测、识别过程中存在的水面耀光干扰问题,利用偏振特征实现了水面耀光的抑制和目标的增强。分析了水面光波反射和折射过程中偏振特征传输规律,利用光波在垂直方向和平行方向上的光强分布关系,提出一种基于偏振反折射效应的水面耀光抑制方法。该方法利用水面反射偏振度、折射偏振度、垂直方向光强图像和平行方向光强图像,实现了水面耀光的分离和抑制。针对饱和耀光抑制过程中存在的垂直方向光强图像饱和失真问题,提出了一种基于完全偏振分解的饱和光强恢复方法,利用平行方向光强图像和任意一个非饱和起偏方向上获取的光强图像计算恢复出垂直方向光强图像,然后利用恢复后的垂直方向光强图像实现水面饱和耀光的抑制。实验结果表明,通过对水面耀光的抑制,有效提升了耀光区域内目标和背景之间的对比度及信噪比,增强了目标的显著性。
海洋光学 偏振特征 完全偏振分解 水面耀光抑制 饱和图像恢复 目标增强 
光学学报
2022, 42(24): 2401009
作者单位
摘要
南京工程学院,南京 211000
为充分考虑历史信息对未来导航结果的影响,并充分利用更深层次的组合导航信息进行信息融合,提出了一种基于图优化的INS/GNSS深组合导航方法。通过将量测信息和状态传播作为约束信息,在时间域上构建优化代价函数,利用列文伯格-马夸尔特法求解状态的最优估计。通过INS/GPS深组合导航系统仿真实验对该方法进行了评估和分析,仿真实验结果表明,所提算法与常规卡尔曼滤波方法相比,三轴方向的位置误差均值分别减少了38.5%,21.0%和30.9%,速度误差均值分别减少了31.4%,52.8%和57.3%,所提算法能有效提高定位精度。
卫星导航 组合导航 图优化 惯性导航系统 全球卫星导航系统 satellite navigation integrated navigation graph optimization INS GNSS 
电光与控制
2022, 29(1): 18
作者单位
摘要
国防科技大学电子科学学院ATR重点实验室, 湖南 长沙 410073
对无人机群的红外视频进行监视是安防和**领域的新热点。由于复杂背景下无人机图像获取难度大,图像数量难以满足相关算法的模型训练和验证等需求,因此提出一种基于图像衍生的红外无人机图像仿真方法。采用该方法对红外无人机模板图像与红外背景图像进行混合,从而生成大量不同背景下的无人机目标图像。针对图像混合技术受背景噪声影响严重、无人机目标边缘模糊和合成图像调和度低等问题,采用一种无监督的生成式对抗网络来生成调和度较高的灰度约束图像,将其与目标梯度图像作为联合约束来求解高斯-泊松方程,得到与真实图像特征一致性较高的混合图像。实验结果表明,所提方法生成的混合图像具有较高的图像调和度和视觉真实性,说明所得图像作为扩充样本可有效提高机器学习算法的性能。
图像处理 红外探测 图像混合 无人机探测 数据增强 
光学学报
2022, 42(2): 0210003
作者单位
摘要
北京信息科技大学 传感器重点实验室, 北京 100101
谐振式加速度计可以将加速度转换为频率信号, 在导航、姿态控制等加速度计的应用领域, 采集信号需要限定在较短时间内, 为了满足应用的要求, 基于一种单基片集成式石英谐振器, 通过现场可编程门阵列(FPGA)实现了一种针对集成式石英谐振加速度计的倍频电路设计方案, 包括时钟自适应模块和锁相环。时钟自适应模块根据当前输入信号产生锁相环基准时钟并将输入信号进行倍频。离心机加速度测试结果表明, 当测量时间由1 s缩短为0.125 s时, 传感器标度因数为3 173 Hz/g(g=9.8 m/s2), 线性相关系数R2=0.999 32, 与未倍频时相比, 标度因数与线性度基本保持不变, 所设计的倍频电路可应用于石英谐振加速度计的信号处理及数据采集系统中。
加速度计 集成式石英谐振器 倍频电路 现场可编程门阵列(FPGA) 实时性 accelerometer integrated quartz resonator frequency doubling circuit field programmable gate array(FPGA) real time 
压电与声光
2021, 43(5): 636
刘荻 1张焱 1,*赵琰 2石志广 1[ ... ]张宇 1
作者单位
摘要
1 国防科技大学电子科学学院ATR重点实验室, 湖南 长沙 410073
2 国防科技大学电子科学学院电子信息系统与复杂电磁环境效应国家重点实验室, 湖南 长沙 410073
针对监控视频中的多尺度近岸舰船检测问题,提出了一种基于特征重聚焦网络的舰船目标检测算法,设计了由多维特征聚合模块(MFAM)与注意力特征重构模块(AFRM)组成的特征重聚焦策略。其中,MFAM基于输入的特征金字塔构建特征聚合块,进一步融合多尺度舰船不同层次特征的语义信息。AFRM基于多分支空洞卷积以及通道与空间注意力机制提升网络对目标非局部信息的表征和对背景干扰的抑制,并构建了用于目标检测的特征重聚焦金字塔。在Seaships7000舰船公开数据集上的实验结果表明,相比其他算法,本算法对监控视频中多尺度近岸舰船的检测效果更好。
机器视觉 卷积神经网络 舰船目标检测 特征重聚焦网络 注意力机制 
光学学报
2021, 41(22): 2215001
郭世杭 1陆威 1孙剑峰 1刘迪 1[ ... ]姜鹏 2,*
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江哈尔滨5000
2 复杂系统控制与智能协同技术重点实验室,北京100074
传统激光雷达在透雾成像过程中受探测接收灵敏度限制无法提取淹没在强后向散射噪声内的目标信号,难以达到透雾效果。本文提出单量估计法的面阵盖革模式雪崩光电二极管激光雷达透雾成像算法,依据盖革模式触发探测模型,通过对回波光子进行极大似然估计得到后向散射分布,提取目标回波位置,抑制了后向散射噪声,达到透雾成像的目的。搭建了室内激光透雾成像实验平台,获取了不同浓度下的透雾成像数据。实验结果表明,与峰值法和双量估计法相比,单量估计法能最大程度恢复目标像素数,衰减系数为0.11 m-1时,相比峰值法距离信息恢复量提升8.26%,目标复原度降低16.22%;衰减系数为0.86 m-1时,相比峰值法距离信息恢复量提升86.86%,目标复原度提高20.51%;衰减系数为2.37 m-1时,相比峰值法距离信息恢复量提升253.19%,目标复原度提高53.44%。在衰减系数较大时,单量估计法在信号级去雾处理上的目标复原度较高。
激光雷达 后向散射 盖革模式雪崩光电二极管 Gamma分布 单量估计法 lidar backscatter Geiger-mode avalanche-photodiode (GM-APD) Gamma distribution single quantile estimation 
光学 精密工程
2021, 29(6): 1234
作者单位
摘要
国防科技大学电子科学学院ATR重点实验室, 湖南 长沙 410073
首先,利用透明物体表面反射光和透射光在垂直和平行方向上的光强分布关系,基于偏振正交分解原理,推导出反射光成分、透射光成分、反射光偏振度、透射光偏振度之间的函数关系。然后,根据相机成像原理,利用表面法向量求解得到透明物体表面不同位置处入射光线和法向量的夹角及入射面方位角,进而归纳出图像中各个像素点的反射光偏振度和透射光偏振度的分布规律。最后,基于反射和透射的偏振特性和相关特性,利用梯度下降算法计算得到反射分量和透射分量之间归一化的互相关最小值,最终实现反射光和透射光的分离,进而抑制了透明物体表面反射光的干扰,这为复杂反射光场景下的目标检测识别及图像匹配等提供了支持。
物理光学 法向量 透明物体 偏振特征 相关特征 反射光分离 
光学学报
2021, 41(15): 1526001

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