为了提高大空间γ辐射场全局计算效率，开展了全局减方差（Global Variance Reduction，GVR）方法在大空间γ辐射场计算中的应用研究。针对计数栅元/网格体积差异造成的过度分裂问题，引入体积修正因子修改全空间权窗参数。体积修正后的基于通量的GVR方法计算的全局品质因子（FOMG）比直接模拟提高约39倍。针对非计数区计算耗时问题，提出了非计数区修正方法，使得FOMG因子进一步提高40%。在引入体积和非计数区修正的基础上，在大空间γ辐射场计算中与基于粒子误差、权重、径迹、数目、能量、碰撞和通量的7种GVR方法进行对比。结果表明：7种GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2~3个量级，基于误差的标准差σ降低2~3个量级；而基于权重的GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2 304倍，在所有GVR方法中减方差效果最好。在基于通量的GVR方法中引入光滑因子SI后，模拟计算的权窗下限随SI增加而减小，FOMG因子随SI的增加先增加后减小。当SI=0.8时，该方法计算的FOMG因子最大，比直接模拟提高3 246倍。
全局减方差 全局权窗 体积修正因子 大空间γ辐射场 蒙特卡罗模拟 Global Variance reduction Global weight window Volume modifying factor Large space γ radiation field Monte Carlo simulation
为了解临近空间核爆炸碎片云运动特征与规律，利用建立的临近空间核爆炸碎片云运动计算模型，对当量1 kt~10 Mt爆高30~80 km核爆炸碎片云运动进行了系统性计算研究。结果表明：碎片云最大上升高度、水平半径和上升速度随爆高和当量增加。爆高30 km千吨级核爆炸碎片云最大上升高度为13~16 km，爆后5 min最大水平半径为4~5 km，兆吨级核爆炸碎片云最大上升高度为20~40 km，爆后5 min最大水平半径为15~30 km；爆高80 km千吨级核爆炸碎片云最大上升高度为30~50 km，爆后5 min最大水平半径为20~40 km，兆吨级核爆炸碎片云最大上升高度为200~400 km，爆后5 min最大水平半径为110~220 km。当量较小、爆高较低时，碎片云形状演化为扁椭球形；当量较大、爆高较高时，碎片云形状演化为倒梨形。研究得到的碎片云运动参数可为临近空间核爆炸电离层和人工辐射带等地球物理效应研究提供缓发辐射源信息。
临近空间核爆炸 碎片云 计算模型 运动规律 Near-space nuclear detonation Debris Computational model Motion law 强激光与粒子束
2022, 34(8): 086002
1 1.华北理工大学 化学工程学院, 河北省环境光电催化材料重点实验室, 唐山 063210
2 2.唐山中地地质工程有限公司, 唐山 063009
3 3.河北省地矿局第二地质大队, 唐山 063009
光催化-芬顿技术耦合可高效降解有机污染物。本研究采用溶剂热法制备了Fe(III)掺杂rGO/Bi2MoO6复合催化剂(Fe(III)/rGO/Bi2MoO6), 通过外加H2O2构建了光催化-芬顿协同体系, 可见光照射3 h后对苯酚的降解率(82%)远高于单独光催化(18%)或芬顿反应(48%), 进一步优化条件对苯酚可实现完全降解。这主要是通过Fe得失电子实现价态的转变, 并以此作为桥梁实现光催化-芬顿的协同作用。同时石墨烯的优异导电性能不仅克服了光催化中光生电子空穴难以分离的问题, 而且促进了Fe3+/Fe2+的循环反应, 促使芬顿反应产生更多的羟基自由基(•OH), 进一步提高了苯酚的降解效率。实验考察了Fe(III)含量、催化剂投加量、H2O2含量以及pH等因素对协同降解效果的影响。淬灭实验证明•OH是协同降解体系中最主要的活性物种, •O2-和h+对降解活性也会产生一定的影响, 结合实验结果提出了Fe(III)/rGO/Bi2MoO6光催化-芬顿协同降解苯酚的机理。
1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 广西信息科技实验中心, 广西 桂林 541004
3 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院, 广西 桂林 541004
提出了一种由左右、上下对称的一大一小圆弧组成的金属圆弧孔阵列结构。利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用,以获得较好的强透射现象;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。采用有限时域差分法研究了该孔阵列结构中大小圆弧孔的半径、两圆弧的圆心距和阵列周期对强透射现象的影响。研究发现,当大圆弧半径为95 nm、小圆弧半径为70 nm、两圆弧的圆心距为100 nm、周期为425 nm时,该结构具有较好的强透射现象,其灵敏度为279 nm/RIU,为下一代高性能微纳米等离子体传感器的设计提供了理论参考。
表面光学 折射率传感特性 有限时域差分法 金属圆弧孔阵列 强透射 法布里-珀罗腔 表面等离激元
1 桂林电子科技大学 1. 广西精密导航技术与应用重点实验室
2 2. 广西信息科技实验中心
3 桂林电子科技大学 3. 计算机与信息安全学院, 广西 桂林 541004
提出了一种H型金属孔阵列结构, 利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用, 以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真, 并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响; 同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明: 当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时, 强透射现象较好, 并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。
H型金属孔阵列 强透射现象 法布里-珀罗腔 表面等离子激元 传感特性 H-shaped metal hole arrays extraordinary optical transmission property Fabry-Perot cavity surface plasmon polarizations (SPP) sensing characteristics
西安建筑科技大学 信息与控制工程学院, 陕西 西安710055
针对粒子群算法优化神经网络进行语音转换时容易产生收敛速度慢、早熟的问题,本文采用一种新的量子粒子群算法优化广义回归神经网络的语音转换模型。该量子粒子群通过改变量子比特相位进而改变位置矢量, 并利用量子非门进行变异操作。因此首先利用量子粒子群对网络进行优化得到最佳的光滑因子参数, 从而建立频谱映射规则。接着, 利用频谱参数和基频参数的相关性, 对韵律特征基频也进行转换。然后, 联立转换后的频谱参数和基频参数, 利用STRAIGHT模型合成目标语音。最后, 采用主观和客观测评方式进行评价。实验结果表明, 与传统粒子群算法优化广义回归神经网络相比, 该方法转换后的语音自然度和相似度得到提升, 谱失真率下降2.1%。本文方法具有比径向基神经网络、广义回归神经网络、粒子群算法优化广义回归神经网络更好的语音转换性能。
语音转换 量子粒子群 广义回归神经网络 量子比特 光滑因子。 voice conversion quantum particle swarm optimization generalized regression neural network quantum bite smooth factor.
1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 广西信息科技实验中心, 广西 桂林 541004
3 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院, 广西 桂林 541004
提出了一种基于微腔耦合结构的等离子体弯曲波导新型滤波器,该滤波器由两个直角波导和一个矩形谐振腔组成,光通过该结构会激发表面等离子体激元(SPPs)。采用时域有限差分(FDTD)法研究了此结构SPPs的传播特性。结果表明,相比于传统的直波导结构,由于其会引发双边耦合效应,这种单微腔弯曲波导结构产生了更强烈的共振作用,其耦合效率也得到了进一步的提高。数值仿真结果表明,通过改变谐振腔的腔长,也可达到线性调节滤波器共振波长的目的。此外,在上述设计思路的基础上还提出了一种双微腔结构,此结构由一个弯曲波导与左右两个谐振腔组成,其可利用两个微腔透射波的叠加作用,产生动态可调控的等离子诱导透明效应。
集成光学 表面等离子体激元 时域有限差分方法 耦合效应 电磁诱导透明 光学学报
2017, 37(12): 1213001
西安建筑科技大学信息与控制工程学院， 陕西 西安 710055
与以往两类单帧图像的超分辨率重建方法相比，卷积神经网络超分辨率(SRCNN)技术以其端对端的映射架构大幅提高了运行效率与复原精准度，然而网络的层数限制以及收敛性能使得部分图像的恢复效果不及基于样例的重建方法。针对网络优化问题，提出了一种将粒子群优化(PSO)算法与SRCNN相结合的方法，利用PSO算法对网络权重进行初始化，同时结合梯度下降(GD)算法对权值进行修正，使得PSO算法的全局搜索能力与GD算法的局部寻优能力相融合。分别对set5、set14数据集和雾霾天气下模糊图片进行对比实验，结果表明，所提算法不仅能以较少参数来获得较高性能的网络，其重建效果优于已有的4种算法，而且对边缘的锐化能力更强。
图像处理 图像重建技术 卷积神经网络 粒子群优化 梯度下降法 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111005
1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065
2 重庆大学 光电工程学院, 重庆 400044
为了提高悬臂梁振动陀螺仪在惯性测量系统中的测量精度, 改进了悬臂梁振动陀螺仪的敏感结构, 开发了基于该陀螺仪的测量系统, 研究了改进悬臂梁陀螺仪的结构特性、温度特性、零位漂移和线性度。首先, 根据悬臂梁振动陀螺仪的工作原理分析了影响其测量精度的原因。针对原有悬臂梁振动陀螺仪压电片耦合结构的不足提出了一种新的压电片耦合结构。接着, 结合50、60、100 mm悬臂梁和ANSYS软件对改进结构进行了建模仿真, 证明了新结构的工程可行性。最后, 基于改进结构制作了陀螺仪样机, 并进行了相关的测试实验。仿真实验和样机实验表明, 改进后的陀螺仪灵敏度平均提高了8.73%, 25℃时的零位漂移平均下降了30.5%, 温度漂移平均降低了10%, 证明了新结构陀螺仪在工程应用中的可行性。
悬臂梁陀螺仪 机械性能 镶嵌式耦合 惯性测量 cantilever vibration gyroscope mechanical performance mosaic coupling inertial measurement
