1 1.东华大学 1. 材料科学与工程学院, 纤维改性国家重点实验室
2 2.功能材料研究中心, 上海 201620
热电材料能够实现热能与电能之间直接转换, 在绿色制冷、废热回收等领域具有广阔的应用前景。目前, 对热电材料的研究主要集中在无机半导体材料和导电高分子材料上, 虽然取得了很大进展, 但探索其它新型热电材料仍具有重要意义。金属-有机框架(Metal-Organic frameworks, MOFs)是一种由有机配体和金属离子或团簇通过配位键形成的晶态多孔材料, 具有独特的多孔结构以及组分结构可调等优势, 在一定程度上可以满足“电子晶体-声子玻璃”的要求。本研究采用导电客体分子促进电荷传输的策略, 将导电高分子聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)原位聚合到锆基MOFs材料UiO-67中, 利用MOFs的有序孔道对PEDOT分子链的限域作用, 提升复合材料的电子传导能力。制备得到的PEDOT/UiO-67的电学性能研究表明, 该复合材料室温电导率最高可达5.96×10−3 S·cm−1, 比PEDOT高出1个数量级。同时, 该材料具有热电性能响应, 室温功率因子(Power Factor, PF)最高可达3.67×10−2 nW·m−1·K−2。本工作以MOF的有序孔道为反应平台, 通过简单的原位聚合合成方法构建了导电聚合物/ MOFs导电材料, 为进一步开发MOFs基热电材料提供了参考。
金属-有机框架 聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT) 电子传输 热电性能 metal-organic framework poly(3,4-ethyldioxythiophene) electrical conductivity thermoelectric property
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210060
西安电子科技大学 物理与光电工程学院,陕西西安710071
为了研究多次散射效应对辐射在雾中传输特性的影响,提出了一种多粒子雾层模型,该模型中雾滴粒子为半径不同的球形水滴粒子。雾滴粒子半径被分为多个区间,计算了不同半径区间内雾滴粒子的传输近似光学参数。提出了一种基于动态粒子参数选择的蒙特卡罗法,并模拟
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和
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辐射在重度平流雾、中度平流雾、重度辐射雾和中度辐射雾中的传输。分析了传输距离对透过率和计算时间的影响,并与传统的蒙特卡罗法的计算结果进行比较。结果表明:相比于
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辐射,
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辐射在雾中的透射能力更强;基于动态粒子参数选择的蒙特卡罗法与传统蒙特卡罗法计算得到的透过率随传输距离的变化曲线具有相同的趋势,传输距离为
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时,两种方法对
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和
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辐射在重度平流雾中的透过率的绝对误差分别为
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和
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;传输距离为
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时,相较于传统的蒙特卡罗法,基于动态粒子参数选择的蒙特卡罗法对
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辐射在重度平流雾中的传输计算效率可提升
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。基于动态粒子参数选择的蒙特卡罗法计算雾中的远距离辐射传输,可有效缩短计算时间。该研究结果对雾天的目标识别与探测有重要意义。
大气光学 多次散射 雾 传输近似 蒙特卡罗 透过率 atmospheric optics multiple scattering fog transport approximation Monte Carlo method transmittance
西安电子科技大学 物理与光电工程学院,陕西 西安 710071
针对红外波段下海面偏振特性建模的问题,在双向反射分布函数的基础上,建立了海面微面元的偏振双向反射分布函数模型。综合考虑了海面的自发辐射效应和反射效应对探测器接收辐射的 影响,提出了一种新的海面红外偏振特性表征模型。利用Elfouhaily海浪谱和快速傅里叶变换计算了海面的高度场信息和斜率信息。数值计算了不同观测天顶角和不同风速下海面自发辐射的线性偏 振度,以及不同入射天顶角下海面反射辐射的线性偏振度,仿真生成了海面和舰船的红外偏振图像。仿真数据与文献数据的对比分析表明,本文所建立的红外偏振特性模型适用于分析海面的红外偏 振特性。与传统的红外强度图像相比,红外偏振图像可以提供更多关于海面的细节信息。同时,目标与海面的偏振特征差异更明显,对比度更高。所提出的海面红外偏振特性表征模型对海上目标的 探测识别应用具有重要的意义。
偏振成像 红外波段 海面 偏振特性 偏振双向反射分布函数 polarized imaging infrared wave band sea surface polarization characteristics polarized bidirectional reflectance distribution f
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 西北机电工程研究所, 陕西 咸阳 712099
结合人眼视觉特性, 提出了一种基于目标特性的欠采样等效模糊模型, 将系统对欠采样的容忍度和目标的有效频谱理念引入到欠采样的量化模型中, 实现了对采样系统性能的有效评估, 从根本上解决了传统模型在预测欠采样对目标识别性能影响方面的诸多不足.
光电成像系统 欠采样 混淆信号 目标有效频谱 等效模糊模型 electro-optical imaging systems under-sampling aliasing signal the effective target spectrum the equivalent blur model
西安电子科技大学 物理与光电工程学院,陕西 西安 710071
红外弱小目标的探测与跟踪对运算硬件和算法的性能提出较高的要求。针对传统背景预测算法串行运算耗时较长的问题,以及经典的通用GPU(Graphic Processing Unit)体积与功耗过大难于整合到红外设备中的问题,提出在嵌入式GPU平台NVIDIA Jetson TK1中实现并行分离卷积的方法,利用CUDA(Compute Unified Device Architecture)实时执行背景预测算法,实现了在嵌入式GPU平台上高效的红外背景预测算法。实验结果表明,在保证正确预测背景的前提下,利用小体积、低功耗的嵌入式GPU平台可以将运算性能提高到串行运算的15倍以上。
红外探测 快速运算 背景预测 infrared detection high performance computation background prediction Jetson TK1 Jetson TK1 CUDA CUDA
1 河南科技大学 规划与建筑工程学院,河南 洛阳 471003
2 河南科技大学 机电工程学院,河南 洛阳 471003
提出了完全各向同性3自由度平面并联机构型综合的系统方法。首先,根据螺旋理论讨论了完全各向同性平面并联机构的运动学必要条件。然后,基于机构各分支对动平台控制功能的不同,通过互易螺旋理论推导出各分支的驱动螺旋、主动螺旋和可动非主动螺旋,并按照分支连接度的不同列举出所有可行的分支运动链。最后,按照机构各分支相应的装配条件,选取所综合出的3条分支运动链将动平台和静平台连接起来得到预期的机构,共得到新型机构3 167种。由于综合出的并联机器人机构的运动雅可比矩阵均为单位阵,即条件数恒为1,因此这类机构具有良好的运动学和力传递性能,在工业机器人、微操作机器人和医用机器人等领域具有潜在的应用前景。
平面并联机构 型综合 完全各向同性 互易螺旋理论 planar parallel manipulator structure synthesis fully-isotropy reciprocal screw theory
1 华中科技大学 光电子科学与工程学院,湖北 武汉 430074
2 武汉光电国家实验室,湖北 武汉 430074
激光扫描器是激光雷达、激光检测和激光加工等系统的重要部件,现有激光扫描器难以实现低惯量高频率匀线速扫描。设计了一种基于新型压电驱动器的激光扫描器,该扫描器的机械扫描角度可达±0.35°,一阶谐振频率达1872 Hz。利用有限元分析软件对扫描器结构进行了设计。频率响应曲线显示扫描器具有较复杂的模态,测试了多个频率(100,400,700 Hz)下的三角波驱动扫描波形、频谱和扫描线照片,结果显示压电迟滞效应和扫描器机械谐振对扫描线性度的影响很大。设计了软件补偿迟滞效应和串联硬件陷波器抑制谐振相结合的开环控制方法,加控制器后的100 Hz和400 Hz三角波扫描非线性度分别从6%,27%减小到了2%,7%,实现了高速线性扫描。
光学器件 激光扫描 高速激光扫描器 位移放大压电驱动器 迟滞效应 机械谐振 频谱 陷波器
1 华中科技大学光电子与工程学院, 湖北 武汉 430074
2 武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
设计了一种基于新型压电驱动器的快速扫描反射镜, 反射镜面尺寸为20mm×15mm, 具有大扫描角度范围(光学扫描角度范围可达±0.7°)和高扫描带宽(其一阶谐振频率为1872Hz)。反射镜基于一对新型的位移放大压电驱动器, 对机械结构进行了有限元模拟分析和数学建模, 测试了扫描反射镜的频响特性。用软件补偿压电驱动器迟滞效应和串联硬件陷波器抑制谐振相结合的控制方法, 提高了扫描器的开环扫描线性度, 实现了高频三角波扫描。设计了基于重复控制原理的数字比例积分微分(PID)控制器, 实现了精确的正弦扫描。测试结果表明该扫描器可以实现一维快速精确光学扫描控制。另外该扫描反射镜还具有体积小巧, 结构简单等优点。
光束控制 快速扫描反射镜 位移放大压电驱动器 机械谐振 陷波滤波器 重复控制