1 河北工业大学 机械工程学院，天津30040
2 河北工业大学 电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，天津300401
3 天津爱思达航天科技股份有限公司，天津00000
针对现有接触式测量方法装夹定位后只能测量一种或两种参数、检测效率低等问题，提出一种舵类结构件几何量误差和装配误差视觉检测方法。首先，利用计算机视觉系统获取舵轴和舵面区域图像，利用图像预处理技术去除图像畸变和噪声，为了更有效地提取舵类结构件边缘，分别采用Sobel算子、Scharr算子、Laplace算子和Canny算子对图像进行边缘检测以确定轮廓，实验对比发现Scharr算子处理后的舵轴图像边缘更清晰且无间断，Canny算子处理后的摇臂图像边缘比较清晰，因此选用Scharr算子提取舵轴图像边缘、Canny算子提取摇臂图像边缘。结合被测要素特点，采用霍夫直线和霍夫圆检测方法提取舵面边缘线特征、舵轴母线特征、摇臂圆轮廓特征；确定了舵芯对称度、舵轴垂直度、摇臂夹角的基准要素，构建了几何量误差检测目标函数，运用自适应遗传算法计算最优解；结合相机标定的内外参矩阵，得到舵芯对称度、舵轴垂直度、摇臂夹角的测量值。最后，研发了舵类结构件几何量误差和装配误差视觉检测软件，搭建了视觉检测实验平台，实现了几何量误差及装配角度误差快速检测功能。经过多次重复测量实验，对称度检测精度达到0.055 mm，垂直度检测精度达到0.225 mm，装配角度检测精度达到0.772°，完成单次检测耗时7 s。该方法不仅提高了几何量误差检测精度和检测效率，同时有助于提高舵类结构件成型-制造-在机检测的自动化和智能化水平。
舵类结构件 几何量误差 视觉检测 霍夫变换 air rudder geometric errors vision inspection hough transform
为了解决深度确定性策略梯度(DDPG)算法在规划无人机(UAV)安全避障路径时收敛速度慢、奖励函数设置困难等问题, 基于逆向强化学习提出了一种融合专家演示轨迹的UAV路径规划算法。首先, 基于模拟器软件采集专家操纵UAV避障的演示轨迹数据集; 其次, 采用混合采样机制, 在自探索数据中融合高质量专家演示轨迹数据更新网络参数, 以降低算法探索成本; 最后, 根据最大熵逆向强化学习算法求解专家经验中隐含的最优奖励函数, 解决了复杂任务中奖励函数设置困难的问题。对比实验结果表明, 改进后的算法能有效提升算法训练效率且避障性能更优。
无人机 路径规划 逆向强化学习 深度确定性策略梯度 UAV path planning reverse reinforcement learning DDPG
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了硫(S)掺杂、硒(Se)掺杂以及硫硒共掺杂金刚石基底对化学气相沉积金刚石涂层时的不同活性基团的吸附生长过程, 计算分析了三种不同基底对沉积气氛中不同碳氢基团(C、CH、CH2、CH3)的吸附能、Mulliken电荷分布和化学键重叠布居数等性质。计算结果表明: 硫掺杂模型与C、CH和CH2之间, 硒掺杂模型与C、CH基团之间, 硫硒共掺杂模型与C、CH和CH2之间都通过电荷转移形成了共价键, 硫掺杂模型与CH基团以及硫硒共掺杂模型与C基团之间的成键很接近理想金刚石的C—C键, 添加硫元素和硒元素可以在原有的金刚石颗粒同质外延生长的基础上增加更多生长活性位点。
金刚石涂层 硫 硒 第一性原理 掺杂基底 吸附生长 化学气相沉积 diamond coating S Se first-principle doped substrate adsorption growth chemical vapor deposition
1 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240
2 西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室, 西安 710072
SiC纤维织物是耐高温陶瓷基复合材料的一种重要增韧材料。本文以平纹SiC纤维织物为研究对象, 开展了单轴拉伸试验和±45°偏轴拉伸试验, 得到了其拉伸和剪切性能; 进行了纱线抽出试验, 得到其经纬纱线间的摩擦系数; 通过X射线CT检测, 得到其细观结构; 利用最小二乘法拟合出经纬纱线的横截面和卷曲形状曲线; 通过建立纱线的简支梁模型, 计算出剪切变形中经纬纱线摩擦力矩, 预测了平纹SiC纤维织物的剪切应力-应变曲线。剪切变形过程分为纯剪和纱线挤压阶段, 两个阶段的交界点为织物的锁紧角。研究结果对设计和制备平纹SiC纤维织物预制体具有参考价值。
拉伸试验 剪切性能 SiC纤维 锁紧角 平纹织物 纱线抽出 tensile test shear property SiC fiber locking angle plain weave yarn extraction
强激光与粒子束
2023, 35(2): 023007
1 苏州科技大学环境科学与工程学院, 江苏 苏州 215009
2 清华苏州环境创新研究院先进监管技术仪器研发团队, 江苏 苏州 215163
3 清华大学环境学院环境污染溯源与精细监管技术研究中心, 北京 100084
水质荧光指纹技术是近年来新兴的水体污染检测技术, 它可以展现水体有机物组成信息, 弥补传统常规水质参数的不足。 长江入海口段沿江地带是我国的产业密集带, 区域内城市化程度高, 工业发达, 在此区域内, 水环境质量变化会直接影响经济发展和民众身体健康, 因此, 研究长江入海口段的水质变化具有重要的意义。 长江入海口段的pH、 电导率、 NH3-N、 CODMn、 TP、 TN和TOC等指标变化趋势不尽相同, 但是从电导率、 TN、 CODMn、 TOC这四个指标, 反映出沿着长江入海口段从上游至下游的过程中具有一定的污染积累, 尤其在下游的CJ-11和CJ-12采样点, 可能受到了较大的污染源影响。 从常规指标和TOC的结果并不能直接体现污染信息, 只能反映污染总量从上游至下游的增加。 长江入海口段水质荧光指纹主要包含三个荧光峰, 记作峰A、 峰B、 峰C, 它们的［激发波长, 发射波长］分别为［275, 335］ nm, ［230, 345］ nm 和［250, 450］ nm, 其中峰A和峰B荧光强度的变化趋势同步, 相关性较高, 相关系数为0.994 8, 表明两峰很可能来自相同污染源。 通过水质荧光指纹比对, 在长江入海口段CJ-11和CJ-12两点的水质荧光指纹与支流HPJ-1的水质荧光指纹相似度分别达到86%和88%, 而与CJ-10的相似度＜60%。 由此可见, 长江入海口段下游水质荧光指纹（CJ-11和CJ-12）发生变化, 可能是由支流HPJ汇入长江入海口段造成的。 支流HPJ的水质荧光指纹信号与印染行业水质荧光指纹数据库相似度约90%, 表明支流HPJ的水质荧光指纹信号可能与当地的印染废水排放有关。 基于长江入海口段峰A和峰B的强度与NH3-N浓度呈现良好的线性正相关性（相关系数为0.885 5）, 水质荧光指纹具有作为指示长江入海口段NH3-N浓度的潜力。 水质荧光指纹技术可以展现水体有机物质组成和来源, 在污染示踪以及水质状况评价方面具有重要的应用价值。
水质荧光指纹 长江入海口段 有机物 污染源 Aqueous fluorescence fingerprint Yangtze River Estuary Organic matter Pollution source 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3948
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
中国船舶集团公司第七二五研究所(洛阳船舶材料研究所), 河南 洛阳 471023
熔炼焊剂、 烧结焊剂等焊接药剂由多种硅酸盐、 碳酸盐、 氧化物、 氟化物、 铁合金、 金属粉等无机物及有机物经熔炼、 烧结、 粘结或混合制成, 在钢铁和镍基合金的熔化焊接过程中起到造渣、 脱氧、 造气、 稳弧、 合金化等作用, 广泛应用于船舶、 海工、 能源、 冶金、 化工、 机械等行业领域。 磷是焊接药剂及钢铁材料的有害元素, 引发冷脆, 降低熔敷金属和焊缝的力学性能。 准确和快速地测定磷含量对焊接药剂的性能评价、 质量控制等具有重要意义。 研究了超声辅助盐酸提取—电感耦合等离子体发射光谱法测定焊接药剂中磷的方法, 并优化确定了射频功率、 雾化气流量、 辅助气流量、 等离子体气流量与分析谱线等仪器参数。 确定的工作参数如下, 射频功率: 1.2 kW, 雾化气流量: 0.75 L·min-1, 辅助气流量: 1.0 L·min-1, 等离子体气流量: 12 L·min-1, 选择P 213.617 nm为分析谱线。 称取0.5 g试样, 于20 mL盐酸中超声浸取30 min; 加入2 mL硝酸, 加热煮沸溶液, 冷却后定容至100 mL, 干过滤取滤液待测。 以20 mL盐酸和2 mL硝酸为基体配制系列校准曲线溶液, 线性相关系数大于0.999 9。 方法定量限为0.001 2%。 按实验方法测定磷含量为0.003%~0.03%的实际样品和标准样品, 测定结果与标准方法的测定值或标准样品的认定值相符, 相对标准偏差(n=6~10)不大于8%, 加标回收率为93%~110%。 该方法快速准确、 简便可行, 适用于焊接药剂中磷的快速检验。
焊接药剂 磷 电感耦合等离子体 发射光谱法 超声 盐酸 熔炼焊剂 烧结焊剂 埋弧焊焊剂 Wlding flux Posphorus Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry Utrasonic Hdrochloric acid Fsed flux Aglomerated flux Ac welding flux 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2824
Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, School of Information and Optoelectronic Science and Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
2 Guangdong Polytechnic Institute, Guangzhou 510091, China
The quantum key distribution (QKD) network is a promising solution for secure communications. In this paper, we proposed a polarization-independent phase-modulated polarization encoding module, and it can be combined with a dense wavelength division multiplexer (DWDM) to achieve multi-user QKD. We experimentally test the encoding module with a repetition rate of 62.5 MHz, and its average quantum bit error rate (QBER) is as low as 0.4%. Finally, we implement a principle verification test for simultaneous QKD for 1 to 2 users in 100 min, and the average QBER of two users under the transmission distance of 1 km and 5 km is kept below 0.8%. Due to the use of polarization encoding, the module can also realize scalable network architecture in free-space QKD systems in the future.
quantum key distribution polarization encoding wavelength division multiplexing quantum networks Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 122701
