为了研究长期施用堆肥对潮土剖面土壤水溶性有机物(DOM)的来源和组分特征的影响, 研究以河北省曲周实验站长期施用堆肥的试验田为研究对象, 利用三维荧光光谱技术研究了在长期施用高量生物堆肥(EMI)、 常量生物堆肥(EMII)、 高量传统堆肥(TCI)、 常量传统堆肥(TCII)和化肥(CF)下不同深度土壤水溶性有机物在来源和组成的差异。 研究结果表明, 不同施肥处理的土壤水溶性有机碳(DOC)含量在土壤剖面的分布规律有较大差异, 堆肥使0～20和60～80 cm土层的DOC分别显著提高了81.94%～171.33%和61.18%～152.18%。 荧光光谱指数表明, DOM来源为微生物和植物混合源, 堆肥施用量的增加使DOM腐殖化程度加强, 造成表层土壤中DOM由陆源向生物源迁移, 随着土壤深度的增加, DOM由陆源向生物源迁移。 三维荧光光谱和荧光区域积分表明, 生物堆肥和传统堆肥增加了类腐殖酸物质的含量, 且随着施用量的增加而增加; 高量生物堆肥和传统堆肥增加了类富里酸物质和类溶解性微生物代谢产物的含量; 施用化肥和堆肥均降低了类色氨酸的含量。 类腐殖酸含量、 类富里酸含量和类溶解性微生物代谢产物数量随着土壤深度的增加整体呈降低趋势; 类酪氨酸随着土壤深度的增加呈增加趋势; 类色氨酸随着土壤深度增加整体呈先增加后降低趋势, 且在20～40 cm含量最高。 相关性分析表明, 全磷(TP)、 全氮(TN)、 阳离子交换量(CEC)、 速效钾(AK)、 有机碳(SOC)和DOC等土壤理化指标与类酪氨酸物质呈显著负相关, 与类富里酸、 类溶解性微生物产物和类腐殖酸含量呈显著正相关, 硝态氮(NO-3-N)、 TN、 pH、 SOC与类色氨酸物质呈显著正相关。 总之, 长期施用堆肥增加了潮土表层DOM的含量, 显著改变了土壤中DOM的组成和剖面上的分布特征。

为进一步提高通信系统的传输容量, 采用全矢量有限元法对光子晶体少模光纤进行优化, 计算了光子晶体少模光纤中受激布里渊散射(SBS)各模式的光场分布及有效模场面积, 模拟了泵浦功率对LP01模和LP11模的慢光延时及展宽因子的影响。结果表明: SBS阈值随光纤有效长度的增加而逐渐减小；相同条件下, LP01模的SBS阀值小于LP11模的SBS阀值, 但LP01模的慢光延时大于LP11模；两模式的慢光延时及展宽因子随输入泵浦功率增加而线性增大。优化输入泵浦功率可得LP01模和LP11模的慢光延时分别为881 ns和533 ns, 对应的展宽因子分别为1.453和1.293。

全光纤干涉式传感结构作为一种新兴的高灵敏度和高光学集成性光纤传感器, 由于其传感特性与其结构密切相关, 使传感器设计更加灵活, 因此, 传感机理及如何提高测量性能成为研究该类传感器的关键。文章利用有限差分光束法得到全光纤干涉式传感结构中传感光纤部分去包层和弯曲时的输出光谱, 再通过傅里叶变换得到空间频谱情况与色散方程进行比对, 最终获得两种增敏方式下主要参与耦合包层模的情况。结果表明, 相较于未增敏前, 增敏后参与耦合的包层模数量有所增多, 阶数有所增高, 且在一定范围内, 弯曲半径越大, 主要参与耦合的包层模阶数越高。

通过在TC4粉末中加入变质剂B,进行了激光熔覆沉积实验。在沉积过程中引入了感应加热,研究了不同工艺条件下TC4熔覆层显微组织的变化。结果表明,当变质剂B和感应加热同时作用时,TC4熔覆层的晶粒细小且分布均匀、无明显β柱状晶,微观组织呈典型的网篮组织。当感应加热温度为900 ℃,B的质量分数分别为0.1%,0.05%和0.025%时,TC4熔覆层的组织由大量片状α相和少量初生α相组成,晶粒的长度为11~18 μm,宽度为4.40~6.90 μm。

在TC4粉末中加入不同含量的Si粉末进行激光熔覆沉积试验,研究了感应加热对试样微观组织的影响。结果表明,在没有引入感应加热的沉积态试样中,Si能够有效地细化柱状晶,柱状晶宽度由285.5 μm减小至12.1 μm。引入感应加热后,试样中柱状晶的宽度未变,但沉积方向上的部分柱状晶被打断,没有形成贯穿生长;晶内组织为α集束,且α片层上析出无规则呈弥散分布的硅化物。

设计并实现了一种新型光纤光栅压力传感器。该传感器以光纤布拉格光栅(FBG)为敏感元件, 通过菱形钢结构, 将压力转换为膜片横向应变, 通过将光纤光栅粘于工形膜片中心轴线上, 可将压力转换为光纤光栅轴向应变, 通过解调光栅的中心波长漂移即可得到压力大小。传感器外壳采用圆柱体刚性封装, 外高为13mm, 直径为33mm。对设计的传感器进行了压力标定测试, 得出传感器的线性拟合度为0.9935, 量程为0~0.234MPa, 灵敏度为3.341nm/MPa。

该研究主要探讨不同退化程度和人工恢复方式对草原土壤胡敏酸结构的变化特征, 为退化草原恢复提供理论依据。 在鄂尔多斯沙地不同退化样地与人工恢复草地, 对草原土壤的腐殖酸进行了分离提取, 采用元素分析、 13核磁共振（NMR）等方法对荒漠草原土壤退化与恢复过程中土壤胡敏酸（HA）不同官能团的含量变化进行分析, 并用因子分析法研究它们的结构特征和差异。 结果表明: 不同退化及恢复阶段HA碳骨架相似, 但各类碳原子（官能团）的含量不同, 芳香族和脂肪族结构在胡敏酸结构中发挥了重要作用。 退化阶段, 土壤HA的芳香碳减少, 碳水化合物减少, 土壤HA的氧化程度增加, 疏水程度降低。 恢复阶段土壤芳香碳含量增加, 碳水化合物含量增加, 疏水程度略有降低。 土壤退化及恢复阶段, 胡敏酸（HA）的结构变化最大的部分是芳香碳、 取代脂肪碳结构, 其次是羧基和酯基碳和未取代脂肪碳结构。 植被恢复对腐殖酸结构的变化有重要的影响, 本氏针茅区和本氏针茅+油蒿区的HA结构中芳香化程度和复合程度较高, 氧化程度低。 围栏样区内土壤胡敏酸（HA）的酸度相对较高, 芳香化程度和复合程度仍然较低。 因此, 土壤胡敏酸结构特征的变化可以反映草原土壤的退化程度, 进一步揭示草原土壤退化的机制。

光纤光栅位移传感器具有精度高、本质安全、体积小和易复用等特点，但受到敏感材料的局限，大量程光纤光栅位移传感器很难获得。针对该问题，提出并实现了一种大量程的光纤光栅位移传感器，其采用行星轮系与粘贴光纤光栅悬臂梁相结合的结构，通过变换减速比来获得各种大量程；利用有限元分析法对传感器悬臂梁材料和结构进行了优化设计，研究了不同量程时该类传感器的输出特性。结果显示，该传感器输出信号的波长漂移量与位移量有着很好的线性关系，最大量程可达2 000 mm。