1 中交二航局第四工程有限公司, 芜湖 241000
2 江苏苏博特新材料股份有限公司, 南京 211103
为研究石灰石粉细度和掺量对水泥浆体流变性能和水化进程的影响, 采用安东帕流变仪测试了新拌浆体的流变性能, 通过计算触变环面积表征浆体的触变性, 同时利用湿堆积密度测试和水膜层厚度计算结果解释石灰石粉对水泥浆体流变行为的影响机制, 最后通过微量热测试和XRD定量分析阐明石灰石粉对水泥水化进程的影响规律。结果表明, 10%(质量分数)掺量下, 1 000目(5.25 μm)石粉的掺入使屈服应力较掺400目(17.34 μm)石粉降低了48.4%, 但较掺600目(11.23 μm)石粉提高了15.6%; 相同细度下, 掺10%和20% 600目石粉浆体屈服应力较空白组分别降低767%和818%; 石粉的掺入降低了浆体的触变性, 并改变了触变性随时间的变化规律; 增加石粉细度和掺量使浆体湿堆积密度增大, 颗粒水膜层厚度提高, 浆体屈服应力和稠度减小; 增大石粉细度能够缩短水化诱导期, 使水化第二放热峰前移, 促进早期C3S溶解和C-S-H生成, 加快水泥水化进程。
石灰石粉 水泥浆体 流变性能 屈服应力 水化机理 limestone powder cement paste rheological property yield stress hydration mechanism
1 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130012
2 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
4 黑龙江大学核科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
硬X射线调制望远镜是我国第一颗X射线天文卫星, 其载荷低能X射线望远镜采用了SCD型探测器CCD236, 主要对能量在0.7~13.0 keV的软X射线光子进行观测。 卫星发射前, 需要对探测器进行详细的性能标定, 其中包括能量响应矩阵的标定。 能量响应矩阵是能谱分析的关键。 CCD236探测器输出能谱并不是观测光源的真实发射谱, 而是发射谱与探测器能量响应矩阵的卷积结果。 一般可以通过直接反卷积的方法还原光源的真实能谱。 解谱过程可以看作是一维成像问题, 利用能量响应矩阵与输出能谱进行反卷积解谱。 常用的反卷积算法为Lucy-Richardson迭代算法, 其利用条件几率的贝氏定理反复进行运算, 进而对输出能谱进行反解, 得到观测光源的真实发射能谱。 通过能量响应矩阵对CCD236探测器的55Fe测量能谱进行解谱。 经过解谱, 能谱的能量分辨从144.3 eV提升到了65.6 eV@5.9 keV, 连续谱成分被明显地抑制, 提高了能谱的峰背比。 反解能谱由两个半峰全宽很小的(<70.0 eV)高斯峰组成, 两成分的强度比为8.4, 能够很好地表征真实发射谱的结构。 利用这种方法可对材料X射线荧光谱进行解谱, 还原材料的荧光谱, 提高能谱的能量分辨。 反解结果中主要元素各类荧光线通过解谱彼此独立, 能谱峰背比很高, 可以很好地用于X射线荧光分析中, 提高荧光谱的质量。
X射线探测器CCD236 Lucy-Richardson迭代 X射线荧光分析 X-ray detector CCD236 Lucy-Richardson iterative method X-ray fluorescence analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2823
硝酸盐是水质健康状态评价的一个关键要素。 水体中高浓度的硝酸盐会导致生物多样性剧减以及生态系统的退化, 同时对人类的健康产生不可逆转的伤害。 基于光学测量的水质在线监测是当前及未来水环境动态监测的发展趋势。 相较于传统硝酸盐现场采样加实验室分析的测定方法, 具有操作便捷, 无需前处理, 检测效率高, 可靠性好且无污染等显著优点。 由于实际水体组分的复杂性与多样性, 水体参数和吸光度二者并非呈现线性相关, 传统的单波长法, 双波长法, 偏最小二乘法等线性回归预测模型已不适用。 基于此, 提出一种精细全光谱结合可变步长网格搜索, 优化支持向量回归(GS-SVR)的水体硝酸盐分析方法。 同时与陕西科技大学化学与化工学院合作, 采用标准的硝酸盐溶液, 铂-钴标准溶液, 福尔马肼标准混悬液根据实验要求配制了不同浓度梯度94组溶液样本。 首先将采集到的透射率光谱数据完成吸光度转换, 并使用Kennard-Stone方法将94个溶液样本划分为80个训练集和14个测试集。 其次使用改进的GS算法结合交叉验证, 通过多次迭代, 减小搜索范围、 改变搜索步长对SVR进行参数寻优, 并将最优惩罚参数C和核函数宽度σ用于训练集中进行模型建立, 最后用所建立的模型对测试集进行浓度预测。 并将预测效果与反向传播神经网络(BPNN), SVR, GS-SVR, 粒子群算法优化SVR(PSO-SVR), 遗传算法优化SVR(GA-SVR)的模型预测结果比较, 结果显示, 提出的算法模型相关系数R2=0.993 5, 预测均方根误差RMSEP=0.043 5, 最优参数C和σ组合为(512, 0.044 2), 平均训练时间为13 s。 相较于上述五种预测模型, R2分别提高了1.22%, 11.66%, 0.78%, 0.74%和0.77%, 训练效率分别提升4.15倍(BPNN), 8.30倍(GS-SVR), 21.38倍(PSO-SVR), 10.23倍(GA-SVR)。 模型的预测精度以及训练效率方面都取得了很大的提升, 为复杂水体硝酸盐浓度的快速实时在线监测提供了一种新的方法。 同时, 该方法具备一定的普适性, 也适用于其他水质参数预测模型的建立。
精细全光谱 硝酸盐 网格搜索 支持向量回归 Fine full spectrum Nitrate Improved grid search Support vector regression
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
三维(3D)显示以其自然直观的方式受到广泛关注。提出一种基于悬浮真三维显示系统的指套式力触觉交互方法。通过Leap Motion提取指尖坐标,利用双目相机实现光场显示区域和交互区域的坐标转换;判断手与显示区域的位置关系,传递信号使指套振动,从而完成力触觉交互。结果表明,利用所提方法可以完成光场显示区域和交互区域的坐标转换,转换精度在5 mm以内。当用户与三维显示模型交互时,有效和实时的力触觉交互有助于增强真实的感官体验。
机器视觉 三维交互 指套式 力触觉交互 实时交互
1 东华大学机械工程学院, 上海 201620
2 上海市激光技术研究所, 上海 200233
3 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
4 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 南京 江苏 210016
精密加工机床工作台的平面度是影响机床加工质量的重要因素, 是机床设计加工的关键指标, 其准确测量对指标校核有重要作用。从机床工作台平面度的测量需求出发, 提出了采用激光准直仪测量数据, 基于最小二乘法建立平面度的数学模型, 采用Matlab进行平面度的评定, 并且利用 Matlab的图形用户界面(GUI)环境设计了平面度计算软件, 提供了一套完整的平面度测量方法, 并且对动态变化条件下的平面度进行了测量分析。结果表明, 机床的工作台平面度在长期的工作中保持较高的精度, 保证加工需求。
超精密机床 平面度测量 最小二乘法 ultra-precision machine tool flatness measurement least square method MATLAB matlab
安徽工程大学 检测技术与节能装置省级实验室，安徽 芜湖 241000
针对线性啁啾光栅反射谱有震荡、两侧有旁瓣等问题，从耦合模理论出发，研究了调制深度Δn、光栅长度L和啁啾系数C等对其反射谱的影响，深入探讨了重要参数与特性的关系。提出了基于折射率补偿的非对称变迹优化方法，探寻了有效的变迹函数、补偿系数和最佳比例。结果表明，随着L(5～100 mm)、Δn(10-5～10-3)和C(0.01～0.2 nm/cm)的增大，峰值都向长波长方向漂移，3 dB带宽都增大，分别为1.79、1.26和1.71 nm，且基本成线性关系；L较小时，反射谱顶部有较大震荡；Δn较大时，反射谱两侧出现明显旁瓣。优化后时延线性区域增大，色散曲线更平稳，反射谱顶部较平坦，没有旁瓣，带宽没有减小，具有更好的光学特性。
啁啾光栅 反射谱 优化 非对称 补偿系数 chirped grating reflectance spectrum optimization asymmetric compensation factor
1 上海市激光技术研究所, 上海 200223
2 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
3 东华大学机械工程学院, 上海 201620
4 上海市激光创意产业专业技术服务平台, 上海200233
5 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
采用皮秒激光器在301不锈钢薄板上进行表面微结构加工, 研究了不同激光功率(7.4, 24.3, 49.3 W)、加工速度(1 000, 1 500, 2 000, 2 500 mm/s)、重复次数(1, 5, 10, 15, 20, 25次)对表面刻槽宽度和深度以及形貌的影响。结果表明：随着激光功率的增加、加工速度的减小, 沟槽的宽度和深度随之增大, 热影响区增大, 沟槽边缘局部出现微小的熔融颗粒物; 随着加工重复次数的增加, 沟槽的宽度有明显提高, 但是深度却变化不明显, 当重复次数大于20次之后, 深度有了较高增加。同时, 研究了不同间距(10, 15, 20, 40, 100 μm)的条纹微结构对摩擦性能的影响, 结果表明：无织构的不锈钢片摩擦系数在0.8～0.9之间, 而织构过的表面摩擦系数明显的降低, 摩擦系数随着条纹间距的减小而减小, 尤其间距为10 μm的条纹织构使摩擦系数降到了0.1 左右, 效果显著; 且织构表面相对未织构表面摩擦系数达到稳定状态的时间较短。
皮秒激光 表面织构 激光功率 加工速度 重复次数 耐磨性能 picosecond laser surface texture laser power processing speed processing repetitions wear resistance
广东省量子调控工程与材料重点实验室 华南师范大学物理与电信工程学院,广东 广州 510006
采用熔盐法制备了Sm3+掺杂的SnNb2O6粉体,利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,用激发、发射光谱和荧光寿命对样品的发光性能进行了研究。结果表明: 所得样品为单斜晶系的SnNb2O6,在407 nm的激发下,有较强的橙红色发射,最强峰位于599 nm,属于Sm3+的4G5/2→6H7/2跃迁。
熔盐法 光致发光 molten-salt growth method SnNb2O6∶Sm3+ SnNb2O6∶Sm3+ photoluminesce
华东理工大学上海功能材料化学重点实验室与分析测试研究中心, 上海 200237
提出了结合表面活性剂、膜富集和紫外可见漫反射光谱测定水中痕量铅的方法.在pH 8.5的氨水氯化铵缓冲溶液中,剧烈搅拌下,铅与双硫腙形成疏水性的红色络合物,该络合物能够被混合纤维素酯膜富集,并且在非离子表面活性剂聚氧乙烯月桂醚(Brij-30)的存在下,该络合物被混合纤维素酯膜富集的效率得到了很大提高,然后待膜自然干燥后直接测得膜表面的漫反射光谱.本文对表面活性剂类型、表面活性剂浓度、反应酸度、双硫腙浓度和反应时间等条件进行了优化.研究结果表明,在最佳实验条件下,最大吸收波长为485 nm,在5～100 μg·L-1范围内铅离子的浓度与其络合物的吸光度呈良好的线性关系,相关系数的平方R2为0.990 6,检出限为2.88 μg·L-1.研究发现下列共存离子不干扰铅离子的测定:500倍的K+,Na+,Ca2+,Mg2+,NH4+,NO-3,Cl-,CH3COO-,SO2-4;10倍的Al3+(10%的NaF进行掩蔽),Fe3+(10%的NaF和酒石酸钾钠进行掩蔽),Hg2+和Zn2+(10%的NaSCN和酒石酸钾钠进行掩蔽);同等浓度的Cd2+,Cu2+.采用本方法测定瓶装水中的痕量铅,结果与石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)测定的结果基本一致,加标回收率在95.4%～104.5%之间,标准偏差(SD)在0.5～1.5 μg·L-1之间,说明本方法具有较好的准确性.本方法操作简单、灵敏度高,适用于瓶装水中痕量铅的测定。
表面活性剂 膜富集 紫外可见漫反射光谱 铅离子 双硫腙 Surfactant Membrane filtration enrichment UV-Visible diffuse reflectance spectrometry Lead(Ⅱ) Dithizone 光谱学与光谱分析
2015, 35(7): 1944
1 国网甘肃省电力公司 信息通信公司，兰州7050
2 北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室，北京100876
激光器频偏和相位噪声是限制COOFDM（相干光正交频分复用）系统性能的重要因素。文章提出了COOFDM系统中基于差分预编码和MCDD (多载波差分检测)算法的激光器相位噪声和频偏联合补偿方案。对COOFDM系统中的频偏和激光器相位噪声作用机理和基于MCDD的补偿方案机制进行了理论推导，并在不同的光信噪比、激光器频偏和线宽条件下进行了系统仿真。仿真结果表明，基于差分预编码和MCDD的联合补偿方法对COOFDM系统中的激光器频偏和相位噪声有较好的补偿效果和较大的补偿范围，在不引入系统开销的同时，可有效改善COOFDM系统性能。
相干光正交光频分复用 激光器频偏 激光器相位噪声补偿 COOFDM laser frequency offset laser phase noise compensation
