透明AlON具有优异的光学和力学性能, 应用前景广阔。但材料制备成本高昂, 限制了其应用发展。为解决上述问题, 本研究以透明AlON的凝胶浇注成型与无压烧结制备为核心目标, 就AlON细粉的低温合成及其抗水化处理展开重点研究。研究发现以有机聚合物包覆AlN/Al2O3为原料, 通过高温碳热-氮化工艺合成AlON, 可有效降低AlON的合成温度, 在1700 ℃即可合成近乎纯相的AlON粉体。所得粉体颗粒尺寸细小, 在亚微米级。通过对上述粉体进行聚氨酯包覆表面抗水化处理, 可大幅度提升其抗水化性能。即使历经长达72 h水中静置, 也不发生明显的水解。以此为基础, 通过凝胶浇注成型结合生坯的冷等静压后处理在1820~1850 ℃成功实现了透明AlON陶瓷的无压烧结制备。材料力学和光学性能优异, 其中1850 ℃烧结试样在紫外-中红外波段直线透过率达到83.1%~ 86.2%, 三点抗弯强度达到310 MPa。
透明陶瓷 AlON 粉体合成 抗水化处理 凝胶浇注 无压烧结 transparent ceramics AlON powder synthesis anti-hydrolysis treatment gel casting pressureless sintering
1 1.燕山大学 材料科学与工程学院, 亚稳材料国家重点实验室, 秦皇岛 066004
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 特种无机涂层实验室, 上海 200050
3 3.南京理工大学 材料评价与设计教育部工程研究中心, 先进金属与金属间化合物材料技术工信部重点实验室, 南京 210094
TiAl合金具有低密度、高比强度的优异性能, 是一种潜在的航空发动机用结构材料。TiAl合金的服役温度范围为700~900 ℃, 在其表面制备高温热防护涂层可以进一步提高服役温度。本研究采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了新型TiAlCrY/YSZ涂层, 并与传统的NiCrAlY/YSZ热障涂层进行高温长时间服役性能对比研究。结果发现, TiAlCrY/YSZ涂层在1100 ℃空气环境中服役300 h保持完好, 表现出良好的高温性能, 而NiCrAlY/YSZ涂层在1100 ℃的服役寿命不足100 h。显微分析结果表明, TiAlCrY黏结层表面会形成一层连续且致密的TGO, 其主要成分为Al2O3, 与YSZ涂层的界面兼容性良好。并且TGO在1100 ℃空气环境中服役300 h后, 厚度仍<8 μm。以上研究表明, 与传统NiCrAlY/YSZ热障涂层相比, TiAlCrY/YSZ更适合作为TiAl合金表面的高温热防护涂层。
TiAl合金 TiAlCrY/YSZ涂层 等离子喷涂 高温长时间服役性能 TiAl alloy TiAlCrY/YSZ coating plasma spray high temperature long-term service performance
山东科技大学测绘科学与工程学院，山东 青岛 266590
针对传统边坡监测方法存在的工作量大、数据不全面，模型建立困难、效果差、精度低等难点问题，提出了三维激光扫描技术和T-样条曲面拟合的边坡变形监测方法。该方法首先利用地面三维激光扫描技术对边坡进行外业扫描，完成对边坡数据的采集；对处理后的点云数据采用T-样条进行曲面拟合，得到五期高精度曲面模型并对边坡体整体进行形变分析；选取边坡体中稳定监测点的形变量与全站仪测量数据进行一致性检验，试验结果证明，三维激光扫描技术和T-样条曲面拟合结合的边坡变形监测方法，满足边坡形变监测要求。
三维激光扫描 形变分析 T-样条曲面 边坡形变监测 3D laser scanning deformation analysis T-splines surface slope deformation monitoring
陕西科技大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
基于卷积神经网络的深度学习方法对钢轨表面损伤的自动化检测起到非常重要的推动作用,因此提出一种基于卷积神经网络的钢轨表面损伤检测方法。首先,在经典U-Net的收缩路径和扩展路径之间增加一个分支网络,可以辅助U-Net输出理想的分割图。然后,将Type-I RSDDs高速铁路轨道数据集作为检测样本,使用数据增强的手段扩增检测样本后馈入改进的U-Net中进行训练和测试。最后,采用评价指标对所提方法进行评估。实验结果表明,所提方法的检测准确率达到99.76%,相比于其他方法的最高水平提高6.74个百分点,说明所提方法可以显著提高检测准确率。
机器视觉 深度学习 损伤特征识别 数据增强 改进的U-Net图形分割网络 无损检测 激光与光电子学进展
2021, 58(2): 0215009
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
人眼像差对视功能具有重要影响。目前相关研究结果多在单眼条件下获得，为解决双眼像差对双眼视功能的影响等问题，搭建了一套双眼高阶像差校正与视觉分析系统。该系统采用哈特曼波前传感器和37单元变形反射镜对双眼像差进行测量和控制，并通过对控制器增益的优化设计，实现了对双眼像差的稳定闭环控制。视标显示器采用有机发光二极管微型显示器，其视频输入信号直接由计算机产生，可方便地实现多种视功能测试。利用该系统进行了初步的立体视觉实验，展示了该系统在双眼视功能测试方面的巨大潜力。双眼高阶像差校正与视觉分析系统的建立为未来双眼视功能的深入研究提供了必要的技术和设备支持。
自适应光学 双眼像差 高阶像差校正 视觉分析 光学学报
2015, 35(10): 1033001
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
采用紧凑Tesla变压器型脉冲功率驱动源及球电极击穿试件，通过改变初级充电电压，开展了微秒级充电条件下碳酸丙烯酯及其与碳酸乙烯酯的混合液的击穿实验研究。由结果和分析可知：碳酸丙烯酯理论工作温度可低至-55 ℃，这意味着它可以成为一种低温下的良好液体电介质；碳酸丙烯酯耐压性能与去离子水相当，且实测电阻率达到了10 MΩ·cm以上；向碳酸丙烯酯中添加碳酸乙烯酯后，介电常数可提高至80以上，耐压强度也有所提升；将碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯混合液用于脉冲形成线作为储能介质无需附加去离子处理系统，有利于装置的紧凑化和小型化。
介质击穿 碳酸丙烯酯 微秒脉冲 dielectric breakdown propylene carbonate microsecond pulse 强激光与粒子束
2014, 26(6): 065005
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
利用双眼自适应光学 (AO)视觉仿真器测量了两种不同亮度条件 (1和 100 cd/m2)下人眼像差对双眼对比敏感度和双眼叠加作用的影响, 并针对 2 c/d, 8 c/d和 16 c/d(周期每度 )三种不同的信号空间频率进行了测试。实验结果表明, 自适应光学像差矫正能够使得双眼对比敏感度函数呈现出各个测试频率上的整体升高。在两种亮度条件下, 双眼对比敏感度收益与单眼相比均无统计上的显著差异 (p>0.05)。在中高频范围 (8 c/d、16 c/d), 单双眼的 AO像差矫正收益均随亮度的升高而升高。对于本文测试的三种信号频率, 高亮度条件下的 AO像差矫正对双眼叠加作用无显著影响, 而在低亮度条件下, AO像差矫正使双眼叠加作用降低。本文为不同亮度下的双眼视觉信息处理机制提供了重要依据。
自适应光学 视觉研究 亮度 人眼像差 adaptive optics vision research light level ocular aberrations
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
设计了一种输出电压为4 MV的超前触发型Marx发生器，为了进一步优化采用电阻充电的Marx发生器输出特性，提高系统的充电效率并且减小级间充电电压不均匀性，对Marx发生器恒流充电过程进行了解析求解。结果表明：各级间充电电压差为与充电电阻、电容和充电速率成正比，与时间无关的定值，充电时间越长电压效率越高，且与电压变化率无关 。该结论具有普遍适用性。结合我们设计的4 MV超前触发型Marx发生器回路,利用PSpice对Marx发生器的恒流充电过程进行了模拟，得到了自洽的结果，并且与恒压充电进行了对比。当充电电阻为10 kΩ，各级电容为400 nF,充电速率为10 kV/s时，恒流充电能量效率达到90%，约为恒压充电能量效率的2倍，充电时间为恒压充电的1/3。
Marx发生器 充电速率 充电效率 恒流充电 Marx generator charging speed charging efficiency constant current charging
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
分析了Marx发生器与正弦振荡回路组合直接输出方波脉冲的近方波Marx发生器理论，并设计了一个该类型的方波发生器装置。其中,Marx发生器由16个充电电压为100 kV、容值为40 nF的电容器组成，采用正负充电的S型超前触发回路,正弦振荡回路由5个与Marx发生器同类型的电容器和1个0.5 μH的电感组成。通过Spice模拟，在负载为100 Ω时，输出脉冲电压为1.1 MV，脉宽约300 ns。提出了利用Marx发生器触发LC回路的方法，以解决Marx与LC回路的同步触发问题，使输出电压能够有效叠加。
方波 Marx发生器 LC回路 仿真 rectangle pulse Marx generator LC circuit simulation 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2877
1 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆大学光电工程学院, 重庆 400044
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
3 中国四联集团技术中心, 重庆 401121
利用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体检测时, 波长调制伴随的光强幅度调制, 会使解调出的谐波谱线发生畸变。 在傅里叶分析的基础上对可调谐激光二极管吸收光谱任意调制幅度的波长调制光谱信号进行了分析, 给出了光强幅度调制引起吸收谱线畸变的理论解释。 提出了在波长调制过程中进行同步平抑幅度调制的方法来消除谱线畸变, 设计了实验方案并进行了二氧化碳气体实验验证。 实验表明, 平抑后的残余光强调制幅度约比补偿前降低了3个数量级, 气体吸收谱线二次谐波畸变量比补偿前降低了92％。 该方法在有效校正光谱线畸变的同时, 降低了对系统中光电探测器、 滤波器、 数模转换器等环节的动态范围要求, 具有在工业现场痕量气体在线监测系统中推广应用的潜力。
可调谐激光二极管吸收光谱 波长调制 信号分析 谐波 谱线畸变校正 TDLAS Wavelength modulation Signal analysis Harmonic signal Spectrum distortion correction 光谱学与光谱分析
2011, 31(4): 1015
