电子雷管是爆破工程领域目前采用的主要起爆方式, 但因其具有高危险性和特殊管控要求, 无法在课堂教学和实验教学中使用, 亟待研发一种安全可靠且可重复使用的模拟器材。基于STC15单片机, 设计与调试了教学用模拟电子雷管, 借助3D打印技术, 制作了模拟电子雷管, 并成功应用于雷管检测和起爆网路模拟实验教学。研究表明: 模拟电子雷管主要由电源电路、雷管模拟电路和PCB板构成, 由雷管一端伸出一对引线连接电源, 通过电源电路给单片机控制芯片、驱动电路及声光模拟器件供电, 通电后单片机控制芯片可以按照写入的程序驱动声光模拟器件模拟电子雷管工作, 从而实现了延期爆破时间可调节、爆破真实场景可模拟、内部结构可直观观测以及串并联稳定运行等功能; 通过实验教学, 让学生了解了电子雷管的结构和特性, 掌握了雷管性能检测方法和起爆网络连接方法, 充分调动了学习“爆破安全”课程的积极性, 充分发挥了主观能动性, 有效提高了实操能力, 实验教学效果良好。

民爆行业是推进现代化建设和社会发展的重要行业, 国家基础建设的快速发展使民爆物品的需求量迅速增大。由于民爆物品本身就具有危险特性, 在其生产、运输、贮存和使用等过程中都有发生爆炸的可能性, 严重威胁了人民群众的生命财产安全和社会稳定。为了充分了解民爆物品爆炸事故的危害性, 有针对性的做好民爆物品的安全管理, 并进行有效防控, 以2012—2021年我国发生的102起民爆物品爆炸事故为统计分析对象, 采用数理统计的方法对事故发生年份、发生省份、发生事故等级、发生环节以及原因进行分析, 并采用灰色马尔可夫预测模型对2022—2023年的民爆物品爆炸事故起数和死亡人数进行预测。结果表明：2012年、2014年、2016年发生的民爆物品爆炸事故起数最多, 2020年造成的死亡人数最少; 发生事故等级中较大事故比重最大; 湖南、河北和陕西是民爆物品爆炸事故高发省份; 民爆物品爆炸事故多发生在生产和爆破作业环节, 机械撞击和摩擦是导致民爆物品爆炸的主要原因; 预测2022年和2023年的民爆物品爆炸事故起数分别为6、5起, 死亡人数分别为18、17人, 事故起数和死亡人数均呈下降趋势, 安全形式趋于稳定。研究结果对加强我国民爆物品安全管理和减少民爆物品爆炸事故的发生具有重要意义。

在煤矿瓦斯治理工程中，预裂爆破是改善低透气性煤层渗透率的有效措施之一，其效果取决于爆破裂纹的产生与扩展程度。为研究低透气性煤层预裂爆破裂纹产生与扩展的特征及规律，将爆破过程看作平面应变问题，基于HJC模型、HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型和JWL状态方程，构建了深孔预裂爆破数值模型，并采用六面体单元进行网格划分；基于此，采用LS-DYNA软件对数值模型进行解算，分析了爆破孔周围破碎区和裂隙区的产生与发展过程，探讨了爆破孔周围煤体的裂隙与应力变化特征；最后，针对煤层预裂爆破参数选取，给出了合理化建议。研究表明：采用2号岩石乳化炸药，药卷直径94 mm，炮孔直径120 mm的爆破条件下，爆破产生的破碎区范围为1.43 m×1.25 m，裂隙区半径约为3.4 m，主裂隙长度为2.0~2.62 m；爆破孔与控制孔连线方向主要受压应力作用，切向受拉压应力作用，控制孔左右两侧切向受拉压作用显著；不同炮孔先后爆破产生的应力波与裂隙区应力场发生叠加，对裂隙的产生发展具有一定影响；煤层预裂爆破的合理布孔参数需综合考虑煤层对爆破应力波的衰减作用、空孔壁面对爆破应力波的反射作用以及双孔爆破应力波的叠加作用。

为有效破解“爆破安全”课程真实实验难以开设的难题，基于虚拟仿真技术及其相关专利技术，展开融合实验教学体系构建与实践研究。以爆破安全工程中的“巷道掘进爆破安全设计与实现”环节为例，开发了巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台，可以实现爆破方案设计、爆破施工以及爆破危害监测的全工艺流程; 配套开发了巷道掘进爆破炮烟中毒应急救援虚拟仿真平台，可以实现炮烟中毒事故动画演示，并可在虚拟环境中交互式完成工人自救互救、救援人员救援两项实际操作; 研发了岩巷掘进爆破仿真模型及教学用模拟电雷管，可完成炮孔布置、雷管检测、起爆网路连接与网路导通性检测四项实践操作。基于此，进行了融合实验教学内容设计，研究探索型的线上实验具有启发式、探究式、多途径与多方案的特点; 综合设计型的线下实验具有互动式、团队式与设计性的特点。教学实践表明：线上虚拟仿真实验不仅极大丰富了实验教学形式、增强了实验课程的趣味性，同时突破了时间、地域对于实验课程的限制，学生随时随地皆可通过网络完成实验任务; 而线下实体仿真实验，不仅培养了学生团队合作精神，而且加深了学生对课堂所学理论知识的理解与应用，其动手操作能力得以同步提高。融合实验教学体系构建了虚实结合、相互补充的混合式教学模式，为破解爆破类实验课程难以开设的难题提供了思路与参考。

已上线运行的巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台, 实现了巷道掘进爆破方案设计、爆破施工、爆破危害监测与分析三个方面的实验教学内容; 但尚未涉及井巷掘进爆破事故的应急救援。以井巷掘进爆破过程中的典型事故—炮烟中毒为例, 借助虚拟仿真、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术, 采用3D Max软件建模及Unity 3D软件开发等手段, 构建了巷道掘进爆破炮烟中毒应急救援虚拟仿真系统, 实现了掘进爆破炮烟中毒事故演示、工人自救互救及救援人员救援两大环节实操。该系统是巷道掘进爆破安全虚拟仿真实验教学平台的拓展与延伸, 既可用于安全工程、土木工程专业本科生及研究生实验教学, 也可用于矿山开采、工程爆破等领域相关专业技术人员的培训教学。

利用时域有限差分方法，研究了非对称纳米棒二聚体结构中不同端点局域等离激元（LSP）的近场响应。结果表明，长短棒中存在低频和高频两种模式，低频模式在处于两棒间隙端点处的场强显著强于外侧端点；高频模式在长棒间隙端点处的场强强于外侧端点，而短棒两端点的场强相同。借助不同纳米棒本征频率差异所对应的电荷库效应，很好地解释了不同位置的强度响应差异。对于不同端点的振荡频率，研究发现共振纳米棒两端点LSP振荡频率一致，非共振纳米棒两端点LSP振荡频率不同，并且在非共振棒中，位于两棒间隙位置处的端点的振荡频率，与共振纳米棒频率更接近。

本文介绍了在红外成像导引系统中应用 PSoC开发板对 MEMS（Micro Electro Mechanical System）陀螺仪数据进行采集的设计与实现。以 PSoC 5为控制核心，提出了一种系统质量高、成本低、功耗低、同时还能满足设计要求的设计方案。详细介绍了 PSoC 5硬件与软件的实现过程，并设计静态与动态实验进行数据分析，证明该数据采集系统拥有较高的测量精度。

基于表面等离子共振效应, 提出了三种不同非对称因素引入的金镀膜偏振相关滤波光子晶体光纤, 利用全矢量有限元法研究了光子晶体光纤偏振相关滤波传输特性.当非对称纤芯模单独作用时, 波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.58 dB/cm和461.58 dB/cm, 两偏振方向损耗比为83; 当非对称金属表面等离子模单独作用, 且镀膜厚度为55 nm时, 其谐振波长1.31 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为2.02 dB/cm和412.91 dB/cm, 两偏振方向损耗比高达204, 镀膜厚度19.5 nm时其谐振波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.29 dB/cm和536.25 dB/cm, 两偏振方向损耗比为101; 当纤芯模和表面等离子模同时引入非对称因素时, 通信波长1.55 μm处y偏振纤芯模谐振强度高达802.08 dB/cm, 而x偏振纤芯模损耗仅为5.57 dB/cm, 两偏振方向损耗比为144.数值比较可知, 在金属表面等离子模中或两种模式同时引入非对称因素, 可获得两偏振方向偏振损耗比更高的强偏振相关滤波传输特性的光子晶体光纤, 该研究对光子晶体光纤偏振相关滤波器及相关偏振器件的设计与应用具有一定参考意义.