安徽工业大学 电气与信息工程学院, 马鞍山 243000
为了提高柔性机器人抓握传感中掌心表面的重构精度，本文基于COMSOL仿真，在436 mm×436 mm×2 mm聚丙烯板上，采用7只经聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装的光纤光栅（FBG）柔性传感器，选取环形布设的方式，在板末端中心与两角分别受力的情况下，使用光纤光栅解调仪采集实验中的传感器数据，并通过三次样条插值法进行连续化。设定数个平面Y与拟合圆环相交，计算过点函数获得三维曲面点集，实现了空间曲面的拟合可视化显示。在曲面末端中心受力时，板末端位移最小相对误差为0.549%，最大相对误差为8.300%，最小绝对误差为0.051 cm，最大绝对误差为1.255 cm，板末端两角受力时，板面重构末端位移最小相对误差为2.546％，最大相对误差为14.289％，最小绝对误差为0.005 cm，最大绝对误差为0.729 cm。实验结果为柔性机器人掌心抓握传感提供了应用基础。
曲率插值 曲面拟合 FBG 环形布设 曲率标定 curvature interpolation surface fitting FBG ring arrangement curvature calibration
1 河南科技大学机电工程学院，洛阳 471003
2 洛阳兰迪玻璃机械股份有限公司，洛阳 471000
全钢化真空玻璃是一种新型的高端建筑玻璃材料，具有极佳的隔热、隔音、安全性等优点，在现代建筑领域备受瞩目。作为全钢化真空玻璃的重要组成部分，支撑物参数对玻璃的等效应力和变形量具有重要影响。本文数值分析了在支撑物形状分别为圆球形、圆柱形、圆环形时，支撑物不同布放间距、排列方式对全钢化真空玻璃的等效应力和变形量的影响。结果表明：无论支撑物形状或排列方式如何，全钢化真空玻璃的最大等效应力和变形量都与支撑物布放间距呈正相关。在其他条件相同的情况下，采用圆环形支撑物并以正三角形排列方式布放时，全钢化真空玻璃等效应力和变形量最小。此研究通过仿真结果得出了不同形状的支撑物在不同排布方式下合理的布放间距，为全钢化真空玻璃的制造提供了理论依据。
全钢化真空玻璃 数值模拟 支撑物形状 排列方式 布放间距 等效应力 变形量 fully tempered vacuum glass numerical simulation pillar shape arrangement method spacing equivalent stress deformation
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院，广东 中山 528400
太赫兹光电导天线是一种常用的太赫兹源，但光导材料都有很高的折射率，导致其光电转换效率较低，同时由于存在电场的屏蔽效应，太赫兹辐射功率极易饱和，难以提升。基于表面等离子激元理论，采用时域有限差分方法（FDTD）软件计算仿真了太赫兹波通过柱状金属间隙的增强性能，从改变微纳结构着手以改善太赫兹光电导天线把泵浦激光转换为太赫兹波的转换效率。设计的双侧异排列微纳结构透过率达到90.38%，电场强度达到1.02，是单层微纳结构的185.45%。结果表明，当其他条件相同的情况下，单层正三角形排列的圆柱纳米柱优于其他单层结构，双层异排列微纳结构优于单层微纳结构及其他双层结构。
光电导天线 太赫兹 异排列 双层微纳结构 时域有限差分法 光学学报
2023, 43(16): 1623023
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学贝尔英才学院，江苏 南京 210023
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，教育部光电信息技术重点实验室，天津 300072
本文设计了一种编码相位梯度超表面，用于实现太赫兹频段的雷达散射截面（RCS）缩减。依据Pancharatnam-Berry（PB）几何相位原理在超表面单元中引入相位梯度，设计出1 bit编码的两个元素“0”和“1”，使得两者的反射相位差接近180°。通过遗传算法得到编码相位梯度超表面中编码元素的最佳排列，实现了太赫兹波宽带RCS缩减。对编码相位梯度超表面进行建模分析，结果表明，在0.87~1.725 THz的宽频段内，设计的1 bit编码相位梯度超表面能实现大于10 dB的RCS缩减，最大缩减值达到31.26 dB。此外，分析了x和y极化波的入射角度变化对编码相位梯度超表面性能的影响，在0°~30°范围内，其性能稳定。以上结果表明，该类超表面在雷达隐身等方面具有潜在的应用价值。
太赫兹 雷达散射截面 编码相位梯度超表面 编码元素 排列方式 光学学报
2023, 43(11): 1124001
武汉理工大学, 硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
围绕含AgCl钠硼硅酸盐玻璃的熔融制备、析晶热处理、高温拉伸及高压还原工艺, 对于玻璃中卤化银纳米棒的形成、定向排布以及对于偏光性能的影响规律进行了研究, 发现卤化银晶粒更易于在富钠硼相中析出, 较佳的热处理制度是析晶温度615 ℃、保温时间12 h。玻璃中卤化银纳米棒的形成及定向是玻璃拉伸温度、拉伸应力与拉伸速度三者的有机结合。在拉伸温度570 ℃、拉力735 N、拉伸速度120 mm/min条件下, 玻璃样品中AgCl纳米棒的平均直径98 nm、平均长度558 nm、纳米棒的平均长径比1.0﹕5.6, 并沿玻璃拉伸方向定向排布。通过高压还原后玻璃的偏光性能研究, 拉伸后玻璃表层单位面积内AgCl纳米棒的数量越多, 还原处理后玻璃的消光比越高。
玻璃 定向排布 卤化银 纳米棒 glass orientation arrangement silver halide nanorod
1 贵州化工建设有限责任公司, 贵阳 550001
2 武汉工程大学,资源与安全工程学院,武汉 430073
3 磷资源开发利用教育部工程研究中心,武汉 430073
4 贵州息烽磷矿有限责任公司, 贵阳 550001
巷道掘进爆破的破碎效果取决于爆破参数的合理与否, 其轮廓成形效果一定程度上也会影响着地下矿山巷道围岩稳定性。针对贵州息烽磷矿巷道掘进施工过程中因装药量过大、炮孔布置密集而产生的巷道超挖严重及爆破后的围岩破碎难题, 采用了爆破破岩理论分析, 并参照类似工程经验对掘进爆破的孔网参数布置和装药结构进行优化研究。通过优化掏槽方式减少6个炮孔(一阶掏槽孔2个、顶板孔2个和崩落孔顶孔2个), 增大炮孔间距, 并采用空气间隔器实施轴向不耦合间隔装药, 使得炮孔数量减少和总炸药消耗量降低。其次, 利用有限元软件LS-DYNA对优化的爆破方案进行模拟计算分析, 结果表明：优化后的爆破方案巷道围岩应力峰值降低, 减少了超挖, 提高了围岩稳定性。最后, 通过15组现场巷道掘进爆破工程实践, 表明优化爆破参数后, 巷道爆破掘进成型质量好, 无顶板破碎、掏槽孔穿孔等现象出现, 施工效率提高, 施工成本降低。通过分析比较认为：适当增大炮孔间距, 采用空气间隔装药爆破, 相比无空气间隔爆破, 能够有效减少爆破震动, 保证巷道成型质量。
巷道掘进 爆破参数 掏槽孔 数值模拟 roadway excavation hole arrangement mode cut hole numerical simulation
光学 精密工程
2022, 30(23): 3045
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 北京东方计量测试研究所，北京 100029
当前，工作在液氦温度的低温辐射计可以有效规避电路系统中非自发加热带来的误差，是国际上精度最高的光功率计量设备。理想低温辐射计在工作过程中，其核心器件-吸收腔对相同的热功率与电功率应当表现出相同的温升。然而对于实际情况，由于吸收腔涂层中复杂的光-物质相互作用，系统的光-电加热路径难以重合，黑体腔热传导分布的梯度差异导致误差的产生。当前国际上对光电不等效性产生的影响仍缺乏直观清晰的认知。在此，利用蒙特卡洛光线追迹方法，文中对低温辐射计吸收腔辐照度的空间分布进行了仿真。计算表明：当吸收腔斜底角控制在60°，涂层吸收率达到0.95时，系统在激光进入的第一次与第二次反射中分别吸收了98%与1.9%的能量，比例约为51.2∶1。通过在吸收腔斜底板和下侧面同时布置加热器，可实现光加热、电加热路径的耦合。进一步地，通过分别计算单加热器与双加热器布置下系统温度随时间的变化，文中证明了加热路径的不同将引入约为0.005%的光电不等效性。
低温辐射计 光电不等效性 加热器布置 光线追迹法 吸收腔 cryogenic radiometer optical-electrical non-equivalency heater arrangement ray-tracing method absorption chamber 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210918
1 华阳集团(山西)纤维新材料有限责任公司，阳泉 045200
2 中国科学院山西煤炭化学研究所，太原 030001
Co3O4是一种重要且性能优异的过渡金属氧化物，可以广泛应用于光、电、磁、热等多个领域，其晶体作为多相催化剂在众多反应中有着不可替代的地位。催化机理研究发现，催化反应过程不但受晶体催化剂颗粒尺寸的影响，而且对晶体的晶面也很敏感。因此，晶面效应的研究对于深入认识多相催化反应过程以及有效设计高活性催化剂都有重要意义。Co3O4晶体具有Co3+和Co2+混合价态的尖晶石结构，其在不同催化反应中均表现出明显的晶面效应。本文综述了近年来Co3O4作为多相晶体催化剂在热催化、光催化、电催化以及类过氧化物酶催化中的晶面效应，结合理论计算结果从Co3O4晶面的原子结构出发解释了产生晶面效应的原因；最后总结了Co3O4在以上反应中晶面效应的一般规律，探讨了目前Co3O4晶面效应研究中的不足，并对未来的发展趋势进行了展望。
过渡金属氧化物 晶体催化剂 晶面效应 原子排布 多相催化 理论计算 Co3O4 Co3O4 transition metal oxide crystal catalyst crystal facet effect atomic arrangement heterogeneous catalysis theoretical calculation
