山东理工大学 交通与车辆工程学院，山东 淄博 255049
为了便于驱动谐振梁的反对称模态，提高加速度检测灵敏度，该文提出了一种分布式的电极驱动方式，利用分布式电极更易驱动谐振梁的反对称模态并检测信号。设计了弹性梁质量块系统，用作感知外部加速度的敏感质量，并将谐振梁作为测量加速度的敏感元件。建立了谐振梁前两阶动力学方程。实验测量了不同加速度下谐振梁一阶、二阶的频率变化。实验表明，二阶模态检测正向灵敏度比一阶模态检测正向灵敏度提高了49%，负向灵敏度提高了89%，且二阶模态品质因数是一阶模态品质因数的3.19倍。最后分析了偏置直流电压对灵敏度的影响：随着电压提高，正向加速度检测灵敏度提高，负向加速度检测灵敏度降低。
加速度计 灵敏度 谐振传感 反对称模态 MEMS MEMS accelerometer sensitivity resonant sensing antisymmetric mode
作为pn结成型的重要参数, 离子注入温度对晶格缺陷和材料扩散的影响较大。在碲镉汞的离子注入过程中, 注入温度很大程度上影响着注入区的尺寸与光刻掩膜的形貌。从离子注入工艺的温度控制出发, 研究了该工艺中的束流、注入能量、接触面粗糙度等因素;结合器件的I-V曲线, 探究了注入温度对碲镉汞红外探测器性能的影响。结果表明, 较低的注入束流、冷却温度以及良好的导热面, 可以保证实际注入温度低于光刻胶的耐受温度, 从而提高工艺过程的成品率。同时, 较低的注入温度对于减小暗电流及注入区扩散面积起到了一定的作用, 提高了碲镉汞红外探测器光敏元的性能。
离子注入 碲镉汞 注入温度 I-V曲线 ion implantation HgCdTe implantation temperature I-V curve
山东理工大学 交通与车辆工程学院, 山东 淄博 255049
该文提出了一种基于模态局部化现象来检测外部质量扰动的可调式压电驱动谐振质量传感器, 质量传感器的检测结构由两个不同长度的悬臂梁通过机械耦合梁连接。首先利用哈密顿原理对压电驱动下的非对称谐振元件进行理论建模, 采用伽辽金方法求解, 得到前两阶模态下的振动特性;理论求解所得固有频率与COMSOL仿真分析、实验数据基本一致。实验研究表明, 无调谐质量的谐振器检测范围为2~10 mg, 添加调谐质量后的谐振器检测范围提高至1~13 mg, 质量检测的分辨率也得到优化。此外, 对传感器的结构进行非线性分析研究发现, 超谐振动下的谐振器检测灵敏度提升了80%, 这为非线性谐振传感器的设计提供了基础。
压电驱动 模态局部化 可调谐质量传感器 质量扰动 超谐振动 piezoelectric actuation modal localization tunable mass sensor mass disturbance super harmonic oscillation
国家管网集团 西南管道有限责任公司,成都 610000
西南山区管道光缆穿越许多复杂区域(山地、河流、隧道和农田等),地质变形和人为破坏等常导致光纤断芯发生,严重影响了管道的安全生产运输。基于光的瑞利散射原理,检测散射光返回时间,判断故障点位置,同时可以采集分析光缆周围的振动信号特征。不同区域由于表层结构差异和背景噪声不同等因素影响,采集到的信号各不相同。文章对不同地形光缆信号进行处理分析后,归纳总结了不同区域下光缆接收到的外界信号特征,有助于感知复杂环境下的管道光缆线路状态,为管道安全运行提供了决策支持,达到了预警的目的,利于后续管道安全预警系统的搭建。
光纤传感 长输管道 信号分析 optical fiber sensing long-distance pipeline signal analyses
1 北京航空航天大学固体力学研究所, 北京 100191
2 中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川 绵阳 621999
3 昆明理工大学建筑工程学院, 云南 昆明 650500
图像噪声会严重影响数字体图像相关(DVC)方法的测量精度,因此,通过数值模拟平移实验、真实重扫描实验和压缩实验研究了图像噪声及高斯预滤波对DVC位移测量结果的影响。实验结果表明,高斯预滤波能显著降低图像的噪声水平,从而减小由噪声引起的系统误差,但对插值误差的影响较小,原因是高斯预滤波会降低图像的灰度梯度。因此,高斯预滤波可以显著提高经典前向累加牛顿-拉弗森算法的精度,但对反向组合高斯-牛顿算法的精度影响不大。此外,高斯预滤波处理可提升2种算法中各计算点的相关系数,得到匹配度更高的子体块。
图像处理 数字体图像相关方法 图像噪声 高斯预滤波 位移测量 光学学报
2021, 41(15): 1512002
生物炭作为一种新型的环境功能材料, 由于其特殊的结构和理化性质, 具有修复污染、 改良土壤、 固碳减排等多重环境效益, 越来越受到人们的关注, 已经成为一个新的研究热点。 生物炭表面官能团的种类及分布, 决定其理化性质。 而热解温度和原料类型是影响生物炭官能团的两个重要因素。 以鸡粪、 牛粪和猪粪为原料, 在不同温度(200~700 ℃)下热解制备畜禽粪便生物炭。 在一维红外光谱分析的基础上, 通过傅里叶变换红外光谱技术结合二维相关分析方法, 揭示畜禽粪便生物炭的官能团随着热解温度升高的变化规律, 为更好的研究生物炭的构效关系提供理论基础。 结果表明: 随着热解温度的升高, 在3 600~2 800 cm-1波段, 3种畜禽粪便生物炭的官能团变化主要体现在醇、 酚—OH和脂肪族—CH2峰减弱, 其中, 鸡粪生物炭的醇、 酚—OH和脂肪族—CH2峰变化最明显。 此外, —OH峰的变化强度高于—CH2并且先于—CH2变化。 在1 800~800 cm-1波段, 鸡粪、 牛粪和猪粪生物炭受响应的特征峰数目分别为6, 5和6个, 各特征峰的变化强度顺序分别为鸡粪生物炭: 芳环C=C>C=O>C—O/Si—O>P—O/C—H; 牛粪生物炭: C=O>C=C和P—O/C—H>C—OH和C—O/Si—O; 猪粪生物炭: C=O>C=C>COO->羧酸C—OH>P—O/C—H=C—O/Si—O。 3种畜禽粪便生物炭的部分官能团变化相似: 即C=O和C=C官能团均发生了断裂及重组, 且C=O断裂先于C=C。 然而, 不同粪便生物炭的官能团变化也存在差异, 主要表现在鸡粪生物炭中C—O/Si—O变化先于P—O/C—H, 牛粪生物炭中P—O/C—H变化先于C—O/Si—O, 猪粪生物炭中C—O/Si—O与P—O/C—H变化同时发生。
畜禽粪便 生物炭 红外光谱 二维相关分析 官能团 Animal manure Biochar Fourier transform infrared spectroscopy Two-dimensional correlation analysis Functional groups 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3606
1 兰州大学 核科学与技术学院, 兰州 730000
2 青海师范大学 化学化工学院, 西宁 810008
用共沉淀法成功制备了镁铝铈水滑石(Mg-Al-Ce-HT), 采用不同分析手段对材料进行表征。通过静态吸附实验研究了Mg-Al-Ce-HT的吸附效率与初始pH、吸附剂剂量、初始硼酸浓度和接触时间的关系。当pH小于8.0时, 溶液的pH对硼吸附几乎没有影响, 当pH超过8.0时, 吸附容量降低。吸附剂的最佳用量为200 mg, 最大吸附容量为32.52 mg·g -1。 硼去除量在160 min内达到平衡。吸附等温线表明吸附过程是一个非自发的吸热过程。吸附数据与Langmuir模型拟合良好, 表明吸附是单层吸附。
除硼 水滑石 吸附 boron removal hydrotalcite adsorption
1 江苏理工学院机械工程学院, 江苏 常州 213001
2 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室, 安徽 淮南 232002
3 江苏优埃唯智能科技有限公司, 江苏 常州 213001
面向空中作业时的大续航需求, 系留式无人机是将旋翼飞行器与地面系泊单元相结合所提出的新型飞行器。实际作业中, 系留缆绳的收放会引起无人机动力学性能变化, 进而影响其轨迹跟踪控制; 同时, 由系统未建模特性与阵风干扰组成的集总干扰也将影响轨迹跟踪控制效果。针对上述问题, 提出了一种基于扰动观测器的自适应滑模鲁棒控制算法。首先, 引入悬链线理论描述系留缆绳的拉力变化, 采用牛顿-欧拉方程建立整个系统的动力学模型。其次, 在Lyapunov定理的框架下, 利用扰动观测器来估计与补偿集总干扰, 设计自适应滑模控制律来保证系统跟踪误差收敛。最后, 通过仿真算例和试验分析, 验证了本文控制策略的有效性, 结果表明: 所提控制算法比终端滑模控制算法具有更高的轨迹跟踪精度, 能够帮助系留式无人机跟踪复杂轨迹。
系留式无人机 轨迹跟踪控制 扰动观测器 自适应滑模控制 集总干扰 tethered UAV trajectory tracking control disturbance observer adaptive sliding mode control lumped disturbances
1 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
2 中国科学院大学 物理科学学院, 北京 100049
3 新疆大学 物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046
以微通道板为光电转换元件, 以光子计数法为读出方式设计制作了一种实用的荧光强度探测器, 结合北京同步辐射装置4B9B光电子能谱实验站特点, 在样品架加载正偏压的方法减少杂散电子对荧光探测信号的影响, 有效提高了荧光探测器的信噪比.搭建的软X射线全荧光产额吸收谱探测器有独立的真空系统, 可方便与实验站分析腔体对接, 也可将探测器安装于其他束线, 具备良好的移植性和便捷性.利用该探测设备成功获取了表面覆盖ZnS薄膜材料的SrTiO3晶体Ti L边特征吸收谱, 与全电子产额模式模式吸收谱相比显示出探测设备对绝缘样品和深层次体相探测的优势.该探测器已在北京同步辐射4B9B光电子能谱实验站使用, 拓展了实验站软X射线吸收谱的功能, 在表面催化, 电极材料, 薄膜衬底的研究中, 为实验用户增加了一个新的表征手段.
软X射线 荧光产额 吸收谱 同步辐射 微通道板 Soft X-ray Fluorescence yield Absorption spectroscopy Synchrotron radiation Microchannel plate
1 西安电子科技大学 1. 电路CAD所
2 2. 电子工程学院, 西安 710071
3 青海师范大学 计算机学院, 西宁 810008
针对目前光电印制板（OEPCB）中光电器件与光波导对接的垂直耦合结构耦合效率较低的问题, 分析了传统嵌入式45°反射微镜的垂直耦合结构, 提出了一种新的垂直耦合结构, 经Matlab仿真验证其具有更高的垂直耦合效率。研究表明, 新结构对光电对准精度要求不高, 受传统PCB制作工艺的层压的高温高压影响更小、便于兼容传统PCB制作工艺。
光电印制板 光波导 耦合结构 耦合效率 opticalelectrical printed circuit board optical waveguide coupling structure coupling efficiency
