1 上海工程技术大学材料与科学工程学院，上海 201620
2 上海市激光先进制造技术协同创新中心，上海 201620
3 上海交通大学材料科学与工程学院，上海 201620
4 深圳市大族锂电智能装备有限公司，广东 深圳 518000
5 湖北亿纬动力有限公司，湖北 荆门 448000
6 阿帕奇（北京）光纤激光技术有限公司上海分公司，上海 201620
选用铝合金顶盖满焊为研究对象，定量分析了芯环功率比对熔深、熔宽的影响规律。结合熔池匙孔动态行为，阐述了可调环模激光有效抑制金属飞溅的机理。同时采用光学相干断层扫描测量技术，实时测量了匙孔深度的波动，定量评价了焊接稳定性，并获得了最佳工艺窗口。结果表明，在150 mm/s的焊接速度下，当芯环功率比为1∶2~1∶3时，匙孔深度最稳定，且飞溅率最低。研究结果为进一步提高铝合金可调环模激光焊接质量提供了理论指导和实验依据。
激光技术 激光焊接 铝合金 可调环模激光 熔深检测 飞溅机理 光学相干断层扫描 中国激光
2024, 51(12): 1202104
1 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室, 武汉 430056
2 中国矿业大学 矿业工程学院, 徐州 221116
3 云南磷化集团有限公司 国家磷资源开发利用工程技术研究中心, 昆明 650600
硬岩矿山巷道在机械冲击凿岩和炸药爆破的动力扰动作用下极易发生冒顶片帮和岩爆等动力灾害, 研究巷道变形破坏机理的动载效应意义重大。为了弄清动力扰动下巷道围岩的力学行为, 将硬岩巷道简化为岩石力学孔口问题, 采用50 mm杆径的改进型霍普金森压杆实验系统对系列含孔洞板状砂岩进行了冲击加载实验, 探索孔洞尺寸和形状对岩石动态力学参数、破坏模式及能量耗散特征的影响。研究结果表明: 孔洞的存在对岩石的动态强度、动态弹性模量和峰值应变均具有显著的弱化作用。随着孔洞尺寸的增大, 岩石动态力学特性参数显著降低; 不同孔洞形状中, 方形孔洞试样的动态强度和峰值应变最大, 紧接着是马蹄形孔洞和圆形孔洞试样, 而它们的弹性模量大小呈现相反的结论。岩石破坏形态方面, 冲击作用下完整岩石和孔洞岩石分别发生劈裂拉伸破坏和拉剪破坏。另外, 马蹄形孔洞试样能耗密度和分形维数同比最大, 分别为1.94 J/cm3和2.11 J/cm3, 表明其破坏过程最为剧烈, 而圆形和方形孔洞试样的破碎块度相差不大。该研究成果科学揭示了硬岩巷道围岩破裂特征, 为硬岩巷道支护设计和岩石灾变防治奠定了重要理论基础。
冲击加载 含孔洞岩石 动态力学特性 破坏模式 能量耗散 分形维数 impact loading rock with holes dynamic mechanical property failure mode energy dissipation fractal dimension
重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院, 重庆 400065
在降压转换器中, 为了在不同的负载情况下获得高效率, 常采用的方法是在重载时使用脉冲宽度调制(PWM), 在轻载时使用脉冲频率调制(PFM), 因此需要模式切换信号去控制整个降压转换器的工作状态, 同时模式切换信号也可以用于自适应改变功率级电路中的功率管栅宽, 减小功率管的栅极电容, 提高整体电路的效率。文章设计了一个自适应峰值电流模式切换电路, 用于产生模式切换信号, 其原理是监控峰值电流的变化, 产生峰值电压, 将峰值电压与参考电压进行比较, 得到模式切换信号, 以决定降压转换器是采用PFM模式还是PWM模式。仿真结果表明, 在负载电流05~500 mA范围内, 该电路可以在两种调制模式之间平稳切换, 其峰值效率可提升到94%以上。
降压转换器 模式切换 脉冲宽度调制 脉冲频率调制 自适应峰值电流 buck converter mode switching pulse width modulation pulse frequency modulation adaptive peak current
1 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院, 广东 深圳 518000
2 深圳市西渥智控科技有限公司, 广东 深圳 518000
该文搭建迟滞测量实验平台, 测量一种用于LED晶圆检测压电执行器的迟滞效应, 设计了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的压电迟滞模型, 使用时间序列预测法对压电执行器位移迟滞效应建模。将该模型与传统的Prandtl-Ishlinskii(PI)模型进行对比。实验结果表明, 神经网络模型具有较好、较广泛的迟滞建模效果, 对于正弦波, 位移预测精度保证小于2%; 对于衰减正弦波, 位移预测精度可保证小于3%。较高的模型预测精度为使用压电执行器进行LED晶圆检测提供了依据。
压电执行器 迟滞非线性 长短期记忆(LSTM)神经网络 piezoelectric actuator hysteresis nonlinearity long short-term memory(LSTM) neural network
1 南京大学固体微结构物理国家重点实验室，江苏 南京 210093
2 南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210093
3 南京大学物理学院，江苏 南京 210093
4 南京工业大学物理系，江苏 南京 211816
提出一种能够同时实现拉盖尔高斯光束倍频和模式转换两种功能的光学超晶格。首先，通过局域相位匹配原理设计得到了实现以上功能所需的超晶格结构函数。不同于常规的多通道周期或啁啾结构，采用局域相位匹配原理得到的是一种具有弯曲畴的超晶格结构，理论上可以减少相差并提高转换效率。其次，讨论了正反两种模式的超晶格结构，两种结构均可以实现非线性模式转换，但正向结构效果更佳。最后，对不同角向指数的拉盖尔高斯光束的模式转换过程进行数值模拟，观察转换得到的厄米高斯光束图像，验证了两种光束模式指数的关系。模拟结果表明，这样设计不仅能够实现不同特殊光束之间的相互转换，而且将倍频和模式转换两种功能集为一体，使得器件更加紧凑。该结构有望推进非线性模式转换器的研究。
涡旋光 模式转换 倍频 弯曲畴 局域相位匹配 光学学报
2023, 43(14): 1419001
1 马鞍山钢铁股份有限公司技术中心, 马鞍山 243000
2 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室, 沈阳 110819
采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机研究了屈服强度为360 MPa级高强度冷轧双面搪瓷用钢搪烧前后的显微组织和力学性能, 应用氢渗透实验评价了实验钢的抗鳞爆性能, 并在实验室进行了湿法和静电干法涂搪实验。研究结果表明: 搪烧前后实验钢的显微组织均为铁素体, 经过搪烧, 铁素体由扁平状变为等轴状, 平均晶粒尺寸由5.47 μm增大至7.07 μm, 搪烧前后实验钢的析出相主要是C、S和Ti的析出相及部分C、S和Mn、Ti的复合析出相, 搪烧后晶粒内析出物数量明显变少。实验钢搪烧前的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为382 MPa、469 MPa和34.5%; 搪烧后的屈服强度降低至355 MPa, 抗拉强度降低至405 MPa, 伸长率增加至38%。强度的降低是由于铁素体平均晶粒尺寸增大、第二相析出物密度降低导致的。实验钢的氢渗透时间为9.68 min, 经湿法和静电干法双面涂搪、烧成后无鳞爆, 密着性能良好。
冷轧搪瓷钢 显微组织 力学性能 抗鳞爆性能 cold rolled enamel steel microstructure mechanical properties fish-scaling resistance
1 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 河北石家庄 050003
2 中国人民解放军 32181部队, 河北石家庄 050000
3 石家庄铁道大学电气与电子工程学院, 河北石家庄 050043
为实现在光电跟踪系统条件下的高精度测量并且满足复杂环境下高精度目标匹配, 本文选用去均值归一化互相关匹配算法。为提高匹配速度以及跟踪实时性, 利用和表法计算公式中图像求和、平方和图像匹配互相关来简化计算复杂度；采用小波分层金字塔法作为搜索策略, 并将模板质心作为参考点进行十字形搜索, 引入终止阈值减少误匹配点进一步提高搜索速度。为验证该算法的有效性, 实验中将光电跟踪系统放置在二维转台上, 调整转台利用该算法跟踪目标靶板。实验结果表明, 目标脱靶量控制在 3个像素以内, 该算法在光电跟踪系统上可实现高精度稳定跟踪。
模板匹配 光电跟踪系统 归一化互相关匹配 和表法 小波金字塔 image matching optoelectronic tracking system normalized cross correlation sum-table scheme wavelet pyramid
强激光与粒子束
2022, 34(7): 079001
1 吉首大学 信息科学与工程学院, 湖南 吉首 416000
2 吉首大学 物理与机电工程学院, 湖南 吉首 416000
设计了一种速率达10 Gbit/s的基于频谱平衡的自适应CTLE。采用电感并联峰化技术和源极退化技术来提高线性均衡器的带宽和增益。通过有源混合滤波器同时调整低频部分和高频部分的截止频率, 拓展基于频谱平衡自适应CTLE的速率范围。同时, 采用直流失调抵消环路(DCOC)来减少失配误差。基于TSMC 018 μm CMOS工艺进行仿真。仿真结果表明, 10 Gbit/s PRBS7信号经过Nyquist频率处损耗达15451 dB的4572 cm FR4背板传输, 再经均衡器均衡后, 眼图张开度达到05 UI。
频谱平衡 自适应 均衡器 直流失调抵消环路 眼图 spectrum balancing adaptive equalizer DC offset cancellation loop eye diagram
石油石化污染控制与处理国家重点实验室(长江大学), 湖北 荆州 434023
十四烷基二甲基苄基氯化铵(TDBAC)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)之间的相互作用, 能对复配水溶液中TDBAC紫外光谱的吸光度产生明显影响。 研究结果表明, 在TDBAC/AEO-9二元复配水溶液中, AEO-9不仅能明显增强TDBAC的吸光度, 还能明显地降低其表观临界胶束浓度(cmc), 当AEO-9从0分别增加到0.150和0.300 mmol·L-1时, TDBAC的cmc从1.901 mmol·L-1分别降至1.739和1.584 mmol·L-1。 在复配水溶液中, 按物质的量比1∶1加入β-环糊精(β-CD)后, TDBAC的吸光度有所增强, 当β-CD从0改变至0.800 mmol·L-1时, 0.800 mmol·L-1TDBAC的吸光度由0.259增加至0.270。 β-CD具有消除TDBAC/AEO-9复配溶液形成胶束的作用, 按物质的量比1∶1加入TDBAC和β-CD, 当AEO-9浓度为0, 0.150和0.300 mmol·L-1时, TDBAC在0.600~2.800 mmol·L-1范围内均不能形成胶束。 加入β-CD后, AEO-9对TDBAC的紫外光谱的干扰作用也显著减弱, TDBAC/AEO-9复配水溶液中TDBAC的回收率从86.3%~107.5%变化至101.9%~103.9%, 检测准确度显著提高。 job’s实验结果表明, 在TDBAC和β-CD所形成的包结物结构中, TDBAC与β-CD按物质的量比1∶1包结。 FTIR及TG-DSC结果进一步表明, 在水溶液中, 相比于形成胶束, TDBAC优先与β-CD形成包结物, 这正是β-CD降低AEO-9对TDBAC紫外光谱干扰的主因。
复配体系 β-环糊精 胶束 紫外光谱 Complex systems β-cyclodextrin Micelle UV spectra 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3931
