1 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院 机器人研究所,上海20620
2 上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心,上海0160
为拓展光纤光栅在机器人智能感知领域的应用,设计了光纤光栅感知护具并研发了光纤光栅波电转换系统及其人机仿生跟随的交互操控算法。感知护具中设置有3个光纤布拉格光栅传感单元,主要包括弹性绳的拉力环。通过拉力环对光纤光栅施加预紧力,可有效避免由于衣物或皮肤聚集引起的牵引力方向偏移。光纤光栅波电转换系统对人体手臂的肘关节弯曲角度、腕关节俯仰角度、指关节开合角度进行运动姿态特征提取,分别对应控制机械臂的方向、高度和机械爪开合角度。构建了人体手臂运动角度范围和机械臂运动角度量程的对应关系,获取了检测系数和控制系数,最终通过动态实时波长与PWM控制电信号的转换推导出系统的波电转换系数。实验结果显示,在实验量程内,机械臂的方向、高度、开合控制输出的波电转换系数最大累积误差分别是0.771 11%,1.992 91%,0.341 17%,3个控制角度的输出偏差分别为1.135 60°,1.720 56°,1.826 57°。光纤光栅波电转换的仿生跟随方法具有良好的控制精度,实现了机械臂运动与人体手臂运动的仿生跟随,为智能机器人仿生跟随的深入研究奠定了理论基础。
光纤布拉格光栅 仿生跟随 波电转换 姿态特征 optical fiber Bragg grating bionic tracing wave-electric conversion posture feature 光学 精密工程
2023, 31(23): 3414
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060601
1 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室, 武汉 430081
2 湖北省冶金二次资源工程技术研究中心, 武汉 430081
本文针对煤气化渣(CGFS)资源化利用困难的问题, 以CGFS为原料, 采用碱熔活化-水浸-水热法合成4A分子筛。在水钠比(n(H2O)/n(Na2O), 摩尔比)为80、硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3), 摩尔比)为2的条件下, 探讨了反应时间、水热温度和前驱液老化对合成的4A分子筛物相结构和微观形貌的影响, 提出了活化CGFS-P1分子筛-4A分子筛快速高效的转晶合成机理, 并利用硫酸铜溶液模拟含重金属离子工业废水, 测试了制备的4A分子筛对Cu2+的吸附性。结果表明, 在100 ℃反应12 h条件下能够制备出尺寸均一且结晶良好的4A分子筛, 其对Cu2+的吸附主要发生在前10 min, 吸附率达69.7%, 90 min时的最大吸附率高达97.3%, 饱和吸附容量为196.4 mg/g, 制备的4A分子筛表现出良好的吸附性能, 为CGFS高值化利用提供了理论依据和试验基础。
煤气化渣 碱熔活化 水热反应 4A分子筛 Cu2+吸附 结晶机理 吸附性能 coal gasification slag alkali fusion hydrothermal reaction 4A molecular sieve Cu2+ adsorption crystallization mechanism adsorption performance
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
3 湖南大学化学化工学院,湖南 长沙 410082
4 上海镭慎光电科技有限公司,上海 201899
5 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵州 贵阳 550081
地下水重金属污染正在严重威胁环境安全和人体健康。荧光探针检测技术因具有灵敏度高、选择性好等优势,已成为检测重金属离子浓度的常用方法之一。受限于光源和光学系统的体积与成本等因素,现有重金属荧光检测装置无法满足现场原位检测需求。本文研制了一种地下水重金属荧光原位检测装置,其光学探头以紫外发光二极管(LED)为光源,采用共聚焦光路设计,荧光收集角范围可达102°,外径不超过60 mm,实现了小型化和低成本化。同时,以商用化台式荧光分光光度计作为参照设备,搭载相同的二价汞离子(Hg2+)荧光探针,开展了对比性能测试。实验结果表明,本文研发的装置具有良好的稳定性和线性响应特性,相关系数R2为0.989,检测限可达到1.4710-9,各项性能参数不亚于台式荧光分光光度计。
光学仪器 地下水原位检测 荧光光谱 重金属检测 紫外发光二极管 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2130001
1 深圳技术大学 深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室 先进材料诊断技术中心 工程物理学院,深圳 518118
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
3 北京师范大学 天文系,北京 100875
介绍了以强激光驱动电容线圈靶的实验方法产生磁场的基本模型及其发展过程。对比了实验室中常用的三种磁场诊断方法,包含:B-dot、法拉第旋转以及质子背光,发现前两种方法在实验中仅可以获得距离靶较远处的有限个磁场值,通过结合模拟工具获得靶处的磁场值与测量点的值跨越几个数量级,容易产生误差;质子背光诊断可以在实验中获得全局磁场信息,能够较好地满足线圈靶磁场诊断的需求。由于线圈靶磁场强且可持续时间长,在时空分布上具有一定可控性,因此我们将其应用到了磁重联的研究中,并成功获得了重联出流等特征。另外线圈靶在带电粒子的约束和磁流体动力学研究等多方面也得到了应用。
强激光 强磁场 高能量密度物理 intense laser strong magnetic field high-energy-density physics 强激光与粒子束
2023, 35(2): 021002
1 北京石油化工学院机械工程学院,北京 102617
2 北京宇航系统工程研究所,北京 100076
以3 mm厚6082-T6铝合金为母材进行激光-MIG复合焊接,研究激光功率与送丝速度对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响,并对不同功率下的焊接接头进行气孔缺陷分析。结果表明,在激光功率为1 900 W、送丝速度为4 m/min时,焊缝成形最好,接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势,热影响区处存在软化现象,接头抗拉强度可达313 MPa,延伸率达6.18%。焊缝中心组织为细小等轴晶粒,熔合区为垂直于熔合线生长的柱状晶。另外,随着激光功率的不断增大,接头气孔数量、尺寸及气孔率均随之增大。
激光-MIG复合焊 焊接工艺 组织与性能 气孔率 laser-MIG composite welding welding process microstructure and property porosity
1 中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060
2 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室,重庆 400044
通讯系统传输效率的提升对滤波器带宽的要求越来越高,如果使用常规声表面波(SAW)滤波器设计技术,则将面临损耗大或带宽达不到要求的问题。该文根据系列宽带SAW滤波器产品开发结果,总结了采用特殊技术用LiTaO3压电基片实现相对带宽8%以上的宽带SAW滤波器设计方法,其包括利用外围电感、电容增加SAW谐振器的谐振频率和反谐振频率的间隔,提高阻抗元滤波器带宽;利用多模式纵向耦合谐振滤波器结构增加滤波器带宽;利用双通带滤波器并联结构获得大带宽滤波器。上述方法各有优缺点,其均能获得约为9%的带宽。
钽酸锂 声表面波 大带宽 滤波器 LiTaO3 SAW wide bandwidth filter
1 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室,重庆 400044
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060
随着5G通信技术的发展,通信频段的演进对于声学滤波器的性能指标、封装尺寸、集成度等要求越来越高。但在小尺寸的声表面波双工器中,隔离度指标是设计中的一个难点。该文针对如何提高双工器隔离度指标展开研究。基于耦合模模型与电磁仿真模型建立了双工器的仿真模型。通过采用拓扑结构的改进、共地电感与封装外壳的改进等方法,最终实现了在发射端(Tx)隔离度为-60.5 dB,接收端(Rx)隔离度为-50 dB,且具有小插入损耗特征的Band 5双工器设计,较之未改进前的双工器,其隔离度有明显改善。
声表面波 双工器 高隔离度 耦合模模型 电磁仿真 surface acoustic wave duplexer high isolation Coupling-of-Modes model electromagnetic simulation