1 郑州轻工业大学物理与电子工程学院, 河南 郑州 450001
2 河南省磁电信息功能材料重点实验室, 河南 郑州 450001
当前, 高昂的生产和使用成本限制了离子液体规模化应用, 如何回收再利用离子液体受到极大关注。 离子液体结晶过程对研发新型回收技术至关重要, 而降温速率对结晶过程有重要影响。 基于此, 以1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(［C12mim］［BF4］)为研究对象, 在60~0 ℃范围内对其进行快速(30 ℃·min-1)和慢速(1 ℃·min-1)降温, 采用偏光(POM)、 小角X射线散射(SAXS)和拉曼(Raman)等技术研究了该离子液体在降温过程中的相态转变和结构变化, 揭示了降温速率对其熔体结晶过程及产物影响规律。 POM研究表明: 在快速降温过程中, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅰ”转变, 得到了晶粒数量少但尺寸较大的“球状”晶体; 在慢速降温过程中, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅱ”转变, 得到了晶粒数量多但尺寸较小的“针状”晶体。 SAXS研究表明: ［C12mim］［BF4］存在两种晶体结构, 分别为“正交双层相”和“三斜双层相”, 且同时出现在“晶态Ⅰ”中, 而在“晶态Ⅱ”中只有“三斜双层相”一种晶体结构。 由此可知, “晶态Ⅰ”是混合相晶体, 而“晶态Ⅱ”是单一相晶体。 此外, 由Raman结果可知: “正交双层相”和“三斜双层相”中［C12mim］+构象存在较大差异, 分别为“G构象”和“A构象”。 综上所述, 快速降温时, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅰ”转变过程, 得到了由“正交双层相”和“三斜双层相”组成的混合相晶体, 该晶体同时含有［C12mim］+的“G构象”和“A构象”。 慢速降温时, ［C12mim］［BF4］经历了“液态-液晶态-晶态Ⅱ”转变过程, 得到了由“三斜双层相”组成的单一相晶体, 该晶体只含有［C12mim］+的“A构象”。 因此, 降温速率对［C12mim］［BF4］熔体结晶过程及产物具有重要影响。 该研究结果为［C12mim］［BF4］回收技术开发提供了重要实验数据, 同时对研究其他同类型离子液体的相态转变和结构变化具有指导意义。
离子液体 结晶 晶体结构 构象 Ionic liquid Crystallization Crystal structure Conformer
1 海军工程大学, 武汉 430000
2 中国人民解放军91867部队, 浙江 义乌 322000
面对复杂的三维环境, 传统的路径规划算法计算复杂度极度增加, 失去了原有的效果。深度强化学习可以不依赖于精确的环境模型, 其总体效率远高于传统算法。针对三维环境下的AUV路径规划问题, 在建立避碰探测模型和gym仿真环境的基础上, 改进网络结构的PPO算法设计及模型训练。通过仿真实验, 验证了算法的准确率与有效性。
路径规划 近端策略优化 深度强化学习 AUV AUV path planning proximal policy optimization deep reinforcement learning
针对多AUV系统的传统领航者队形控制方法中存在的易受环境扰动影响和易崩溃等问题, 提出了基于人工势场的改进虚拟领航者方法。设计了一种四层结构的编队体系分层框架, 并对其中队形设计层与行为控制层进行了描述; 分别针对虚拟领航者对AUV成员施加的斥力与引力、AUV成员间的斥力与引力、障碍物对AUV施加的斥力设计了适当的人工势场函数, 并考虑了最大通信距离带来的约束。通过仿真验证, 对比分析了传统领航者-跟随者法与改进虚拟领航者法的队形轨迹与位置偏差的误差曲线, 证明了所设计的算法能完成队形控制任务, 编队控制效果优于传统领航者方法。
多AUV系统 队形控制 虚拟领航者 人工势场 multi-AUV system formation control virtual leader artificial potential field
1 郑州轻工业大学物理与电子工程学院, 河南 郑州 450001
2 郑州轻工业大学河南省磁电信息功能材料重点实验室, 河南 郑州 450001
金刚石压腔是一种在实验室被频繁使用的高压产生装置, 它在高压领域占据着重要地位。 当金刚石压腔内传压介质只能提供非静水压环境时, 利用传统的红宝石荧光光谱测压方法将很难准确测量样品压强, 这也是目前超高压实验面临的普遍困难。 若有一种兼具“传压”和“测压”双重功能的物质, 根据“相邻位置、 相近压强”原则, 将能够解决在非静水压环境中测不准样品压强问题。 显然, 探寻兼具“传压”和“测压”双重功能的物质是一项非常重要的工作。 本文将红宝石微粒与离子液体[C4mim][BF4]装入金刚石压腔, 然后利用金刚石压腔压缩[C4mim][BF4]使其提供高压环境, 同时采集红宝石的荧光光谱及其附近[C4mim][BF4]的拉曼光谱。 通过分析红宝石特征荧光峰R1的峰位, 得到了[C4mim][BF4]在加压过程中提供的一系列高压环境的压强值。 通过分析红宝石特征荧光峰R1的峰宽, 发现[C4mim][BF4]在0~6.26和6.26~21.43 GPa两个压强范围内可分别提供静水压环境和准静水压环境, 表明[C4mim][BF4]在0~21.43 GPa范围内可以作为传压介质使用。 此外, 还发现[C4mim][BF4]在0~2.28, 2.28~6.26, 6.26~14.39和14.39~21.43 GPa四个压强范围内分别为“液相Ⅰ”、 “液相Ⅱ”、 “非晶相Ⅰ”和“非晶相Ⅱ”。 通过分析[C4mim][BF4]中特征拉曼峰ν(B-F)和ν(ring)的峰位, 发现在[C4mim][BF4]四个相态内ν(B-F)和ν(ring)的峰位随压强增加均满足线性变化关系, 并给出了相应的压强与峰位关系函数, 这些函数是[C4mim][BF4]用作压标物质的重要依据。 综上所述, [C4mim][BF4]不仅具有“传压”功能, 同时还具有“测压”功能, 可同时用作“传压介质”和“压标物质”。 研究结果为在非静水压环境中准确测量样品压强提供了重要依据, 也为超高压条件下样品压强测量不准确问题提供了新的解决思路。
荧光光谱 拉曼光谱 金刚石压腔 离子液体 传压介质 压标物质 Fluorescence spectra Raman spectra Diamond anvil cell Ionic liquids Pressure transmitting medium Pressure gauge 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1674
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 月球与深空探测重点实验室，北京100101
为了解决天问一号高分辨率相机拍摄时高输出图像数据率与火地间数据传输速率带宽低的问题，设计了一套以NAND Flash为存储介质，以FPGA为控制核心的图像存储电子学系统。设计对NAND Flash同时使用并行处理和4级流水技术，满足了相机图像高数据率存储要求。为了保证图像存储系统的可靠性，针对NAND Flash存在坏块的问题，对文件存储系统进行存储区划分并建立了坏块替换机制；同时，为了避免Nand Flash原始误码率和空间单粒子辐射效应的影响，提出了12×4 bit Hamming校验策略，并将校验码分割与图像数据进行存储；试验结果表明，设计的图像存储电子学系统，单通道最高实时图像存储数据率达到1 276 Mbps，实现了图像数据的可靠存储，可对12×4 bit单元的图像数据实现1 bit纠错，满足载荷任务的研制需求。
高分相机 高速存储 NAND Flash 流水线 Hamming校验 high-resolution camera high-speed storage NAND Flash pipelining hamming verify
郑州轻工业大学物理与电子工程学院，河南省磁电信息功能材料重点实验室，郑州 450002
采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO4∶Eu3+样品，利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明: 900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO4，而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO4。吸收光谱得到α相和β相BiNbO4的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV，与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu3+掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV，有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明: Eu3+在两种结构的最强荧光峰均来自5D0→7F2电偶极跃迁，最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu3+在β-BiNbO4中的荧光强度更高，而且其5D0→7F2和5D0→7F1的荧光强度比值更大。与Eu3+相似，Er3+在β-BiNbO4中具有更高的上转换荧光强度，其强度约是在α-BiNbO4中荧光的近40倍，说明三斜结构BiNbO4更适合做稀土离子的基质材料。
发光材料 Eu掺杂 荧光光谱 拉曼光谱 第一性原理 光响应 吸收性能 luminescence material BiNbO4 BiNbO4 Eu doping fluorescence spectrum Raman spectrum first-principle theory optical response absorption property
研究了光纤的辐照损伤机理, 对纯硅芯光纤与传统芯层掺杂光纤的结构特点进行了系统地分析, 从结构组成特点上分析了两者的抗辐照性能差异。研究了国内外关于光纤的抗辐照试验标准, 对各标准中剂量率、总剂量等试验条件差异进行了对比, 并对不同剂量率对光纤辐照试验结果的影响进行了分析, 给出了光纤在空间辐照环境条件下应用的γ辐照试验条件的选择原则。最后, 采用0.1 rad(Si)/s剂量率对某国产纯硅芯光纤的抗辐照性能进行了试验评估, 光纤在20 k rad(Si)总剂量辐照后光纤损耗为1.934 dB/km。空间辐照性能评估结果满足该项目的宇航型号的空间环境使用需求, 辐照评估结论为可用。
光纤 纯硅芯 辐照 适应性 optical fibers pure silicon-core radiation applicability 红外与激光工程
2017, 46(8): 0822002
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
目前深空遥感探测多采用CCD作为高分辨率相机的传感器, 相较于CCD, 面阵CMOS驱动更简单、功耗更低、抗辐射能力更强, 是深空遥感探测目前的发展趋势。为此, 本文基于CMOSIS公司生产的型号为CMV20000, 图像分辨率为5 120×3 840的CMOS探测器, 设计完成了一个大面阵CMOS高分辨率相机, 图像分辨率为5 120×3 840。详细阐述了以FPGA为核心的电子学系统的整体结构, 结合CMV20000的工作模式和时序电路, 实现了高分辨图像的高速传输以及数据校正。试验结果表明, 设计的相机系统方案合理, 解决了CMV20000数据无法对齐的数据校正问题, 系统运行稳定可靠, 安装光学系统后能够获取高质量图像。
大面阵CMOS 高分辨率 高速数据校正 large area array CMOS high resolution FPGA FPGA high speed data correction
1 安徽江淮汽车股份有限公司, 安徽 合肥 230000
2 华中科技大学材料学院, 湖北 武汉 430074
3 武汉法利莱切割系统工程有限责任公司, 湖北 武汉 430205
介绍了镀锌钢板激光填丝搭接焊接的方法及设备, 对1.0 mm镀锌钢发现板与0.7 mm普板的搭接接头进行光纤激光填丝焊接。研究了不同焊接参数下焊缝的外观形貌、焊缝宏观截面以及显微组织。发现在合适的工艺条件以及参数下能获得美观的焊缝接头。焊缝显微组织主要为铁素体、珠光体以及贝氏体, 填丝焊热影响区比单激光自熔焊要大, 其主要组织为粗大铁素体。实验结果显示随着激光功率的增大焊缝熔深熔宽均增大, 随着光斑远离焦距位置, 焊缝熔宽增大, 熔深略减小。随着焊接速度的增大, 焊缝熔深减小, 熔宽也呈减小趋势。
激光填丝焊 搭接 焊缝形貌 工艺参数 laser welding with filler wire lap weld morphology process parameter
