张孝 1,3王鑫 2王文丽 2孙远 2,3刘亮 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室,上海 201800
3 中国科学院大学,北京 100049
在各向同性激光冷却原子实验中,光场分布是影响冷原子分布的重要因素,可以利用真空腔的结构和激光的注入方式的不同来调控腔内的冷原子分布。本文提出了一种扁平形漫反射腔体结构,并对冷却光的不同注入方式和不同尺寸的腔体结构形成的光场分布进行了仿真。仿真结果表明,与自由空间光入射相比,激光由光纤入射能够获得更均匀的准二维分布的光场,因此可以通过调节光纤的入射角度及光纤参数,实现对光场均匀度的优化。此外,随着腔体边长的等比放大,腔内光功率密度呈负指数幂衰减。扁平形漫反射腔形状接近二维,在准二维分布的光场和特殊的扁平形腔体结构的作用下,能够获得呈准二维分布的冷原子,在量子传感及量子精密测量领域具有重要的应用前景。
光场仿真 漫反射 准二维光场 各向同性激光冷却 optical field simulation diffuse reflection quasi-two-dimensional optical field isotropic laser cooling 
光学学报
2024, 44(3): 0314001
作者单位
摘要
1 浙江大学光电信息科学与工程学院,浙江 杭州 310027
2 浙江省医疗器械审评中心,浙江 杭州 310009
3 之江实验室类人感知研究中心,浙江 杭州 311100
采用蒙特卡罗模拟技术对血管组织在可见光波段的多光谱成像进行建模仿真,通过分析不同血氧饱和度下血液后向散射功率的绝对值、相对值、绝对差值和对比度,并考虑可能的干扰因素,优选出适合内窥环境下使用的450 nm、525 nm、630 nm和660 nm 4个成像波段。基于4个优选的成像波段展开了血氧饱和度检测的实验验证。在血管仿体组织上的实验结果表明,在95%的置信水平下,血氧饱和度的检测偏差为1.24%。研究结果验证了利用四波段进行内窥组织血氧饱和度检测的可行性。
医用光学 多光谱成像 内窥镜 血氧饱和度 蒙特卡罗仿真 medical optics multi-spectral imaging endoscope blood oxygen saturation Monte Carlo simulation 
光学学报
2024, 44(2): 0217001
作者单位
摘要
中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院, 北京 100083
掌握岩石(体)在爆破动载作用下的动态力学响应是《爆破工程》课程的一项重要教学内容。由于土木或采矿类专业学生缺乏波动力学、岩石动力学等基础理论, 采用讲授法讲解岩石动态力学特性的知识点时教学效果较差, 影响后续的岩体破碎机理等内容的学习。为此, 将岩石类材料的分离式霍普金森压杆实验(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)应用于《爆破工程》实践教学中, 通过测定岩石动态压缩强度, 观察试件破坏形态, 引导学生理解岩石材料在不同应变率下的动态力学响应。运用有限元软件LS-DYNA对SHPB实验进行数值模拟, 再现应力波传播和岩石破坏过程, 达到动态冲击的演示功能。实践效果表明:这种教学方式使学生能够直观地感知应力波的传播过程, 清晰地了解岩石动态破坏机理, 掌握岩石类材料动态力学性能与应变率之间的关系, 为进一步学习爆破工程理论奠定基础。
爆破工程 实验教学 霍普金森压杆(SHPB) 数值仿真 blasting engineering experimental teaching Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) numerical simulation 
爆破
2023, 40(2): 223
罗传仙 1,2,*田洪迅 3黄勤清 1,2杨旭 1,2[ ... ]韩雪峰 4
作者单位
摘要
1 南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司, 武汉 430074
2 国网电力科学研究院 武汉南瑞有限责任公司, 武汉 430074
3 国家电网有限公司, 北京 100032
4 国网新疆电力有限公司 电力科学研究院, 乌鲁木齐 830063
大型充油设备油箱内部区域发生局部高压放电时, 会使放电区域变压器油瞬间气化并产生爆炸压力波。为了研究上述过程中压力波在变压器油箱内部以及升高座区域的传播特性, 依据实际实验情况建立三维几何模型, 并划分多面体网格, 采用FLUENT软件进行数值模拟。计算过程中通过Profile文件在放电区域加载实际放电能量曲线, 并且通过气液两相流模型考虑气体和液体的可压缩性对其进行计算求解。结果表明:电弧能量4.929 MJ、持续时间58.6 ms情况下, 计算得到升高座顶部监测点压力峰值为1.21 MPa, 油箱左侧顶部位置监测点压力峰值4.62 MPa, 油箱右侧顶部位置监测点压力峰值3.79 MPa; 升高座区域内达到的压力峰值随着距离故障点位置的增加而不断减小。将仿真得到的不同监测点位置压力峰值以及压力变化趋势与实验结果进行对比, 二者具有较好的一致性, 验证了仿真计算模型的有效性。通过数值模拟手段建立油箱内电弧故障放电仿真模型并求解, 可获得油箱及升高座内各位置的详细压力变化曲线及三维空间内压力波传播规律, 能够极大地减少放电实验所产生的人力和物力损耗, 并为变压器油箱内电弧燃爆事故预防提供有效的理论依据。
电弧燃爆 变压器油箱 超压峰值 数值仿真 arc explosion transformer tank peak overpressure numerical simulation 
爆破
2023, 40(2): 217
范怀斌 1,2,3,*陆少锋 1,2,3莫崇勋 4汪旭光 2[ ... ]胡英国 3,6
作者单位
摘要
1 广西新港湾工程有限公司, 南宁 530200
2 广西新港湾 汪旭光院士工作站, 南宁 530200
3 广西壮族自治区水下破岩工程研究中心, 南宁 530200
4 广西大学 土木建筑工程学院, 南宁 530004
5 广西大学 资源与环境学院, 南宁 530004
6 长江水利委员会 长江科学院, 武汉 430010
水下爆破试验危险性大、成本高, 在实验室进行相关试验项目对设备和场地的要求非常严格,每次试验都要按照相关程序进行审批。针对目前爆破试验程序繁琐及等待周期长等现状, 以水下爆破防护为研究对象, 应用碰撞振动仿真技术设计水下爆破阻波帘, 使设计的产品在尽可能少的水下试验次数下达到满意的效果。采用ANSYS LS-DYNA模块, 使用不同材料做成的阻波帘进行防护仿真。在距爆炸点5 m, 压强为7.5 MPa的位置进行数据采集, 对比分析帆布阻波帘与其他5种不同材料的阻波帘的爆轰波减小系数。仿真结果表明, 阻波性能从高到低排序为:空气泡、多孔铝板、汽车轮胎、泡沫塑料、石棉布。其中空气泡的阻波帘, 在1 kg TNT当量工况条件下, 距爆炸点5 m,压强为0.22 MPa处, 压强降低率达到97%, 防护效果最好。
水下爆破 阻波帘 仿真技术 ANSYS LS-DYNA ANSYS LS-DYNA underwater blasting wave blocking curtain simulation 
爆破
2023, 40(2): 138
作者单位
摘要
中国航空综合技术研究所, 北京 101000
针对无人机数据链具有多业务融合、结构复杂、动态重构等特征, 而传统可靠性建模方法无法准确表征其同步、并发、分布、冲突、资源共享或竞争等现象的问题, 开展了基于GSPN构建数据链业务动态可靠性建模方法研究。通过GSPN模型中的资源、库所、变迁等概念描述数据链系统中的各种资源、状态、行为以及协作关系, 并以特定的随机变量表示部件状态及其持续时间, 模拟系统动态运行过程。采用PIPE软件工具对无人机数据链上行遥控、下行遥测以及下行任务载荷传输的3大业务形式化建模描述, 实现可靠性准确评价。案例表明, 所提方法可为无人机数据链提供可信的可靠性评价方法。
数据链 无人机 可靠性 仿真模型 资源竞争 data link UAV reliability GSPN GSPN simulation model resource competition 
电光与控制
2023, 30(9): 0042
作者单位
摘要
1 西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室,陕西西安 710065
2 西安微电子技术研究所,陕西西安 710054
Cuk变换器具有输入与输出电流纹波低、能量双向流动等优点,在新能源发电和直流微网中具有良好的应用前景。在分析变换器工作原理的基础上,分别建立导通和截止状态的开关流图; 引入以乘法器描述的开关支路模型,推导变换器在整个开关周期的开关流图; 对开关支路施加扰动,提取变换器的小信号模型,并应用梅森公式计算变换器的传递函数。采用 PSIM软件对变换器小信号模型进行仿真,结果证明了模型的正确性,本文方法对高阶开关变换器建模具有较高的参考价值。
开关流图法 Cuk变换器 小信号模型 仿真验证 switching flow graph method Cuk converter small signal model simulation and verification 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 689
作者单位
摘要
西安工业大学光电工程学院,陕西西安 710021
半球谐振陀螺具有结构简单、抗辐射与冲击、寿命长、可靠性高等优点,其中驱动电路是获取高精度陀螺信号的关键。对影响半球谐振陀螺性能指标的单元电路展开了研究及优化设计,基于微弱信号处理、滤波等技术研究了提高检测电压稳定的方法。采用 Tina-TI软件对设计电路的性能进行了仿真,实现了增益 40dB、噪声 4.81μV/Hz的整体电路设计。搭建陀螺样机测试了电路,根据实验结果给出了 HRG不同叠加激励信号的作用下其输出信号的演变趋势。结果表明:随着直流、交流电压的增加,均会增大半球谐振陀螺输出信号的幅值;当激励信号电压不变时,交流信号的频率改变也会影响半球谐振陀螺输出信号的幅值。因此,研究半球谐振陀螺的激励信号对输出信号的影响,为设计半球谐振陀螺的驱动电路提供了参考。
半球谐振陀螺 读出电路 仿真 信号检测 激励信号 hemispherical resonant gyro readout circuit simulation signal detection drive signal 
光学与光电技术
2023, 21(4): 145
作者单位
摘要
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
抗辐射电子学是一门交叉性、综合性的学科, 其研究的辐射效应规律、损伤作用机制、加固设计方法、试验测试方法、建模仿真方法等对极端恶劣环境中的电子系统的可靠工作至关重要。对核爆炸中子、γ和 X射线, 空间和大气高能粒子产生的各种损伤效应(如瞬时剂量率效应、总剂量效应、单粒子效应、位移效应等)的研究现状进行了系统梳理。对辐射之间、辐射和环境应力之间的协同损伤效应(如长期原子迁移对瞬时剂量率感生光电流的影响, 中子和 γ射线同时辐照与序贯辐照、单因素辐照的损伤差异, 质子和 X射线、中子辐照的损伤差异, γ射线辐照与环境氢气的协同损伤效应等)的研究进展进行了详细介绍。阐述了国内外在核爆、空间和大气辐射加固研究方面的最新技术进展。总结了国内外在地面实验室对空间、大气或核爆辐射各种效应进行试验模拟和建模仿真的相关能力。最后对 21世纪 20年代以后抗辐射电子学研究领域潜在的挑战和关键技术进行了展望。
抗辐射 辐射效应 试验与测试 建模与仿真 协同效应 radiation hardening radiation effect experiment and testing modeling and simulation synergistic effect 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 452
作者单位
摘要
贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州贵阳 550025
介绍并分析了一种新型的电介质基底, 旨在提升微波加热的温度分布均匀性。该基底为非轴对称结构, 由 FR-4环氧玻璃纤维板与氧化铝制成, 其几何参数的选定是以降低球形介质样品的平均温升变异系数为目的。为探究电介质基底对微波加热均匀性的影响, 采用球形马铃薯为研究对象, 利用 COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件模拟微波加热过程, 并计算马铃薯的平均温升变异系数。仿真结果表明: 相比于不加载基底直接加热, 加载电介质基底加热的马铃薯样品的平均温升变异系数降低了 40%以上。最后, 进行实验测试验证计算的有效性, 实验结果表明: 实验测试与仿真计算结果一致, 温度上升曲线吻合较好, 使用该电介质基底可以有效改善微波加热的均匀性。
微波加热 球形介质 非对称结构 多物理场仿真 加热均匀性 microwave heating spherical medium asymmetric structure multi-physics field simulation heating uniformity 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 1342

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