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荧光玻璃光学性能的蒙特卡罗模拟与实验研究

荧光玻璃光学性能的蒙特卡罗模拟与实验研究

作者：冯永安重庆大学

学位级别：硕士

相对于传统光源，LED具有无污染、功耗低、响应时间短与体积小等优点，在室内与隧道照明、信息显示等领域已经有广泛的应用，显示出巨大的发展潜能。目前，白光LED主要是通过蓝光芯片激发钇铝石榴石（YAG）黄光荧光粉组合成白光，存在... 详细信息

相对于传统光源，LED具有无污染、功耗低、响应时间短与体积小等优点，在室内与隧道照明、信息显示等领域已经有广泛的应用，显示出巨大的发展潜能。目前，白光LED主要是通过蓝光芯片激发钇铝石榴石（YAG）黄光荧光粉组合成白光，存在荧光粉热稳定性差导致的严重光衰问题。将稀土离子掺杂到玻璃中的荧光玻璃具有热稳定性好、成本低与工艺简单等优点，成为白光LED荧光材料的一个研究方向。如果将荧光玻璃与LED激发芯片结合成LED器件，利用荧光玻璃同时具有荧光发射与配光作用，可取代传统白光LED荧光粉发光和环氧球帽封装的复合结构。正是由于荧光玻璃是同时具有荧光发射与配光作用的特殊光学材料，需要对其光学性能展开深入研究。本论文围绕荧光玻璃的外量子效率与光源激发下的光强分布这两方面的光学性能进行了研究，具体工作如下： ①建立了LED激发光源与荧光玻璃结合的模型，分析了荧光玻璃的光学特性与光子在荧光玻璃中的传输过程;应用蒙特卡罗光线追击方法对光子传输的随机过程进行了模拟，获得了蒙特卡罗模拟荧光玻璃外量子效率与光强分布的计算方法，并用Matlab实现了编程。 ②根据荧光玻璃外量子效率的定义，应用蒙特卡罗方法对不同浓度Tb单掺荧光玻璃的外量子效率进行了模拟计算;并采用搭建的荧光玻璃外量子效率测试系统进行了测试，对蒙特卡罗模拟方法进行验证。进一步模拟分析了荧光玻璃的折射率、玻璃基质的吸收系数、内量子效率与掺杂稀土离子浓度对其外量子效率的影响。结果表明：玻璃基质对激发光吸收是制约荧光玻璃外量子效率的最重要的因素。对于高外量子效率荧光玻璃的制备，应尽量选择对激发光透过率高的玻璃基质;通过微调玻璃基质成分减小声子能量;最后通过调节稀土离子含量与改变荧光玻璃表面粗糙度、形状等方法进一步提高荧光玻璃外量子效率。 ③根据空间光强分布的计算方法，采用前述蒙特卡罗方法对紫光LED激发Eu3+单掺荧光玻璃进行了模拟计算与验证实验。进一步模拟分析了荧光玻璃尺寸与形状对激发光源空间光强分布的影响。结果表明：对于LED芯片激发荧光玻璃组合而成的发光器件，荧光玻璃的形状改变其空间光强分布曲线、尺寸改变其每个方向上的光强值。

关键词：白光LED 蒙特卡罗方法荧光玻璃外量子效率空间光强分布

基于20L球形爆炸装置的甲烷对煤尘爆炸影响实验研究

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基于20L球形爆炸装置的甲烷对煤尘爆炸影响实验研究

作者：冯永安中北大学

学位级别：硕士

煤矿瓦斯爆炸事故频发一直困扰我国安监系统和各级政府，虽然近几年全国煤炭行业矿井瓦斯爆炸事故有所下降，但在局部地区、局部矿区，情况仍然不容乐观。比如在矿井集中区、西部欠发达贫困地区，这一问题依然严重。为应对煤矿瓦斯爆炸... 详细信息

煤矿瓦斯爆炸事故频发一直困扰我国安监系统和各级政府，虽然近几年全国煤炭行业矿井瓦斯爆炸事故有所下降，但在局部地区、局部矿区，情况仍然不容乐观。比如在矿井集中区、西部欠发达贫困地区，这一问题依然严重。为应对煤矿瓦斯爆炸，国家投入了大量的财力、物力，建立了完备的安全生产法律法规体系，组织安全工程师队伍，并不断加大安全技术研究投入，从法律、管理、技术多方面采取措施予以解决。论文利用实验室自行研制的20L球形爆炸装置，从甲烷浓度、煤尘浓度、煤尘粒径三个因素对煤尘爆炸特性的影响入手，研究了纯煤尘爆炸特性、甲烷对煤尘爆炸压力及下限的影响，得到以下结果。（1）对200g/m~3~800g/m~3纯煤尘爆炸进行实验研究，结果表明，随着煤尘浓度增加，爆炸压力先升高后降低，煤尘粒径45μｍ以下、45～48μｍ、54～61μｍ、61～75μｍ，都在600g/m~3时有最大的爆炸压力值。并且随着粒径的增大，煤尘最大爆炸压力依次减小。（2）对100g/m~3及以下浓度的纯煤尘爆炸实验表明，随着浓度的增加，煤尘的爆炸压力值是递增的。而随着粒径的增大，煤尘的爆炸压力值却是递减的。（3）对100g/m~3及以下浓度的煤尘甲烷爆炸实验表明，加入甲烷后，一方面提高了煤粉爆炸威力，另一方面降低了爆炸下限。纯煤尘情况下，45μｍ以下的煤尘粒径，爆炸下限为60g/m~3，而加入甲烷后，1%、3%、5%甲烷对应的下限值却变化为45g/m~3、37g/m~3、30g/m~3。（4）对甲烷浓度3%、不同煤尘粒径的气粉混合爆炸实验结果显示，在近下限浓度范围，粒径对爆炸压力和爆炸下限有两方面的影响：一是甲烷煤尘混合爆炸要比纯煤尘爆炸威力大，最大爆炸压力由无甲烷时的0.2007MPa上升到含甲烷时的0.2501MPa;二是随着粒径降低，爆炸强度不断增大，爆炸下限不断上升。（5）甲烷浓度1%~5%、煤尘浓度100g/m~3以下、四种煤尘粒径这三类因素都变化的情况下，在任何两个因素一定的情况下，其中之一都对爆炸压力和爆炸下限存在规律性的影响，这类规律同高浓度煤尘，或者低挥发分煤粉条件下的结论一致，并测得不同甲烷浓度和不同煤尘粒径对应的爆炸下限。

关键词：瓦斯爆炸 20L球形甲烷煤尘

基于神经网络的经济性巡航控制方案及车速调节方法研究

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基于神经网络的经济性巡航控制方案及车速调节方法研究

作者：冯永安吉林大学

学位级别：硕士

我国高速公路里程和汽车需求量逐年增加，能源日益短缺。现有巡航技术主要针对提高驾驶舒适性和行驶安全性，而尚无以燃油经济性为控制目标的巡航控制系统。本文提出了基于经济性的巡航控制方法，这种巡航模式能最大限度地降低汽车的燃... 详细信息

我国高速公路里程和汽车需求量逐年增加，能源日益短缺。现有巡航技术主要针对提高驾驶舒适性和行驶安全性，而尚无以燃油经济性为控制目标的巡航控制系统。本文提出了基于经济性的巡航控制方法，这种巡航模式能最大限度地降低汽车的燃油消耗量，较好地实现节能减排的目的。本文首先分析研究了经济性巡航控制的理论模型，建立了汽车纵向动力学模型、汽车燃油经济性模型、汽车安全车距模型;其次研究了汽车经济性巡航的控制方案，并进行了硬件设计，完成了主控单元、传感器及执行机构等元器件选型;基于MATLAB仿真平台，针对发动机万有特性数据组，对比分析了插值、多元非线性回归和数理统计以及最小二乘3次矩阵回归方程的燃油消耗率计算方法。提出了基于神经网络对发动机万有特性进行辨识的新方法，分别基于径向基神经网络及基于LM算法的两层前向神经网络对发动机万有特性辨识模型进行了研究，并对比分析辨识结果，建立了基于LM算法的两层前向神经网络发动机万有特性辨识模型;本文研究了发动机万有特性神经网络模型的自学习功能，分析了神经网络模型的自学习方法及万有特性参数的存储与提取方式。最后应用MATLAB仿真分析了经济性巡航控制策略中的车速控制方法，包括基于公路线形的汽车等加速工况仿真分析、变加速工况仿真分析及稳速控制仿真分析，仿真分析结果验证了本文提出的经济性巡航控制方法及理论的正确性。

关键词：汽车经济性巡航神经网络万有特性

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特征级自适应增强的无人机目标检测算法

计算机科学与探索 2024年第6期18卷 1566-1578页

作者：颜豪男吕伏冯永安辽宁工程技术大学软件学院辽宁葫芦岛125105

在自然光照条件下,无人机航拍图像中包含着低照度图像,这部分低照度图像会影响目标检测的精度,并且基于航拍图像的检测任务往往具有较高的实时性需求。针对上述问题,提出了一种特征级自适应增强的无人机航拍图像目标检测算法。首先使用... 详细信息

在自然光照条件下,无人机航拍图像中包含着低照度图像,这部分低照度图像会影响目标检测的精度,并且基于航拍图像的检测任务往往具有较高的实时性需求。针对上述问题,提出了一种特征级自适应增强的无人机航拍图像目标检测算法。首先使用改进的拉普拉斯算子与IAT图像增强网络进行融合,以强化目标的边缘特征,提升目标检测能力;其次使用双分支结构对正常图像与增强图像进行并行学习,以自适应选择的方式对学习到的特征进行融合,从而构建BLENet特征级自适应增强网络,自动适应光照并增强图像信息;然后设计基于频域分离的可变形卷积FS-DC模块以及具有参数共享的FS-C2F模块,从而在增强高频信息捕捉能力的同时减少模型参数量和计算冗余;最后改进回归损失函数Wise-IoU,使模型进一步聚焦于中高质量锚框,从而降低边界回归损失,提升定位精度。在公开数据集visDrone2023上的实验结果表明,相较于基线模型,最终模型在保持99 FPS的前提下,mAP@0.50提升了2.3个百分点,适用于露天光照变化环境下的无人机航拍实时检测任务。

关键词：无人机(UAV) 目标检测图像增强 YOLOv8 低照度自适应频域分离

水的pH值和总硬度对黑豆种子萌发及其芽苗菜品质的影响

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植物生理学通讯 2009年第9期45卷 907-909页

作者：饶毅萍陈颖冯永安汕头职业技术学院自然科学系广东汕头515041

研究水的pH值和总硬度对黑豆种子萌发及其芽苗菜品质的影响,结果表明,pH值为5.5和6.0、水的硬度值为25度的处理液处理的种子,发芽率、发芽势、发芽指数、芽苗菜平均株高和生物产量均较高,且相比其他处理液均差异显著。种子经不同处理液... 详细信息

研究水的pH值和总硬度对黑豆种子萌发及其芽苗菜品质的影响,结果表明,pH值为5.5和6.0、水的硬度值为25度的处理液处理的种子,发芽率、发芽势、发芽指数、芽苗菜平均株高和生物产量均较高,且相比其他处理液均差异显著。种子经不同处理液浸种后,其相对吸水量差异并不明显。不同处理对芽苗菜蛋白质含量的影响也无显著差异。

关键词：黑豆 pH值总硬度种子萌发芽苗菜品质

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融合多尺度层级特征的遥感场景分类方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：吕伏谢宇轩冯永安辽宁工程技术大学软件学院辽宁工程技术大学基础教学部

遥感图像具有复杂的空间变异性和广泛的覆盖场景，当前遥感场景分类算法难以有效提取和利用其中的信息。为解决上述问题，提出一种融合多尺度层级特征的网络架构（Multi-Scale Hierarchical Feature Fusion Network,MHFNet）。首先，引... 详细信息

遥感图像具有复杂的空间变异性和广泛的覆盖场景，当前遥感场景分类算法难以有效提取和利用其中的信息。为解决上述问题，提出一种融合多尺度层级特征的网络架构（Multi-Scale Hierarchical Feature Fusion Network,MHFNet）。首先，引入FasterNet当作多级特征提取器从遥感场景中提取多个层级的特征。然后，构建了多尺度交互编码器（Multi-Scale Interaction Transformer,MSIT）以捕获每个层级中隐藏的各种尺度的丰富信息，并对远程像素之间的依赖性进行建模。最后，设计了自适应令牌混合器（Adaptive Token Mixer,ATM），通过探索层级特征之间的相关性并融合层级特征，增强模型对遥感场景的理解和分析能力。MHFNet在两个公开遥感数据集AID和NWPU-RESISC45上的准确率分别为：98.63%、95.73%。分类结果表明，MHFNet拥有更优异的性能。

关键词：图像分类遥感场景多尺度特征特征融合

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基质对Tb3+单掺荧光玻璃发光性质的影响

发光学报 2014年第4期35卷 420-424页

作者：李亮雷小华任林娇冯永安光电技术及系统教育部重点实验室重庆大学光电工程学院重庆400044 二炮装备部驻重庆地区军事代表局重庆400039

采用高温熔融法制备了Tb3+单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb3+在不同基质中从7F6到5D3和5D4能级的实验振子强度,解释了不同基质中Tb3+发射光谱的变化原因。结果表明:因为对称性差,... 详细信息

采用高温熔融法制备了Tb3+单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb3+在不同基质中从7F6到5D3和5D4能级的实验振子强度,解释了不同基质中Tb3+发射光谱的变化原因。结果表明:因为对称性差,在磷酸盐玻璃基质中,Tb3+在542 nm和585 nm处的发射峰有劈裂现象。在硼酸盐和硅酸盐基质中,Tb3+的5D3能级上的粒子通过交叉弛豫过程被倒空并转移到5D4能级,故5D3能级发光(413 nm和436 nm)不明显;在磷酸盐基质中,Tb3+的5D3能级上的粒子数较少,没有交叉弛豫产生,故5D3能级发光最强。在3种基质中,Tb3+从5D4能级发射的特征峰489,542,585,620 nm的强度顺序是硼酸盐>硅酸盐>磷酸盐,与Tb3+在不同基质中从7F6到5D4能级的实验振子强度顺序一致。

关键词：基质 Tb3+ 荧光玻璃振子强度

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跨通道细粒度特征融合的矿石图像分类算法

计算机工程与应用 2024年

作者：高云霏吕伏冯永安辽宁工程技术大学软件学院辽宁工程技术大学基础教学部辽宁工程技术大学信息化与网络管理中心

为解决深度学习算法在处理细粒度纹理特征的矿石图像时准确率低，计算资源需求大且难以在移动端部署的问题，提出一种跨通道细粒度特征融合的轻量级矿石图像分类算法。首先，通过交替使用CNN与Transformer构建混合网络，以有效提取图像... 详细信息

为解决深度学习算法在处理细粒度纹理特征的矿石图像时准确率低，计算资源需求大且难以在移动端部署的问题，提出一种跨通道细粒度特征融合的轻量级矿石图像分类算法。首先，通过交替使用CNN与Transformer构建混合网络，以有效提取图像局部与全局信息；其次，引入跨通道细粒度特征融合模块作为特征融合器，采用通道分组和随机通道混洗的融合策略，增强矿石纹理信息的获取和保持细粒度特征的多样性；然后，利用多尺度轻量化自注意力模块降低模型参数，增强对不同尺度和空间位置的感知，确保训练的稳定性并避免过度拟合低级特征；最后，构建高效坐标注意力模块作为细粒度特征提取器，实现轻量化和高效率的特征提取。所提算法在Kaggle平台的Mineral Photos和Petrology Thin Section Data两个公开矿石图像数据集上分别取得了95.78%和94.77的分类准确率，相较于其他9种轻量级分类网络，如ShuffleNetV2、MobileNetV3、RegNet、ConvNeXtV2、LeViT、EdgeViTs、AFFNeT、EdgeNeXt和MViTV2，本文算法具有更少的参数(1.27M)、更低的FlOPs(269.81M)和更快的分类速度(219FPS)。

关键词：矿石图像分类 CNN Transformer 跨通道特征融合注意力机制

多尺度部分卷积混合空间注意力的高分遥感影像分类

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测绘科学 2024年第4期49卷 65-79页

作者：项梁吕伏冯永安辽宁工程技术大学软件学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学基础教学部辽宁葫芦岛125105

高分辨率遥感影像场景类别多且类间相似度高,针对已有的遥感分类模型在相似特征区分困难以及运行速度慢等问题,该文提出了一种基于多尺度与部分卷积的快速图像分类网络。首先,该方法通过不同核大小的普通卷积分别抽取不同尺度的目标特征... 详细信息

高分辨率遥感影像场景类别多且类间相似度高,针对已有的遥感分类模型在相似特征区分困难以及运行速度慢等问题,该文提出了一种基于多尺度与部分卷积的快速图像分类网络。首先,该方法通过不同核大小的普通卷积分别抽取不同尺度的目标特征,实现不同尺度特征的融合;其次,在空间注意力上添加带有权重的通道注意力分支,调整定位目标位置信息的通道权重,扩大了网络宽度,加强了定位重要目标显著性特征的能力;然后,将Inception网络中的3×3普通卷积替换为3×3部分卷积,构建多尺度部分卷积模块(MPCRes block),拓宽了ResNet block的宽度并且减小了模型参数量,提升了网络性能;最后,将MPCRes block与FasterNet block进行交叉堆叠,构建更深层次的网络,通过卷积与池化层不断进行下采样,直至将提取到的特征输入到Softmax分类器进行分类。在AID和VGoogle数据集上对该方法和其他基于深度学习的方法进行实验对比,结果表明,提出模型的参数量为18.61 M,FLOPs为2.58 G,在AID数据集两种不同比例训练样本下分类精度分别提高到97.35%和98.99%,在VGoogle数据集两种不同比例训练样本下分别提高到94.09%和97.21%,体现出该模型在遥感场景分类任务中更具有优势。

关键词：影像分类高分辨率遥感影像部分卷积多尺度特征混合空间注意力