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基于光功率放大离轴腔增强光谱技术的甲烷碳同位素测量

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光学学报 2024年第5期44卷 271-280页

作者：余润磬夏滑孙鹏帅庞涛吴边张志荣中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037

使用中心波长为1658.7 nm的可调谐半导体分布反馈式(DFB)激光器,基于离轴积分腔光谱(OA-ICOS)技术,对激光器调谐范围内的甲烷稳定碳同位素分子13CH4和12CH4的光谱进行同时测量。选取光纤耦合助推光放大器(BOA)实现激光器输出光功率的有... 详细信息

使用中心波长为1658.7 nm的可调谐半导体分布反馈式(DFB)激光器,基于离轴积分腔光谱(OA-ICOS)技术,对激光器调谐范围内的甲烷稳定碳同位素分子13CH4和12CH4的光谱进行同时测量。选取光纤耦合助推光放大器(BOA)实现激光器输出光功率的有效放大,在保证积分腔的模式噪声不变的情况下,提高了探测器的可探测光功率,显著增加了有效光程长度,进一步提高了测量结果的信噪比。最后,通过对体积分数为500×10^(-6)的CH4标准气体进行长时间测量,当平均时间达到663 s时,同位素δ(13C)的探测极限达到0.56‰。该技术可为大气环境下甲烷中碳稳定同位素的测量提供参考。

关键词：光谱学光功率放大器离轴积分腔输出光谱技术甲烷碳同位素

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公路路面常见病害及应对措施分析

交通科技与管理 2024年第13期 106-108页

作者：吴边乐山公路桥梁工程有限公司

城市化发展中，公路工程建设里程增加，路基路面安全问题备受关注。为保障公路通行安全，预防交通事故，应减少路面病害问题，保障公路路面施工质量。因此，文章结合公路路面常见病害，分析了公路路面病害原因，以及各类路面病害的预防... 详细信息

城市化发展中，公路工程建设里程增加，路基路面安全问题备受关注。为保障公路通行安全，预防交通事故，应减少路面病害问题，保障公路路面施工质量。因此，文章结合公路路面常见病害，分析了公路路面病害原因，以及各类路面病害的预防、治理技术，以提升公路路面工程的建设质量，促进公路交通事业健康发展。

关键词：公路路面常见病害施工安全

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高阶S拟合策略在耦合矩阵提取方法中的运用

西安电子科技大学学报 2024年

作者：谢晗宇吴边杨毅民赵雨桐程英鑫陈建忠苏涛西安电子科技大学人工智能学院西安电子科技大学电子工程学院

对测试或仿真得到的采样数据进行有理函数拟合是滤波器耦合矩阵提取方法的重要一步，针对拟合数据与采样数据在幅度值较小的传输零点附近偏差较大的问题，提出一种高阶传输系数(S21)拟合策略。该策略通过对采样的传输系数使用具有N阶(N... 详细信息

对测试或仿真得到的采样数据进行有理函数拟合是滤波器耦合矩阵提取方法的重要一步，针对拟合数据与采样数据在幅度值较小的传输零点附近偏差较大的问题，提出一种高阶传输系数(S21)拟合策略。该策略通过对采样的传输系数使用具有N阶(N为滤波器阶数)分子多项式的有理函数进行拟合以提高拟合准确度，从而准确定位传输零点。然后从N个拟合得到的传输零点中选取Nz个(Nz为实际滤波器的传输零点个数)有效传输零点重构传输系数的分子多项式，以保证提取的耦合矩阵的传输零点个数与实际滤波器相同。为验证效果，使用具有三个传输零点的九阶同轴滤波器对传统柯西方法、应用高阶传输系数拟合策略的柯西方法与基于模型的矢量拟合方法(MVF)进行试验，结果显示应用了该策略的柯西方法相较于传统柯西方法与MVF可以提高传输零点的拟合准确度。由于柯西方法对噪声的健壮性不高，最后结合柯西方法与MVF的步骤，提出一种通过矢量拟合定位S参数零点的耦合矩阵提取方法，该方法相较于MVF可以更加精确的拟合上S参数的零点，同时相较于柯西方法对噪声的抗性更好。

关键词：微波滤波器等效电路耦合矩阵提取柯西方法矢量拟合方法

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基于双楔形扫描镜的甲烷气体光谱成像方法

物理学报 2024年第11期73卷 145-154页

作者：王夏春张志荣蔡永军孙鹏帅庞涛夏滑吴边郭强中国科学技术大学研究生院科学岛分院合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室合肥230031 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室合肥230037 国家管网集团科学技术研究总院分公司廊坊065000

随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对... 详细信息

随着我国油气管道铺设数量的增加,对管道的维护工作也需予以更多的重视.目前,在油气输送站场内,主要采用人工巡检、对射式和云台式检测设备来检测天然气泄漏.但是这些方法存在响应度差、检测区域受限、泄漏点定位较慢等问题.为了满足对油气管道泄漏实时监测和快速定位的需求,本文设计了一种快速、精确控制的双楔形扫描镜系统,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术,使得气体测量由原来的点测量转换为面测量.通过反解迭代优化算法,控制楔形镜的转角获得高效均匀的光束扫描轨迹,并将激光束的偏转方向及检测位置与对应的甲烷浓度信息相融合,构建了包含有位置信息的甲烷浓度数据,实现甲烷气体的光谱成像.实验中为了定量验证测量准确度及空间分辨率,通过标准气袋模拟甲烷泄漏分布,结果表明系统的成像浓度检测限小于500 ppm·m(1 ppm=10^(–6)),位置分辨率小于6 cm.同时该方法可以依据油气站场的测量距离调节扫描步进节点,从而实现成像分辨率的可调节,该成像方法为精确定位甲烷气体泄漏提供了新的思路.

关键词：激光吸收光谱甲烷气体检测双楔形扫描镜气体成像

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中部安装减振装置对列车垂向振动影响研究

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第1期 134-139页

作者：吴边王思源武汉地铁运营有限公司湖北武汉430030

为了研究车体中部安装减振装置对列车垂向振动的影响规律,建立了车辆系统刚柔耦合数学模型,获得了车体各个位置的加速度频响函数表达式,结合垂向不平顺轨道谱和舒适度滤波函数,计算了车体舒适性指标。研究了有无减振装置、不同运行速度... 详细信息

为了研究车体中部安装减振装置对列车垂向振动的影响规律,建立了车辆系统刚柔耦合数学模型,获得了车体各个位置的加速度频响函数表达式,结合垂向不平顺轨道谱和舒适度滤波函数,计算了车体舒适性指标。研究了有无减振装置、不同运行速度、不同车体垂弯频率对车辆垂向振动的影响规律。结果表明:车体中部安装减振装置提高了车体的弹性模态频率,车体一阶垂弯频率从10.3 Hz提高到了11.1 Hz。车体中部乘坐舒适性提升40.9%,车体一位端乘坐舒适性提升17.7%,车体二位端乘坐舒适性提升14.8%。车体的垂弯频率对车体垂向振动有较大的影响,垂弯频率大于10 Hz后,车体舒适度指标趋于稳定,当车体垂弯频率在8.5~11 Hz时,安装减振装置有较好的减振效果。

关键词：列车被动减振几何滤波效应舒适度指标加速度频响函数

单孔和小三孔腹腔镜袖状胃切除术治疗肥胖症的临床疗效

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中华消化外科杂志 2024年第8期23卷 1057-1064页

作者：周福庆唐欣刘阳陈文辉吴边王存川董志勇暨南大学附属第一医院胃肠外科、减重中心广州510630 云南省第一人民医院普外二科、昆明理工大学附属医院普外二科昆明650032

目的探讨单孔和小三孔腹腔镜袖状胃切除术(LSG)治疗肥胖症的临床疗效.方法采用倾向评分匹配及回顾性队列研究方法.收集中国肥胖代谢外科数据库2016年7月至2023年12月暨南大学附属第一医院收治的364例肥胖症患者的临床资料;男79例,女285... 详细信息

目的探讨单孔和小三孔腹腔镜袖状胃切除术(LSG)治疗肥胖症的临床疗效.方法采用倾向评分匹配及回顾性队列研究方法.收集中国肥胖代谢外科数据库2016年7月至2023年12月暨南大学附属第一医院收治的364例肥胖症患者的临床资料;男79例,女285例;年龄为(31±9)岁.364例患者中,67例行单孔LSG,设为单孔组,297例行小三孔LSG,设为小三孔组.倾向评分匹配选用1:1最近邻匹配法,卡钳值设定为0.1.正态分布的计量资料以(x)±s表示,组间比较采用t检验.偏态分布的计量资料以M(Q1,Q3)表示,组间比较采用秩和检验.计数资料以绝对数表示,组间比较采用x2检验或Fisher确切概率法.结果(1)倾向评分匹配情况及匹配后两组患者一般资料比较.364例患者中,126例配对成功,其中单孔组和小三孔组各63例.倾向评分匹配后,消除性别、体质量、体质量指数(BMI)、腰围、腰臀比因素混杂偏倚,具有可比性.(2)术中和术后情况.两组患者均顺利完成LSG,倾向评分匹配后单孔组63例患者手术时间为101(90,120)min,术中出血量为10(10,10)mL,术后止痛药使用次数为1.0(1.0,2.5)次,术后止吐药使用次数为3.0(1.0,5.0)次,术后住院时间为4(3,5)d,总住院时间为7(5,8)d,手术费用为4.1(3.5,4.3)万元,总住院费用为(6.4±0.8)万元;小三孔组63例患者手术时间为100(90,120)min,术中出血量为10(10,15)mL,术后止痛药使用次数为2.0(1.0,4.0)次,术后止吐药使用次数为4.0(3.0,5.0)次,术后住院时间为3(3,4)d,总住院时间为5(5,6)d,手术费用为3.2(2.8,4.2)万元,总住院费用为(5.8±0.8)万元;两组患者术后止吐药使用次数、术后住院时间、总住院时间、总住院费用比较,差异均有统计学意义(Z=-2.39、-3.93、-3.03,t=4.04,P0.05).(3)随访情况.364例患者中,195例完成术后1个月随访,其中单孔组和小三孔组分别为25例和170例,无患者发生胃漏、感染、切口疝等并发症.两组患者手术切口均恢复良好.倾向评分匹配后,单孔组24例患者BMI变化(ΔBMI)、总体质量减轻百分比(%TWL)、多余体质量减少百分比(%EWL)分别为(3.7±1.4)kg/m^(2)、11.0%±3.0%、52.6%±30.0%;小三孔组40例患者上述指标分别为(4.1±1.3)kg/m^(2)、11.1%±2.8%、41.8%±19.1%.术后12个月,单孔组和小三孔组完成随访患者例数分别为21例和131例,倾向评分匹配后,单孔组20例患者ΔBMI、%TWL、%EWL分别为(8.7±4.1)kg/m^(2)、26.2%±9.8%、130.0%±45.1%;小三孔组36例患者上述指标分别为(9.8±4.0)kg/m^(2)、27.2%±8.7%、107.1%±40.7%.结论单孔和小三孔LSG用于治疗肥胖症均可取得满意的短期效果.

关键词：肥胖症腹腔镜袖状胃切除术单孔腹腔镜小三孔腹腔镜倾向评分匹配

基于波长调制光谱非线性特征的气体浓度宽量程检测方法

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中国激光 2024年第5期51卷 206-212页

作者：王前进孙鹏帅张志荣蔡永军黄文彪庞涛夏滑吴边中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 国家管网集团科学技术研究总院河北廊坊065000

针对石油化工、煤矿安全等领域对气体浓度宽量程检测的需求,对波长调制光谱检测气体浓度时的非线性特征进行了研究,提出仅用波长调制方法实现气体浓度的宽动态范围测量。该方法根据激光吸收光谱技术原理,对吸收项及其泰勒展开式进行分析... 详细信息

针对石油化工、煤矿安全等领域对气体浓度宽量程检测的需求,对波长调制光谱检测气体浓度时的非线性特征进行了研究,提出仅用波长调制方法实现气体浓度的宽动态范围测量。该方法根据激光吸收光谱技术原理,对吸收项及其泰勒展开式进行分析,在小吸收度时采用线性近似,在大吸收度时采用三次多项式近似。并且使用甲烷气体(CH_(4))作为实验对象,搭建了CH_(4)检测系统,验证了该方法在气体浓度宽量程检测方面的可行性。经过实验验证,该方法能够实现4个数量级大跨度范围(1.5×10^(-6)~10000×10^(-6))的CH_(4)检测。对阈值为1000×10^(-6)(在3 m有效光程下吸收度为0.0236)以下和以上的气体体积分数分别进行检测,反演浓度和标准浓度之间均表现出良好的相关性,拟合优度均大于0.999。另外,在吸收度大于0.0236的范围内,该方法的最大测量相对误差为0.93%,绝对误差为-92.1×10^(-6)。为了验证其稳定性,对体积分数为5000×10^(-6)(吸收度为0.118)的CH_(4)进行长时间测量,并统计其反演浓度的高斯分布,经过计算得到其半峰半宽为15.9×10^(-6)。实验证明该方法突破了传统波长调制光谱只能测量低浓度的局限,在宽量程检测中获得了良好的检测结果,为气体浓度宽量程检测提供了一种新思路,同时也大大拓宽了波长调制光谱的应用范围。

关键词：光谱学波长调制光谱非线性特征甲烷气体(CH_(4)) 宽量程检测

基于结构信息的MHET降解酶挖掘及温和温度下的酶级联塑料降解

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生物工程学报 2024年第3期40卷 773-785页

作者：刘欣悦耿文超孙瑨原陈泽华崔颖璐吴边中国科学技术大学生命科学与医学部安徽合肥230027 中国科学院微生物研究所、微生物资源前期开发国家重点实验室、中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室北京100101 南开大学化学学院天津300071 中国科学院天津工业生物技术研究所、中国科学院系统微生物工程重点实验室天津300308

聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)的不规范使用和处置造成了严重的生态污染。酶法降解是一种环境友好的解决PET污染的方法。对苯二甲酸单(2-羟乙基)酯[mono(2-hydroxyethyl)terephthalate,MHET]是PET降解过程中的... 详细信息

聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)的不规范使用和处置造成了严重的生态污染。酶法降解是一种环境友好的解决PET污染的方法。对苯二甲酸单(2-羟乙基)酯[mono(2-hydroxyethyl)terephthalate,MHET]是PET降解过程中的具有竞争性抑制效果的中间产物,可由MHET降解酶催化水解。本研究采用生物信息学方法,结合序列和结构信息,发现了一种MHET水解酶,BurkMHETase。酶学性质研究表明该酶的最适pH和最适温度分别为7.5和40℃,在pH 7.5−10.0、30−45℃条件下相对稳定;以MHET为底物测定动力学参数kcat为(24.2±0.5)s^(-1),Km为(1.8±0.2)μmol/L,具有与目前最高效的IsMHETase相似的kcat值和更高的底物亲和力。BurkMHETase与PET降解酶IsPETase联用能够改善PET薄膜的降解效果。结构分析和突变实验表明,BurkMHETase可能已经进化出特定的结构特征来催化MHET的水解。对于MHET降解酶,在495位为芳香族氨基酸以及活性部位或远端氨基酸间的协同相互作用对于MHET水解活性似乎是必需的。因此,BurkMHETase有潜力应用于PET双酶降解系统,而所使用的生物信息学方法可以用来高效挖掘新的MHET降解酶。

关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料生物降解酶挖掘丝氨酸水解酶

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基于标定直接吸收光谱方法的近红外乙烯检测

中国激光 2024年第8期51卷 267-274页

作者：王前进孙鹏帅张志荣蔡永军黄文彪庞涛夏滑吴边中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 国家管网集团科学技术研究总院分公司河北廊坊065000

实现乙烯气体(C_(2)H_(4))实时在线精确检测对石油化工、煤矿等行业安全具有重要意义,但是C_(2)H_(4)在近红外波段的谱线强度信息不明确,具有谱带吸收特征,且与CH4有明显的混叠干扰,因此对其浓度进行精确检测是目前激光吸收光谱测量面... 详细信息

实现乙烯气体(C_(2)H_(4))实时在线精确检测对石油化工、煤矿等行业安全具有重要意义,但是C_(2)H_(4)在近红外波段的谱线强度信息不明确,具有谱带吸收特征,且与CH4有明显的混叠干扰,因此对其浓度进行精确检测是目前激光吸收光谱测量面临的共性技术难题。将波长调制光谱中的标定方法与直接吸收光谱相结合,提出了一种适用于C_(2)H_(4)气体检测的标定直接吸收光谱法(CDAS)。该方法不需要激光吸收光谱反演过程中的确切谱线强度信息,并克服了波长调制光谱在测量过程中出现的非线性效应。为了避免特定工况(如煤矿)中CH_(4)的干扰,实验装置采用了高精度压强控制系统,并且在100 mbar(1 bar=105 Pa)稳定压强下实现了CH_(4)和C_(2)H_(4)混叠光谱的分离。实验过程中对1626 nm附近的CH_(4)和C_(2)H_(4)仿真和实测吸收光谱进行了分析,确定了C2H4的标定光谱范围,进而验证了该方法在体积分数低于100×10^(-6)的范围内,对C2H4气体的检测误差不超过-1.47×10^(-6),并且测量体积分数与标准体积分数之间的线性拟合优度达到了0.999。对体积分数为10×10^(-6)的C2H4直接吸收光谱进行分析,以1倍信噪比对应的浓度作为检测下限进行等效计算,得到检测下限为1.38×10^(-6)。在Allan方差分析中,积分时间为77 s时检测精度达到了0.04×10^(-6)。以上实验结果充分说明了标定直接吸收光谱法能够在近红外波段实现C2H4的精确检测,并为此类气体的检测提供了一种新思路。

关键词：光谱学乙烯气体(C_(2)H_(4)) 近红外光谱谱带吸收标定直接吸收光谱高精度压强控制