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基于石墨烯的反馈微环谐振器传感特性研究

基于石墨烯的反馈微环谐振器传感特性研究

作者：刘章成河北科技师范学院

学位级别：硕士

微环谐振器因其体积小巧、高品质因子以及结构简易等特点,在传感领域得到了广泛应用。本文首先对现有的微环谐振器结构和材料进行优化并设计出新的微环谐振器结构来提高传感特性。此外,引入新的优化算法以减少手工调整环节,更快速准确... 详细信息

微环谐振器因其体积小巧、高品质因子以及结构简易等特点,在传感领域得到了广泛应用。本文首先对现有的微环谐振器结构和材料进行优化并设计出新的微环谐振器结构来提高传感特性。此外,引入新的优化算法以减少手工调整环节,更快速准确地确定新结构的最优设计参数。本研究的主要工作包括:首先,对微环谐振器的研究背景与现状进行了介绍,接着阐述了本文用到的研究方法,介绍了最常见的全通型和上传下载型微环谐振器的结构模型及其性能指标,为之后的设计与分析工作奠定了基础。其次,提出了基于石墨烯的反馈微环谐振器结构,分析了石墨烯覆盖长短对品质因子Q的影响,选取合适的石墨烯长度并覆盖在硅上,降低了波导的光传播损耗。建立了反馈微环谐振器模型,运用粒子群优化算法优化传输系数,并且分析了相关参数如微环半径、耦合系数等对微环谐振器的影响,选取最优参数,分析了基于石墨烯的反馈微环谐振器的传感特性,为进一步的研究提供了坚实的基础。再次,提出基于石墨烯的双反馈微环谐振器,通过传输矩阵法计算该结构的输出函数,利用COMSOL对新结构进行了仿真并输出了光场图,分析了反馈波长、传输系数、损耗因子对器件性能的影响,并通过选取适当长度的反馈波导实现了FSR的加倍,计算了双反馈微环谐振器的传感特性。最后,在双反馈微环谐振器的基础上进一步设计了基于石墨烯的三反馈微环谐振器,建立了该结构的数学模型,通过传输矩阵法利用MATLAB计算光强公式,利用COMSOL软件模拟了三反馈微环谐振器的输出光场,分析各参数对器件性能的影响,选取精确后的最优参数,得到了理想输出光谱图。该结构的传感特性,计算结果表明,三反馈微环谐振器比单反馈和双反馈微环谐振器具有更优的探测性能。

关键词：石墨烯反馈波导传输矩阵法粒子群算法微环谐振器

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地震动过程的时域降维建模

振动与冲击 2024年第6期43卷 311-319页

作者：阮鑫鑫刘章军姜云木信阳师范大学建筑与土木工程学院河南信阳464000 武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过... 详细信息

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过程的时域表达形式,通过引入随机函数的降维思想,实现了地震动过程的时域降维表达。同时,基于实测强震记录,给出了地震动时域降维模型的参数识别方法,进而获得模型中基本参数的确定性取值或概率分布。最后,通过地震动过程的降维模拟分析,并与实测强震记录的反应谱和傅里叶幅值谱对比分析。结果表明,地震动过程的时域降维模型具有良好的精度、收敛性和工程适用性,生成的代表性地震动时程能够反映地震动的自然变异性。

关键词：非平稳地震动时域表达降维建模参数识别自然变异性

上游干支流洪水相关性对下游洪水频率分布的影响——以鄱阳湖抚河为例

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1232-1240,I0028,I0029页

作者：江聪刘章君温天福江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室南昌330029 中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074 江西省水利科学院南昌330029

较大流域下游的洪水往往是由上游干支流洪水叠加形成,而上游洪水变量一般会存在一定的空间相关性。为揭示流域不同来源洪水相关性对下游洪水频率分布特征的影响,本文选取江西省抚河流域作为研究实例,通过广义回归模型构建下游洪水变量... 详细信息

较大流域下游的洪水往往是由上游干支流洪水叠加形成,而上游洪水变量一般会存在一定的空间相关性。为揭示流域不同来源洪水相关性对下游洪水频率分布特征的影响,本文选取江西省抚河流域作为研究实例,通过广义回归模型构建下游洪水变量对上游干支流洪水变量的条件分布,以此刻画上下游洪水变量之间的关系,然后基于二维Copula函数建立上游干支流洪水变量的联合概率分布,最后由全概率公式推导出下游洪水频率分布,在此基础上,进一步探讨上游洪水变量相关性对下游洪水频率分布特征的影响。结果表明,本文提出的洪水频率分布推导法对抚河李家渡站的洪水频率分布具有较好的拟合效果;上游洪水变量相关性是影响下游洪水频率分布的重要因素,具体来说,相关性的强度与尾部相关性对下游洪水频率分布的均值没有影响,但均对偏态系数C_(v)与峰度系数C_(s)等高阶统计特征有较为明显的影响,下游洪水频率分布的C_(v)值会随上游洪水变量相关性的增强呈现增加趋势,上尾相关性越强,C_(v)和C_(s)越大;流域上游洪水变量相关性强度及上尾相关性的增强都会导致下游极端洪水风险升高,此外,重现期较长的极端水文设计值对上游洪水变量相关性的变化更加敏感。

关键词：洪水频率分布洪水变量相关性全概率公式 Copula函数抚河

基于概率密度演化的大跨越导线铝部风振疲劳可靠度分析

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力学季刊 2024年第2期 543-554页

作者：汪峰洪磊刘章军黄金山三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室三峡大学土木与建筑学院武汉工程大学土木工程与建筑学院

为了掌握微风作用下大跨越架空输电导线铝股疲劳特性及其可靠度，提出了基于概率密度演化的大跨越输电导线铝部疲劳可靠度计算方法．首先建立了大跨越塔线体系有限元模型，研究了微风激振下导线悬挂点处振动位移时程，然后构建了导线节... 详细信息

为了掌握微风作用下大跨越架空输电导线铝股疲劳特性及其可靠度，提出了基于概率密度演化的大跨越输电导线铝部疲劳可靠度计算方法．首先建立了大跨越塔线体系有限元模型，研究了微风激振下导线悬挂点处振动位移时程，然后构建了导线节段有限元实体模型，以微风激振作用下导线位移时程为激励，研究了大跨越导线内外层铝股风振疲劳应力时程响应，最后采用概率密度演化方法，考虑线路风速风向概率分布，分析了大跨越导线疲劳可靠度，并与Miner线性累积损伤结果进行比较．结果表明：微风风速越大，大跨越导线振幅越大；微风作用下大跨越导线的外层铝股应力大于内层铝股，外层的钢股应力亦大于内层；大跨越导线运行年限越大，导线内外层铝股可靠度越小，但内层铝股可靠度大于外层铝股可靠度；基于Miner原理计算的铝股疲劳可靠度偏大，建议开展大跨越输电导线疲劳设计时考虑分层特性．

关键词：大跨越输电导线概率密度演化微风振动铝股应力疲劳可靠度

艳山姜挥发油调控NF-κB信号抑制LPS诱导的视网膜 Müller细胞炎症反应

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中药材 2022年第11期45卷 2708-2712页

作者：龙秋双甘诗泉刘章念陶玲沈祥春贵州医科大学/贵州省高等学校天然药物药理与成药性评价重点实验室贵州贵阳550025

目的:探索艳山姜挥发油对LPS诱导的视网膜Müller细胞炎症反应的保护作用及其作用机制。方法:采用LPS诱导视网膜Müller细胞发生炎症反应,给予低、高浓度艳山姜挥发油进行干预,分组为空白对照组、模型组、艳山姜挥发油低浓度组(1μg/L)... 详细信息

目的:探索艳山姜挥发油对LPS诱导的视网膜Müller细胞炎症反应的保护作用及其作用机制。方法:采用LPS诱导视网膜Müller细胞发生炎症反应,给予低、高浓度艳山姜挥发油进行干预,分组为空白对照组、模型组、艳山姜挥发油低浓度组(1μg/L)、艳山姜挥发油高浓度组(5μg/L)。Western Blot法、ELISA法检测Müller细胞中炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β的表达和分泌。Western Blot法检测NF-κB信号分子TLR4、IκBα、p-IκBα、P65、p-P65蛋白表达,IF法观察P65入核情况。进一步采用NF-κB特异性抑制剂PDTC处理Müller细胞后,检测IκBα、p-IκBα、P65、p-P65、TNF-α、IL-6、IL-1β蛋白表达。结果:艳山姜挥发油能抑制LPS诱导Müller细胞炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β的合成与释放,抑制IκBα、p-IκBα、P65、p-P65蛋白表达,改善炎症反应。采用NF-κB特异性抑制剂PDTC干预后可抑制上述蛋白表达,且艳山姜挥发油+PDTC组与PDTC组比较无明显差异。结论:艳山姜挥发油可抑制LPS诱导的大鼠视网膜Müller细胞炎症反应,其作用机制与NF-κB信号的激活相关。

关键词：艳山姜挥发油 Müller细胞 LPS 炎症反应 NF-κB

10.4~28 GHz的超宽带6位数字衰减器设计

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微电子学 2024年第1期54卷 85-91页

作者：郝欧亚刘章发北京交通大学电子信息工程学院北京100044

基于中芯国际40 nm CMOS工艺设计并实现了一种超宽带6位数字衰减器,其工作频率为10.4~28 GHz。该衰减器采用内嵌式开关型结构,6位衰减单元的设计采用T型、桥T型和π型三种拓扑结构。该6位衰减器可以实现0.5 dB的衰减步进,31.5 dB的动态... 详细信息

基于中芯国际40 nm CMOS工艺设计并实现了一种超宽带6位数字衰减器,其工作频率为10.4~28 GHz。该衰减器采用内嵌式开关型结构,6位衰减单元的设计采用T型、桥T型和π型三种拓扑结构。该6位衰减器可以实现0.5 dB的衰减步进,31.5 dB的动态衰减范围。采用大衰减量幅度补偿电路和高匹配特性的衰减位级联结构,衰减器在10.4~28 GHz的频段范围内具有平坦的64态衰减量,衰减器的整体前仿真插入损耗为1.73~2.08 dB,后仿真插入损耗为4.32~6.31 dB,64态的输入输出回波损耗均小于-10 dB。

关键词：衰减器 CMOS工艺超宽带内嵌式开关插入损耗

基于概率密度演化的输电塔-线体系抗风可靠性分析

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计算力学学报 2024年第3期41卷 409-414页

作者：谭淳元张文远刘章军武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

以三线两塔直线段输电塔-线体系为工程对象,应用有限元数值模拟,建立了基于概率密度演化的输电塔-线体系抗风可靠性分析方法。首先,应用谱表示-降维方法模拟结构脉动风场,生成风荷载的代表性样本集合。然后,结合概率密度演化理论,分析... 详细信息

以三线两塔直线段输电塔-线体系为工程对象,应用有限元数值模拟,建立了基于概率密度演化的输电塔-线体系抗风可靠性分析方法。首先,应用谱表示-降维方法模拟结构脉动风场,生成风荷载的代表性样本集合。然后,结合概率密度演化理论,分析了输电塔-线体系考虑气弹效应的随机动力反应。最后,应用等价极值思想构建了风荷载作用下输电塔-线体系失效准则,进而对输电塔-线体系的抗风可靠性进行精细化分析。本文结合谱表示-降维方法与概率密度演化理论,实现了仅用较少数量的代表性样本来精细地分析结构的抗风可靠性,为工程实践提供参考。

关键词：输电塔-线体系脉动风场谱表示-降维方法可靠性概率密度演化

创新生态系统视角下高校科研创新绩效提升的组态路径分析

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黑龙江高教研究 2024年第4期42卷 65-73页

作者：张爱琴刘章良中北大学山西太原030051

基于创新生态系统理论“主体-资源-环境”逻辑框架,以我国31个省份的高校为案例样本,运用fsQCA方法,分析高校创新生态系统要素与高校科研创新绩效的复杂因果关系。研究发现:一是单个高校创新生态系统要素并不构成高校科研创新绩效的必... 详细信息

基于创新生态系统理论“主体-资源-环境”逻辑框架,以我国31个省份的高校为案例样本,运用fsQCA方法,分析高校创新生态系统要素与高校科研创新绩效的复杂因果关系。研究发现:一是单个高校创新生态系统要素并不构成高校科研创新绩效的必要条件,需要与其他要素组合才能影响高校科研创新绩效;二是存在3条产生高校高科研创新绩效的组态路径,即基于内部创新环境支持的高校自主创新型、基于研发经费投入的产学研合作推动型、基于内部创新环境和创新资源的创新主体协同型;三是在其他要素一致的情况下,高校创新主体与产学研合作、高校创新主体与外部创新环境、产学研合作与外部创新环境之间存在替代关系,能够等效促进高校科研创新绩效的提升。

关键词：高校创新生态系统创新绩效组态分析

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基于高维重频特征的雷达辐射源识别方法

现代雷达 2024年第4期46卷 1-7页

作者：徐涛刘章孟郭福成国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

通过提取和利用雷达脉冲间隔高维特征,提出了一种基于决策树的雷达辐射源识别方法。将相邻脉冲间隔所构成的向量作为脉冲的高维特征,以增强不同雷达信号之间的可分性,再利用聚类方法提取脉冲列中的这种特征;然后将该特征构成特征向量,... 详细信息

通过提取和利用雷达脉冲间隔高维特征,提出了一种基于决策树的雷达辐射源识别方法。将相邻脉冲间隔所构成的向量作为脉冲的高维特征,以增强不同雷达信号之间的可分性,再利用聚类方法提取脉冲列中的这种特征;然后将该特征构成特征向量,以表现特征的整体性;随后基于该特征向量构建决策树分类模型;最后将学习到的模型用于未知雷达脉冲列的识别。仿真实验验证了新方法在不同数据量和数据噪声场景下相对于传统方法的显著优势。

关键词：脉冲重复间隔高维特征决策树雷达辐射源识别