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不同层结条件下海浪生湍流混合特征分析及其对上层海洋的影响

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 437-451页

作者：庄展鹏袁业立自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 崂山实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061

上层海洋混合过程的动力学研究和数值模拟一直是海洋和气象学家关注的重点之一,其中上层海洋垂向混合参数化方案的不准确直接影响海洋模式的模拟效果。风生海浪对海气相互作用以及上层海洋的内部混合都起到极为重要的作用。本文基于包... 详细信息

上层海洋混合过程的动力学研究和数值模拟一直是海洋和气象学家关注的重点之一,其中上层海洋垂向混合参数化方案的不准确直接影响海洋模式的模拟效果。风生海浪对海气相互作用以及上层海洋的内部混合都起到极为重要的作用。本文基于包含垂向层结效应的海浪生湍流混合系数理论模型,开展不同层结条件下海浪生湍流混合系数的分布变化特征分析。构建了一维理想解析实验和准全球算例,结果表明,在100 m以浅的上层海洋中,混合层深度与上述混合系数呈现较为显著的负相关关系,当跃层或混合层深度较大时能够显著增强垂向混合过程,进而使表层暖水下降至更深的位置,加深混合层深度模拟结果。主要原因是由于深跃层条件下表层的层结效应较弱,因而对混合的抑制作用较小。此外,在准全球算例中海浪生湍流混合方案可显著提高海洋环流模式对上层海洋温度结构的模拟能力,模式对跃层处WOA13实测数据的模拟精度最高可提升60%以上。

关键词：海浪生湍流混合垂向层结条件海洋环流数值模拟跃层深度

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大肠杆菌感染奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺组织致其线粒体损伤的机制研究

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畜牧兽医学报 2024年第2期55卷 822-833页

作者：庄翠翠韩博山西农业大学动物医学学院晋中030801 中国农业大学动物医学院北京100193

旨在探究大肠杆菌(Escherichia coli,***)感染奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺组织致其线粒体损伤的机制。本试验以奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺为研究对象,按试验要求分别随机分成3组:空白对照(Control)组、大肠杆菌(***)组和脂多糖(lipopol... 详细信息

旨在探究大肠杆菌(Escherichia coli,***)感染奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺组织致其线粒体损伤的机制。本试验以奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺为研究对象,按试验要求分别随机分成3组:空白对照(Control)组、大肠杆菌(***)组和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)组。Control组奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺未被***感染;***组奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺被感染复数为5或106 CFU的***感染6或24 h,LPS组奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺经1μg·mL^(-1)或20 mg·kg^(-1)体重LPS处理6或24 h,奶牛乳腺上皮细胞每组3个重复,小鼠乳腺每组6只小鼠。结果表明:1)奶牛乳腺上皮细胞胞浆中角18蛋白被染成绿色且均匀分布在细胞浆内,细胞核被DAPI染成蓝色。2)正常培养的奶牛乳腺上皮细胞内线粒体结构完整,细胞连接紧密;经***感染的奶牛乳腺上皮细胞细胞间隙增大,线粒体肿胀,线粒体嵴缺失且部分模糊消失。3)***感染或LPS处理使小鼠乳腺腺泡内出现中性粒细胞,且使奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺线粒体能量代谢(D(520 nm)吸光值、ATP的含量、线粒体电子传递链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ活性降低)、线粒体的融合与分裂(Drp1、Fis1、Mfn1、Mfn 2和OPA 1 mRNA表达减少)和线粒体的生物发生(PGC-1α、NRF1、TFAM和D-Loop的基因表达下降)极显著降低(P<0.05,P<0.01)。上述研究表明,***感染主要通过LPS造成奶牛乳腺上皮细胞和小鼠乳腺线粒体能量代谢紊乱、抑制线粒体分裂与融合以及减少线粒体的生物发生,进而造成线粒体损伤,最终导致乳腺炎的发生。因此,确认***感染是通过诱导线粒体损伤造成奶牛乳腺炎,且线粒体损伤可能是造成乳腺损伤的重要原因之一。

关键词：奶牛乳腺炎大肠杆菌线粒体奶牛乳腺上皮细胞小鼠乳腺

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不同形状液滴撞击固壁的动力学特性研究

中国科学:物理学力学天文学 2024年

作者：李阳庄启亮王伯福上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学力学与工程科学学院

液滴撞击壁面广泛存在于喷墨打印、喷涂、叶轮机械等工业应用中,相关研究具有重要的科学和应用价值.本文采用数值模拟方法研究了不同形状液滴撞击亲水/超疏水壁面的动力学特性.研究表明,液滴撞击亲水壁面时,不同的初始形状条件下液滴撞... 详细信息

液滴撞击壁面广泛存在于喷墨打印、喷涂、叶轮机械等工业应用中,相关研究具有重要的科学和应用价值.本文采用数值模拟方法研究了不同形状液滴撞击亲水/超疏水壁面的动力学特性.研究表明,液滴撞击亲水壁面时,不同的初始形状条件下液滴撞击后都经历了铺展过程,形状的不同致使在壁面上的液滴边缘处形成的颈部射流形状有所差异,铺展过程后半阶段与初始形状无关.液滴撞击超疏水壁面时,不同初始形状和不同韦伯数(We)情况下,液滴在冲击过程中都经历铺展-回缩-反弹的形态变化;液滴对壁面形成的冲击力演化均有两个明显的峰值,这两个峰值分别由液滴的惯性冲击和液滴回缩阶段中形成的沃辛顿射流产生;不同韦伯数(We)情况下,相同形状的液滴冲击力演化规律一致;相同韦伯数(We)情况下,液滴形状越扁平,惯性冲击力峰值也越大,且达到峰值的时间越短.

关键词：液滴撞击壁面形状动力学

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环境目标约束下的产业高质量发展研究

工程管理科技前沿 2024年第3期43卷 83-89页

作者：庄羽杨水利西安理工大学经济与管理学院陕西西安710054

在运用熵值法构建产业高质量发展指数的基础上,本文使用2003—2021年的地级市面板数据,采用双重差分法识别环境目标约束对产业高质量发展的作用。研究发现,环境目标约束对产业高质量发展具有显著促进作用,这一结论在平行趋势检验、排除... 详细信息

在运用熵值法构建产业高质量发展指数的基础上,本文使用2003—2021年的地级市面板数据,采用双重差分法识别环境目标约束对产业高质量发展的作用。研究发现,环境目标约束对产业高质量发展具有显著促进作用,这一结论在平行趋势检验、排除相关政策干扰、使用同一个省内地级市数量和河流密度作为工具变量进行内生性分析等稳健性检验后仍然成立。机制分析发现,环境目标约束下,环境规制的增强和财政科研支出的增加推动了产业高质量发展。进一步进行异质性分析发现,环境目标约束主要对东部和西部城市的产业高质量发展具有显著正向影响。本研究为产业高质量发展及其相关政策制定提供了支持和参考。

关键词：环境目标约束产业高质量发展环境规制财政科研支出双重差分法

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陈淳的理气观研究

陈淳的理气观研究

作者：庄怡悦南昌大学

学位级别：硕士

陈淳是朱熹的晚年高弟,他对朱熹学说“多所发明”,既有缕清朱熹的学说,使其明白;也有挖掘朱熹思想,使其深刻;还有发朱熹思想所未发,有所创造。陈淳在有选择地继承和发展朱熹哲学思想的基础上建构了一个较完整的理气观体系。第一,陈淳的... 详细信息

陈淳是朱熹的晚年高弟,他对朱熹学说“多所发明”,既有缕清朱熹的学说,使其明白;也有挖掘朱熹思想,使其深刻;还有发朱熹思想所未发,有所创造。陈淳在有选择地继承和发展朱熹哲学思想的基础上建构了一个较完整的理气观体系。第一,陈淳的理气观深受北宋以来形上学发展的影响,尤其受到朱熹理气思想的影响。陈淳本人思想发展历程则可分为转向朱学,首次问学探寻“根原”,二次问学专致工夫及晚年思想成熟四个阶段。第二,陈淳的“理”概念,从横向看,有四个面向,即能然、应然、自然、必然;从纵向看,陈淳以理一分殊式思维,对“理”进行了两个层级划分,即事事物物中的理与太极浑沦极至之理。第三,陈淳的“气”概念,主要以气为人物有形质之实的必要条件,且气的流行是生生式的;气有不同的属性,不同的气类脉络;并以气的屈伸运动来解释自然现象。第四,陈淳所讲理气关系,主要思想是理不离气,理气不分先后。陈淳从形而下的层面来说明理气关系,认为理不离气,理在气中主宰气,气则为理的载体。较之朱熹,陈淳更强调理气不能截然分开,不可分先后。

关键词：陈淳朱熹理气理气关系论

VD3抑制LPS诱导牛ISCs与类器官的异常增殖与迁移

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VD3抑制LPS诱导牛ISCs与类器官的异常增殖与迁移

作者：庄玉洁河南农业大学

学位级别：硕士

肠道干细胞（Intestinal stem cells,ISCs）的增殖和迁移能力与肠道功能完整性和自我更新密切相关,病原体、毒素以及肠道菌群失调等都会影响其正常功能,严重影响家畜的健康。当ISCs遇到炎性介质,可激活多种信号转导系统,引起炎症反应,... 详细信息

肠道干细胞（Intestinal stem cells,ISCs）的增殖和迁移能力与肠道功能完整性和自我更新密切相关,病原体、毒素以及肠道菌群失调等都会影响其正常功能,严重影响家畜的健康。当ISCs遇到炎性介质,可激活多种信号转导系统,引起炎症反应,破坏其修改能力。Wnt/β-catenin信号通路就是肠干细胞增殖的关键信号通路,参与肠稳态形成。VD具有抗炎、抗氧化、抗病毒等生物活性,同时也参与Wnt/β-catenin信号通路调节。但是在炎性状态下,VD抗炎性与Wnt/β-catenin信号在肠道修复互作关系不清楚。本研究用LPS诱导牛空肠隐窝干细胞与类器官,构建炎性模型,研究VD3与Wnt/β-catenin互作机制,探讨VD3在影响ISCs迁移和增殖能力是否与Wnt/β-catenin信号通路相关。研究内容如下:（1）牛肠类器官及其隐窝干细胞的分离培养本试验分离培养胎牛空肠,得到空肠类器官,形态上具有肠上皮组织结构;并从牛空肠类器官分离培养获得隐窝干细胞,用免疫荧光染色鉴定牛空肠干细胞标记物Lgr5+表达呈阳性,后续试验建立理想的体外模型。（2）LPS对牛肠道隐窝干细胞增殖与迁移的影响不同浓度LPS处理牛肠道隐窝干细胞24 h,收集细胞,CCK-8检测细胞活性,RT-q PCR、Western blot等方法检测相关主要炎性因子和蛋白的表达水平,细胞增殖和迁移能力。结果显示10μg/m L LPS显著影响细胞活力,并且诱导细胞24 h,TNF-α、IL-1β、IL-6等炎性因子显著上调（P<0.05）;Ki67、PCNA、Occludin、Claudin-1、Claudin-3、N-Cad等增殖与紧密连接基因水平升高（P<0.05）;细胞迁移能力增加;LPS为100μg/m L时迁移受到抑制。因此用浓度为10μg/m L的LPS诱导24 h构建炎性模型。（3）VD3对LPS刺激后ISCs增殖与迁移的影响探究VD3对ISCs炎症模型的影响。用不同浓度VD3试验,检测炎症相关基因、紧密连接和增殖相关基因变化。结果显示VD3浓度≥100 n M时会显著降低细胞活力,选用50 n M VD3作为治疗浓度进行下面实验。结果表明:加入VD3后可以显著降低TNF-α、IL-1β、IL-6,减少Ki67、PCNA、Occludin、Claudin-1、Claudin-3、N-Cad表达;VD3抑制细胞迁移。表明VD3可缓解LPS诱导的牛空肠干细胞炎症反应,修复干细胞异常增殖与迁移。（4）VD3对ISCs炎症模型转录组研究进一步探讨VD3对ISCs作用,通过转录组测序,筛选与发育、疾病、治疗等过程关键基因。结果得知:LPS处理组与对照组相比,有247个差异基因,其中上调基因209个,有下调基因38个,主要富集在癌症、细胞因子受体互作通路、PI3K-Akt信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等。LPS+VD组与LPS组相比有453个差异基因,其中上调基因有194个,下调基因有259个,也富集在同样信号通路。表明VD能显著降低相关基因的表达,并筛选出4个迁移相关基因进行验证。（5）VD3对LPS刺激后ISCs Wnt/β-catenin信号通路的影响为了探究VD3对ISCs炎性状态下Wnt/β-catenin通路的比变化。借助Wnt/β-catenin信号通路抑制剂IWR-1,检测炎症、增殖、紧密连接蛋白、Wnt/β-catenin通路相关基因的表达。通过CCK8检测IWR-1对干细胞活力的影响,IWR-1浓度到8μM时细胞活力显著降低。试验结果可知,LPS激活Wnt/β-catenin信号通路,VD3则抑制LPS抑制ISCs的Wnt/β-catenin信号通路的激活,降低相关基因与蛋白的表达;同时减少促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的分泌和抑制紧密连接蛋白相关基因m RNA与蛋白表达。由迁移试验可知,抑制Wnt/β-catenin信号通路可以抑制细胞异常迁移。可见VD3经Wnt/β-catenin信号通路缓解细胞炎症,改善细胞异常增殖与迁移。（6）VD3对LPS刺激后类器官Wnt/β-catenin信号通路的影响为了探究VD3对LPS刺激后牛肠道类器官的影响。分别在分子和蛋白水平检测了炎症、增殖、紧密连接蛋白、Wnt/β-catenin通路相关基因的表达。结果表明:VD3抑制Wnt/β-catenin通路相关m RNA与蛋白的表达;减少TNF-α、IL-1β、IL-6的产生;抑制Ki67蛋白异常表达。LPS组类器官面积极显著增大,VD3在一定程度上抑制类器官异常增殖;使用Wnt/β-catenin信号通路抑制剂IWR-1,类器官与对照组相比并无显著性差异。由此可知抑制Wnt/β-cate

关键词：牛空肠干细胞牛空肠类器官 LPS VD3 Wnt/β-catenin信号通路增殖迁移

博斯腾湖流域溶解性有机物组成及对温室气体排放的作用机制

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博斯腾湖流域溶解性有机物组成及对温室气体排放的作用机制

作者：庄奔太原师范学院

学位级别：硕士

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H13钢激光熔覆表面强化抗磨蚀性能研究

H13钢激光熔覆表面强化抗磨蚀性能研究

作者：庄靖宇东北电力大学

学位级别：硕士

在工业生产领域,铝制品由于具有密度小、质量轻和性能好等优点而被广泛应用。在实际生产中,铝制产品的制造方法主要是压铸铸造,但是高温状态下的熔融铝液具有很强的腐蚀性能,能够对模具表面造成腐蚀,使得模具表面出现腐蚀坑造成模具破... 详细信息

在工业生产领域,铝制品由于具有密度小、质量轻和性能好等优点而被广泛应用。在实际生产中,铝制产品的制造方法主要是压铸铸造,但是高温状态下的熔融铝液具有很强的腐蚀性能,能够对模具表面造成腐蚀,使得模具表面出现腐蚀坑造成模具破坏失效。模具的失效不但提升了企业的制造成本,更会带来环境的铝液污染。模具表面的强化改性技术可以有效的提升模具耐高温铝液腐蚀的能力,而其中的激光熔覆技术更是凭借其效率高、熔覆涂层质量好、热影响区域小等优点被广泛应用在模具表面强化行业。此次课题研究旨在H13钢表面利用激光熔覆技术制备Co6合金金属粉末熔覆涂层、T400合金金属粉末熔覆涂层与Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层并对金属熔覆涂层的微观组织形貌、表面显微硬度、耐腐蚀性能和表面耐高温摩擦磨损性能进行测试分析,并与H13钢做对比,研究了3种金属熔覆涂层的耐高温磨蚀性能。实验结果表明:3种金属熔覆涂层与H13钢基体之间均发生了良好的冶金结合,激光熔覆的区域均可以划分为金属熔覆区域、热影响区域和基体区域。Co6合金金属粉末熔覆涂层的晶体类型主要是枝状晶体和柱状晶体,主要的强化机制是弥散强化和固溶强化;T400合金金属粉末熔覆涂层的晶体类型主要是网状晶体,主要的强化机制是弥散强化和固溶强化;Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层的晶粒类型主要是柱状晶体和网状晶体,内部未熔化的硬质WC颗粒的沉积和弥散强化、固溶强化是涂层的主要强化机制。在对3种金属熔覆涂层表面性能的测试中,通过表面显微硬度测试,得出表面显微硬度平均值大小关系为:T400合金金属粉末熔覆涂层>Co6合金金属粉末熔覆涂层>Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层>H13钢;通过高温摩擦磨损性能测试,得出表面耐高温摩擦磨损性能的大小关系为:T400合金金属粉末熔覆涂层>Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层>Co6合金金属粉末熔覆涂层>H13钢;通过电化学腐蚀测试,得出耐腐蚀性能大小关系为:Co6合金金属粉末熔覆涂层>Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层>T400合金金属粉末熔覆涂层>H13钢。根据表面性能的测试结果,相比于H13钢基体,3种金属熔覆涂层的表面显微硬度、耐高温摩擦磨损性能和耐腐蚀性能均有较大程度的提升。3种金属熔覆涂层经过700℃-16h的高温熔融铝液的腐蚀,表面的腐蚀状态均不如H13钢表面腐蚀的严重。在3种金属熔覆涂层中,Si元素延缓了高温铝液对涂层的腐蚀速率。同时对于Co基类合金(Co6和T400)金属粉末熔覆涂层中,稳定存在的γ-Co相和碳化物对涂层的耐腐蚀性能进行了强化,延缓了高温铝液对金属涂层的侵蚀,提升了涂层的耐高温腐蚀性能。在Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层中,稳定存在的Ni相和很难被溶解的硬质WC颗粒,阻碍了铝液对熔覆涂层的侵蚀,提升了金属熔覆涂层的耐高温腐蚀性能。综合实验结果和企业生产的实际要求,最终采用T400合金金属粉末做为H13钢表面强化的首选材料,理由如下:本次采用的Ni基30WC合金金属粉末价格昂贵,在批量生产的前提下无法满足企业生产低成本的要求;在H13钢进行生产作业的过程中,主要受到高温铝液的不间断的冲刷作用,所以在金属涂层满足表面耐高温腐蚀性能的前提下,对表面耐高温摩擦磨损性能也具有很高的要求,而Ni基30WC合金金属粉末熔覆涂层的耐高温摩擦磨损性能弱于T400合金金属粉末涂层。对于Co6合金金属粉末熔覆涂层,其耐高温摩擦磨损性能和耐高温腐蚀性能均弱于T400合金金属粉末熔覆涂层。

关键词：激光熔覆微观组织表面性能铝液腐蚀 H13钢

掺铒相移光纤光栅制造误差仿真分析及传感应用研究

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掺铒相移光纤光栅制造误差仿真分析及传感应用研究

作者：庄羽齐鲁工业大学

学位级别：硕士

光纤激光技术于上世纪80年代末提出,在通信、传感、医疗和工业生产等领域已得到了广泛应用。随着光敏性有源光纤制造技术和特种光纤光栅刻写工艺的不断进步,直接在有源光纤上刻写光纤光栅,构成短腔单纵模激光器的方案获得了显著发展。其... 详细信息

光纤激光技术于上世纪80年代末提出,在通信、传感、医疗和工业生产等领域已得到了广泛应用。随着光敏性有源光纤制造技术和特种光纤光栅刻写工艺的不断进步,直接在有源光纤上刻写光纤光栅,构成短腔单纵模激光器的方案获得了显著发展。其中,分布反馈光纤激光器是将π相移光栅直接写入有源光纤,构成分布反馈谐振腔,具有本征单纵模、窄线宽、低噪声、振弦结构环境敏感性高等优点,被广泛用作超窄线宽激光种子光或高灵敏的光纤激光传感元件。有源相移光纤光栅是分布反馈光纤激光器的核心器件,同时承担了分布反馈腔和增益介质的作用,其周期一致性、折射率调制量一致性和相移量准确性直接影响到分布反馈光纤激光器的激光性能。因此,有源相移光纤光栅制作技术决定了分布反馈光纤激光器的实际应用价值。充分研究有源相移光纤光栅的制作工艺,对于实现分布反馈光纤激光器的推广应用至关重要。本文详细介绍了掺铒相移光纤光栅的制造工艺,根据扫描曝光结合动态相位掩膜板法工艺特点,对可能存在的光栅结构误差进行了分析归纳,并建立耦合模理论模型对误差存在的影响进行了仿真分析,利用掺铒相移光纤光栅热致啁啾效应提出了强度解调型光纤热线传感技术。主要工作如下:(1)分析了扫描曝光结合动态掩膜板法制作工艺中,光栅结构误差产生机理。搭建了扫描曝光结合动态相位掩膜板法的光纤光栅制作系统,并详细地介绍了该系统制作掺铒相移光纤光栅的过程。根据该系统在实际批量制作掺铒相移光纤光栅中出现的成品率不稳定情况,分析提出了四种可能导致光栅产生结构误差的因素:压电陶瓷驱动器带动相位掩膜板移动不准确、相位掩膜板存在污点、紫外激光器脉冲能量波动以及直线平台非匀速运动。结合传输矩阵法理论模型,将这四种结构误差归纳为三种数值仿真模型:相移量偏离π、折射率调制量啁啾及随机等效相移。(2)开展了三种光栅结构误差对有源相移光纤光栅光谱特性和分布反馈光纤激光器激光特性影响的仿真研究。通过仿真结果与相关实验数据对比分析,研究了相移光纤光栅存在结构误差时光谱透射窗口的劣化情况,同时讨论了光栅结构误差对分布反馈光纤激光器阈值功率、能量分布等特性的影响。通过研究分析光栅误差量级对有源相移光纤光栅和分布反馈光纤激光器性能的影响程度,从而为进一步优化改进分布反馈光纤激光器的刻写工艺提供了理论依据。(3)结合光栅啁啾对分布反馈光纤激光器输出功率的影响,提出了基于掺铒相移光纤光栅热致啁啾效应的强度解调型光纤热线传感机理。在分布反馈光纤激光器掺铒相移光纤光栅后端熔接掺钴光纤,利用剩余泵浦光激励掺钴光纤发热,构成光纤热线,温度梯度分布使掺铒相移光纤光栅产生热致啁啾,导致分布反馈腔结构变化而引起的激光功率变化。由此构成的光纤热线传感器实现了高达25.74μW/(m/s)的气流检测灵敏度,同时测量分辨率达到了0.00039 m/s的水平。实验结果说明,相较于传统的基于波长解调技术的光纤热线传感器,所提出的强度解调型光纤热线传感器展现出了在微气流测量中的明显优势。

关键词：掺铒相移光栅分布反馈光纤激光器光栅结构误差动态相位掩膜板法热致啁啾效应