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辅助电介质层型SPR传感器及其共振光谱处理方法研究

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辅助电介质层型SPR传感器及其共振光谱处理方法研究

作者：张倩昀南京航空航天大学

学位级别：硕士

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)效应作为一种存在于金属薄膜与电介质界面利用衰减全反射引起金属表面电荷振荡的物理光学现象，具有抗电磁干扰、无需标记、响应速度快等特点，已广泛应用于生化医学、环保监测等领域... 详细信息

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)效应作为一种存在于金属薄膜与电介质界面利用衰减全反射引起金属表面电荷振荡的物理光学现象，具有抗电磁干扰、无需标记、响应速度快等特点，已广泛应用于生化医学、环保监测等领域。本文以提升棱镜SPR传感器灵敏度和拓展SPR技术应用领域为目标，从理论和实验角度对SPR激励模型、光谱信号处理方法等方面进行了深入研究。论文主要工作分为以下几个部分：首先，研究了棱镜Kretschmannn结构的SPR传感机理和激励条件，分别针对内置和外置辅助电介质层型棱镜SPR激励模型，借助时域有限差分法对其共振激励特性进行数值仿真。探索了SPR共振激励性能影响因素，为提高检测灵敏度与扩展其应用领域提供了理论依据。其次，研制了内置辅助电介质层型SPR传感器，构建了SPR共振激励系统并进行了相关性能测试与实验验证。结果表明，辅助电介质层能够有效提高棱镜SPR传感器的检测灵敏度，同时实现了对共振光谱特征的调制。再次，提出了基于光纤SPR传感器的金属腐蚀监测方法。通过研究SPR传感器共振光谱随环境腐蚀状态改变而变化的响应特性，实现对腐蚀速率及腐蚀程度的可量化检测，为表面等离子体共振技术在腐蚀监测领域应用提供了依据。最后，提出了基于经验模态分解小波包变换滤波方法。分别针对含噪声模拟共振信号和实测共振光谱信号进行降噪滤波研究。结果表明，该方法不仅能够有效滤除信号中所含噪声，而且还实现了对共振光谱中的特征信息准确提取。共振波谷辨识精度得到有效提高。

关键词：表面等离子体共振辅助电介质层时域有限差分灵敏度腐蚀监测小波包变换

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司法改革进程中的法官责任制研究

司法改革进程中的法官责任制研究

作者：张倩昀西南政法大学

学位级别：硕士

没有司法权的正常运作及其对社会纠纷解决的内在价值承载,国家治理和社会生活将受到巨大影响。在国家治理的语境之下,司法现代化是国家治理体系和治理能力现代化的重要组成部分,而司法体制改革是实现司法现代化的内在驱动。随着社会结... 详细信息

没有司法权的正常运作及其对社会纠纷解决的内在价值承载,国家治理和社会生活将受到巨大影响。在国家治理的语境之下,司法现代化是国家治理体系和治理能力现代化的重要组成部分,而司法体制改革是实现司法现代化的内在驱动。随着社会结构的变革与转型,公民法律观念和权利意识不断增强,社会生活的法律依存程度不断加深。司法公正已然成为最为根本和必要的法治诉求,司法改革的推进也逐渐成为法治建设的重点与难点。诚如美国法学家德沃金所言,“法院是法律帝国的首都,法官是法律帝国的王侯”。法官是依法行使司法权的主体,审判权运行机制改革的核心是对法官职业行为的改革和优化。从社会公众的视角来看,法官既是案件的裁断者,更是司法品质和司法正义的表征。如果法官履职机制运行不畅,法官依法行使案件裁判权出现问题,社会正义将受到冲击,进而影响法治国家的构建。因此,法官责任制是否得以理性建构就成了司法改革成败的关键。本文以新时期司法改革成果为实践支撑,以“审理者裁判,裁判者负责”为导向,讨论法官责任制的建构及其具体运行模式和程序的变革。除去引言部分,本文的整体思路可以界分为三个逻辑层次。第一层是法官责任制的论说语境,奠定了文章的理论基调,是文章的第一部分。着重从现实关怀、功能定位、内在要求三个方面对法官责任制进行理论剖析。第二层是对法官责任制的现状和问题进行揭示,是本文的第二和第三部分。在对法官责任制从违法审判行为责任、绩效考评责任、职业伦理责任三个方面进行现状描述的基础上,揭示了当下法官责任制实施过程中的突出问题。第三层次是对法官责任制进行理性重构,也就是文章的第四部分。依据上文对法官责任模式和内容的划分,从完善办案质量终身负责的制度保障;规范违法审判责任的归责、惩戒与豁免;完善考核机制强化审判瑕疵责任的承担;实现法官职业伦理责任追究机制的常态化四个方面进行制度分析和路径重构。

关键词：司法体制改革法官责任制制度重构

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光纤SPR传感技术在腐蚀监测中的应用研究

激光杂志 2016年第9期37卷 31-34页

作者：张倩昀西安航空学院电子工程学院西安710077

光纤SPR传感技术具有相比传统检测方法更突出的优点,如质量轻、耐腐蚀、防电磁干扰,在线实时传输等。基于腐蚀环境介质状态变化和光纤SPR传感技术对溶液变化敏感的测量原理,研究了光纤SPR传感技术在腐蚀监测中的应用,构建了光纤SPR腐蚀... 详细信息

光纤SPR传感技术具有相比传统检测方法更突出的优点,如质量轻、耐腐蚀、防电磁干扰,在线实时传输等。基于腐蚀环境介质状态变化和光纤SPR传感技术对溶液变化敏感的测量原理,研究了光纤SPR传感技术在腐蚀监测中的应用,构建了光纤SPR腐蚀传感监测系统。实验结果表明,光纤SPR共振光谱信息随着腐蚀环境介质溶液状态变化而变化,建立了金属腐蚀与光纤SPR传感信号之间的定量关系,进而实现了对腐蚀溶液中金属腐蚀状态的监测。

关键词：腐蚀光纤SPR 溶液金属

联合弹性碰撞与梯度追踪的WSNs压缩感知重构

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自动化学报 2020年第1期46卷 178-192页

作者：刘洲洲李士宁王皓张倩昀西安航空学院计算机学院西安710077 西北工业大学计算机学院西安710072 挪威科技大学奥勒松校区工程与科学学院挪威奥勒松8730

为提高压缩感知(Compressed sensing,CS)大规模稀疏信号重构精度,提出了一种联合弹性碰撞优化与改进梯度追踪的WSNs(Wireless sensor networks)压缩感知重构算法.首先,创新地提出一种全新的智能优化算法|弹性碰撞优化算法(Elastic colli... 详细信息

为提高压缩感知(Compressed sensing,CS)大规模稀疏信号重构精度,提出了一种联合弹性碰撞优化与改进梯度追踪的WSNs(Wireless sensor networks)压缩感知重构算法.首先,创新地提出一种全新的智能优化算法|弹性碰撞优化算法(Elastic collision optimization algorithm,ECO),ECO模拟物理碰撞信息交互过程,利用自身历史最优解和种群最优解指导进化方向,并且个体以N(0,1)概率形式散落于种群最优解周围,在有效提升收敛速度的同时扩展了个体搜索空间,理论定性分析表明ECO依概率1收敛于全局最优解,而种群多样性指标分析证明了算法全局寻优能力.其次,针对贪婪重构算法高维稀疏信号重构效率低、稀疏度事先设定的缺陷,在设计重构有效性指数的基础上将ECO应用于压缩感知重构算法中,并引入拟牛顿梯度追踪策略,从而实现对大规模稀疏度未知数据的准确重构.最后,利用多维测试函数和WSNs数据采集环境进行仿真,仿真结果表明,ECO在收敛精度和成功率上具有一定优势,而且相比于其他重构算法,高维稀疏信号重构结果明显改善.

关键词：无线传感器网络弹性碰撞优化算法收敛性压缩感知稀疏重构算法

基于离散优化算法和机器学习的传感云入侵检测

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吉林大学学报（工学版） 2020年第2期50卷 692-702页

作者：刘洲洲尹文晓张倩昀彭寒西安航空学院计算机学院西安710077 西北工业大学计算机学院西安71OO72 河北北方学院信息科学与工程学院河北张家口075000

针对传感云的大规模高维度数据和多变性入侵行为,在雾计算模式下提出了一种基于并行离散优化特征提取和机器学习方法特性的传感云入侵检测算法。首先,为有效降低数据维度和提高特征提取过程的鲁棒性,在定义最优特征评价指标的基础上构... 详细信息

针对传感云的大规模高维度数据和多变性入侵行为,在雾计算模式下提出了一种基于并行离散优化特征提取和机器学习方法特性的传感云入侵检测算法。首先,为有效降低数据维度和提高特征提取过程的鲁棒性,在定义最优特征评价指标的基础上构建并行离散优化特征提取框架,理论分析表明:该指标能最大限度去除特征冗余度和保持原始数据多样性。其次,设计了具有普遍意义的离散优化算法(DOA),结合工程优化问题特点给出DOA实现流程,并证明了DOA具有全局收敛性,在此基础上使用DOA对特征提取框架进行求解,通过并行特征子集筛选过程实现了最佳特征组合提取。最后,利用最佳特征子集和机器学习中的分布模糊聚类技术对传感云入侵行为进行检测,通过引入智能迭代进化思想和自适应聚类策略,在有效避免模糊聚类算法易陷入局部最优缺陷的同时实现了聚类个数自动划分。实验结果表明:该入侵检测算法能有效给出入侵检测结果,而且相比于其他检测算法,该算法异常检测成功率和漏检率明显改善,且具有较强抗噪能力。

关键词：计算机应用雾计算传感云离散优化算法机器学习入侵检测

基于优化离散差分进化算法的压缩感知信号重构

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吉林大学学报（工学版） 2021年第6期51卷 2246-2252页

作者：刘洲洲张倩昀马新华彭寒西安航空学院计算机学院西安710077 西北工业大学计算机学院西安710072 西安航空学院电子工程学院西安710077

针对传统压缩感知重构算法严重依赖稀疏度、重构精准度不高的缺陷,提出了一种基于优化离散差分进化(ODDE)算法,对进化种群进行分析,在实现种群有效聚类的同时提高了种群学习进化的针对性和科学性。重新定义了差分进化粒子的编码方式和... 详细信息

针对传统压缩感知重构算法严重依赖稀疏度、重构精准度不高的缺陷,提出了一种基于优化离散差分进化(ODDE)算法,对进化种群进行分析,在实现种群有效聚类的同时提高了种群学习进化的针对性和科学性。重新定义了差分进化粒子的编码方式和进化机制,并将优化后的离散差分进化算法应用于压缩感知重构方法中。将稀疏度未知信号等效为粒子编码,通过种群迭代进化实现了稀疏信号的精确重构。仿真结果表明,与StOMP等传统重构算法相比,本文方法可以显著提高重构精度、降低重构时间。

关键词：计算机应用稀疏度离散差分智能进化算法压缩感知稀疏重构

基于光纤传感水热平衡法测量碳纤维圆筒结构的热扩散系数

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中国激光 2013年第11期40卷 192-197页

作者：周雅斌曾捷张倩昀石庆华李继峰曹海东张先辉南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016 中航工业集团公司北京航空制造工程研究所北京100024

基于光纤布拉格光栅和傅里叶热传导方程提出了一种实现复合材料圆筒结构热扩散系数测量的水热平衡法,并进行了理论分析和实验研究。当圆筒结构内部流体温度升高,由初始低温平衡状态向高温平衡状态过渡,其内部流体热量从内向外传递,由于... 详细信息

基于光纤布拉格光栅和傅里叶热传导方程提出了一种实现复合材料圆筒结构热扩散系数测量的水热平衡法,并进行了理论分析和实验研究。当圆筒结构内部流体温度升高,由初始低温平衡状态向高温平衡状态过渡,其内部流体热量从内向外传递,由于热阻的存在,而使内外壁呈现不同的温度特性,导致内外壁温度分布呈现差异性;依此原理,利用光纤布拉格光栅温度敏感特性,获取中心波长与温度函数关系及中心波长与时间函数关系,确定圆筒结构温度分布函数;根据傅里叶一维导热方程和边界条件即可求得结构热扩散系数。实验表明,升温测量与降温测量结果具有一致性,证明了该测量方案的可行性与可靠性。该测量系统具有传感元件简单、稳定性好、可操作性强等优点,为此类圆筒结构热扩散系数测量提供了一种新颖可行的方法。

关键词：测量热扩散系数水热平衡法碳纤维复合材料光纤布拉格光栅

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基于弹性碰撞优化算法的传感云资源调度

浙江大学学报（工学版） 2018年第8期52卷 1431-1443页

作者：刘洲洲李士宁李彬王皓张倩昀郑然西北工业大学计算机学院陕西西安710072 西安航空学院电子工程学院陕西西安710077 挪威科技大学奥勒松校区工程与科学学院

针对当前智能优化算法普遍存在收敛精度不高、容易"早熟"的缺陷,提出全新的智能优化算法—弹性碰撞优化(ECO)算法.算法基于弹性碰撞物理学现象,通过模拟碰撞过程中物理属性相互影响的变化过程,抽象出"与种群最优碰撞"、"与自身历史最优... 详细信息

针对当前智能优化算法普遍存在收敛精度不高、容易"早熟"的缺陷,提出全新的智能优化算法—弹性碰撞优化(ECO)算法.算法基于弹性碰撞物理学现象,通过模拟碰撞过程中物理属性相互影响的变化过程,抽象出"与种群最优碰撞"、"与自身历史最优碰撞"和"随机碰撞"3种粒子更新机制.为了有效提升复杂高维优化问题的寻优能力,设计自适应核模糊C-均值聚类(AKFCM)算法,利用AKFCM对ECO种群进行聚类分析,通过迭代比对策略实现种群自动最佳聚类划分,确保粒子学习对象的合理性与多样性.种群样本多样性定量分析表明ECO在运算后期具有较好的种群多样性.将ECO应用于传感云资源调度问题,为了满足传感云系统管理多样性需求,构建多目标优化传感云资源调度模型,设计符合调度问题的ECO粒子编码方式,实现传感云资源高效率调度优化.多维复杂测试函数以及传感云资源调度实例仿真结果表明,ECO具有较高的收敛精度和成功率,有效降低了传感云资源调度的能耗和任务长度.

关键词：弹性碰撞优化算法无线传感器网络传感云种群多样性能耗

基于辅助电介质层的棱镜表面等离子体共振效应研究

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物理学报 2014年第3期63卷 165-172页

作者：张倩昀曾捷李继峰周雅斌张先辉曹海东南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

研究了一种基于棱镜基底-辅助电介质层-金膜-待测介质四层结构的表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应激励模型.采用薄膜光学与波导理论,探索了由辅助电介质层与金膜复合而成共振薄膜对SPR效应的激励机理与调制特性.借... 详细信息

研究了一种基于棱镜基底-辅助电介质层-金膜-待测介质四层结构的表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应激励模型.采用薄膜光学与波导理论,探索了由辅助电介质层与金膜复合而成共振薄膜对SPR效应的激励机理与调制特性.借助时域有限差分方法,数值模拟得到辅助电介质层属性与共振能量传输特性关系.在此基础上,构建了波长调制型棱镜辅助电介质层结构SPR激励系统.研究结果表明,当待测介质折射率相同时,相较基于棱镜基底-金膜-待测介质三层结构的Kretschmann激励模型,辅助电介质层激励模型共振光谱整体向长波方向偏移且半波宽度出现显著展宽效应.而当待测介质折射率增大时,辅助电介质层型激励模型的共振光谱不仅会向长波方向偏移,而且折射率响应灵敏度比棱镜Kretschmann三层激励模型高出75%.因此该模型能够为诸如高灵敏度检测、新型光学滤波与调制器件设计等领域的研究应用提供理论与实践储备.

关键词：棱镜SPR激励模型辅助电介质层折射率灵敏度共振光谱调制