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激光诱导薄膜等离子体闪光谱分析技术研究

激光诱导薄膜等离子体闪光谱分析技术研究

作者：杜昱岐西安工业大学

学位级别：硕士

激光技术正在向着高密度、高能量的方向发展。光学薄膜是光学元器件中的重要组成部分,直接影响着光学元件功能的正常发挥,间接制约了激光器以及激光技术的发展。因此准确识别薄膜损伤是保证光学元件功能正常发挥和系统正常工作的关键所... 详细信息

激光技术正在向着高密度、高能量的方向发展。光学薄膜是光学元器件中的重要组成部分,直接影响着光学元件功能的正常发挥,间接制约了激光器以及激光技术的发展。因此准确识别薄膜损伤是保证光学元件功能正常发挥和系统正常工作的关键所在。目前,国内外对于薄膜损伤判别最直接、最权威的方法就是相衬显微镜法,但是该方法只能够离线测试且效率低下。近些年随着计算机技术的发展,等离子体光谱法开始被广泛的用来对薄膜损伤进行判断。本文以激光诱导薄膜等离子体闪光谱为对象,开展对激光诱导薄膜等离子体闪光谱识别薄膜损伤的技术研究。主要研究内容如下:(1)以目前国内外常用薄膜损伤识别方法入手,深入的研究和分析了各种方法的研究现状,总结各种薄膜损伤识别方法的优缺点。对激光诱导薄膜损伤的定义、激光诱导损伤的测试方式进行了理论研究;探究了激光诱导薄膜等离子体的产生过程、等离子体光谱谱线的产生过程、PCA降维原理、SVM原理和等离子体光谱法识别薄膜损伤的原理,根据传统等离子体光谱法识别的基本原理,提出PCA-SVM模型光谱法识别薄膜损伤的方法。(2)搭建了激光诱导薄膜等离子体光谱的采集装置,对采集装置进行了调试,以保证实验的完成;设计了实验的总体方法和光谱采集的方案,对九种材料以及大气采集了击穿光谱,并且光谱数据显示同种材料的损伤光谱具有良好的一致性。(3)对采集的光谱数据进行了处理,使用最大-最小值的方法和移动均值法分别进行归一化和基线校正、使用四种不同的去噪方法(相邻平均值、FFT、S-G、DWT)分别进行处理,计算出各自的信噪比,通过信噪比选择小波去噪的方法作为主要去噪方法;同时针对于处理好的损伤光谱数据,使用PCA进行降维,选择主成分累计贡献率高达95%以上的前十个主成分,以降低数据维度,并将其作为SVM模型的输入;并利用SVM进行建模,通过利用训练集:测试集(6:4、8:2、7:3)不同的划分比例和交叉验证的方法,寻优出模型的最佳参数C、γ分别是5.5735、0.5058和不同划分比例下模型的准确率分别是98.25%、96.77%、95.83%,选择98.25%的SVM模型作为最佳模型,实现了利用光谱对薄膜损伤识别的要求。(4)基于MATLAB软件进行了上位机界面编写,实现了光谱数据读取、归一化、基线校正、小波去噪、PCA-SVM模型识别这五个光谱识别的主要过程;同时进行了实验结果分析,为进一步验证SVM模型的准确性,采集不同能量下材料的闪光谱,利用SVM模型判断,同时利用显微镜观察样片表面,最终得出SVM模型识别结果和显微镜判断的结果一致,验证了SVM模型的准确性,并且实验结果中显示对于微损状态的光谱,SVM模型也是可以准确识别的。

关键词：激光诱导薄膜等离子体光谱法 PCA降维 SVM建模

低风速磁悬浮垂直轴永磁同步风电机组机侧变流器拓扑与控制研究

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低风速磁悬浮垂直轴永磁同步风电机组机侧变流器拓扑与控制研究

作者：杜昱成曲阜师范大学

学位级别：硕士

低风速风电是我国风电发展的重要领域之一。但风向频变、风能密度低、湍流强等低风速特性对风电机组控制系统提出苛刻要求。为此,本课题组提出一种磁悬浮垂直轴永磁同步风电机组,它无需偏航对风与解缆,彻底消除风向频变影响,同时磁悬浮... 详细信息

低风速风电是我国风电发展的重要领域之一。但风向频变、风能密度低、湍流强等低风速特性对风电机组控制系统提出苛刻要求。为此,本课题组提出一种磁悬浮垂直轴永磁同步风电机组,它无需偏航对风与解缆,彻底消除风向频变影响,同时磁悬浮系统又可减少机械摩擦,大大降低启动阻力矩,尤其适用于低风速区域。为实现低风速高效发电,本文以机组定子电流谐波最小化、发电效率最大化为根本控制任务,探寻最优机侧变流器(MSC)拓扑以抑制定子电流谐波、改善电能质量,引入深度强化学习算法(DRL),通过改进传统矢量控制系统以减少双闭环跟踪误差,进一步降低定子电流谐波、功率损耗,提高机组运行性能。主要研究内容如下:第一,研究传统MSC拓扑结构与矢量控制策略在低风速发电中的性能表现。对磁悬浮垂直轴风电机组进行建模,其中以永磁同步发电机(PMSG)与两电平电压源型PWM变流器(VSC)为主。阐述双闭环矢量控制策略的核心原理,应用PID控制器为内、外环控制器。针对风速稳定与时变情形,进行多组基于VSC的PMSG仿真与实验。结果表明,定子电流的总谐波畸变率(THD)在额定风速下为5.73%,且随风速减小而增大;额定风速下发电效率为89.03%。因此,有必要研究并应用三电平变换器以期进一步改善电能质量。第二,鉴于Vienna整流器具有单位功率因数运行、谐波含量小、电压应力低等优势,采用Vienna整流器作为机侧变流器。分析Vienna整流器工作原理;研究基于零序分量注入的载波脉宽调制技术,以简化三电平调制过程;研究基于冗余小矢量的时间调节方法,以平衡电容电压、减少中点电压波动。搭建基于Vienna整流器的PMSG实验平台,并进行静态、动态仿真与实验。结果表明,额定风速下定子电流的THD、发电效率分别为2.92%、91.46%,比采用VSC作为机侧变流器分别小2.83%、高2.43%。这说明采用Vienna整流器可有效降低定子电流谐波含量。但同时发现,时变风速下电流内环跟踪误差较大,且明显受风速及变化率影响。因此,需使用先进控制器来以改善运行性能。第三,提出基于深度强化学习(DRL)的PMSG矢量控制方案,以实现不同风速及其变化情形下电流跟踪误差、功率损耗最小化。分析影响电流内环跟踪误差、功率损耗的因素,进而设计状态集、奖励函数与动作集;为提高PMSG对不同风速情形的应变力度,设计兼具随机性与多样性的训练环境;在保证训练成绩的前提下,为节省离线训练时间,设计随训练回合次数而变的动作探索噪声。进行基于孪生延迟深度确定性策略梯度算法的智能体离线训练,并分析训练成绩曲线。进行风速稳定、时变、突变情况下的仿真与实验。结果表明,所提方案不仅可有效解决Vienna整流器固有的中点电压波动问题,而且可使定子电流THD在额定风速下降至0.18%,发电效率近94%;时变风速情形下转速与电流跟踪误差较小,且不随风速变化而变。这表明引进DRL控制器可大大改善运行性能,进一步抑制谐波、减小损耗。

关键词：低风速风电永磁同步发电机磁悬浮垂直轴风电机组机侧变流器 Vienna整流器深度强化学习孪生延迟深度确定性策略梯度算法

双层动车复合式冷却系统散热与噪声控制的优化研究

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 748-758页

作者：胡金润杜昱静陈梅洁周萍中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 湖南联诚轨道装备有限公司湖南株洲412001

高速双层动车由于其内部空间紧凑以及元件的高功率化,冷却系统存在整体散热性能较差、噪声污染严重的问题。为此,通过冷却系统空气流场的数值模拟与试验研究,对其散热性能和噪声控制进行了优化。参照常用的冷却系统空气流道结构,基于双... 详细信息

高速双层动车由于其内部空间紧凑以及元件的高功率化,冷却系统存在整体散热性能较差、噪声污染严重的问题。为此,通过冷却系统空气流场的数值模拟与试验研究,对其散热性能和噪声控制进行了优化。参照常用的冷却系统空气流道结构,基于双层动车复合式冷却系统的技术参数要求,对其尺寸进行了初步设计计算。分别采用多孔介质模型和多参考系(MRF)对复合式冷却系统换热器的芯体结构与旋风过滤器进行简化,并对其空气侧流场进行数值模拟。研究结果表明:风机入口处存在局部涡流,导致流体进入通风机的角度混乱,影响风机有效做功,在工作环境下系统风量(2.96 m^(3)/s)远小于设计值(3.35 m^(3)/s);同时局部涡流产生较大的气动噪声。此外,换热器入口的风速分布不均匀,导致系统冷却能力不足。针对上述问题,对空气流道结构进行了优化。调整了进、出口消声器的3个流道的流通面积,并在过渡段设置“喇叭型”导流结构来改善换热器进口处风速的均匀性;在冷却系统进、出口增加弧线型消声器能进一步降低噪声。结果表明:空气流道结构优化后水侧散热功率从33.18 kW增加到41.55 kW,油侧散热功率从157.82 kW增加到173.82 kW,系统加权平均噪声值从74.95 dB(A)降低到72.21 dB(A)。本研究可为类似工程项目冷却系统的优化设计提供参考,有助于改善乘坐体验和车辆运行的经济性。

关键词：双层动车冷却系统优化设计消声器噪声换热器

陕西省安康市旬阳县蜀河古镇国家历史文化名城研究中心历史街区调研

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城市规划 2024年第5期48卷 I0003-I0004页

作者：李涛(文/图) 李小转(文/图) 杜昱琦(文/图) 西安建筑科技大学建筑学院中国中元国际工程有限公司西安分公司

1.古镇概况蜀河古镇位于陕西省安康市旬阳县东部,北倚秦岭,南傍巴山,属秦岭南坡的山地丘陵地貌。由于自然条件缺乏可供建设的用地且易发生洪水灾害,古镇住宅大面积分布于山坡上。蜀河古镇在西晋太康元年(公元280年)是兴晋县的治所,有"... 详细信息

1.古镇概况蜀河古镇位于陕西省安康市旬阳县东部,北倚秦岭,南傍巴山,属秦岭南坡的山地丘陵地貌。由于自然条件缺乏可供建设的用地且易发生洪水灾害,古镇住宅大面积分布于山坡上。蜀河古镇在西晋太康元年(公元280年)是兴晋县的治所,有"小汉口""汉江小都会"的美誉。

关键词：蜀河古镇国家历史文化名城西晋太康大面积分布历史街区洪水灾害秦岭南坡丘陵地貌

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固体氢在极端压强下的超导性能

高压物理学报 2024年第2期38卷 50-58页

作者：杜昱孙莹王彦超钟鑫吉林大学物质模拟方法与软件教育部重点实验室吉林长春130012 吉林大学物理学院吉林长春130012

氢元素在常压下具有最简单的晶体结构和物理性质。随着压强增加,氢单质发生相变,由绝缘体转变为金属,被称为金属氢。数值模拟表明,金属氢具有高温超导电性,因此,金属氢研究也被称为高压物理领域的“圣杯”课题。利用基于密度泛函理论的... 详细信息

氢元素在常压下具有最简单的晶体结构和物理性质。随着压强增加,氢单质发生相变,由绝缘体转变为金属,被称为金属氢。数值模拟表明,金属氢具有高温超导电性,因此,金属氢研究也被称为高压物理领域的“圣杯”课题。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对固体氢在极端高压(0.5~5.0 TPa)下的结构和超导电性开展了系统研究。研究结果表明:固体氢的高压相变序列为I4_(1)/amd→oC12→cI16;对于同一种结构,随着压强增加,电声耦合系数减小,费米面处电子态密度减小,特征振动频率增加,超导转变温度发生小幅变化;在2.0 TPa压强下,固体氢的超导转变温度高达418 K(库伦赝势经验值μ^(*)=0.10)。研究工作将为金属氢及其超导电性的后续理论和实验研究提供参考。

关键词：金属氢超高压强高温超导相变

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深度学习在骨质疏松辅助诊断中的应用

计算机工程与应用 2024年第7期60卷 26-40页

作者：姜良张程魏德健曹慧杜昱峥山东中医药大学智能与信息工程学院济南250355

骨质疏松症是一种由于骨密度下降引起骨折危险性增加的全身性疾病,临床上以影像学检查作为诊断依据。近几年深度学习方法在骨骼医学图像处理领域取得突破性进展,针对骨质疏松辅助诊断中所采用的深度学习方法进行了梳理总结。介绍了常用... 详细信息

骨质疏松症是一种由于骨密度下降引起骨折危险性增加的全身性疾病,临床上以影像学检查作为诊断依据。近几年深度学习方法在骨骼医学图像处理领域取得突破性进展,针对骨质疏松辅助诊断中所采用的深度学习方法进行了梳理总结。介绍了常用的影像学数据集,系统阐述了卷积神经网络、循环神经网络、深度置信网络、生成对抗网络在骨质疏松分类中的应用,阐述了全卷积网络、U-Net在骨质疏松病灶区域分割中的应用,同时介绍了最新AI模型ChatGPT的潜在应用,比较不同模型的性能,指出该领域目前存在的难点并提出相应的展望。

关键词：骨质疏松症深度学习计算机辅助诊断卷积神经网络

牛磺熊去氧胆酸和熊胆粉对神经炎症的保护效果评价

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中国生物工程杂志 2024年第9期44卷 14-22页

作者：葛紫霏李瑞莲未金花张毓宸杜昱光王倬王冰广西大学医学院中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室生物药制备与递送重点实验室(中国科学院)

熊胆粉是从黑熊胆囊中提取的一种传统中药，牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)被认为是熊胆粉中发挥活性的主要成分及重要药物质量标准。但TUDCA在熊胆粉中的含量只占20%～30%,这引起了对熊胆粉其他成分功能活性以及其与TUDCA在生物活性上是否存在... 详细信息

熊胆粉是从黑熊胆囊中提取的一种传统中药，牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)被认为是熊胆粉中发挥活性的主要成分及重要药物质量标准。但TUDCA在熊胆粉中的含量只占20%～30%,这引起了对熊胆粉其他成分功能活性以及其与TUDCA在生物活性上是否存在差异的疑问。探讨熊胆粉和TUDCA对神经炎症的改善作用，分别用不同浓度的TUDCA和熊胆粉对小胶质细胞BV-2进行预处理，再通过脂多糖(LPS)诱导BV-2的炎症反应，通过qRT-PCR和蛋白质印迹法检测BV-2细胞中炎症因子和相关炎症通路中关键蛋白质表达的变化。在动物实验中，分别用TUDCA和熊胆粉连续灌胃处理C57BL/6J小鼠21天，用LPS连续腹腔注射7天，通过对小鼠脑组织病理切片和炎症因子表达水平的检测评价TUDCA和熊胆粉对小鼠神经炎症的抑制作用。实验结果显示，TUDCA和熊胆粉都能有效抑制神经炎症。在相同剂量作用下，TUDCA和熊胆粉在抑制神经炎症的效力没有显著差异，这表明熊胆粉的其他活性成分可能与TUDCA共同在抑制神经炎症过程中发挥了不可替代的作用。因此，熊胆粉中不同成分的具体功效以及它们之间的协同作用关系值得进一步深入研究。研究不仅拓展了对熊胆粉作用机制的认识，也为开发新型抗神经炎症药物提供了有价值的参考。

关键词：熊胆粉牛磺熊去氧胆酸脂多糖神经炎症

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北京市初中一年级学生超重、肥胖现状及其关联因素分析

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中华全科医师杂志 2024年第8期23卷 868-874页

作者：杜昱侯锐李嘉妍吴立娟首都医科大学公共卫生学院北京100069

目的分析北京市初中一年级学生超重/肥胖的现状及其关联因素。方法去该研究为横断面调查。采用多阶段随机整群抽样方法,于2017年9月至2018年12月对北京市6个区9所学校的初中一年级学生进行问卷调查和体格检查,问卷内容包括调查对象的人... 详细信息

目的分析北京市初中一年级学生超重/肥胖的现状及其关联因素。方法去该研究为横断面调查。采用多阶段随机整群抽样方法,于2017年9月至2018年12月对北京市6个区9所学校的初中一年级学生进行问卷调查和体格检查,问卷内容包括调查对象的人口学和家庭情况,学生母亲的孕产情况、饮食行为习惯和身体活动等信息。学生身高和体重测量由经过培训的调查员进行。参照《中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查BMI值分类标准(WGOC标准)》判断学生超重和肥胖情况。了解学生的超重/肥胖的现状,并采用单因素和多因素logistic回归分析关联因素。结果共有1467名学生填写问卷,其中有效问卷1411份,有效率为96.2%。在1411名调查对象中,男生784人(55.6%),女生627人(44.4%),年龄(12.36±0.52)岁,男、女生超重率分别为23.6%(185/784)、13.7%(86/627),肥胖率分别为24.0%(188/784)、14.4%(90/627)。多因素logistic回归分析显示,女性、年龄13岁和早产与超重/肥胖呈负相关关联(0R=0.428、0.722、0.531,P<0.05),母亲患妊娠期高血压、每天食用鸡蛋1个、每天食用鸡蛋2个及以上和每周视屏时间≥7h与超重/肥胖呈正相关关联(0R=1.879、1.574、2.088、1.251,P<0.05)。结论北京市初中一年级学生超重/肥胖检出率相对较高,性别、年龄、妊娠高血压、早产、鸡蛋摄人、视屏时间是学生超重/肥胖的关联因素。

关键词：超重肥胖初中一年级学生

基于硼酸酯标签制备具有精确侧基结构的可控聚合物

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高分子学报 2024年第7期55卷 881-890页

作者：云杰徐超然谢志康杜昱璇董进潘翔城聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系上海200438

结构精确的聚合物在生物医药、信息储存、分级组装等领域具有重要作用,而其制备一直是高分子合成领域的挑战之一.本工作基于N-甲基亚氨二乙酸(MIDA)硼酸酯作为液相迭代合成中的标签,制备了4种不同结构的噻吩-苯基侧基的单体,对其经可控... 详细信息

结构精确的聚合物在生物医药、信息储存、分级组装等领域具有重要作用,而其制备一直是高分子合成领域的挑战之一.本工作基于N-甲基亚氨二乙酸(MIDA)硼酸酯作为液相迭代合成中的标签,制备了4种不同结构的噻吩-苯基侧基的单体,对其经可控自由基聚合制备得精确侧基结构的聚合物.聚合物的紫外可见光谱和荧光发射光谱显示了不同侧基结构聚合物具有不同的光学性质,而这些聚合物在热性质和结晶性质方面呈现相似性,这来源于其相同的主链结构和同种成分的侧基.建立了MIDA硼酸酯标签合成精确侧基单体的方法,为实现聚合物侧基的精准调控提供了思路和可行方法.

关键词：序列精准聚合物硼酸酯可控/活性聚合