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晴天天气下紫外光通信噪声模型

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第2期54卷 132-142页

作者：柯程虎王沸钢柯熙政西安文理学院信息工程学院西安710065 西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 陕西省智能协同网络军民融合共建重点实验室西安710048

紫外光在自由空间中传输时,大气湍流以及太阳活动都会对紫外光产生影响.为了克服强背景光引起的通信性能降低问题,本文推导了晴天条件下不同时刻、不同季节的紫外光背景辐射的变化,通过与测量数据进行对比,验证了理论模型的有效性.在晴... 详细信息

紫外光在自由空间中传输时,大气湍流以及太阳活动都会对紫外光产生影响.为了克服强背景光引起的通信性能降低问题,本文推导了晴天条件下不同时刻、不同季节的紫外光背景辐射的变化,通过与测量数据进行对比,验证了理论模型的有效性.在晴天天气下,理论模型与实测数据相符合,误差分析表明,实测数据和理论模型相关系数达到0.93.此外本文也对比分析了在阴天和雾霾天气下的实测数据和理论模型的差异.并且在地表理论模型的基础上对高空的紫外光噪声分布进行了测量,还原了高空噪声变化.实验结果表明,随着海拔高度每升高1000 m,紫外噪声日变化趋势不变,紫外光辐射值会增加20%-23%左右.该模型的建立,对空间紫外光通信奠定了理论基础,提供了实验依据.

关键词：紫外光通信大气湍流噪声模型高空噪声模型

麦秸/聚乳酸复合材料相容界面构建及增韧改性研究

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麦秸/聚乳酸复合材料相容界面构建及增韧改性研究

作者：廖承钢中南林业科技大学

学位级别：硕士

麦秸/聚乳酸(WF/PLA)复合材料作为一种新型生物质复合材料,具有原料来源广泛、绿色环保、可降解等优势,可广泛应用于绿色包装和装饰装修等领域,然而亲水性的麦秸纤维(WF)和疏水性的聚乳酸(PLA)之间存在较大的界面能差,致使两相之间的界... 详细信息

麦秸/聚乳酸(WF/PLA)复合材料作为一种新型生物质复合材料,具有原料来源广泛、绿色环保、可降解等优势,可广泛应用于绿色包装和装饰装修等领域,然而亲水性的麦秸纤维(WF)和疏水性的聚乳酸(PLA)之间存在较大的界面能差,致使两相之间的界面结合力差,而PLA也存在韧性差、脆性大、耐热性能差等固有缺陷,这严重限制了 WF/PLA复合材料的生产和应用。针对WF/PLA复合材料界面相容性不佳及韧性差的问题,首先用过氧化氢处理秸秆获得氧化麦秸纤维(OWF),与聚乳酸熔融共混,然后利用对甲苯磺酸(p-TsOH)与六水合氯化铁(FeCl3·6H2O)组建Fe3+-TsOH溶液体系,与OWF反应后构建一种由氢键、配位键、化学键组成的多交联网络体系Fe3+/TsWF,用以提高麦秸纤维与PLA树脂的界面结合强度。同时借鉴PLA增韧改性的相关方法,在复合材料中引入高韧性的弹性体成分,将界面反应增容与树脂增韧结合,以期获得具有强度和韧性同时提高、综合性能优异的复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、旋转流变仪、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析仪(TGA)、接触角测量仪、BET比表面积测试等表征方法进行检测分析,具体研究结果如下:(1)为获取OWF/PLA复合材料的最佳制备工艺,采用响应面试验设计法进行了工艺优化。响应面法优化OWF/PLA复合材料性能实验中,由方差和显著性分析可知,经二次回归方程模拟的拟合度良好,H2O2的pH值和处理温度、pH值和质量分数、处理温度和质量分数等因素之间均表现出明显的交互作用,制备OWF/PLA复合材料的最佳工艺参数为:H2O2的pH值为8.9,H2O2的处理温度为52.3℃,H2O2的质量分数为2%。(2)利用Fe3+-TsOH溶液体系对OWF的交联作用构建WF/PLA复合材料相容界面。发现对甲苯磺酸(p-TsOH)与六水合氯化铁(FeCl3·6H2O)组成的Fe3+-TsOH体系,与OWF进一步反应形成了一种由氢键、配位键、化学键组成的多交联网络体系Fe3+/TsWF,成功构建了具有相容界面的Fe3+/TsWF/PLA复合材料。SEM结果表明,Fe3+/TsWF/PLA复合材料既没有出现明显的纤维拔出现象,同时断面的孔洞也很少,说明Fe3+/TsWF已被PLA基体较好地包裹起来,纤维在基体中能较好地发挥增强作用,复合材料具有良好的界面相容性。当p-TsOH含量为1 g/L、Fe3+含量为5.4 g/L时,Fe3+/TsWF/PLA复合材料表现出最高的拉伸强度(54.94±1.08 MPa)和韧性(11.36±0.51 kJ/m2)。改性后的Fe3+/TsWF/PLA复合材料结晶度减小,其储能模量(G')和损耗模量(G")表现出较高的频率依赖性,并展示出最大的损耗因子,说明处理后的Fe3+/TsWF/PLA能在外力作用时,表现出良好的能量耗散作用。(3)利用韧性良好的可降解弹性体增韧WF/PLA复合材料。相较于PBAT、PCL、PHA弹性体,PBS弹性体对Fe3+/TsWF/PLA复合材料的改性效果最好,并进一步确定PLA与PBS质量比为75:25时,受冲击时产生大量屈服引起的明显塑性变形而吸收较多的能量。复合材料的拉伸强度达到39.18±0.71 MPa,冲击强度达到12.22±0.84 kJ/m2。复合材料的损耗因子(tanδ)最小,并拥有最大的损耗模量(G"),说明该材料的黏弹性表现均衡,既拥有较好的弹性,同时也能较好地分散能量,实现了拉伸性能与韧性的平衡。

关键词：麦秸/聚乳酸复合材料相容界面交联网络弹性体增韧力学性能

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镍合金中稀土结构单元设计与优化

镍合金中稀土结构单元设计与优化

作者：吴相钢南昌大学

学位级别：硕士

核能在全球清洁能源转型、实现碳中和目标等方面发挥着不可或缺的作用,其乏燃料的安全储存对材料的力学性能与中子屏蔽性能提出了极高要求,传统中子屏蔽材料（如:富硼复合材料）已难以满足需求。新型稀土（RE=Sc、Y、La～Lu）镍基合金... 详细信息

核能在全球清洁能源转型、实现碳中和目标等方面发挥着不可或缺的作用,其乏燃料的安全储存对材料的力学性能与中子屏蔽性能提出了极高要求,传统中子屏蔽材料（如:富硼复合材料）已难以满足需求。新型稀土（RE=Sc、Y、La～Lu）镍基合金具有优异的中子屏蔽性能,但其力学性能仍待进一步提升。然而,富稀土结构单元（强化相、固溶相）对镍合金力学作用机制研究积累较少,依赖单一实验研究往往耗时较长。本研究基于第一性原理计算,首先对NixREy相进行系统研究（如:六方Ni5RE、三方Ni3RE、立方Ni2RE、正交Ni RE、Ni RE3等）,依据模量和各向异性优选强化相原子结构,并进一步筛选强化相中最佳稀土元素种类;其次,建立稀土固溶镍基合金体相及滑移切变模型,研究稀土固溶对镍基体相弹性参数和广义层错能的影响规律,进而优选固溶稀土元素种类;在此基础上探讨稀土元素对于镍基合金力学性能作用机制,为高强韧稀土镍基合金设计提供理论指导。其主要结果如下:（1）稀土镍强化相均为韧性相（NixREy相泊松比v均大于0）,考虑模量和通用各向异性,Ni5RE为最佳强化相结构(如:体积模量B、杨氏模量E、剪切模量G以及德拜温度ΘD排序为:Ni5RE>Ni3RE>Ni2RE>Ni RE>Ni RE3（RE=Sc、Y、La、Ac）,通用各向异性AU相差较小,排序为Ni3RE≈Ni5RE2RE35RE相中BNi5RE=131.31→153.57 GPa、ENi5RE=149.7→192.56 GPa、GNi5RE=57.14→74.58 GPa、ΘD,Ni5RE=358 K→386.1 K、v Ni5RE=0.31→0.29、B/GNi5RE=2.3→2.06（Eu、Yb除外）);稀土镍基强化相力学性能主要受稀土原子半径影响,当其半径增大则费米面附近电子局域化程度上升,键合强度下降。（2）稀土元素固溶镍基体相的模量下降(BNi=198.9 GPa>BNi-RE=174.7～189.8 GPa、ENi=242 GPa>ENi-RE=183.1～226.1 GPa、GNi=93.25 GPa>GNi-RE=69.05～86.88 GPa);塑性变形能力提升(稳定层错能γis,Ni=137.1 m J/m2>γis,Ni-RE=57.69～94.17 m J/m2、临界孪生应力τcrit,Ni=31.08>τcrit,Ni-RE=13.89～20),塑性变形仍以滑移变形为主;由于镍基合金强度较高塑性偏低,稀土元素固溶对镍基合金塑性变形能力改善具有重要意义;固溶元素原子半径差Δr/r Ni是影响镍基体相力学性能的主要因素（差值越大,力学性能变化越大）,随着固溶元素原子半径差增大,费米面附近电子局域化程度上升,键合强度下降;由于稀土元素原子半径差比镍基中常见合金元素（如:Mo、W、Re等）更大,故相同固溶度下对镍基体相塑性提升更明显。

关键词：稀土镍基合金第一性原理计算力学性能强化相固溶相

基于电压辅助的羟基磷灰石-海藻酸钠复合微球制备

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基于电压辅助的羟基磷灰石-海藻酸钠复合微球制备

作者：胡如钢南昌大学

学位级别：硕士

基于属性基可搜索加密的医疗数据隐私保护与共享机制研究

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基于属性基可搜索加密的医疗数据隐私保护与共享机制研究

作者：吴梓钢浙江科技大学

学位级别：硕士

云存储的快速发展推动了医疗数据外包服务的进程,然而一旦将医疗数据存储在云服务器上,医院就会失去对医疗数据原有的控制权,这将导致医疗数据的隐私泄露。对医疗数据进行加密后再上传服务器存储是解决敏感隐私信息泄露问题的主要手段之... 详细信息

云存储的快速发展推动了医疗数据外包服务的进程,然而一旦将医疗数据存储在云服务器上,医院就会失去对医疗数据原有的控制权,这将导致医疗数据的隐私泄露。对医疗数据进行加密后再上传服务器存储是解决敏感隐私信息泄露问题的主要手段之一,只有拥有对应的解密密钥的数据用户,才能获取原始的医疗数据信息。然而,由于医院各自为营,这使得医疗数据的一对多共享成为另一个新难题。属性基加密因其具有一对多的细粒度访问策略控制被广泛应用在云环境中。遗憾的是,医疗数据一旦被加密上传便失去了原有的语义性,这制约了数据用户在密文医疗数据上的有效搜索。可搜索加密实现了在不解密情况下的密文医疗数据搜索,但其弊端是缺乏有效的访问控制。属性基可搜索加密结合了属性基加密和可搜索加密的优势,能够在细粒度搜索授权访问控制的情况下,对密文医疗数据进行灵活、高效的搜索。本文针对属性基可搜索加密算法在医疗数据的隐私保护和共享的应用场景下进行研究,主要贡献如下:(1)针对电子健康记录系统在属性基可搜索加密支持下存在的访问策略保护水平低、策略灵活性差和搜索结果不完整、不精确的问题,本文设计了一个支持策略隐藏的属性基可搜索加密方案。首先,该方案利用内积加密与韦达定理的结合设计了一种灵活的策略与属性生成算法,该算法不仅实现了一个完全隐藏支持通配符的与门多值属性访问策略,而且由其嵌入的密文索引大小具有多值无关性;其次,为了确保电子健康记录搜索结果的精确性和可靠性,数据用户的多关键字精确搜索能力借助多项式方程的转化来实现,而多关键字的搜索操作被写入智能合约交由区块链执行,这有效地保证了电子健康记录文件搜索结果的可靠性;最后,基于决策线性假设(Decisional Linear Problem,DLIN)下证明了方案的安全性,功能分析和实验分析论证了方案的有效性。(2)针对电子健康记录系统在属性基可搜索加密支持下存在的数据用户粗粒度的搜索策略以及关键字猜测攻击等问题,本文借助关键字拆分思想,设计了一个支持细粒度搜索的属性基可搜索加密方案。首先,该方案将关键字分为关键字名和关键字值,利用多个多项式方程和内积加密的结合来构造支持与/或布尔逻辑表达式的细粒度关键字搜索策略;其次,该方案通过用户指定的云服务器进行搜索操作,这使得该方案具有抵抗关键字猜测攻击的能力;最后,基于决策双线性迪菲赫尔曼假设(Decisional Bilinear Diffie-Hellman,DBDH)和决策性迪菲赫尔曼假设(Decisional Diffie-Hellman,DDH)下证明了方案的安全性,功能分析和实验分析论证了方案的有效性。

关键词：属性基可搜索加密内积加密策略隐藏细粒度搜索抵抗关键字猜测攻击

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紫外光通信噪声模型及其实验研究

紫外光通信噪声模型及其实验研究

作者：王沸钢西安理工大学

学位级别：硕士

无线紫外光通信是一种革新的通信技术,利用波长在200nm～280nm之间的“日盲”紫外光作为载波。通过大气中的不同分子和其他微粒对光的散射作用,实现了在复杂环境下全天候的非直视通信。紫外光通信信号的传输受到近地背景光噪声,以及近... 详细信息

无线紫外光通信是一种革新的通信技术,利用波长在200nm～280nm之间的“日盲”紫外光作为载波。通过大气中的不同分子和其他微粒对光的散射作用,实现了在复杂环境下全天候的非直视通信。紫外光通信信号的传输受到近地背景光噪声,以及近地大气信道路径损耗的影响,造成通信性能下降,特别是在一些典型的天气条件的影响尤为严重。本文通过实际测量和理论推导建立了不同季节紫外光背景噪声模型,具体研究内容如下:(1)分析了各种典型天气条件下气溶胶粒子的散射特性,同时基于Mie散射理论,仿真了不同天气条件下的紫外光衰减经验模型,以获取在不同天气和不同气溶胶浓度下的紫外光衰减参数。(2)建立了不同季节紫外光背景噪声模型,可以表征其在24节气时间的噪声变化特征。测量了一年中24节气时间段220nm±10nm和300nm±10nm波段的紫外光背景噪声变化,结合高空220nm±10nm和300nm±10nm波段的紫外光背景噪声测量,验证了高空理论计算结果和地面测量结果的一致性。(3)搭建了室外测量链路,分别测量了不同收发角度、不同通信距离以及不同天气下的湍流噪声的概率密度分布。并根据紫外光传输理论,结合实际测量数据,对通信性能进行了仿真分析。研究结果表明:经过实际测量,发现220nm±10nm和300nm±10nm波段的紫外光背景噪声一天中的变化规律,都符合太阳高度角的变化。早晚的背景噪声大小关于峰值时刻对称,呈高斯分布,但峰值时刻有所偏移。不同季节下的两波段背景噪声大小也有所不同,其中夏季幅值最大,秋分和春分的背景光幅值相近,冬至最小；并且随着季节变化,日辐射峰值的时刻也会随之改变。高空两波段的紫外背景噪声也符合高斯分布,并随着海拔高度每升高1000m,紫外光辐射值会增加20%-23%左右。根据通信性能仿真分析可以看出,不同天气条件下的紫外光通信误码率也不相同,在相同的通信距离下,雾天的误码率最大,其次是沙尘天和雨天。在相同天气下,不同的收发角度对概率密度分布也有影响,随着收发角度的增大,方差也逐渐增大。随着接收距离的增加,光强概率密度函数的方差也随之增大,对通信性能的影响也越大。

关键词：紫外光通信大气湍流路径损耗模型多次散射实验测量

融合视觉-触觉信息的机器人轴孔装配技术研究

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融合视觉-触觉信息的机器人轴孔装配技术研究

作者：袁小钢广西大学

学位级别：硕士

指纹图谱结合多指标成分定量评价小儿柴桂退热颗粒质量

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中药材 2024年 1215-1219页

作者：潘锋钢易蓉易群宜春职业技术学院宜春市中医院城北分院

目的:基于指纹图谱结合含量测定对小儿柴桂退热颗粒进行质量评价。方法:采用COSMOSIL C18(250mm×4.6 mm,5μm)色谱柱,以乙腈-0.1%磷酸溶液为流动相,梯度洗脱,建立12批小儿柴桂退热颗粒样品指纹图谱,进行相似度评价、聚类分析、主成分... 详细信息

目的:基于指纹图谱结合含量测定对小儿柴桂退热颗粒进行质量评价。方法:采用COSMOSIL C18(250mm×4.6 mm,5μm)色谱柱,以乙腈-0.1%磷酸溶液为流动相,梯度洗脱,建立12批小儿柴桂退热颗粒样品指纹图谱,进行相似度评价、聚类分析、主成分分析和偏最小二乘判别分析等,并对8个成分进行含量测定。结果:12批小儿柴桂退热颗粒样品指纹图谱共标记25个共有峰,并指认其中8个成分;12批样品相似度较高;8个成分在一定浓度范围内线性关系良好,r>0.9995;对12批样品中8个成分含量进行主成分分析、聚类分析和偏最小二乘判别分析,发现不同厂家样品区分明显,柴胡皂苷a和柴胡皂苷c可视为主要影响成分。结论:定量分析与HPLC指纹图谱相结合可为小儿柴桂退热颗粒的质量评价提供一种高效、可靠的方法。

关键词：小儿柴桂退热颗粒 HPLC法指纹图谱化学计量学

基于线控制动的电动汽车再生制动及其容错控制策略研究

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基于线控制动的电动汽车再生制动及其容错控制策略研究

作者：李鑫钢重庆理工大学

学位级别：硕士

随着全球气候变暖、化石能源日渐枯竭以及汽车工业的发展,现在各国十分重视新能源汽车的研发。目前电动汽车的发展速度正在加快,但是存在充电时间长和续航里程短的弊端。电动汽车构型的选择和再生制动策略是目前解决电动汽车短板最好的... 详细信息

随着全球气候变暖、化石能源日渐枯竭以及汽车工业的发展,现在各国十分重视新能源汽车的研发。目前电动汽车的发展速度正在加快,但是存在充电时间长和续航里程短的弊端。电动汽车构型的选择和再生制动策略是目前解决电动汽车短板最好的办法,好的再生制动构型和策略可以提高能量回收效率以及经济性。轮毂电机加线控制动的构型可以提高能量回收效率,但是,目前电子机械制动系统技术发展还不够成熟,导致其故障率较高。由于该构型的车辆制动容错潜力较强,可以设计容错控制策略提高安全性。因此针对纯电动汽车经济性和制动安全性研究很有意义。本文主要研究内容如下:(1)对轮毂电机、电池进行参数匹配,对电子机械制动系统进行分析研究,在Simulink中搭建相应模型,在Carsim中建立车辆动力学模型和轮胎模型,并联合两个软件对搭建的车辆模型经济性、动力性以及制动安全性进行仿真验证。(2)基于I曲线、ECE法规以及f曲线,制定本文的前后轮制动力分配策略。基于驾驶员意图对本文的双模糊控制策略进行设计,设计对照试验,选择最适合本文的模糊控制策略结构,在识别驾驶员的制动需求强度的前提下确定制动能量回收比例,然后在Simulink中搭建前后轮制动力分配策略和双模糊控制策略模型。由于模糊控制是根据专家模型建立,人为主观性较强,降低了系统的优化性,因此选用遗传算法对隶属度函数进行优化。(3)建立单轮失效、双轮失效的车辆动力学模型,对不同失效工况的车辆稳定性进行分析,选取横摆角速度、航向角、侧偏距离以及制动距离作为车辆稳定性的评定指标,利用Simulink和Carsim进行联合仿真分析车辆在不同失效工况下受的影响。针对不同失效工况,设计轻度、中度、重度制动器失效工况下的容错控制策略,控制目标为横摆角速度和质心侧偏角。在重度失效工况下设计前轮转角滑膜控制器,与容错控制策略进行协同控制,提高车辆的制动稳定性。(4)利用Simulink、Carsim联合仿真,选取NEDC、WLTC循环工况对车辆再生制动经济性的仿真验证。选取轻度、中度、重度制动强度对制动失效工况下的车辆制动安全性进行仿真验证。

关键词：纯电动汽车再生制动容错控制线控制动