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硅基片上二维光学相控阵研究

硅基片上二维光学相控阵研究

作者：杜书剑中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)

学位级别：硕士

光学相控阵是一种能够无需机械结构实现精确的自由空间光束偏转的阵列系统,阵列中每个阵元都能独立实现对其辐射的光场进行相位控制,从而控制远场光强分布达到光束扫描效果。随着光子集成领域技术与工艺的不断发展,片上光学相控阵逐渐... 详细信息

光学相控阵是一种能够无需机械结构实现精确的自由空间光束偏转的阵列系统,阵列中每个阵元都能独立实现对其辐射的光场进行相位控制,从而控制远场光强分布达到光束扫描效果。随着光子集成领域技术与工艺的不断发展,片上光学相控阵逐渐成为研究热门,并已应用于自由空间板间互联、光探测与测距等应用场景。本文设计了相关硅基光子器件并将其组成系统,经过消除栅瓣算法优化阵元排布之后,实现了大偏转角的二维片上光学相控阵。本文首先调研了国内外片上光学相控阵的研究进展,发现片上光学相控阵逐渐从一维发展到二维,当前实现二维扫描的片上光学相控阵主要采取单波长与多波长入射的两种方案,总结了两方案各自的局限性。其次通过多缝夫琅合费衍射的物理模型对光学相控阵远场成像原理进行了分析,对消除栅瓣的物理过程进行了推导与解释,为解决栅瓣干扰问题提供了思路,并借助二维天线阵列排布模型,推导出了阵列要实现特定角度偏转时,各个阵元所应遵循的相位控制规律。并且研究了一种片上波导器件仿真数值算法:时域有限差分算法,用以指导器件设计与仿真。然后,确定了本文片上光学相控阵系统方案为单波长输入二维微型天线阵列方案,并根据系统方案要求分别设计了微型天线、相位控制器、定向耦合器:天线长宽尺寸<3μm,对于1310nm波长的光输入,向上辐射效率为51%,天线远场3dB发散角达到50°;设计了特殊C形弯曲波导进行热调作为阵元的相位控制器,透过率达到99%;定向耦合器设计合理了的耦合长度从而调节不同位置的定向耦合器的耦合效率,使二维排布的天线阵列辐射能量较为统一。最后,根据消栅瓣算法的指导,选取不同形式的步长函数进行优化阵元间距,在综合考虑压缩栅瓣效果与工艺要求之后,确定步长函数为正弦函数。并且通过选取合适的步长系数,实现了主瓣不偏转时,栅瓣抑制比为-6dB7dB;主瓣偏转时,若选择栅瓣抑制比为-3dB时为临界点,总体偏转范围达到了34°×14°。

关键词：硅光子学相控阵光栅定向耦合器相位控制器栅瓣压缩

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基于RFID裂纹传感器及裂纹检测研究

基于RFID裂纹传感器及裂纹检测研究

作者：柏书剑上海应用技术大学

学位级别：硕士

随着世界科技水平的不断提高和人工智能化的发展,使得航空航天设备和大型基础设施的使用寿命和安全性系数有了更高的行业标准。出于安全性和经济性的考虑,对此类结构进行定期的结构健康监测和维护是很有必要的。金属结构体长期运作会使... 详细信息

随着世界科技水平的不断提高和人工智能化的发展,使得航空航天设备和大型基础设施的使用寿命和安全性系数有了更高的行业标准。出于安全性和经济性的考虑,对此类结构进行定期的结构健康监测和维护是很有必要的。金属结构体长期运作会使得结构体萌生金属裂纹,降低整个结构体的安全性系数,从而增加大型安全事故发生的可能性。对金属裂纹进行检测,裂纹的长度、宽度、相对位置和倾斜角度信息同样重要。目前对于金属裂纹检测方式效率过低,裂纹信息检测不全面,因此本文设计了基于RFID(Radio Frequency Identification)无芯片裂纹传感器、裂纹检测系统和金属裂纹预测的算法。本文对基于RFID无芯片裂纹传感器的研究分为RFID无芯片裂纹传感器设计、裂纹检测系统设计和金属裂纹预测算法三个部分。本文主要工作有以下三个方面:第一是基于RFID无芯片裂纹传感器的设计部分。本文设计了三款裂纹传感器,分别是以FR4为介质基板的矩形微带天线、以Rogers5880为介质基板的矩形微带天线和分层式矩形微带天线(上基板为FR4介质基板,下基板为Rogers5880介质基板),用于结构健康监测领域。三款矩形微带天线的两个工作频率都相差较大,便于后续裂纹检测实验观测,并且三个矩形微带天线都有着较大的回波损耗。对于金属裂纹的长度、宽度、相对位置和倾斜角度,三款矩形微带天线都能很好地监测裂纹变化情况。第二是裂纹检测系统部分。本文设计了基于USRP(Universal Software Radio Peripheral)的裂纹检测系统和基于便携式VNA(Vector Network Analyzer)的裂纹检测系统。本文将通过HFSS电磁仿真软件设计好的三款矩形微带天线进行实物加工,并根据金属裂纹的分布情况,对铝板进行不同裂纹的加工处理。分别使用VNA、USRP和便携装VNA连接矩形微带天线进行金属裂纹检测实验,并对比了三个裂纹检测系统的实验数据。第三是金属裂纹预测算法部分。提出了一种预测由任意裂纹引起的谐振频率偏移的算法。基本思想是首先计算裂纹的切割效应强度,然后根据裂纹传感器的谐振频率偏移与裂纹的切割效益强度的关系,得到不同裂纹的分布情况。该部分基于对矩形微带天线的空腔模型分析法,找到金属裂纹影响矩形微带天线表面电流的分布情况,最后根据表面电流的分布情况分析得出裂纹预测算法。裂纹长度、宽度、相对位置和倾斜角度的变化都对结构健康监测产生着重要的影响。本文提出了三款新型双频矩形微带天线,三款矩形天线分别在馈电模式TM(Transverse Magnetic)01和TM10谐振,并且在馈电模式TM01和TM10产生谐振频率f01和f10。裂纹变化会引起谐振频率f01和f10发生相应的偏移,分析谐振频率的偏移情况来达到检测裂纹变化的目的。首先讨论了双频矩形微带天线的工作原理,对该天线的空腔模型进行了详细的分析,并介绍了HFSS电磁仿真软件进行的裂纹仿真实验。接下来制作出三款矩形微带天线实物、加工了金属裂纹和设计了三款裂纹检测系统,并进行了裂纹检测实验,分析处理裂纹实验数据,得出三款矩形微带天线都能很全面地监测裂纹变化情况。最后提出了裂纹预测算法,通过裂纹预测算法可以预测裂纹的变化趋势。

关键词：结构健康监测 HFSS 空腔模型 USRP 裂纹检测裂纹预测

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基于客户终身价值的企业型客户分类研究

基于客户终身价值的企业型客户分类研究

作者：江书剑云南财经大学

学位级别：硕士

企业型客户是区别于消费者客户的一种客户类别，在市场经济运营过程中扮演着极为重要的角色。本文以客户终身价值为切入点，以企业型客户为研究对象，就如何通过客户终身价值来实施企业型客户的分类工作进行了详细的论述。并根据分类结... 详细信息

企业型客户是区别于消费者客户的一种客户类别，在市场经济运营过程中扮演着极为重要的角色。本文以客户终身价值为切入点，以企业型客户为研究对象，就如何通过客户终身价值来实施企业型客户的分类工作进行了详细的论述。并根据分类结果，针对不同类别的企业型客户提出了相应的客户管理策略。本文首先对客户终身价值国内外文献进行梳理，介绍了客户终身价值评价体系与客户终身价值数学建模的研究现状，指出了现有研究的不足，提出了基于客户终身价值的企业型客户分类研究的思路。其次，根据企业型客户的特征与现有客户终身价值评价体系，将客户吸引、客户盈利能力、客户关系、客户诚信、客户忠诚度与客户成长性这六个指标作为企业型客户终身价值评价体系中的影响因素。并通过专家打分法与层次分析法，求得企业型客户终身价值的估算值。再次，借鉴金融学上CAPM模型的思想，对一般客户终身价值的数学模型进行风险修正，得出了风险修正后的客户终身价值计算值。然后，分别以这两种采取不同方法求出的客户终身价值作为两个维度，建立客户分类模型，并根据每种类别的客户特征提出相应的客户管理策略。最后，通过对G公司的调研，采集了大量客户数据，并借助于前面阐述的理论，对G公司的客户进行了实证分析，并提出了相应的客户管理策略，检验了理论的正确性与实用性。

关键词：客户终身价值企业型客户客户风险

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煤焦—NO反应中氮迁移规律的试验研究

煤焦—NO反应中氮迁移规律的试验研究

作者：尹书剑华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

氮氧化物(NO)是一种破坏大气环境的重要污染物,而我国的燃煤电厂是氮氧化物排放的主要来源之一,因此研究燃煤过程中氮的迁移规律对控制电厂NO排放、改善我国大气环境有重要意义。煤中的氮在燃烧过程中逐步生成NO,,这个过程可以分为挥发... 详细信息

氮氧化物(NO)是一种破坏大气环境的重要污染物,而我国的燃煤电厂是氮氧化物排放的主要来源之一,因此研究燃煤过程中氮的迁移规律对控制电厂NO排放、改善我国大气环境有重要意义。煤中的氮在燃烧过程中逐步生成NO,,这个过程可以分为挥发分析出阶段和煤焦反应阶段。其中挥发份生成NO的反应机理已经较为明确,但对煤焦生成NO及煤焦还原NO的研究,特别是掺杂金属化合物对煤焦还原NO反应影响的研究目前仍存在一些不足。本文分别选取了一种无烟煤焦和一种烟煤焦,采用活性表面积法和动力学方法研究了煤焦在热重实验中的燃烧反应活性。通过红外光谱技术分析了煤焦在燃烧生成NO过程中氮的迁移规律。采用等体积浸渍法在煤焦中负载了钙基金属化合物和铁基金属化合物,通过基于析因实验设计方法的煤焦还原NO实验,研究了在掺杂金属化合物的情况下,煤焦异相还原NO反应过程中温度、煤种属性、金属化合物掺杂比例等因素对NO还原率的影响。通过以上研究得到的主要结果如下：(1)热重实验分析结果表明,无烟煤焦的活性表面积和活性表面积增长率都大于烟煤焦,燃烧过程中无烟煤焦的活化能低于烟煤焦,反应活性更强。(2)红外光谱分析结果表明,烟煤焦和无烟煤焦中的氮在燃烧过程中主要含氮生成物为NO、HNCO和HCN,且NO、HNCO和HCN的生成趋势基本一致。实验煤焦燃烧过程中均未检测到NH3,几乎未检测到NO和NO2的生成。(3)煤焦异相还原NO的析因实验表明,钙基金属化合物、铁基金属化合物、反应温度对煤焦还原NO有显著的促进作用,且促进效果的显著性依次增强。同时掺杂两种金属化合物对煤焦还原NO起到协同催化作用。基于析因实验设计方法,建立了NO还原率积分值与煤焦属性标准参数、温度、金属化合物添加量的耦合预测模型,具有较好的拟合度。

关键词：煤焦氮氧化物氮的迁移异相还原

面内弯纵模态耦合直线超声电机的有限元仿真及结构优化

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面内弯纵模态耦合直线超声电机的有限元仿真及结构优化

作者：冯书剑西安电子科技大学

学位级别：硕士

超声电机是一种新型微特驱动装置,具有启停灵敏,断电自锁,低噪声,结构简单,无电磁干扰等诸多优点,相比于传统电机,更适合于航天航空,精密控制等领域。超声电机技术涉及了材料力学,压电材料学,非线性摩擦理论,机械振动理论等多学科交叉... 详细信息

超声电机是一种新型微特驱动装置,具有启停灵敏,断电自锁,低噪声,结构简单,无电磁干扰等诸多优点,相比于传统电机,更适合于航天航空,精密控制等领域。超声电机技术涉及了材料力学,压电材料学,非线性摩擦理论,机械振动理论等多学科交叉的新领域。其理论体系复杂,目前还没有完善的理论体系依据,特别是电机结构优化设计方面。超声电机的定子结构是影响电机性能的关键因素之一。本文基于ANSYS软件,对一种面内弯纵模态耦合直线超声电机定子结构优化问题进行了较细致地仿真研究。论文的主要工作如下:(1)通过仿真分析对超声电机结构设计的可行性进行了研究。首先,通过模态分析进行仿真收敛性测试,并通过对比可靠数据,验证仿真构建的模型及条件符合实际情况。之后,对超声电机结构进行全仿真分析,在定子上选取3个观测点,得出在定子左右两端的中心,或者定子的棱线中点适合作为驱动足。结果表明超声电机可以驱动动子直线运动,验证超声电机结构设计的可行性。(2)研究了超声电机定子的主要结构尺寸参数对于模态耦合的影响;基于正交试验方法展开了弯纵模态频率差值和远离干扰模态的构造函数P的值为响应指标的结构尺寸优化设计方案。通过正交试验方法,分步骤设计实验,对压电振子结构尺寸进行优化,得到最佳压电振子结构尺寸(长度:32mm,长宽比:3.8,厚度1.2mm)。优化后的压电振子弯纵模态频率差仅44Hz,其他干扰模态没有混入且其频率远离弯纵模态频率,满足模态简并的要求。(3)研究不同的常用压电陶瓷材料对超声电机输出性能的影响。基于定子最优结构尺寸,通过对超声电机定子进行全面仿真分析,对比研究不同压电陶瓷材料的超声电机结构,找到最合适超声电机的压电陶瓷材料为PZT5H,由此对超声电机定子结构再次优化。(4)基于上面的定子结构优化后,对超声电机定子的压电陶瓷片粘贴方式进行改进。将原来使用的贴片式粘贴改为压电陶瓷内嵌式粘贴,增大压电陶瓷片与弹性基底的接触粘贴面积,提升压电陶瓷片和弹性基底间能量转换效率,从而提高超声电机的输出性能。实验仿真结果表明,改进后超声电机的输出性能得到明显提高,内嵌式粘贴方式超声电机的步距为1.2μm左右,空载速度60mm/s,对超声电机定子结构进一步优化。

关键词：直线超声电机结构优化模态耦合有限元仿真正交实验

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基于正侧面级联匹配的人脸识别算法研究

基于正侧面级联匹配的人脸识别算法研究

作者：时书剑上海师范大学

学位级别：硕士

人脸识别是模式识别和计算机视觉领域的热点课题之一,经过30多年的研究,在环境可控条件下已达到实用程度,但在非理想成像（尤其是光照、姿态变化）、用户不配合、大规模人脸库等条件下的识别,仍然面临巨大挑战。本文针对大规模... 详细信息

人脸识别是模式识别和计算机视觉领域的热点课题之一,经过30多年的研究,在环境可控条件下已达到实用程度,但在非理想成像（尤其是光照、姿态变化）、用户不配合、大规模人脸库等条件下的识别,仍然面临巨大挑战。本文针对大规模人脸库上的人脸识别问题,提出了一种正侧面级联匹配的人脸识别算法,把人脸识别设计成一个级联匹配的过程:第一级匹配主要完成在大规模人脸库中进行快速匹配,初选出若干最接近的人脸,组成新的人脸库;第二级匹配主要完成在新人脸库中进行精确匹配,最终识别出正确人脸。本文主要完成了以下工作: （1）探讨了人脸特征提取时Gabor滤波器参数的选择问题,并通过实验进行了验证。对人脸识别中核函数选择问题进行了讨论,并且通过实验确定了KPCA方法中高斯核函数的参数。（2）在正面人脸识别阶段,提出了一种在小波低频子图上结合Gabor特征和核主分量分析的人脸识别方法。首先对人脸进行二维小波分解,通过Gabor滤波器对人脸低频子图滤波,并对Gabor特征进行降采样,然后采用核主分量分析的方法进一步降低Gabor特征的维数,最后采用最小距离分类器进行识别。由于采用了Gabor滤波,该方法对光照、表情具有鲁棒性,在FERET人脸库上的实验结果表明,该方法在识别性能上优于核主分量分析的方法,在识别时间上优于不采用小波分解的方法。（3）在侧面人脸识别阶段,提出了一种利用鼻子轮廓线曲率特征进行人脸筛选的方法。首先,对侧面人脸图像进行预处理分割出鼻子,提取鼻子曲线,并对轮廓线去噪和细化。然后,用曲线拟合轮廓线,并计算曲线上各点的曲率。最后,用计算互相关函数的方法来比较两条曲率线的相似性,根据实验确定的阈值对人脸进行筛选。在FERET人脸库上的实验结果表明,该方法能够在较短的时间内对大规模人脸库进行筛选,并分离出包含正确人脸的新人脸库。实验结果表明正侧面级联匹配策略能够有效缩短识别时间,解决当人脸库规模增大时识别时间增长过快的问题。

关键词：人脸识别 Gabor滤波器核主成分分析(KPCA) 侧面轮廓曲率

慢病毒介导氧化低密度脂蛋白受体基因沉默细胞株的构建

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慢病毒介导氧化低密度脂蛋白受体基因沉默细胞株的构建

作者：孙书剑吉林大学

学位级别：硕士

目的:建立体外LOX-1基因沉默细胞模型,用于探讨LOX-1与相关配体在细胞膜表面的相互作用,为研究LOX-1受体在早期动脉粥样硬化中的作用奠定基础。方法:以J774a.1细胞的总RNA为模板,通过PCR方法扩增得到LOX-1基因,并亚克隆至psi CHECK2载... 详细信息

目的:建立体外LOX-1基因沉默细胞模型,用于探讨LOX-1与相关配体在细胞膜表面的相互作用,为研究LOX-1受体在早期动脉粥样硬化中的作用奠定基础。方法:以J774a.1细胞的总RNA为模板,通过PCR方法扩增得到LOX-1基因,并亚克隆至psi CHECK2载体上。设计得到LOX-1的sh RNA,并克隆至慢病毒基因沉默载体中,通过双荧光素酶报告基因筛选得到有效的LOX-1沉默sh RNA。将慢病毒包装质粒通过脂质体转染法转染至293T细胞中,进行慢病毒的包装。病毒悬液经过超滤浓缩后,再通过有限稀释法测定病毒浓缩液的滴度。使用病毒浓缩液对J774a.1细胞进行侵染并通过嘌呤霉素筛选获得稳定沉默的细胞株。最后对稳定沉默细胞株进行RT-PCR和Western blot检测,鉴定LOX-1的基因沉默情况。结果:成功扩增得到LOX-1基因序列并亚克隆至psi CHECK2载体中。设计得到LOX-1基因沉默sh RNA序列,通过双荧光素酶报告基因检测系统筛选得到了有效的sh RNA序列并克隆至慢病毒沉默载体中。通过共转染的方式成功包装得到介导LOX-1基因沉默的慢病毒。对重组病毒进行超滤浓缩及滴度测定,其滴度为4×107。之后使用病毒浓缩液侵染J774a.1巨噬细胞,利用puro抗生素筛选获得稳定的沉默细胞株。结论:成功构建了LOX-1稳定沉默的J774a.1细胞株,为今后研究LOX-1在动脉粥样硬化发病过程中的作用奠定了基础。

关键词：动脉粥样硬化基因沉默 LOX-1

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论网络言论自由的法律保障

论网络言论自由的法律保障

作者：邹书剑辽宁大学

学位级别：硕士

随着互联网被广泛应用,越来越多的人通过互联网发表自己的观点,表达自己的见解——即网络言论。公民在互联网上发表自己言论的权利被称为网络言论自由,它是宪法规定的公民应当享有的基本权利和自己之一,属于言论自由范畴。由于互联网自... 详细信息

随着互联网被广泛应用,越来越多的人通过互联网发表自己的观点,表达自己的见解——即网络言论。公民在互联网上发表自己言论的权利被称为网络言论自由,它是宪法规定的公民应当享有的基本权利和自己之一,属于言论自由范畴。由于互联网自身具有的不同于传统媒体的开放性、互动性、便捷性,使得网络言论具有了通过传统媒体发表的言论所不具有的主体的匿名性,传播的广泛性,互动性以及便捷性,因此在网络言论自由的法律保障方面,保障传统言论自由的法律手段则存在一定的缺陷。在新时期下,国家立法机关应当根据互联网以及网络言论自由的特性制定相应的法律法规。为适应时代的要求,我国立法机关制定了大量的法律法规对网络言论自由加以规制,极大推动了我国的法制建设。但是不可否认,我国在网络言论自由的法律保障方面还存在很多不足之处,具体体现在：网络言论自由的法律保障原则缺位;网络言论自由的立法体系不完善,立法层级低、缺乏系统性、立法程序缺乏民主参与;网络言论自由的法律保障应当包括保护和限制两个方面,但是我国当前对网络言论自由的态度是重限制,轻保护;责任追究制度缺乏可操作性;互联网行业自律性薄弱。上述问题亟待解决。本文中笔者针对上述问题提出了自己的对策。健全网络言论自由法律保障的原则,包括保障人权原则、社会公益原则、切实侵害原则;完善我国网络言论自由法律保障的立法体系,提高立法层级,制定《网络言论法》、建立网络言论法体系、立法过程中保证民主参与;对网络言论自由法律保障的限制应当谨慎;保证网络言论自由法律保障的责任追究制度具有可操作性;加强网络言论自由法律保障的网络行业自律。完善我国网络言论自由法律保障制度,是建设社会主义法治国家不可或缺的一部分。

关键词：网络言论自由法律保障

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电气化铁路接触网运行中典型故障研究

电气化铁路接触网运行中典型故障研究

作者：边书剑华东交通大学

学位级别：硕士

在当前社会对铁路运输要求趋于更加快速、更加便捷的情况下,全国电气化普速铁路繁忙干线不断的改造提速,高速铁路也在不断的建设,提高地域普及率,尽可能的满足市场的需求。电气化铁路运输是一个由机务、车务、工务、供电、电务、车辆等... 详细信息

在当前社会对铁路运输要求趋于更加快速、更加便捷的情况下,全国电气化普速铁路繁忙干线不断的改造提速,高速铁路也在不断的建设,提高地域普及率,尽可能的满足市场的需求。电气化铁路运输是一个由机务、车务、工务、供电、电务、车辆等多单位联动的整体,无论哪一个设备出现故障,就会影响整个运输,造成庞大经济损失和社会不良影响。接触网作为电气化铁路运输重要设备之一,承载着牵引机车的电能,看似简单,实则复杂。接触网是露天设备,无备用装置,而且自身构造复杂,长期承受弓网震动和工频高压,因此它不仅极易受到外来因素的影响,而且其零部件很容易烧损、疲劳,引发设备故障,造成机车停车,铁路停运。本文对郑州铁路局管辖范围内电气化普速铁路、高速铁路现场运行维护中发生的故障进行收集梳理,并结合全路供电系统2018年设备故障,择取近几年容易发生的电气烧损、吊弦折断、绝缘污闪三种典型案例,初步研究了接触网多股道电流分布、弓网引发的吊弦振动和绝缘子污闪机理。从设备运行和管理入手,结合自身一线接触网6年的管理经验,总结了发生故障的原因,并制定了措施。在研究电气烧损故障上,对接触网站场多股道电气参数进行计算,并建立等值电路模型,利用Matlab/Simulink仿真软件对电流分布进行模拟,得出与现场相符的结果,提出了截流法、电气连接法、分流法三种措施,并对分流法进行了仿真验证。在研究吊弦折断上,初步分析了疲劳震动原理,通过现场故障数据比对,提出了开展精调精检的标准和差异化管理的意见。在研究绝缘污闪上,指出了闪络发生机理,结合现场设备情况,提出了直供加回流方式下接触网跳线安装位置设计和施工层面的不合理,加快了污闪发生的时间,并给出了改造标准。

关键词：电气化铁路接触网故障分析措施