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非合作目标光子计数激光测距技术研究

光学学报 2011年第5期31卷 138-145页

作者：田玉珍赵帅郭劲中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100049

为了实现对远距离非合作目标距离的精确测量,将光子计数测距法与脉冲测距法相结合,利用多像素光子计数器(MPPC)进行了远距离非合作目标测距实验研究。在实验室内模拟远距离非合作目标返回的微弱信号,利用MPPC接收。通过分析返回光子信... 详细信息

为了实现对远距离非合作目标距离的精确测量,将光子计数测距法与脉冲测距法相结合,利用多像素光子计数器(MPPC)进行了远距离非合作目标测距实验研究。在实验室内模拟远距离非合作目标返回的微弱信号,利用MPPC接收。通过分析返回光子信号特性,研究目标反射回随机光子的统计分布特性;利用不同的算法计算测距起始和终止脉冲间隔,分析不同算法对测距精度的影响。实验室利用MPPC,4 GHz采样率示波器和脉宽为5 ns的脉冲激光器进行测距实验,获得7220个脉冲信号,统计结果验证了目标返回信号为泊松分布;利用恒比鉴别法得到了最优测距结果:测距结果与被测距离偏差2.8 cm,加权均值标准差为0.9 cm,而固定幅值法和自相关法得到的测距结果偏差都超过了40 cm。通过分析各算法与恒比鉴别法之间的差异,给出了不同算法产生较大偏差的原因。

关键词：测量激光测距光子计数非合作目标多像素光子计数器

低速重载风电齿轮箱径向滑动轴承多运行状态润滑性能分析

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西北工业大学学报 2023年第5期41卷 978-986页

作者：赵帅可苏华西北工业大学机电学院陕西西安710072

针对风电齿轮箱中径向滑动轴承频繁启动、低速重载、偏航倾斜等工况,基于平均Reynolds方程建立径向滑动轴承瞬时启动与运行工况耦合的润滑性能数值分析模型,分析了启动阶段轴径轴心运动轨迹,获得启动至稳定阶段轴承膜厚变化状态;分别研... 详细信息

针对风电齿轮箱中径向滑动轴承频繁启动、低速重载、偏航倾斜等工况,基于平均Reynolds方程建立径向滑动轴承瞬时启动与运行工况耦合的润滑性能数值分析模型,分析了启动阶段轴径轴心运动轨迹,获得启动至稳定阶段轴承膜厚变化状态;分别研究了表面综合粗糙度、轴颈倾斜角度、轴颈转速对轴承启动和稳定运行整个阶段润滑性能的影响规律。结果表明:启动阶段偏心率出现最大值,粗糙接触引起破膜风险最大;随着表面综合粗糙度由0.6增大至1.2μm,轴承承载力和摩擦因数均增加,启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段增加约13.62%和131.58%;随着轴径倾斜角度由0.0001°增大至0.0004°,轴承承载力和摩擦因数均增大,且启动阶段的最大承载力和摩擦因数比稳定阶段平均约高出30%和116%;随着转速的增加,轴承的承载力增大,摩擦因数减小,有利于提高轴承性能。计算结果为评价滑动轴承频繁启动工况下的磨损风险提供了重要依据,为滑动轴承的运行温度、油膜压力等轴承结构设计和选型提供参考。

关键词：风电齿轮箱轴心轨迹瞬态/稳态耦合计算微凸体承载比轴颈倾斜启停

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太赫兹高斯脉冲球体雷达散射截面研究

南京大学学报（自然科学版） 2013年第1期49卷 95-100页

作者：赵帅南京大学物理学院南京210093

选择作为表征散射体对入射波散射能力重要参数的雷达散射截面(RCS)为研究对象,应用时域有限差分法(FDTD)仿真计算了太赫兹高斯脉冲波对亚mm至μm量级尺度的金属铜和三聚氰胺甲醛树脂(MF)微粒的电磁散射.散射目标尺寸取为300μm至3μm,... 详细信息

选择作为表征散射体对入射波散射能力重要参数的雷达散射截面(RCS)为研究对象,应用时域有限差分法(FDTD)仿真计算了太赫兹高斯脉冲波对亚mm至μm量级尺度的金属铜和三聚氰胺甲醛树脂(MF)微粒的电磁散射.散射目标尺寸取为300μm至3μm,该尺寸与太赫兹波长范围3mm至30μm大致重叠.由于太赫兹带宽很大,该量级大小的微粒散射区间很大部分处在瑞利散射向Mie散射的过渡区,解析解会受到应用范围的限制,所以选择数值计算方法FDTD.即把入射平面波设为宽频带脉冲,其频带宽度覆盖了求解的频率范围,计算散射体对脉冲波的响应并进行傅里叶变换就可以得到散射体的宽频响应.通过选取不同尺寸大小(半径300μm至3μm)、材质(金属铜和三聚氰胺甲醛树脂)、几何构成(实心、空心、双层),对散射目标进行分类和对比,得出了球形微粒的太赫兹波雷达散射截面特性.由于目标的宽频带特性中包含了大量信息,其低频区包含了目标的体积信息,谐振区包含了目标的轮廓信息。

关键词：太赫兹高斯脉冲时域有限差分法雷达散射截面三聚氰胺甲醛树脂

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高压调控手性二维钙钛矿光学性质

红外与激光工程 2022年第7期51卷 399-407页

作者：赵帅戴深宇季华实验室光电技术研究部广东佛山528200

手性二维钙钛矿是一类具有非中心对称结构的低维钙钛矿材料,兼具低维钙钛矿和手性材料的优点,可用于产生非线性光学效应。通过高压技术可以实现低维钙钛矿各种光学性质的调控,然而目前对手性二维钙钛矿高压光学性质,特别是高压下非线性... 详细信息

手性二维钙钛矿是一类具有非中心对称结构的低维钙钛矿材料,兼具低维钙钛矿和手性材料的优点,可用于产生非线性光学效应。通过高压技术可以实现低维钙钛矿各种光学性质的调控,然而目前对手性二维钙钛矿高压光学性质,特别是高压下非线性光学效应的研究则鲜有报道。利用金刚石对顶砧技术研究了高压对手性二维钙钛矿材料(R-,S-)ClPEA2PbI4的PL光谱、吸收光谱和二次谐波效应的影响。结果表明,随着压强的增大,材料的PL光谱强度先增大到1 GPa的峰值,随后逐渐减弱直至6 GPa左右消失,同时峰值波长507 nm红移到568 nm。高压吸收谱表明手性钙钛矿在6 GPa附近吸收边存在突变。高压下激光二次谐波信号强度随压强的增大而逐渐减小,在6 GPa附近明显减弱。这些结果表明高压是一种调控二维手性钙钛矿光学性质的有效手段,对其未来在发光和近红外频率转换等器件中的应用提供了基础。

关键词：高压二次谐波生成金刚石对顶砧手性二维钙钛矿

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岩体水力劈裂的细观PFC-CFD联合分析

岩石力学与工程学报 2015年第S2期34卷 3862-3870页

作者：倪小东赵帅龙王媛魏鹏河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学岩土工程研究所江苏南京210098

现有关于水力劈裂的研究成果多基于宏观连续介质方法,难以揭示水力劈裂细观机制,借助颗粒离散元在材料破碎及裂纹动态发展研究方面的优势,提出从细观层面实现裂纹扩展动态分析的PFC-CFD联合求解法,并采用圆环岩体试件的简化模型验证了... 详细信息

现有关于水力劈裂的研究成果多基于宏观连续介质方法,难以揭示水力劈裂细观机制,借助颗粒离散元在材料破碎及裂纹动态发展研究方面的优势,提出从细观层面实现裂纹扩展动态分析的PFC-CFD联合求解法,并采用圆环岩体试件的简化模型验证了该方法的可行性。随后以一隧洞工程为背景,采用该方法对隧洞开挖过程中裂纹扩展情况进行模拟,分析非稳定渗流阶段,掌子面与高压水源距离不同(掘进过程)对隧洞裂纹扩展的影响。研究结果表明:建立的耦合分析方法能够较好地模拟岩体水力劈裂的破坏过程,可用于隧洞工程的安全性评价。

关键词：岩石力学深埋隧洞水力劈裂细观流–固耦合模型

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间距比对双振子局域共振轴纵振带隙的影响

振动工程学报 2017年第4期30卷 570-576页

作者：赵帅陈前姚冰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

对双振子局域共振轴纵向振动的带隙行为进行了研究,采用传递矩阵法推导得到了双振子局域共振轴纵振能带结构关系的解析表达式,对双振子局域共振轴的带隙进行了计算。结果表明在振子总质量相同的情形下,双振子局域共振轴相比于单振子而... 详细信息

对双振子局域共振轴纵向振动的带隙行为进行了研究,采用传递矩阵法推导得到了双振子局域共振轴纵振能带结构关系的解析表达式,对双振子局域共振轴的带隙进行了计算。结果表明在振子总质量相同的情形下,双振子局域共振轴相比于单振子而言能够拓宽带隙宽度。此外,针对振子间距比对双振子局域共振带隙特性的影响进行了分析。研究发现:尽管原胞的晶格常数保持不变,然而振子间距比会对各带隙的宽度产生影响,带隙极大宽度发生条件为振子间距比θ=0.5或θ=1(θ=0)时;在一些情形下,适当的间距比可以使得局域共振带隙之间产生带隙融合现象,进而形成一个超宽带隙;对于双振子局域共振轴,布拉格带隙边界频率不完全取决于晶格常数,而且还同振子间距比相关。

关键词：减振声子晶体局域共振双振子带隙

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垂直梯形闸门自由出流水力特性试验研究

水利学报 2023年第6期54卷 677-685,695页

作者：李琳赵帅杰新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052

垂直梯形闸门是一种新型平板闸门,与常规矩形闸门相比,因其不需修建闸室和扭面等附属建筑物,占地小,在灌区各级梯形渠道控流和分流应用方面具有优势。梯形闸门的过流边界条件特殊,与矩形闸门过流水力特性明显不同。为明晰其水力特性,在... 详细信息

垂直梯形闸门是一种新型平板闸门,与常规矩形闸门相比,因其不需修建闸室和扭面等附属建筑物,占地小,在灌区各级梯形渠道控流和分流应用方面具有优势。梯形闸门的过流边界条件特殊,与矩形闸门过流水力特性明显不同。为明晰其水力特性,在边坡系数为1.5、1.75和2的典型梯形渠道上开展了186组模型试验,重点分析了闸门开度e、闸前水深H 0等参数对闸后流态和流量的影响,并基于试验数据研究了梯形闸门自由出流时的流量计算方法。结果表明,水流经梯形闸门左、中、右孔口流出的三股水流在闸后碰撞,水面宽收缩至最小,中轴线及其附近水深最大,横向水面轮廓呈“驼峰”状,且驼峰出现的位置和水流碰撞引起的水面波动幅度与闸门开度、闸前水深有关。当流量和闸门相对开度分别增大1倍时,驼峰距闸门的距离分别由3.6 e、8.2 e变化为6.0 e、3.3 e,驼峰高度由1.5 e、3.0 e变化为2.4 e、1.5 e,驼峰下游渠道水流趋于均匀分布所需要的距离由15.0 e、33.0 e变化为34.0 e、17.0 e。收缩水流在势能和动能相互转化作用下沿横向和纵向扩散,能量沿程耗散,水面波动减小直至与渠道水面衔接。流量系数公式相对误差平均值为2.17%,其中相对误差小于6%的数据占比为96.3%,总体精度较好。研究成果可为垂直梯形闸门的工程设计和运行管理提供参考。

关键词：梯形闸门自由出流流量流量系数

高分子材料机械密封磨损特性及表面织构的影响

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摩擦学学报 2015年第6期35卷 761-767页

作者：赵帅王晓雷南京航空航天大学机电学院南京210016 中航商用航空发动机有限责任公司上海200241

为提高金属/高分子材料机械密封的抗磨损性能,采用光刻-电解技术在316不锈钢表面制作微凹坑阵列形式的表面织构,与5种不同弹性模量的高分子材料组成摩擦副进行磨损试验.试验结果表明,对弹性模量最小的UHMWPE材料,表面织构起到了增磨作用... 详细信息

为提高金属/高分子材料机械密封的抗磨损性能,采用光刻-电解技术在316不锈钢表面制作微凹坑阵列形式的表面织构,与5种不同弹性模量的高分子材料组成摩擦副进行磨损试验.试验结果表明,对弹性模量最小的UHMWPE材料,表面织构起到了增磨作用,对其他四种弹性模量较高的材料,表面织构起到减磨作用,而且,随着高分子材料弹性模量的增大,表面织构表现出的减磨作用也随之增大.为解释这个现象,利用ANSYS有限元分析软件对摩擦副接触面进行了应力和变形分析,结果表明:织构化表面在接触过程中会产生应力集中和表面形变,材料的弹性模量越小,凹坑引起的变形越明显,可能产生的切削作用越显著.

关键词：机械密封高分子材料表面织构磨损

基于加权互信息主元分析算法的质量相关故障检测

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化工学报 2018年第3期69卷 962-973页

作者：赵帅宋冰侍洪波华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室上海200237

质量相关的故障检测已成为近几年研究热点,它的目标是在过程监测中,对质量相关的故障检测率更高,对质量无关的故障少报警或不报警。传统主元分析算法的故障检测会对所有故障均报警,不能达到上述要求。另外,在实际工业生产中,质量变量通... 详细信息

质量相关的故障检测已成为近几年研究热点,它的目标是在过程监测中,对质量相关的故障检测率更高,对质量无关的故障少报警或不报警。传统主元分析算法的故障检测会对所有故障均报警,不能达到上述要求。另外,在实际工业生产中,质量变量通常难以实时获得,需要后续分析或延时得到。为此,提出一种融合贝叶斯推断与互信息的加权互信息主元分析算法。首先利用贝叶斯推断的加权方法将度量过程变量和质量变量之间相关关系的互信息进行融合,选出包含质量变量信息量最大的一组过程变量。然后对过程变量利用主元分析(principal component analysis,PCA)进行统计建模,再次根据加权互信息选出包含质量变量信息量最大的主元,建立统计量进行故障检测。最后,通过实验验证该方法的可行性和有效性。

关键词：过程系统主元分析故障检测质量相关加权互信息