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太赫兹时域光谱无损检测玻纤复合材料的干涉现象研究

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光谱学与光谱分析 2023年第10期43卷 3031-3040页

作者：牟达王奇书崔宗宇任姣姣张丹丹李丽娟辛胤杰周桐宇长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院光电工程国家级实验教学示范中心吉林长春130022 长春设备工艺研究所吉林长春130012

玻璃纤维增强复合材料作为新型的先进复合材料,具有质量轻、耐高温、耐冲击等特有的优点被广泛地应用在航空军工等领域。然而,在其生产过程中由于制作工艺的影响,使其内部容易产生分层和夹杂等微小缺陷;另一方面,此类复合材料在其生命... 详细信息

玻璃纤维增强复合材料作为新型的先进复合材料,具有质量轻、耐高温、耐冲击等特有的优点被广泛地应用在航空军工等领域。然而,在其生产过程中由于制作工艺的影响,使其内部容易产生分层和夹杂等微小缺陷;另一方面,此类复合材料在其生命周期内,由于外界因素如冲击力、高温等干扰,使得材料表面和内部发生灼痕和脱粘等缺陷。缺陷的存在使得作为结构件的玻璃纤维增强复合材料的安全系数降低,因此有必要对材料内部的缺陷进行检测。太赫兹时域光谱技术得益于太赫兹波段的独有优势,作为传统无损检测方式的有效补充,以其瞬态性、低能性以及指纹谱性近年来被广泛地应用在复合材料无损检测领域,可以有效地对缺陷进行无损检测。通过检测结果对玻璃纤维增强复合材料的性能进行评估,然而利用太赫兹时域光谱技术对缺陷检测分析时,发现对缺陷进行层析成像过程有一些随时间扩散的条纹,条纹的存在掩盖了缺陷的形状,对缺陷的清晰识别产生影响,进一步导致对缺陷的漏判和误判。现阶段,对于缺陷层析成像时条纹出现的原因在理论上的分析鲜有研究,该研究提出了应用时域有限差分技术建模分析太赫兹波与玻璃纤维增强复合材料的相互作用机理。建立在0.2~1.5 THz频段范围内的反射式数值模型,通过数值模拟实现了对玻璃纤维增强复合材料内部1、3以及5 mm深度处的缺陷成像,并且发现,当太赫兹波垂直入射到玻璃纤维复合材料表面时,每一深度处的缺陷均可清晰成像,当太赫兹波以1°倾斜角入射到玻璃纤维增强复合材料表面以及玻璃纤维增强复合材料上下表面存在2°倾斜时,材料内部每一深度处的缺陷成像中均出现了交替变化的条纹,验证了出现条纹的原因是由干涉现象引起的。

关键词：无损检测太赫兹时域有限差分缺陷成像干涉条纹

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太赫兹时域光谱系统快速旋转光学延迟线设计

中国激光 2022年第6期49卷 169-177页

作者：辛胤杰李全勇程爽蒋锐王奇书长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院光电工程国家级实验教学示范中心吉林长春130022

太赫兹时域光谱技术在无损检测领域有很好的技术优势和应用前景,提高系统的检测速度和探测频谱分辨率是当前时域光谱技术的一个重要课题,而太赫兹时域光谱系统的检测速度和延迟时间是由光学延迟线决定的。基于透射式太赫兹时域光谱系统... 详细信息

太赫兹时域光谱技术在无损检测领域有很好的技术优势和应用前景,提高系统的检测速度和探测频谱分辨率是当前时域光谱技术的一个重要课题,而太赫兹时域光谱系统的检测速度和延迟时间是由光学延迟线决定的。基于透射式太赫兹时域光谱系统,设计了一种新型的旋转式光学延迟线,该旋转延迟线包含24片平面反射镜,通过旋转改变光程,进而产生可变的延迟时间。对该光学延迟线建立了数学模型,并进行了工作状态下光路的仿真与实际实验验证。仿真与实验结果表明,延迟时间可达72ps,扫描频率为60Hz,最小二乘法计算得到的线性度可达99.96%。利用有限元分析(FEA)软件对该延迟线的机械结构进行了旋转状态下的受力分析和模态分析,验证了该设计在工作中的可靠性与稳定性。该设计相比现有的太赫兹时域系统中的线性延迟线,有更快的扫描速度和更长的线性延迟时间,有利于太赫兹时域光谱系统的光纤集成化。

关键词：测量太赫兹时域光谱技术光学延迟线等效采样延迟距离延迟时间

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玻纤复合材料分层缺陷太赫兹无损检测技术

光学学报 2021年第17期41卷 82-90页

作者：王奇书牟达周桐宇任姣姣张丹丹辛胤杰长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院光电工程国家级实验教学示范中心吉林长春130022

利用时域有限差分法和太赫兹时域光谱技术对玻纤复合材料分层缺陷进行研究。首先,基于透射式太赫兹时域光谱系统获得玻纤复合材料在太赫兹波段的光学参数,并用时域有限差分法对缺陷进行数值仿真;其次,利用太赫兹时域光谱系统对提前预制... 详细信息

利用时域有限差分法和太赫兹时域光谱技术对玻纤复合材料分层缺陷进行研究。首先,基于透射式太赫兹时域光谱系统获得玻纤复合材料在太赫兹波段的光学参数,并用时域有限差分法对缺陷进行数值仿真;其次,利用太赫兹时域光谱系统对提前预制的缺陷样件进行实际检测;最后,对比理论和实际检测获得的时域波形数据,对缺陷进行成像分析,发现两种方法均实现了在距离材料上表面3 mm和5 mm处对0.3 mm厚度分层缺陷的检测。结果表明:时域有限差分法可为利用太赫兹时域光谱系统检测复合材料缺陷提供理论支撑,减小对标准件的依赖性;太赫兹时域光谱系统可有效检测材料内部缺陷,可通过检测结果判断材料整体性能。

关键词：测量无损检测时域有限差分太赫兹光学参数提取复合材料

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基于曲线反射面快速扫描光学延迟线设计

长春理工大学学报（自然科学版） 2022年第1期45卷 31-38页

作者：程爽李全勇蒋锐辛胤杰王奇书长春理工大学光电工程学院长春130022

太赫兹时域光谱系统作为有效的相干探测技术,提高太赫兹的探测速度是其研究重点。通过说明延迟线的基本原理并进行数学分析,设计了具有4个子叶片的快速旋转延迟线,总延迟距离为127.339 mm,延迟时间为424.464 ps。利用LIGHTOOLS进行理论... 详细信息

太赫兹时域光谱系统作为有效的相干探测技术,提高太赫兹的探测速度是其研究重点。通过说明延迟线的基本原理并进行数学分析,设计了具有4个子叶片的快速旋转延迟线,总延迟距离为127.339 mm,延迟时间为424.464 ps。利用LIGHTOOLS进行理论光线模拟,对轴振动和安装产生的误差进行模拟,并对轴体旋转的模态进行分析。设计和仿真结果表明:此光学延迟线装置能在空间上有效地分开光束平行出入射,且低于一阶模态频率,可稳定旋转,加工可行性较高,能实现较大的延迟时间且重复性较好,有利于快速探测到太赫兹信号,提高太赫兹时域光谱系统扫描速度。

关键词：太赫兹时域光谱曲线反射器延迟线延迟时间扫描速度

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渐开线反射面光学延迟线的仿真和误差分析

激光与光电子学进展 2022年第23期59卷 149-155页

作者：辛胤杰李全勇孙伟王奇书王文博长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术作为一种新兴的相干探测技术,其发展推动着安全检测和无损检测技术的进步与革新,对保护人们的生命健康、财产安全有着突出的贡献。为了获得更好的成像效果与探测灵敏度,就应在保证获取信号的信噪比符合要求... 详细信息

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术作为一种新兴的相干探测技术,其发展推动着安全检测和无损检测技术的进步与革新,对保护人们的生命健康、财产安全有着突出的贡献。为了获得更好的成像效果与探测灵敏度,就应在保证获取信号的信噪比符合要求的同时提高对太赫兹信号的探测速度。本文基于渐开线反射面光学延迟线装置,分析了光学延迟线外形参数,对延迟距离为71 mm、延迟时间为236.7 ps的模型进行了仿真。针对旋转反射镜轴心的偏心误差、平面反射镜的安装误差和旋转光学延迟线的出射光斑畸变三个方面进行了误差分析,并讨论了减小误差的方法。为该装置提升时间延迟、获得更加完整的太赫兹光谱,以及进一步提升THz-TDS系统的性能提供理论和仿真基础。

关键词：仪器测量与计量太赫兹时域光谱系统渐开线光学延迟线延迟时间

基于机器学习的燃料电池热管理系统建模和控制方法研究

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基于机器学习的燃料电池热管理系统建模和控制方法研究

作者：辛亚杰重庆理工大学

学位级别：硕士

在交通领域,氢燃料电池汽车被认为是最有潜力的可再生能源汽车之一。氢燃料电池具有工作温度低、能量密度高、效率高、近零污染等优点,成为研究的热点。然而,氢燃料电池系统的性能受到多种因素的影响,其中温度的影响较大,而整车的性能... 详细信息

在交通领域,氢燃料电池汽车被认为是最有潜力的可再生能源汽车之一。氢燃料电池具有工作温度低、能量密度高、效率高、近零污染等优点,成为研究的热点。然而,氢燃料电池系统的性能受到多种因素的影响,其中温度的影响较大,而整车的性能也受各主要部件温度的影响。因此,对燃料电池热管理系统(Fuel Cell Thermal Management System,FCTMS)的研究尤为关键。燃料电池热管理系统的作用是保持燃料电池在适宜温度范围内工作,并尽可能减小温度波动,以确保系统的稳定性、效率和寿命。本文基于AMEsim软件分别建立了燃料电池系统模型、FCTMS模型和热泵空调系统模型,并对各个系统中的主要零部件模型进行了介绍,最后,通过实验数据对模型进行了系统验证。本文针对FCTMS进行了以下研究:(1)基于反向传播(Backpropagation,BP)神经网络搭建了燃料电池温度预测模型,然后,选择系统中的六个变量(时间、电堆产热量、环境温度、水泵转速、风扇速度和散热器流量)作为输入,三个温度变量(电堆温度、散热器入口温度和散热器出口温度)作为输出,对预测模型进行仿真分析。经过验证计算后,发现电堆温度预测的准确性最高,相对误差为0.75%。而散热器出口温度的预测准确性最差,相对误差为4.3%。预测模型整体输出的均方误差(Mean Squared Error,MSE)为0.043,三个温度测试结果的平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)分别为0.23%,0.48%和0.16%,均低于5%。(2)采用强化学习(Reinforcement Learning,RL)方法对水泵控制,并进行训练。将训练后的RL控制与传统的比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制进行比较。结果表明,在低温环境中,基于RL的温度控制方法比PID控制提高了3.4%。在高温环境中,RL控制方法的温度控制能力提高了4.1%。(3)设计了燃料电池余热回收系统结构,在燃料电池冷却回路中增加一个换热器,鼓风机吹扫换热器将热风吹送到乘员舱内。结果显示,与PID控制相比,加入余热回收结构后,水泵的能耗降低了0.04k Wh。同样,在空调系统中,压缩机的能耗减少了0.63k Wh,并且余热回收模式下空调系统的性能系数(Coefficient of Performance,COP)提高了1.5%。

关键词：燃料电池热管理预测模型强化学习控制余热回收

海外受众媒介接触行为对武术文化传播效果影响的实证研究

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成都体育学院学报 2024年第2期50卷 59-66页

作者：辛双双马秀杰成都体育学院武术学院四川成都610041 成都体育学院中华国术院四川成都610041

文章在构建微观武术国际化传播效果研究框架的基础上合成传播效果综合指数。采用武术信息接触月频次、武术信息接触时间与媒介接触种类数等几个维度作为媒介接触行为概念,借助调节效应模型探讨媒介接触行为对不同教育程度海外受众的武... 详细信息

文章在构建微观武术国际化传播效果研究框架的基础上合成传播效果综合指数。采用武术信息接触月频次、武术信息接触时间与媒介接触种类数等几个维度作为媒介接触行为概念,借助调节效应模型探讨媒介接触行为对不同教育程度海外受众的武术传播效果的影响。研究结果显示,4个媒介接触行为指标均与传播效果存在正相关,并且武术信息接触时间、传统媒介接触类型数与网络新媒介接触类型数相对于武术信息接触月频次对不同教育程度群体的武术传播效果调节效应要显著,武术传播效果的影响因素是复杂多元的,媒介接触行为有待于后续研究在这一领域继续探索。

关键词：媒介接触传播效果武术文化综合指数

基于非平稳GEV模型的雅鲁藏布江流域极端温度事件风险归因研究

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水文 2024年

作者：韩清禹刘伟刘标胤张勇陈洁杰吴永震华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司

气候变化和人类活动背景下雅鲁藏布江流域水文气象极值序列趋势性引发的非平稳特征影响了极值风险的时程演进特征。通过将人类活动、气候变化相关的物理驱动因子作为模型参数的协变量，构建动态的广义极值分布(GEV)模型，以雅鲁藏布江... 详细信息

气候变化和人类活动背景下雅鲁藏布江流域水文气象极值序列趋势性引发的非平稳特征影响了极值风险的时程演进特征。通过将人类活动、气候变化相关的物理驱动因子作为模型参数的协变量，构建动态的广义极值分布(GEV)模型，以雅鲁藏布江流域的极端日高温和低温序列为研究对象，定量评估以城市化为代表的人类活动因子和气候变化因子对于流域内极端高温和低温事件发生风险的影响。基于一种分步优化模型优选策略，很大程度上简化了最优非平稳GEV模型的优选过程。提出一种基于线性回归的斜率比较法实现了对人类活动和气候变化与极端温度事件风险的响应关系的归因与剥离。分析结果表明：雅鲁藏布江流域极端高温和极端低温序列呈现出5%显著水平的上升趋势。城市化为代表的人类活动对于该流域的极端高温事件发生风险产生了一定的弱化作用，气候变化相关的因子尤其是全球增温和局部增温效应是极端高温风险不断增加的主要驱动因素。

关键词：广义极值分布非平稳频率分析极值事件雅鲁藏布江

基于改性氧化石墨烯/聚苯胺增强水性聚氨酯防腐涂层的制备及性能研究

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涂料工业 2024年第4期54卷 54-61页

作者：王波许胤杰王海波海洋涂料国家重点实验室海洋化工研究院有限公司山东青岛266071 四川大学轻工科学与工程学院成都610065

为提高填料与水性聚氨酯(WPU)之间的相容性和增加防腐性能,利用聚多巴胺(PDA)修饰氧化石墨烯/聚苯胺(FGO/PANI)纳米填料,用于制备水性聚氨酯涂层。采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)和透... 详细信息

为提高填料与水性聚氨酯(WPU)之间的相容性和增加防腐性能,利用聚多巴胺(PDA)修饰氧化石墨烯/聚苯胺(FGO/PANI)纳米填料,用于制备水性聚氨酯涂层。采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征纳米填料结构,并分析了涂层的力学性能和防腐性能。结果表明:填料PDA/FGO/PANI成功合成且PDA被成功包裹在FGO/PANI的表面,PDA的加入可以有效改善纳米填料与水性聚氨酯之间的相容性,从而增强其力学性能和防腐性能,并且PDA的加入不会破坏PANI的防腐机理。

关键词：水性聚氨酯聚多巴胺纳米填料防腐性能

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