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用于检测染料和汞离子的功能化微纳光纤传感技术的研究

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用于检测染料和汞离子的功能化微纳光纤传感技术的研究

作者：郝耀辉山西大学

学位级别：硕士

工业的快速发展造成了严重的水资源污染和破坏,快速、准确地检测水资源中物质含量对水资源环境保护具有积极意义。微纳光纤传感元件不仅融合了光纤通信的抗干扰能力强、损耗低、传输快等优势,而且凭借着强倏逝场的特性可以对外界环境的... 详细信息

工业的快速发展造成了严重的水资源污染和破坏,快速、准确地检测水资源中物质含量对水资源环境保护具有积极意义。微纳光纤传感元件不仅融合了光纤通信的抗干扰能力强、损耗低、传输快等优势,而且凭借着强倏逝场的特性可以对外界环境的变化表现出高灵敏度响应。本文以水体污染中常见的茜素红S染料、重金属汞离子(Hg)两种物质为例,设计并研究了两种功能化微纳光纤传感元件,为光学检测技术的发展提供了更广阔的思路与平台,同时有望促进分布式、多参数的物联网通信平台的建设。研究了一种基于多壁碳纳米管(MWCNTs)用于检测茜素红S染料浓度的锥形微纳光纤元件,并通过实验进行了验证。固定在光纤表面的多壁碳纳米管由于其多孔结构能够吸附茜素红S染料分子,染料分子被光纤传感元件表面的多壁碳纳米管捕捉到后,会导致光纤表面折射率(RI)的变化,进一步宏观上转化为干涉光谱的波长漂移。该微纳光纤干涉仪具有1942.25nm/RIU的高折射率灵敏度响应,以及-0.03nm/℃的低温度交叉灵敏度。实验结果表明该传感元件可快速检测到0-1000mg/L浓度范围内的茜素红S染料,其中在0-25mg/L低浓度范围内的灵敏度为0.412nm/(mg/L)。该传感元件在环境安全保护领域拥有巨大潜力。研究了一种基于多巴胺/4-巯基吡啶(PDA/4-MPY)薄膜用于水中痕量Hg检测的锥形微纳光纤传感元件。此微纳光纤干涉仪具有1146nm/RIU的折射率灵敏度响应和-0.03 nm/℃低温度交叉响应。Hg被传感元件表面功能膜特异性捕获后影响微纳光纤表面的折射率,导致干涉光谱的波长漂移。实验结果表明该传感元件对0-100n M浓度范围内的金属Hg离子有明显的规律响应,在0-10n M低浓度范围内灵敏度可达1.015nm/n M,可靠性极高(R=0.99),同时对Hg有着良好的特异性识别能力。该传感元件在重金属离子含量和水资源质量监测领域具有广阔的应用前景。

关键词：微纳光纤干涉仪茜素红S 汞离子(Hg2+) 浓度检测

基于二分网络的分布式;服务组合系统建模研究

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系统仿真学报 2018年第1期30卷 1-7,17页

作者：郝耀辉韩继红郭虹刘树新信息工程大学郑州450001 数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001

分布式服务组合系统在军事、通信等领域被广泛地应用,为深入理解系统的特性,基于二分网络模型的结构形式对其进行了建模研究,使用平均场理论分析了负载均衡和随机选择两种连边方式下,服务节点度分布与终端节点满足Poisson分布的期望值... 详细信息

分布式服务组合系统在军事、通信等领域被广泛地应用,为深入理解系统的特性,基于二分网络模型的结构形式对其进行了建模研究,使用平均场理论分析了负载均衡和随机选择两种连边方式下,服务节点度分布与终端节点满足Poisson分布的期望值、终端节点申请的任务量大小、局域世界大小3个因素之间的关系,发现在随机选择连边方式下,局域世界因素对服务节点度分布无影响的特性。仿真模拟实验的结果进一步验证了理论推导结论的正确性。

关键词：二分网络分布式服务组合平均场理论负载均衡

引入混洗策略和改进变量节点更新的最小和译码算法

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激光与光电子学进展 2022年第11期59卷 199-204页

作者：刘毓郝耀辉黄洲王婵拜林西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121

低密度奇偶校验码属于一种线性的分组码,近年来得到了很大的关注。目前被广泛应用的最小和(MS)算法译码损失较多,而且该算法属于洪泛调度,译码收敛速度较慢。为此提出了引入混洗策略和改进变量节点更新的MS(shuffled-VNU-MS)译码算法,... 详细信息

低密度奇偶校验码属于一种线性的分组码,近年来得到了很大的关注。目前被广泛应用的最小和(MS)算法译码损失较多,而且该算法属于洪泛调度,译码收敛速度较慢。为此提出了引入混洗策略和改进变量节点更新的MS(shuffled-VNU-MS)译码算法,该改进算法在本次迭代中更新某列校验节点信息时,可以利用到前序列最新的变量节点信息,且变量节点信息是通过加权因子平均后的信息。仿真结果表明:当码长为256,码率为0.5,误码率为10-5时,本文改进的译码算法shuffled-VNU-MS相比MS算法,编码增益提高了约0.92 dB。当信噪比为0时,本文改进算法译码收敛速度相比MS算法提高了约52%。

关键词：光通信低密度奇偶校验码最小和算法变量节点更新混洗策略加权因子

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引入层重升序调度策略的分层最小和译码算法

激光与光电子学进展 2022年第7期59卷 71-76页

作者：刘毓拜林王婵郝耀辉李界民西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121

分层译码算法对校验矩阵进行分层,按层进行更新,加快了译码收敛速度,但由于每层的消息更新建立在上层的基础上,不可避免地引入了上层无关信息,降低了本层有效信息的比重。针对这一问题,提出一种引入层重升序调度策略的分层最小和(LS-MS... 详细信息

分层译码算法对校验矩阵进行分层,按层进行更新,加快了译码收敛速度,但由于每层的消息更新建立在上层的基础上,不可避免地引入了上层无关信息,降低了本层有效信息的比重。针对这一问题,提出一种引入层重升序调度策略的分层最小和(LS-MS-A)译码算法,该算法通过优先更新层重小的层,减少上层无关信息对本层有效信息的干扰,从而加快译码收敛速度。仿真结果表明:在保证系统可靠性的前提下,与分层最小和译码算法相比,当码长为256,码率为0.5时,LS-MS-A算法可以提高约9%的译码收敛速度;当码长为512,码率为0.75时,LSMS-A算法可提高约15%的译码收敛速度。

关键词：光通信准循环低密度奇偶校验码分层译码最小和译码层调度策略

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UMLsec自动分析验证工具的研究与设计

计算机应用与软件 2014年第8期31卷 32-37页

作者：王飞李波郭渊博郝耀辉信息工程大学河南郑州450004

在基于UMLsec模型开发的安全关键系统中,为了验证UMLsec模型描述的安全需求是否满足,提出一种支持自动分析验证UMLsec模型工具框架,研究设计了自动分析验证>的验证插件。利用该验证插件分析验证了一个加密协议实例,从而说明了该工具能... 详细信息

在基于UMLsec模型开发的安全关键系统中,为了验证UMLsec模型描述的安全需求是否满足,提出一种支持自动分析验证UMLsec模型工具框架,研究设计了自动分析验证>的验证插件。利用该验证插件分析验证了一个加密协议实例,从而说明了该工具能自动分析验证UMLsec模型描述的安全需求。

关键词： UMLsec 安全关键系统支持工具

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安全苛求软件需求规格中的安全特性验证方法

计算机应用 2013年第7期33卷 2041-2045页

作者：王飞郭渊博李波郝耀辉信息工程大学网络空间安全学院郑州450004

针对自然语言描述的安全苛求软件需求规格中安全特性不准确、不一致等问题,提出一种基于UMLsec安全特性验证方法。该方法在UML需求模型类图和顺序图的基础上,为核心类的安全特性自定义构造型、标记和约束,完成UMLsec模型构建;之后,使用... 详细信息

针对自然语言描述的安全苛求软件需求规格中安全特性不准确、不一致等问题,提出一种基于UMLsec安全特性验证方法。该方法在UML需求模型类图和顺序图的基础上,为核心类的安全特性自定义构造型、标记和约束,完成UMLsec模型构建;之后,使用设计实现的UMLsec支持工具对安全特性进行自动验证。实验结果表明,该方法能准确描述安全苛求软件需求规格的安全特性,同时可以自动验证安全特性是否满足安全需求。

关键词： UMLsec 安全特性验证

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面向用例安全关键系统开发方法研究

计算机应用与软件 2013年第8期30卷 134-138页

作者：王飞郭渊博郝耀辉李波信息工程大学河南郑州450004

面向用例模型的安全性分析方法是从系统需求文档中提取用例模型,给出其安全性分析规范,并将用例模型集成为合成使用模型。利用umlsec构造型描述安全性,并实现相应的安全性验证工具进行验证,从而避免后期考虑安全性的风险与成本,提高了... 详细信息

面向用例模型的安全性分析方法是从系统需求文档中提取用例模型,给出其安全性分析规范,并将用例模型集成为合成使用模型。利用umlsec构造型描述安全性,并实现相应的安全性验证工具进行验证,从而避免后期考虑安全性的风险与成本,提高了系统开发的质量和效率。

关键词：安全性用例模型 umlsec

用Authorware结合Access制作习题课件

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中国现代教育装备 2007年第4期 53-54页

作者：郝耀辉中国人民解放军信息工程大学河南郑州450004

本文介绍了Authorware通过ODBC访问数据库的基本方法,讲解了习题课件的制作过程,扩展了Authorware的应用范围。

关键词： Authorware7.0 Access数据库 ODBC UCD函数

引入行重参数的改进不规则LDPC码译码算法

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光电子．激光 2021年第5期32卷 457-461页

作者：刘毓王婵拜林李伟东郝耀辉西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121

低密度奇偶校验(LDPC)码是一种逼近香农极限的线性分组码,而好的非规则LDPC码其性能优于同码率的规则码。在非规则LDPC码的对数似然比置信传播(LLR-BP)译码算法中,由于行重大小的不同,校验节点对伪后验判决贡献的外部信息不同,为此提出... 详细信息

低密度奇偶校验(LDPC)码是一种逼近香农极限的线性分组码,而好的非规则LDPC码其性能优于同码率的规则码。在非规则LDPC码的对数似然比置信传播(LLR-BP)译码算法中,由于行重大小的不同,校验节点对伪后验判决贡献的外部信息不同,为此提出一种基于行重的改进LLR-BP译码算法,该算法引入行权重系数,用以调整不同行重外部信息的作用,提高了系统的译码性能。仿真结果表明:在低信噪比时,改进的LLR-BP译码算法对译码性能与标准的LLR-BP译码算法的性能几乎相同;在中高信噪比时,改进的LLR-BP译码算法的误码性能优于LLR-BP译码算法,在码长为64,误码率是10-5时,改进LLR-BP译码算法较之传统LLR-BP译码算法的编码增益提高了0.15 dB。

关键词：光通信低密度奇偶校验码对数似然比置信传播译码算法行重外部信息