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脉冲大电流直线驱动装置电-磁-热-结构多场耦合的局域建模方法

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物理学报 2024年第10期73卷 352-361页

作者：孙建王秋良程军胜熊玲丛源涛王贺阳中国科学院大学电子电气与通信学院北京100049 中国科学院电工研究所北京100190 齐鲁中科电工先进电磁驱动技术研究院济南250101

脉冲大电流直线驱动装置运行过程中产生的极端工况导致多种损伤形式.为了研究多场耦合过程并分析多物理参量作用机理,建立了动态下的电磁场、温度场、结构场数学物理模型.利用轨道反向运动及接触远端物理量渐进平移不变的特性进行局域求... 详细信息

脉冲大电流直线驱动装置运行过程中产生的极端工况导致多种损伤形式.为了研究多场耦合过程并分析多物理参量作用机理,建立了动态下的电磁场、温度场、结构场数学物理模型.利用轨道反向运动及接触远端物理量渐进平移不变的特性进行局域求解.模型还考虑了材料属性温度依赖性,热应力,接触面摩擦热等实际因素.各个物理场采用同一套网格体系,电磁场以及温度场的有限元离散格式采用欧拉向后差分形式求解,结构场则采用Newmark法进行求解,完成多场耦合下的数值模拟.通过与数值工具EMAP3D、Comsolol在相同模型和输入条件下的计算结果以及相关实验比较,验证了该模型的可靠性.本文采用一种C型电枢进行案例计算,得到了多参量的典型演化过程,并对速度趋肤效应下的场分布进行了讨论.

关键词：有限元数值模拟滑动电接触摩擦热局域建模

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小闪耀角单晶硅光栅结构参数优化及制备工艺

中国光学（中英文） 2024年第5期17卷 1139-1149页

作者：徐昊宇姜岩秀陈星硕王瑞鹏张靖巴音贺希格中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

本文开展了对单晶硅小闪耀角光栅的各向异性湿法刻蚀制备工艺研究,制备了适用于软X射线中波波段的闪耀光栅,以满足国家同步辐射光源的需要。首先,基于严格耦合波法对小闪耀角光栅进行了结构参数优化及工艺容差分析。在晶向对准过程中,... 详细信息

本文开展了对单晶硅小闪耀角光栅的各向异性湿法刻蚀制备工艺研究,制备了适用于软X射线中波波段的闪耀光栅,以满足国家同步辐射光源的需要。首先,基于严格耦合波法对小闪耀角光栅进行了结构参数优化及工艺容差分析。在晶向对准过程中,先通过环形预刻蚀确定硅片晶向,再基于倍频调整法实现光栅掩模与单晶硅晶向的对准。研究了光刻胶灰化技术及活性剂对光栅槽形质量的影响,并通过单晶硅各向异性湿法刻蚀工艺成功制备了接近于理想锯齿槽形的闪耀光栅。实验结果证明:所制备光栅闪耀角为1°,刻线密度为1200 gr/mm,闪耀面均方根粗糙度在0.5 nm以内。此方法可以应用于软X射线中波波段闪耀光栅的制作,在获得较高衍射效率的同时可以大大减少制作难度及成本。

关键词：闪耀光栅单晶硅晶向对准湿法刻蚀

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2~5μm高功率氟铟基传能光纤

中国激光 2024年第11期51卷 405-409页

作者：赵文凯张龙飞王在洋刘瑞特胡琳佳姜益光张龙中国科学院上海光学精密机械研究所红外光学材料研究中心上海201800

2~5μm波段包含了“大气传输窗口”和众多分子的“指纹吸收峰”,是尖端中红外光学系统的核心工作频谱之一。氟铟基玻璃光纤在该波段具有较低的传输损耗和较高的激光损伤阈值,是众多中红外光学系统的主选传能介质。中国科学院上海光学精... 详细信息

2~5μm波段包含了“大气传输窗口”和众多分子的“指纹吸收峰”,是尖端中红外光学系统的核心工作频谱之一。氟铟基玻璃光纤在该波段具有较低的传输损耗和较高的激光损伤阈值,是众多中红外光学系统的主选传能介质。中国科学院上海光学精密机械研究所红外玻璃与光纤团队经过多年努力,发展了具有自主知识产权的氟铟基玻璃光纤产品研制平台,初步实现了氟化物光纤的国产化替代。

关键词：材料氟铟基光纤传能光纤中红外激光

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月壤填充式折展舱壁仿生结构拓扑优化研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 41-47页

作者：徐钊肖立平王守一赵海峰中国科学院大学航空宇航学院北京100049 中国科学院空间应用工程与技术中心太空应用重点实验室北京100094

为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本,基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法,实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计,利用月壤对折展舱板壳内... 详细信息

为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本,基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法,实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计,利用月壤对折展舱板壳内部进行填充,实现加筋强化.基于Mohr-Coulomb本构模型拟合月壤材料的力学参数,以结构刚度、稳定性及质量为优化变量,构建折展舱面板结构的多目标优化模型并进行求解.分析结果表明:在月球重力作用下,舱体折展比约为5.7,结构应变能、自然频率与总质量之间通过多目标优化实现综合性能最优构型设计.对于应变能与自然频率的加权总目标,当权重0≤w≤0.08时,40%月壤体积分数结构最优,当0.08研究结果验证了月壤填充式折展舱拓扑优化设计的可行性,为后续地外行星基地的建设提供了一种新的设计思路与建造方法.

关键词：月壤填充折展结构拓扑优化仿生式设计薄壁加筋结构原位资源利用

基于ADMM的共享储能参与电网辅助服务的分布式优化模型

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 1-8页

作者：彭大健肖浩裴玮孔力中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

提出了一种共享储能参与主动配电网辅助服务市场的互动博弈优化模型和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式求解方法。设计了共享储能参与主动配电网辅助服务市场的框架与互动运行模式;考虑主动配电网的优化运行目标与共享储能设备的约束条... 详细信息

提出了一种共享储能参与主动配电网辅助服务市场的互动博弈优化模型和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式求解方法。设计了共享储能参与主动配电网辅助服务市场的框架与互动运行模式;考虑主动配电网的优化运行目标与共享储能设备的约束条件,建立了主动配电网与共享储能的互动博弈优化模型;基于ADMM,将系统全局互动博弈问题分解为分布式优化问题,并进行分布式优化求解。以改进IEEE 33节点系统为算例进行仿真,结果验证了所提互动博弈优化模型和分布式求解方法的合理性与有效性,表明所提方法能在保护共享储能和主动配电网隐私的情形下,兼顾主动配电网的经济性与安全性需求,实现主动配电网与共享储能用户的互利共赢。

关键词：共享储能主动配电网辅助服务互动博弈分布式优化交替方向乘子法

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浅海双深度Warping变换融合无源测距

声学学报 2024年第2期49卷 263-273页

作者：陈孟奇郭良浩刘建军张灵珊中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对浅海环境中利用单深度接收信号自相关函数的Warping变换方法测距时易出现的多值性问题,提出一种双深度Warping变换融合测距方法。该方法将双深度测量场的Warping变换提取结果与具有深度差异的拷贝场本征函数信息融合,判别简正波干... 详细信息

针对浅海环境中利用单深度接收信号自相关函数的Warping变换方法测距时易出现的多值性问题,提出一种双深度Warping变换融合测距方法。该方法将双深度测量场的Warping变换提取结果与具有深度差异的拷贝场本征函数信息融合,判别简正波干涉项模态,提高测距的准确度。此外,针对实际海洋环境中测量场Warping变换特征峰位置难以准确提取的问题,将Warping变换的频率不变性与图像形态学方法结合以增强特征频率结构,提高后续测距的稳健性。海试数据处理结果显示,测距结果与实际距离符合较好,表明所提方法具有实际可行性。

关键词： Warping变换无源测距垂直双阵元浅海波导

可见光脉冲输入下微通道板光电倍增管的动态范围研究

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光子学报 2024年第2期53卷 1-12页

作者：魏佳男刘虎林陈萍李阳李奎念韦永林贺峦轩赵鑫楠赛小锋刘登田进寿赵卫中国科学院西安光学精密机械研究所超快诊断技术重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 装备发展部某中心北京100034

结合理论分析与实验测试,研究了在可见光脉冲输入条件下频率以及第二片微通道板与阳极之间电势差对微通道板光电倍增管动态范围的影响。研究结果表明:随着信号光脉冲频率的增大,微通道板壁面电荷补充不充分致使阳极输出偏离线性,并逐渐... 详细信息

结合理论分析与实验测试,研究了在可见光脉冲输入条件下频率以及第二片微通道板与阳极之间电势差对微通道板光电倍增管动态范围的影响。研究结果表明:随着信号光脉冲频率的增大,微通道板壁面电荷补充不充分致使阳极输出偏离线性,并逐渐趋于饱和。当输入可见光脉冲宽度为50 ns,频率为500 Hz时,阳极的最大线性输出达到2 V(即40 mA);当输入光频率增加到1000 Hz,阳极输出在1 V(即20 mA)时线性偏离程度达到10%以上;当输入光频率增加到5000 Hz,阳极输出在0.3 V(即6 mA)时线性偏离程度达到约15%。随着第二片微通道板与阳极之间电势差的增大,阳极最大线性输出电压呈现波动性变化而非与其呈线性关系。当第二片微通道板与阳极之间的电势差在200 V左右时,阳极线性输出电压达到峰值,随着电势差不断增大,阳极线性输出电压开始出现波动,在电势差为500 V左右时达到第二个峰值,这主要是由于极板间电场强度与空间电荷效应共同作用的结果。该研究可为提升微通道板光电倍增管的动态范围提供指导,便于其应用于强辐射脉冲测量、激光通信等领域。

关键词：微通道板型光电倍增管动态范围输入光脉冲频率微通道板-阳极电压线性偏离

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干涉仪仪器传递函数噪声容限分析与优化

光学精密工程 2024年第11期32卷 1653-1666页

作者：樊耀轩张文喜伍洲杨帅覃日康中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学光电学院北京100049

在高精度平面干涉仪系统评价标准中,仪器传递函数(Instrument Transfer Function,ITF)已经逐渐成为干涉仪性能的重要评价指标,它准确地反映了光学系统对于测量形貌不同空间频率的分辨能力。然而,ITF测试过程中的实验环境要求较为严格,... 详细信息

在高精度平面干涉仪系统评价标准中,仪器传递函数(Instrument Transfer Function,ITF)已经逐渐成为干涉仪性能的重要评价指标,它准确地反映了光学系统对于测量形貌不同空间频率的分辨能力。然而,ITF测试过程中的实验环境要求较为严格,干涉仪系统噪声会导致测试结果产生较大失真。为了能够准确表征干涉仪系统的性能,通过仿真分析与实际实验结合的方式,将仿真干涉图引入不同量级的高斯随机噪声,探究了噪声对于ITF测试结果的影响,提出测试误差的评价指标ITF_(RMS)值,分析了干涉仪系统的噪声容限,依据评价指标提出了几种不同的ITF测试优化方法,并搭建实验系统进行分析验证。实验结果表明,在未优化的ITF测试流程中,所搭建的干涉仪系统ITF测试的ITF_(RMS)值为0.1112,而优化后同样噪声量级的干涉仪系统所得ITF_(RMS)值则分别降至0.0693,0.0367,0.0579。此结果证明了优化方案的可行性,该方案能有效抑制干涉仪系统ITF测试过程中的噪声干扰影响。

关键词：干涉测量斐索干涉仪仪器传递函数噪声容限

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黑龙江省小南山遗址受热历史的考古磁学证据

地球物理学报 2024年第2期67卷 600-614页

作者：曾智鹏李有骞杨石霞蔡书慧中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 黑龙江省文物考古研究所哈尔滨150008 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室北京100044

考古磁学技术为考古遗址的受热历史研究提供了重要的定性/定量分析方法.黑龙江省东北部的小南山是中国东北地区重要的史前遗址之一,该遗址记录的最早人类活动可以追溯到更新世末期.遗址揭露了距今约16 ka以来序列性的人类生活遗物及遗迹... 详细信息

考古磁学技术为考古遗址的受热历史研究提供了重要的定性/定量分析方法.黑龙江省东北部的小南山是中国东北地区重要的史前遗址之一,该遗址记录的最早人类活动可以追溯到更新世末期.遗址揭露了距今约16 ka以来序列性的人类生活遗物及遗迹,包括大量的石制品和少量的陶片,以及与当时人类生活方式相关的疑似用火遗迹.本文对小南山遗址内疑似用火区及周边的散土样品进行了一系列岩石磁学测试,包括低频磁化率、逐步磁化率随温度变化曲线(χ-T)、磁滞回线、等温剩磁获得曲线、反向场退磁曲线和一阶反转曲线(FORC)等,旨在通过磁学指标为遗址受热温度、受热范围等信息提供定量化证据.实验结果显示,采样区域内两处疑似用火区(ZB、ZC)磁化率普遍偏高、逐步χ-T曲线在400~600℃之间表现出较好的热稳定性、饱和等温剩磁偏强、FORC信号偏强;而表层烧土被清理后的疑似用火区(ZA)和非疑似用火区磁化率普遍偏低、逐步χ-T曲线显示样品在加热过程中逐渐发生热变化、饱和等温剩磁和FORC信号偏弱.这些磁学特征意味着ZB、ZC两处疑似用火区曾受过加热烘烤,而从ZA采集到的样品和疑似用火区外的样品则可能没有受热.逐步χ-T曲线结果显示疑似用火区高磁化率样品在400~600℃之间表现出较好的热稳定性,而当温度达到700℃时则发生明显的热转化,指示样品历史最高受热温度应该在600~700℃之间.

关键词：黑龙江小南山遗址受热历史分析考古磁学岩石磁学