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可见光波段多路激光合束及闭环校正技术研究

中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 342-353页

作者：徐新行李高生谢兵韩旭东中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中航凯迈(上海)红外科技有限公司上海201306 中国人民解放军32031部队河南开封475000

为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正,设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先,根据系统的应用需求,提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后,在合束方案的基础上,建立了合束系统... 详细信息

为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正,设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先,根据系统的应用需求,提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后,在合束方案的基础上,建立了合束系统的光束控制模型,并通过数值仿真得到了合束系统光束控制的解算方法。闭环合束系统通过光束指向和位置监测装置分别实现合束激光指向偏差与位置偏差的独立监测,并根据监测结果进行光束调节装置控制量的解算;进而通过两维摆镜和一维平移台分别实现光束指向和位置偏差的独立高效调节。最后,采用两路不同波长的激光束,配合光束监测与调节装置,搭建了闭环合束模拟实验平台,对周期性闭环合束系统的合束效果进行了验证。实验结果表明:在长时间的工作过程中,两路激光均实现了与基准光路的精密合束,合束指向精度优于±7μrad,位置精度优于±0.84 mm。本研究所组建的激光合束系统不仅具有合束精度高、校正速度快、光路扩展性强的优势,而且可实现激光束的周期性闭环校正,能够有效保证合束激光的长期工作稳定性。

关键词：激光合束光束监测光束控制指向偏差位置偏差

电缆终端应力锥错位缺陷对界面温度及应力分布的影响

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电工技术学报 2024年第1期39卷 65-75页

作者：祝贺何峻旭郑亚松曹煜锋郭维东北电力大学输电工程安全技术工程实验室吉林132000

电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化,可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响,分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷... 详细信息

电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化,可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响,分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷模型,并进行电-热-力多物理场耦合仿真分析。结果表明:电缆终端绝缘屏蔽层截断处是电缆终端的薄弱部位,终端界面温度和界面压力都会在绝缘屏蔽层截断处发生突变。当电缆终端存在安装不足缺陷时,终端屏蔽层截断处与应力锥根部之间会出现电场升高区域,在安装位置为-7.5 mm时界面温度最高,绝缘界面压力值升高,且安装位置为-2.5mm时绝缘承受的压力值最大;当电缆终端存在安装过盈缺陷时,绝缘屏蔽层截断处会发生电场畸变,电场突变量随着偏移量的增加而增大,在安装位置为+5.0mm时绝缘界面压力值最大,且界面压力突变量增加发生畸变。因此,在电缆终端实际设计安装与运行维护中,额外注意应力锥错位缺陷对终端内部应力分布的影响十分必要。

关键词：电缆终端应力锥错位缺陷电缆界面应力电-热-力多物理场耦合

基于CESE方法的煤矿风井泄爆全过程模拟与消波增效研究

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 127-138页

作者：宋维宾孙玉宁王永龙王志明河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

为揭示煤矿风井泄爆过程、探寻增强泄爆效果方法,针对现行泄爆方法和多种改进泄爆方法,建立了系列全尺寸三维仿真模型,利用LS−DYNA软件的CESE求解器,进行了全过程流固耦合模拟分析。结果表明:现行防爆门在泄爆过程中会引发较强烈的反射... 详细信息

为揭示煤矿风井泄爆过程、探寻增强泄爆效果方法,针对现行泄爆方法和多种改进泄爆方法,建立了系列全尺寸三维仿真模型,利用LS−DYNA软件的CESE求解器,进行了全过程流固耦合模拟分析。结果表明:现行防爆门在泄爆过程中会引发较强烈的反射冲击波且不能快速有效地予以消弱,致使风硐中先后出现可对风机造成二次冲击的2道冲击波;去除防爆门立壁结构对提升泄爆效果作用不明显,但可使防爆门受到的冲击明显减弱;在一定范围内,减轻防爆门质量对提高泄爆效果的作用较为有限,且会使防爆门吸收的爆炸能量明显增加;在增量不大的情况下,增大防爆门到风井和风硐交岔点的距离即能有效改善泄爆效果;侧向和正向先行泄爆方法均能明显增强泄爆效果,并对防爆门有显著的减冲和保护作用,在算例条件下,最优可使反射波超压峰值下降49.4%和28.3%;防爆门开启时间、泄爆面积和防爆门到风井/风硐交岔点的距离是影响泄爆效果的重要因素;风井达到良好泄爆效果所需要的开启时间比现行防爆门要短得多;仅在井口设置防爆门存在不能消减风硐中第1道冲击波超压峰值的局限性。基于对风井泄爆过程、机理和方法的新认识,提出了以“两区域多通道”泄爆为特征的主辅防爆门协同泄爆方法,以系统提升风井泄爆效果和防爆水平。

关键词：风井煤矿风井泄爆先行泄爆协同泄爆防爆门流固耦合

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结构化砂轮磨削蓝宝石微沟槽底面质量的研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 20-26页

作者：周飞许金凯张文通于化东长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室吉林长春130022 吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130025

针对蓝宝石这类超硬材料表面微结构难加工的问题,提出一种基于结构化砂轮的磨削表面微结构方法.采用电火花线切割(Wire Electrical Discharge Machining,WEDM)技术对砂轮表面进行结构化修整,利用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微结构... 详细信息

针对蓝宝石这类超硬材料表面微结构难加工的问题,提出一种基于结构化砂轮的磨削表面微结构方法.采用电火花线切割(Wire Electrical Discharge Machining,WEDM)技术对砂轮表面进行结构化修整,利用修整后的结构化砂轮磨削蓝宝石表面微结构,研究顺磨和逆磨方式下,结构化砂轮磨削速度、磨削深度和进给速度对蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度的影响规律.研究结果表明,结构化砂轮磨削蓝宝石表面微沟槽形貌基本完整,且相对120µm的加工深度,尺寸误差仅为1.4µm,微沟槽的垂直度较好,垂直度偏差仅为4.9°;顺、逆磨方式下,随着磨削速度增大,磨削深度和进给速度减小,都可以减小蓝宝石微沟槽底部表面粗糙度;相较于逆磨方式,顺磨方式下微沟槽底面微坑较小,底面质量更优;在较优加工参数砂轮磨削速度35m/s、磨削深度1µm、工件进给速度200mm/min下,表面粗糙度从4.487µm降低至2.923µm.

关键词：蓝宝石磨削表面粗糙度结构化砂轮磨削方式微沟槽

基于改进YOLOv5s的智能车间工人不安全行为实时检测方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1610-1619页

作者：罗国富王源李浩杨文超吕林东郑州轻工业大学机电工程学院河南郑州450000

生产安全是以人为本的智能制造基本要求,为满足智能车间工人不安全行为的实时性检测和边缘端部署需求,提出一种基于轻量化的YOLOv5s的工人不安全行为检测方法。首先,对YOLOv5s特征融合网络以及输出层进行删除;其次,对改进后网络训练得... 详细信息

生产安全是以人为本的智能制造基本要求,为满足智能车间工人不安全行为的实时性检测和边缘端部署需求,提出一种基于轻量化的YOLOv5s的工人不安全行为检测方法。首先,对YOLOv5s特征融合网络以及输出层进行删除;其次,对改进后网络训练得到的模型文件进行结构化剪枝;最后,使用知识蒸馏对剪枝后的网络模型进行微调。实验结果表明,改进后YOLOv5s算法的mAP@0.5高达97.8%,刷新率提升108%,所需算力下降了69.0%。所提出的YOLOv5s-2Detect网络及轻量化设计方案对智能车间工人不安全行为检测具有较高的精度,实时性与鲁棒性能够满足智能车间实际环境中工人不安全行为的检测需求。

关键词：智能车间不安全行为 YOLOv5s 结构化剪枝实时检测

热成形工艺条件下7075-H18铝合金板材塑性流动行为的本构建模

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机械工程学报 2024年第2期60卷 188-196页

作者：王刚谷诤巍于歌李欣吉林大学材料科学与工程学院长春130022 吉林大学辊锻工艺研究所长春130022

为支撑7xxx系高强度铝合金板材热成形工艺设计与模具开发,以适合于热成形连续生产的7075-H18板材为研究对象,采用Gleeble-3800热力模拟试验系统对7075板材在热成形条件下的热拉伸流变特征进行较系统地研究,并基于热拉伸试验数据构建改进... 详细信息

为支撑7xxx系高强度铝合金板材热成形工艺设计与模具开发,以适合于热成形连续生产的7075-H18板材为研究对象,采用Gleeble-3800热力模拟试验系统对7075板材在热成形条件下的热拉伸流变特征进行较系统地研究,并基于热拉伸试验数据构建改进型Arrhenius本构模型。热拉伸试验结果显示7075板材的流变行为对变形温度与应变速率较为敏感。在选定的温度区间(300~450℃)与应变速率范围(0.001~10 s^(-1))内,板材试样的塑性流动应力随着变形温度的升高或应变速率的减小而显著减小,断后延伸率随着温度或应变速率的升高而增大。改进型Arrhenius模型准确预测7075板材的塑性流动行为,预测数据与试验数据之间的Spearman相关系数达到0.9977,均方误差小于13.2。所构建的改进型Arrhenius模型为7075-H18铝合金板材热成形数值模拟提供准确的材料本构模型。

关键词： 7075-H18铝合金热成形塑性流动行为本构模型数值模拟

一锅法还原胺化/N-酰基化/Aza-Wittig反应合成3,4-二氢喹唑啉

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有机化学 2024年第5期44卷 1686-1690页

作者：张文生郑伟左国强马科友肖合全刘改云济源职业技术学院材料工程学院河南济源459000

发展了一种三步骤一锅法合成3,4-二氢喹唑啉的方法.该方法包括邻叠氮苯甲醛与胺的还原胺化,酰氯的N-酰基化和P(Bu-n)_(3)作用下的Aza-Wittig反应.芳香胺、苄胺和脂肪族链胺都可以顺利参加该多步骤反应,其中脂肪族丁胺的收率略低.芳香酰... 详细信息

发展了一种三步骤一锅法合成3,4-二氢喹唑啉的方法.该方法包括邻叠氮苯甲醛与胺的还原胺化,酰氯的N-酰基化和P(Bu-n)_(3)作用下的Aza-Wittig反应.芳香胺、苄胺和脂肪族链胺都可以顺利参加该多步骤反应,其中脂肪族丁胺的收率略低.芳香酰氯中含有供电子基团时可以获得满意的收率,但是含有吸电子氯原子的芳香酰氯和丙烯酰氯则不能得到目标产物.

关键词： 3,4-二氢喹唑啉合成还原胺化分子内N-维悌希反应

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基于增材制造的激光焊接保护喷嘴设计

机械工程学报 2024年第14期60卷 185-193页

作者：肖锋刘佳石岩长春理工大学机电工程学院长春130022 光学国际科技合作基地(光学) 长春130022

针对钛合金等化学活性强的金属焊接易氧化,导致焊接质量严重下降的问题。以钛合金激光焊接试验保护装置为研究对象,以获得良好焊接保护效果为目的,设计了一种双层同轴激光焊接保护喷嘴。运用Fluent流场仿真软件对双层同轴保护喷嘴的内... 详细信息

针对钛合金等化学活性强的金属焊接易氧化,导致焊接质量严重下降的问题。以钛合金激光焊接试验保护装置为研究对象,以获得良好焊接保护效果为目的,设计了一种双层同轴激光焊接保护喷嘴。运用Fluent流场仿真软件对双层同轴保护喷嘴的内外层壁面结构、外层保护喷嘴进气口数量、进气口角度、出气口处有无螺旋结构以及保护气流量等参数进行了仿真优化,通过对比保护区域气流的保护效果,获得了最终的保护喷嘴结构。采用增材制造技术对优化后的保护喷嘴进行了加工制造,通过改变内外层喷嘴保护气体的流量对所设计的激光焊接保护喷嘴进行了钛合金激光焊接试验验证,并与旁轴喷嘴的保护情况进行对比。结果表明:具有弧型内外壁面结构、4个45°进气口以及出口处有倾角为30°螺旋结构的保护喷嘴,仅对内层喷嘴通入保护气体时,保护范围有限,焊缝颜色为深黄色,氧化污染严重。随着外层保护气体流量的不断增加,焊缝颜色变为黄色、银白色、蓝色。在内外层保护气体流量分别通入为10 L/min和20 L/min时焊接保护效果最好。且保护效果不受焊接方向变化的影响,能够对工件形成良好的气体保护环境。

关键词：激光焊接双层同轴保护喷嘴 Fluent 增材制造

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空间分集光密钥生成的信道相关性影响

光学精密工程 2024年第13期32卷 2128-2140页

作者：李辉娄岩赵义武陈纯毅侯艺浩赵圣亚秦心怡长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学计算机科学技术学院吉林长春130022

利用无线光信道本身的特性实现光密钥生成和分发,可为高速星地保密通信提供安全和高效的保障。开展了无线光信道空间分集密钥生成系统相邻子信道相关性的研究。通过实现功率谱反演产生的Kolmogorov大气湍流相位屏,构建了无线光信道(WOC... 详细信息

利用无线光信道本身的特性实现光密钥生成和分发,可为高速星地保密通信提供安全和高效的保障。开展了无线光信道空间分集密钥生成系统相邻子信道相关性的研究。通过实现功率谱反演产生的Kolmogorov大气湍流相位屏,构建了无线光信道(WOC)信道中的多输入多输出(MIMO)模型,采用蒙特卡罗模拟了高斯光束经大气湍流传输特性,比较了不同湍流强度和光束传输距离对光强分布的影响,分析了大气湍流强度、相邻两接收孔径之间的距离、接收孔径、传输距离、光波波长对相邻子信道相关性的影响。结果表明,相邻两接收孔径接收到的光信号功率的相关性随相邻两接收孔径的直径和波长的增大而增加,随相邻两接收孔径之间的距离、光波的传输距离、湍流强度的增加而减小。在大气折射率结构常数C_(n)^(2)为5×10^(-14)m^(-2/3)、接收口径为0.03 m、传输距离为2000 m的近地水平链路条件下,相邻信道之间的距离在0.07 m时接收到的光信号功率的相关性近似为零,此时两个相邻信道彼此独立。该结果可为建立空间分集大气光信道密钥提取系统提供参考。

关键词：无线光通信多输入多输出信道相关性密钥生成湍流相位屏