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基于红外辐射测温法的焊头动态高速真温测量系统研制

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 836-842页

作者：萧鹏台泓冰向茂林王伟宸张帆哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001 中国航天科工集团第四研究院北京100038 中国空空导弹研究院控制所河南洛阳471009

温度是用来表征物体特性的一个重要的基本参数,被广泛应用于金属加工、生产生活、航空航天等各个领域,温度测量的准确与否对每个行业都有着至关重要的影响。随着电子设备的尺寸不断微型化以及各种可穿戴智能设备的普及和发展,小型化成... 详细信息

温度是用来表征物体特性的一个重要的基本参数,被广泛应用于金属加工、生产生活、航空航天等各个领域,温度测量的准确与否对每个行业都有着至关重要的影响。随着电子设备的尺寸不断微型化以及各种可穿戴智能设备的普及和发展,小型化成为了电子元件技术水平的一个重要技术指标,所以电子元器件也一直朝着小尺寸、高集成化方向发展,而其焊接温度的波动引起的产品良品率也在不断降低。因此,如何实现电子元器件焊接过程中焊头温度的实时获取,已成为众多相关企业急需研究的课题。基于晶体管式焊接电源的工作特点,从分析焊头的结构特性入手,利用焊头的红外光谱辐射特性,设计了一种激光瞄准式的光学系统,采用朗伯体法对焊头进行温度测量,从而得到焊头工作时的实时真温。整个温度测量系统由硬件系统部分和软件系统部分构成。其中,硬件系统包括光学系统的设计、 I/V转换及放大电路和上位机的高速数据采集系统。软件系统主要包括上位机系统界面的设计。上位机软件采用LabVIEW进行程序设计,主要包括AD采集卡的配置与驱动、数据滤波、零点测量、温度标定、温度计算、实时温度曲线和数据存储。在系统建立、软件调试完毕后,采用标准空腔黑体炉对测温系统进行了校准。首先,利用整体黑体法对焊头工作时的发射率进行了试验,结果表明,在氧化和非氧化状态下,其发射率与文献数据基本一致。然后利用该发射率值,计算出了焊头上小孔的空腔黑体发射率。最后,利用恒流晶体管式焊接电源进行了系统稳定性和重复性实验。分析该方法的不确定度,得出该方法的总体不确定度在3%以内。通过对测温系统的标定和配置,该系统还可以应用在其他需要高速精确测温的场景。

关键词：焊头温度黑体法测温快速测量红外光谱发射率

面向机器学习型区域滑坡易发性评价的训练样本采样方法

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地理学报 2024年第7期79卷 1718-1736页

作者：洪浩源王德生朱阿兴南京信息工程大学地理科学学院南京210044 郑州师范学院地理与旅游学院郑州450044 南京师范大学地理科学学院南京210023 威斯康星大学麦迪逊分校地理系美国麦迪逊53706

训练样本在基于机器学习的区域滑坡易发性评价中具有重要作用,训练样本通常是由滑坡(正样本)和非滑坡(负样本)组成,由采样方法采集得到。然而,现有正样本采样方法均没有度量所采集正样本的可信度,使得所采集训练样本可靠性得不到保证,... 详细信息

训练样本在基于机器学习的区域滑坡易发性评价中具有重要作用,训练样本通常是由滑坡(正样本)和非滑坡(负样本)组成,由采样方法采集得到。然而,现有正样本采样方法均没有度量所采集正样本的可信度,使得所采集训练样本可靠性得不到保证,制约了机器学习的区域滑坡易发性评价效果。针对这一问题,本文提出滑坡正样本原型采样方法(PBS),该方法利用某点与滑坡正样本原型的地理环境相似度和不相似度分别度量正样本与负样本的可信度,基于互斥法设置可信度阈值采集训练样本。以甘肃省油房沟流域为研究区,将PBS与已有代表性采样方法分别对油房沟流域构建基于逻辑回归、支持向量机和随机森林的滑坡易发性推测模型,对比有可信度和无可信度样本下的滑坡易发性评价效果。结果发现,正样本和负样本可信度与滑坡易发性评价效果分别呈现“波动上升”与“正相关”的特点,PBS方法在基于3种机器学习模型的滑坡易发性评价的验证精度(Accuracy)和接收者操作特征曲线下面积(AUC)值比已有代表性采样方法分别至少提高了14.7%和14%,且标准差均较小,表明本文所提出方法是有效的。

关键词：区域滑坡易发性评价训练样本采样机器学习模型可信度度量

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世界级机场群航空网络时空演化特征与模式

地理学报 2024年第6期79卷 1540-1555页

作者：张蕾孙伟宋彦江苏第二师范学院地理科学学院南京210000 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210000 美国北卡罗莱纳大学教堂山分校城市与区域规划系美国教堂山27599

机场群已经成为航空运输地理学的新兴研究领域。利用社会网络分析方法对1993—2018年美国东北走廊地区世界级机场群航空网络时空演化进行验证分析,发现该区域航空网络经历了从形成期到成熟期的转变:①“核心—边缘”结构特征趋于显著,... 详细信息

机场群已经成为航空运输地理学的新兴研究领域。利用社会网络分析方法对1993—2018年美国东北走廊地区世界级机场群航空网络时空演化进行验证分析,发现该区域航空网络经历了从形成期到成熟期的转变:①“核心—边缘”结构特征趋于显著,核心机场与边缘机场的运量差距拉大,相互联系减少,而核心机场快速成长,彼此联系加密,部分枢纽的国内国际中转功能持续增强;②轴辐结构特征逐渐清晰,轮辐机场连接枢纽机场数量减少,航线更加聚焦,尤其倾向连接邻近多机场系统的枢纽机场;③航空网络的小世界特征和节点异配性明显,但轮辐机场连接的枢纽数量减少导致簇系数降低,轴辐结构的形成削弱了航空网络的小世界特征。基于实证分析,本文构建了一个中小尺度下的机场群航空网络演化模型,研究可为航空网络演化理论发展提供实证基础,也可为国内规划建设世界级机场群提供理论与实证参考。

关键词：时空演化特征世界级机场群航空网络演化模式

京津冀地区退耕还林还草碳增汇潜力及贡献预估

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地理学报 2024年第3期79卷 732-746页

作者：马寅秋李佳慧曹巍尹川黄麟中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 北京建筑大学北京100044

退耕还林还草工程(GGP)是中国投资最大、涉及面最广、群众参与程度最高的生态修复项目,也是国土变绿和陆地碳增汇的主要驱动力,然而对其碳增汇潜力及其对碳中和目标的可能贡献仍缺少系统性评估。本文在回溯2000—2020年京津冀地区GGP碳... 详细信息

退耕还林还草工程(GGP)是中国投资最大、涉及面最广、群众参与程度最高的生态修复项目,也是国土变绿和陆地碳增汇的主要驱动力,然而对其碳增汇潜力及其对碳中和目标的可能贡献仍缺少系统性评估。本文在回溯2000—2020年京津冀地区GGP碳增汇作用基础上,设置由不同气候变化、经济社会、生态规划组合而成的可持续发展、基准、区域竞争3种未来情景,预测双碳目标年(2030年和2060年)GGP的碳增汇潜力及其贡献率。结果表明:(1) 2000—2020年京津冀地区GGP的碳汇增量超过48.03 Tg C,其中面积占比23.9%的退耕还林碳增汇能力达123.7%。(2) 2030年京津冀地区GGP年碳汇增量可达5.33~6.20 Tg C a^(-1),与2020年相比增加95.8%~127.7%,仅能抵消全地区近0.3%的碳排放总量,但对于抵消县域尺度碳排放量的贡献率可达30%。(3) 2060年GGP年碳汇增量约4.35~4.88 Tg C a^(-1),与2020年相比增加59.7%~79.3%,能抵消全地区5.1%~7.2%的碳排放总量,且在县域尺度上对碳排放量的抵消可达到8倍。综上所述,需要正确认识生态修复对京津冀地区双碳目标的作用,特别是西北部生态涵养区的县域可将GGP作为实现碳中和的主要路径。

关键词：退耕还林还草碳增汇潜力双碳目标贡献率京津冀地区

基于手机画像数据的南京内城日夜间社会空间分异

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地理学报 2024年第2期79卷 421-438页

作者：宋伟轩徐旳王捷凯曹辉黄琴诗中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 南京师范大学地理科学学院南京210023 中国科学院大学北京100049 浙江科技大学土木与建筑工程学院杭州310023

城市内部人口高度流动性意味着城市社会空间结构在不同时间和不同场景下可能存在巨大差异,然而,国内外融合多时空尺度和多领域维度的城市社会空间贯通与比较研究尚处开端。基于大数据环境与AI模拟技术支持下的移动终端用户画像数据,探... 详细信息

城市内部人口高度流动性意味着城市社会空间结构在不同时间和不同场景下可能存在巨大差异,然而,国内外融合多时空尺度和多领域维度的城市社会空间贯通与比较研究尚处开端。基于大数据环境与AI模拟技术支持下的移动终端用户画像数据,探究南京内城社会群体日间活动和夜间居住的空间分异格局及其差异,并开展多维尺度的空间分异指数比较研究。研究发现:(1)南京内城日夜间社会群体空间分布的相似性为北京西路和北京东路沿线聚集着较大比例的中年富裕群体,城南城北分布有较高密度的本地老年群体,而差异性则主要体现在城市中心,日间聚集有大量白领中产阶层而夜间则混杂居住着不同社会群体;(2)城市人口的日常流动性并未降低居住空间分异,性别、职业和消费能力等多数社会经济属性指标在街道、社区和网格尺度上的空间分异程度表现为日间活动高于夜间居住;(3)社会空间分异的尺度效应显著,不止表现于分异指数随尺度下沉而增加,更在于较小尺度单元有可能揭示出更细微甚至差异性的社会空间分异现象,并可通过跨尺度比较直观呈现。最后提出融合多时空、多维度和跨领域的城市社会空间研究框架,以期深化拓展新时代背景下中国城市社会空间分异相关理论与实践探索。

关键词：社会空间居住分异多尺度日间活动夜间居住南京内城

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黄土高原典型小流域土壤侵蚀时空演变

地理学报 2024年第7期79卷 1787-1803页

作者：石学瑾张彪郭家龙冯浩吴淑芳西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水研究院杨凌712100

土壤侵蚀受土地利用、气候变化等多种因素的综合影响。王茂沟流域作为黄土高原丘陵沟壑区的典型治理小区,从20世纪开始实行了退耕还林等一系列水土保持措施。本文基于CSLE模型评估流域内2010年、2015年和2020年土壤侵蚀强度及时空演变特... 详细信息

土壤侵蚀受土地利用、气候变化等多种因素的综合影响。王茂沟流域作为黄土高原丘陵沟壑区的典型治理小区,从20世纪开始实行了退耕还林等一系列水土保持措施。本文基于CSLE模型评估流域内2010年、2015年和2020年土壤侵蚀强度及时空演变特征,并结合土地利用/覆被变化(LUCC)探究不同时段其土地利用空间分布格局与土壤侵蚀的响应规律,以此验证水土保持成效。结果表明:2010—2020年王茂沟流域年均土壤侵蚀模数下降0.11 t hm^(-2)a^(-1),整体土壤侵蚀状况略有改善,但微度侵蚀占比减少5.56%,极强烈侵蚀增加4.02%,侵蚀严重区域主要分布在流域北部、中部及西北部;由于降雨减少以及植被恢复,2015年流域土壤侵蚀状况较2010年得到极大缓解,而极端降雨的发生和植被覆盖质量下降又使得2020年土壤侵蚀模数出现回弹;2010—2020年间流域北部及东北部草地与耕地间转化极为明显,草地质量下降致使其土壤侵蚀模数均值较耕地更大,分别为13.69 t hm^(-2)a^(-1)与12.99 t hm^(-2)a^(-1)。研究成果有助于厘清黄土高原典型小流域土壤侵蚀与极端气候和土地利用变化间的响应关系,为未来提高水土保持效益与降低水土流失风险提供科学的数据支持。

关键词：土壤侵蚀 CSLE模型 LUCC 黄土高原

考虑加载次序影响的沥青非线性疲劳损伤累积研究

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工程力学 2024年第5期41卷 68-76页

作者：房辰泽冷真郭乃胜李辉蒋继望陆国阳王昊鹏大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港九龙999077 诺丁汉大学诺丁汉交通工程中心英国诺丁汉NG72RD

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累... 详细信息

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。通过开展应力控制的沥青恒幅加载疲劳试验,采用耗散伪应变能(DPSE)表征沥青疲劳损伤,分析恒幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;采用低-高和高-低两种加载次序,开展应力控制的沥青变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;基于损伤等效准则,建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,分析加载次序对疲劳损伤累积的影响。结果表明:应力控制模式下的沥青疲劳损伤,呈先缓慢后急剧的非线性增加演化趋势;恒幅加载下沥青疲劳损伤服从Miner’s准则发生线性累积,且累积寿命分数等于1;变幅加载下沥青疲劳损伤不服从Miner’s准则而发生非线性累积。低-高和高-低变幅加载次序下,沥青累积疲劳寿命随一级寿命分数的增大而分别增加和减小,累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可克服Miner’s准则缺陷,并较为准确地表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。

关键词：道路工程沥青材料非线性疲劳损伤累积加载次序耗散伪应变能疲劳寿命

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神农架地区树轮蓝光强度对气候要素的响应

生态学报 2024年第14期44卷 6165-6173页

作者：郑永宏叶子阳陈城曾琦胡正生农舒涵武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 湖北省气象局武汉430074

树轮在过去气候变化研究中发挥着难以替代的作用,在树木生长条件较为适宜地区传统的树轮宽度指标存在短板。树轮蓝光强度作为树轮密度的替代性指标,成为树轮-气候研究的重要载体。然而,树轮蓝光强度这一新兴的指标在亚热带地区的研究仍... 详细信息

树轮在过去气候变化研究中发挥着难以替代的作用,在树木生长条件较为适宜地区传统的树轮宽度指标存在短板。树轮蓝光强度作为树轮密度的替代性指标,成为树轮-气候研究的重要载体。然而,树轮蓝光强度这一新兴的指标在亚热带地区的研究仍十分不足。为进一步挖掘树轮蓝光强度在我国亚热带地区树轮气候学研究中的应用潜力,利用神农架地区树轮宽度、树轮早材蓝光强度、树轮晚材蓝光强度、树轮早晚材蓝光强度差以及巴东气象站资料,基于树轮气候学方法,分析了上述树轮指标与月降水量、月平均最低气温、月平均气温和月平均最高气温之间的相关关系,对比了不同树轮指标蕴含气候信号的能力。研究结果表明,与树轮宽度相比,神农架地区树轮蓝光强度蕴含更为丰富的气候信号,其中树轮晚材蓝光强度、树轮早晚材蓝光强度差能够很好反映8月平均气温变化。其中,在原序列上树轮早晚材蓝光强度差与8月气温的关系最为紧密,而在高频上树轮晚材蓝光强度与8月平均气温的关系则更为紧密。树轮蓝光强度与气温之间高频信号一致性的发现,有助于丰富树木生长条件较为适宜地区树轮气候学的研究,为进一步的过去气温重建工作提供参考和依据。

关键词：树轮蓝光强度响应 8月气温高频信号

多孔通道内CO_(2)水合物生成特性实验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1773-1779页

作者：李香璇崔卫马挺吕琳王秋旺西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程系西安710049 香港理工大学屋宇设备工程系中国香港999077

CO_(2)水合物因在常低温条件下可以达到500 kJ/kg的高潜热值被认为是未来最具有前景的蓄冷材料之一,然而其生成的平衡压力较高,形成动力学缓慢且导热系数较低而限制了其应用。本文通过引入热力学促进剂四氢呋喃(THF)发现其对降低CO_(2)... 详细信息

CO_(2)水合物因在常低温条件下可以达到500 kJ/kg的高潜热值被认为是未来最具有前景的蓄冷材料之一,然而其生成的平衡压力较高,形成动力学缓慢且导热系数较低而限制了其应用。本文通过引入热力学促进剂四氢呋喃(THF)发现其对降低CO_(2)水合物的生成压力有着显著作用,当THF质量分数为0.32时可以实现CO_(2)水合物在环境温度为-3℃,压力0.6MPa以下合成。通过将高导热支撑型多孔介质骨架与CO_(2)水合物进行复合,研究发现,与无泡沫铜的情况相比,泡沫铜孔密度为20 PPI、50 PPI和90 PPI时的平均耗气量分别提升了17.7%、28.7%和111.08%。提升泡沫铜孔密度一方面可以增加CO_(2)水合物的生成量,提升材料蓄冷能力;另一方面会延长合成时间,增加蓄冷循环的准备时间,间接增大系统空间体积和重量。

关键词：蓄冷气体水合物 CO_(2)水合物多孔介质实验研究