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红外光纤传像束光学系统目标探测能力分析

光学学报 2024年第13期44卷 105-117页

作者：刘盛捷李俊威陈浩王胜千中国科学院自适应光学重点实验室四川成都610209 自适应光学全国重点实验室四川成都610209 中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院大学北京100049

基于光纤传像束光学系统成像理论,通过分别对信号表达式和噪声表达式进行适当修正,推导了光纤传像束光学系统的目标信噪比公式,并给出了该系统相比传统光学系统的信噪比损耗系数表达式,其可有效表征系统的探测能力。结合所设计的红外光... 详细信息

基于光纤传像束光学系统成像理论,通过分别对信号表达式和噪声表达式进行适当修正,推导了光纤传像束光学系统的目标信噪比公式,并给出了该系统相比传统光学系统的信噪比损耗系数表达式,其可有效表征系统的探测能力。结合所设计的红外光纤传像束光学系统,仿真计算了脉冲可视因子、系统填充因子等关键性能参数,并进一步分析光纤透过率与信噪比损耗系数的关系,定量比较两类光学系统的探测能力差异。该研究为红外光纤传像束光学系统的探测能力边界确定提供理论基础。

关键词：红外目标探测光纤传像束光学系统脉冲可视因子目标信噪比损耗系数

利用全球开源数字高程模型的高程误差预测数据集

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电子与信息学报 2024年第9期46卷 3445-3455页

作者：余翠琳王青松钟梓炫张君豪赖涛黄海风中山大学电子与通信工程学院深圳518107

数字高程模型(DEM)校正一直是遥感地学研究中的重要内容,近年来蓬勃发展的机器学习新方法为DEM高程误差校正提供了新的解决途径。由于机器学习等人工智能方法依赖大量的训练数据,考虑到目前缺少大区域公开的、统一的、大规模和规范化多... 详细信息

数字高程模型(DEM)校正一直是遥感地学研究中的重要内容,近年来蓬勃发展的机器学习新方法为DEM高程误差校正提供了新的解决途径。由于机器学习等人工智能方法依赖大量的训练数据,考虑到目前缺少大区域公开的、统一的、大规模和规范化多源DEM高程误差预测数据集,针对数据集缺失的问题,该文公开了多源DEM高程误差预测数据集(DEEP-Dataset)。该数据集包括4个子数据集,分别基于中国广东省研究区域的数字高程测量的TerraSAR-X附加组件(TanDEM-X)DEM和先进陆地观测卫星世界3D-30米(AW3D30)DEM以及澳大利亚北领地研究区域的航天飞机雷达地形测绘任务(SRTM)DEM和先进星载热发射和反射辐射计全球数字高程模型(ASTER)DEM构成。其中,广东省研究区域的样本数量约为40000,北领地研究区域的样本数约量为1600000。数据集中的每个样本均由10个特征组成,涵盖了地理空间、地物种类以及地表形态等特征信息。通过设置机器学习模型测试、DEM校正以及特征重要性评估等对比实验,验证了DEEP-Dataset在实际模型训练和DEM校正中的有效性,也证明了该数据集的合理性和丰富性。

关键词：数字高程模型人工智能机器学习预测数据集

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稳定密度梯度中球形界面流动失稳的研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1540-1551页

作者：李延深中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度... 详细信息

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度的重力效应对界面流动的影响一直是被忽略的.然而,近期的一些研究表明,即使是在小尺度下,稳定密度梯度重力效应的影响也不可忽略.文章综述了稳定密度梯度中球形界面的流动及其不稳定性研究进展,介绍了球形界面的两种失稳模式——扩散受限导致的失稳与黏性受限导致的失稳,并且分析了对流、密度梯度、扩散、黏性,以及容器大小对流动失稳的影响.现有研究表明,在小尺度下,当流体界面有竖直方向的分量时,稳定温度/浓度梯度对界面流动及其稳定性的影响可能需要重新评估.最后根据现有研究的不足与发展动态,对未来的研究方向进行了展望.

关键词：稳定密度梯度液滴马兰戈尼流动不稳定性

分光型激光诱导磷光系统标定及气体温度场测量

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1062-1068页

作者：陈满福张彪李健许传龙大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心东南大学能源与环境学院南京210096

受光学系统和图像传感器的影响,分光型激光诱导磷光成像系统存在明显的空间响应不均匀性,导致磷光光谱强度比法无法获得准确的温度分布。针对此问题,基于最小二乘线性拟合原理,本文提出一种分光型激光诱导磷光成像系统响应空间不均匀的... 详细信息

受光学系统和图像传感器的影响,分光型激光诱导磷光成像系统存在明显的空间响应不均匀性,导致磷光光谱强度比法无法获得准确的温度分布。针对此问题,基于最小二乘线性拟合原理,本文提出一种分光型激光诱导磷光成像系统响应空间不均匀的校正方法,获得了系统的校正矩阵。进一步开展了磷光光谱强度比标定实验,建立了磷光光谱强度比与温度的关系。在此基础上,在室温环境下(热电偶参考温度26.34℃)开展了冷态气体射流的二维温度场测量实验研究。结果表明:系统校正前,平均温度测量结果为46.58℃,标准方差为15.18℃,相对误差为76.84%;系统校正后,平均温度测量结果为26.06℃,标准方差为1.83℃,相对误差为1.07%。证明了基于最小二乘线性拟合的空间不均匀校正方法,可显著改善分光型激光诱导磷光成像系统的空间响应不均匀性,提高温度测量准确度。

关键词：激光诱导磷光响应特性多点校正法强度比法温度场测量

胶州湾大气降水水溶性离子组成特征及来源解析

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1225-1233页

作者：冯辰龙邢建伟袁华茂宋金明中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 青岛科技大学化学与分子工程学院山东青岛266042

基于2019年6月至2020年8月胶州湾沿岸的大气降水样品,分析降水主要水溶性离子(Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NH^(4+)、F-、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、MAS-(甲基磺酸根))的组成特征和湿沉降通量,评估其对近海营养成分输入... 详细信息

基于2019年6月至2020年8月胶州湾沿岸的大气降水样品,分析降水主要水溶性离子(Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NH^(4+)、F-、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、MAS-(甲基磺酸根))的组成特征和湿沉降通量,评估其对近海营养成分输入的贡献和潜在生态效应,并利用气团后向轨迹和正定矩阵因子分解法(PMF)解析其主要来源.结果表明,观测期间,胶州湾大气降水雨量加权平均(Volume-weighted Mean,VWM)pH为6.41,电导率的VWM值为19.3μS/cm,降水中水溶性离子以Na^(+)、NH^(4+)、NO_(3)^(-)、Cl^(-)和SO_(4)^(2-)为主,在季节上呈现出冬春季浓度明显高于夏秋季的特征,而湿沉降通量则因受降水量的控制而主要集中在夏季(约占55%).胶州湾区域大气降水共清除7274.6t水溶性离子,营养盐(主要为NH^(4+)和NO_(3)^(-),以氮计)沉降入海量达951.9t/a,表明降水在清洁大气的同时也加剧了海洋环境的污染和海洋生态系统的失衡.气团后向轨迹分析得到了观测期间控制胶州湾降水的4类主要气团,在不同季节,降水过程受到不同气团的影响,其中以来自华东地区和东北方向的气团的影响较大.基于PMF的源解析结果显示,胶州湾大气降水水溶性离子受到农业源、海洋源、扬尘源、生物质和垃圾燃烧源、工业和交通源5种来源的共同控制,其中以农业源排放的贡献最为突出(26.7%),而其他4种源的贡献大致相当.研究证实胶州湾大气环境受到复杂人为源排放、矿物沙尘以及海洋源排放的综合制约,而人为排放的贡献占主导地位.

关键词：水溶性离子湿沉降通量大气降水气团后向轨迹正定矩阵因子模型胶州湾

改变本征形变特性:机械超材料启发的液晶弹性体研究进展

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液晶与显示 2024年第3期39卷 278-288页

作者：王瑾宇徐艺艺金梦诗黄帅李全东南大学智能材料研究院江苏南京211189 东南大学化学化工学院江苏南京211189

液晶弹性体是一类集成了液晶相的各向异性和聚合物基质的力学特性的材料,具有可操控的自主形变能力,在柔性电子、光学器件及生物医疗技术等诸多领域有广阔的应用前景。液晶弹性体的高级功能主要来源于其制备过程的处理方法和几何结构的... 详细信息

液晶弹性体是一类集成了液晶相的各向异性和聚合物基质的力学特性的材料,具有可操控的自主形变能力,在柔性电子、光学器件及生物医疗技术等诸多领域有广阔的应用前景。液晶弹性体的高级功能主要来源于其制备过程的处理方法和几何结构的构筑方式。不同的取向策略和结构的组合能够赋予材料复杂的形变模式和功能特性。近年的研究发现,将机械超材料与液晶弹性体结合能够实现常规材料设计难以实现的功能和特性,实现如双轴驱动、加热膨胀、多维运动等功能,应用在生物医疗、无电子传感、振动控制等领域。本文综述了利用超材料结构设计思路对液晶弹性体的取向及几何结构进行同步构筑的设计方法及其应用,介绍了3D打印技术在构建人造有序结构方面的应用及对材料性能的影响。

关键词：液晶弹性体机械超材料智能材料三维打印

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新疆大气颗粒物污染时空演变及沙尘组分研究

中国环境科学 2024年第6期44卷 3012-3020页

作者：薛一波张小啸雷加强李生宇中国科学院新疆生态与地理研究所国家荒漠-绿洲生态建设工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

利用2020~2022年新疆环境监测和同期气象要素数据,结合HYSPLIT模式与PM_(2.5)/PM_(10)比值模型,探讨新疆颗粒物浓度的时空变化特征,并研究沙尘暴的主要输送路径、潜在源区及其对大气颗粒物浓度的贡献率.结果表明,新疆月均PM_(2.5)和PM_(... 详细信息

利用2020~2022年新疆环境监测和同期气象要素数据,结合HYSPLIT模式与PM_(2.5)/PM_(10)比值模型,探讨新疆颗粒物浓度的时空变化特征,并研究沙尘暴的主要输送路径、潜在源区及其对大气颗粒物浓度的贡献率.结果表明,新疆月均PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化呈波浪型分布,峰值出现在12~次年3月,最低值出现在6~8月;空间分布呈南高北低的特征,南疆年均PM_(2.5)和PM_(10)浓度分别为42~111,151~367μg/m^(3),北疆和东疆PM_(2.5)和PM_(10)浓度年均值相对较低,分别为10~62,21~110μg/m^(3)和28~50,100~145μg/m^(3);新疆69%的城市年均PM_(2.5)和PM_(10)浓度高于国家环境空气质量标准的二级浓度限值;大气PM_(2.5)和PM_(10)浓度呈显著正相关(R^(2)=0.84),春夏秋三季以PM_(10)污染为主,冬季以PM_(2.5)污染为主;PM_(10)是影响新疆空气质量的主要污染物,南疆AQI中PM_(10)贡献率为65%~96%,其次是东疆和北疆,分别为58%~65%和3%~41%;大气PM_(10)严重污染主要发生在春季,由PM_(10)造成南疆空气质量污染比重均在50%以上;塔克拉玛干沙漠是新疆沙尘暴灾害的主要沙源地;沙尘的高低空输送路径明显不同,高空传输主要源于沙漠腹地,而低空输沙源以沙漠东部为主;风蚀沙尘对大气PM_(10)和PM_(2.5)浓度的贡献率分别为85%和66%.

关键词：新疆 PM_(2.5) PM_(10) 时空变化沙尘组分空气质量数值模型

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矿物溶解再沉淀过程研究综述

矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 240-258页

作者：李富杰齐有强弓昊天中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

溶解再沉淀过程可促进矿物-流体之间充分的反应,使一些元素再次迁移富集,在许多地质过程中扮演着重要角色。近年来,随着聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)、纳米二次离子质谱仪(Nano-SIMS)等制样观测及精细分析技术的发展,矿物界面化学研究... 详细信息

溶解再沉淀过程可促进矿物-流体之间充分的反应,使一些元素再次迁移富集,在许多地质过程中扮演着重要角色。近年来,随着聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)、纳米二次离子质谱仪(Nano-SIMS)等制样观测及精细分析技术的发展,矿物界面化学研究取得了众多成果。已有研究证实,在低温、溶剂存在的条件下,溶解再沉淀过程相对于固体扩散是更高效的物质交换机制。本文回顾了溶解再沉淀过程的研究历史,综述了近20年来取得的主要研究进展,包括不同矿物相(硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐矿物及氧化物、硫化物等)中主要鉴别结构特征、元素迁移富集规律及主要观测分析手段,系统总结了溶解再沉淀过程的主要影响因素,最后展望了其发展方向。

关键词：溶解再沉淀过程交代反应成矿作用矿物相界面化学

基于分布式联邦学习的毫米波通信系统波束配置方法

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 138-145页

作者：薛青来东徐勇军闫莉重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室中国澳门999078 西南交通大学信息科学与技术学院成都610031

针对超密集组网中毫米波通信系统复杂的波束配置问题,该文提出一种基于分布式联邦学习(DFL)的波束配置算法(BMDFL),旨在利用有限的波束资源实现用户覆盖率最大化。考虑到传统集中式学习存在用户数据安全问题,基于分布式联邦学习框架构... 详细信息

针对超密集组网中毫米波通信系统复杂的波束配置问题,该文提出一种基于分布式联邦学习(DFL)的波束配置算法(BMDFL),旨在利用有限的波束资源实现用户覆盖率最大化。考虑到传统集中式学习存在用户数据安全问题,基于分布式联邦学习框架构建系统模型,从而减少用户隐私信息的泄露。为了实现波束的智能化配置,引入双深度Q学习算法(DDQN)训练系统模型,并通过马尔可夫决策过程将长期的动态优化问题转化为相应的数学模型进行求解。仿真结果从系统的网络吞吐量和用户覆盖率方面验证了该方法的有效性和鲁棒性。

关键词：毫米波通信波束配置超密集组网分布式联邦学习强化学习