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最小二乘算法优化及其在锂离子电池参数辨识中的应用

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1577-1588页

作者：范兴明封浩张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

传统最小二乘法(LS)用于锂离子电池模型在线参数辨识精度低,通过带遗忘因子递推最小二乘算法能够有效地提高辨识精度,但固定的遗忘因子影响模型动态特性。遗忘因子的自适应处理能提高算法对动态系统的参数辨识能力,而目前的自适应方法... 详细信息

传统最小二乘法(LS)用于锂离子电池模型在线参数辨识精度低,通过带遗忘因子递推最小二乘算法能够有效地提高辨识精度,但固定的遗忘因子影响模型动态特性。遗忘因子的自适应处理能提高算法对动态系统的参数辨识能力,而目前的自适应方法容易忽略模型参数的稳定性,同时方法待定系数范围较大且难以确认。为了得到高精度且稳定性良好的模型参数,该文设计了一种精度和稳定性兼优且更简单的自适应遗忘因子递推最小二乘(AFFRLS)改进方法,并与其他AFFRLS、可变遗忘因子递推最小二乘(VFFRLS)进行仿真对比分析。结果表明,改进的AFFRLS能够在模型精度和参数稳定性取得更好的平衡,且对不同的在线工况具有良好的适用性。

关键词：锂离子电池模型参数辨识最小二乘法自适应遗忘因子

基于电容自然充电换相的混合式直流断路器设计与仿真

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3510-3521页

作者：范兴明李涛张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于... 详细信息

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于电容自然充电换相的混合式直流断路器,利用母线电压与预充电电容的电压差值实现电容的预充电和电容电压的自动维持,从而保证断路器的开断能力。此外该断路器还具备二次开断能力,可以满足极短时间内重复开断的需求。针对所提断路器的工作过程和元器件参数进行了详细的理论推导,基于PSCAD/EMTDC建立单端等效和四端柔性直流电网模型验证了所提结构的适用性。最后与其他方案进行比较,结果表明,所提方案在开断速度、电容预充电方式和二次开断方面具备一定优势。

关键词：混合式直流断路器晶闸管预充电二次开断

清江流域亚硝胺及其前体物质的分布特征及风险评价

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环境科学 2024年第7期45卷 3930-3940页

作者：李梦轩陈英杰陈文文黄焕芳丁洋邢新丽陆燕勤祁士华中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学(武汉)环境学院桂林理工大学环境科学与工程学院生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护水环境模拟与污染控制重点实验室四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室

亚硝胺是一类具有高致癌性和致突变性的含氮有机污染物.支流水系作为我国中小城镇的主要饮用水源，其亚硝胺的污染情况尚不明确，关于支流河水中亚硝胺及其前体物质浓度的研究仍十分缺乏.以水体中常见8种亚硝胺为研究对象，检测了长江... 详细信息

亚硝胺是一类具有高致癌性和致突变性的含氮有机污染物.支流水系作为我国中小城镇的主要饮用水源，其亚硝胺的污染情况尚不明确，关于支流河水中亚硝胺及其前体物质浓度的研究仍十分缺乏.以水体中常见8种亚硝胺为研究对象，检测了长江一级支流清江河水及氯胺化处理后水样中亚硝胺浓度组成特征，并针对重要的污水排放源进行重点监测，分析亚硝胺及其前体物质的环境影响因素，评估其健康和生态风险.结果表明，清江河水共检出6种亚硝胺，其中主要亚硝胺为NDMA[（10±15）ng·L-1]、NDEA[（9.3±9.3）ng·L-1]和NDBA[（14±7.8）ng·L-1]，氯胺化反应后的水样中有7种亚硝胺检出，主要为NDMA-FP[（46±21）ng·L-1]、NDEA-FP[（26±8.3）ng·L-1]和NDBA-FP[（22±13）ng·L-1]；河水中亚硝胺的浓度分布整体呈现为中游高于上游和下游，在有污水排放与支流汇入点的亚硝胺浓度明显高于其他点位；对污水直接排放点的监测发现，携带有亚硝胺及其前体物质的污水输入是河水中亚硝胺的主要来源；此外，3种主控污染物NDMA、NDBA和NDEA的浓度存在一定相关性，主要原因是其存在相似的污水来源；饮用水源地亚硝胺浓度对当地居民存在潜在致癌风险(2.4×10-5)；此外，由于清江具有较高的亚硝胺生成潜能，其饮用水致癌风险可能会更高；生态风险评价表明，亚硝胺对于清江流域的生态风险商值低于0.002，生态风险可忽略不计.

关键词：清江流域亚硝胺生成势(FP) 致癌风险生态风险

Tl-2223超导薄膜的快速烧结新工艺研究

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稀有金属 2024年第1期48卷 43-49页

作者：金艳营韩徐蒋艳玲周新红马丽谢清连南宁师范大学物理与电子学院广西高校新型电功能材料重点实验室广西南宁530299 广西科技师范学院机械与电气工程学院广西来宾546199

采用改进的快速升温烧结工艺在(001)取向的铝酸镧(LAO)衬底上制备Tl-2223超导薄膜,探索了在O_(2)环境下双温烧结过程中高温段烧结温度对超导薄膜晶体结构及超导性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,烧结温度对Tl系超导薄膜的晶粒取向至... 详细信息

采用改进的快速升温烧结工艺在(001)取向的铝酸镧(LAO)衬底上制备Tl-2223超导薄膜,探索了在O_(2)环境下双温烧结过程中高温段烧结温度对超导薄膜晶体结构及超导性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,烧结温度对Tl系超导薄膜的晶粒取向至关重要,采用合适的烧结温度可以制备出纯c轴取向生长的Tl-2223薄膜,且结晶质量良好;扫描电镜(SEM)图像显示超导薄膜表面平整,晶体结构致密,明显呈现出层状生长结构。907℃恒温2 min所制备的Tl-2223薄膜具有良好的超导性能,其临界转变温度(T_(c))可达115 K,临界电流密度(J_(c))约为1.6 mA·cm^(-2)(77 K,0 T)。该工艺简化了Tl-2223超导薄膜的制备过程,有效提高了实验效率。

关键词：快速升温烧结新工艺 c轴生长 Tl-2223超导薄膜铝酸镧

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镁合金表面不同MOF超疏水涂层的耐蚀行为

材料工程 2024年第4期52卷 138-145页

作者：刘金玉张志远王东蒋世权温玉清尚伟桂林理工大学化学与生物工程学院广西电磁化学功能物质重点实验室广西桂林541004

对AZ91D镁合金表面三种不同超疏水涂层(MZS-1,MZS-2和ZnO@ZIF-8)在5%(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀性能进行研究。采用场发射扫描电子显微镜、静态接触角测试仪、电化学工作站和盐水喷雾试验机分别对超疏水复合涂层进行微观形貌、润湿性... 详细信息

对AZ91D镁合金表面三种不同超疏水涂层(MZS-1,MZS-2和ZnO@ZIF-8)在5%(质量分数)NaCl溶液中的耐蚀性能进行研究。采用场发射扫描电子显微镜、静态接触角测试仪、电化学工作站和盐水喷雾试验机分别对超疏水复合涂层进行微观形貌、润湿性、耐蚀性能等进行测试与表征。结果表明:经过盐雾处理后,三种超疏水涂层均在192 h后出现腐蚀,其中MZS-1超疏水涂层的腐蚀最为严重,MZS-2超疏水涂层240 h后表面出现点蚀,同时经过盐雾处理后仍能维持较高的接触角,故MZS-2复合涂层耐蚀性能最好。极化曲线测试发现,在盐雾处理240 h后,三种超疏水涂层的腐蚀电流密度仍比金属基体降低1个数量级,表现出优异的耐蚀性能。所制备的超疏水涂层可以有效增加金属材料的耐蚀性,由于超疏水涂层的拒水性,有效阻挡腐蚀离子的渗透,给基体提供长期的防护作用。

关键词：镁合金 MOF 超疏水涂层疏水稳定性耐蚀行为

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漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布格局及其驱动因子

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环境科学 2024年第1期45卷 323-334页

作者：申楷慧魏识广李林储小雪钟建军周景钢赵毅桂林电子科技大学生命与环境科学学院桂林541004 广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室桂林541006

喀斯特森林生态系统脆弱,为了探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳储潜力,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳(SOC)的空间分布格局,探寻各驱动因子对土壤有机碳空间分布的驱动作用途径及贡献,为评估该区域喀斯特森林的碳循环功能提供科学依据... 详细信息

喀斯特森林生态系统脆弱,为了探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳储潜力,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳(SOC)的空间分布格局,探寻各驱动因子对土壤有机碳空间分布的驱动作用途径及贡献,为评估该区域喀斯特森林的碳循环功能提供科学依据.以漓江流域喀斯特森林土壤为对象,研究漓江不同流域段(上、中、下游)、不同深度土层的森林土壤有机碳的空间分布特征,通过相关性分析和构建分段结构方程模型,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布的驱动因子及其作用途径,并量化了各类因子的直接或间接作用比例.结果表明,漓江流域喀斯特森林土壤整体土层较浅,土壤有机碳具有表聚性.在不同流域段土壤有机碳含量的分布为:上游>下游>中游,易氧化有机碳(ROC)和可溶性有机碳(DOC)的分布与之相一致,而微生物碳(MBC)的分布为:上游>中游>下游.各类驱动因子对流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布驱动作用途径和贡献不同,其贡献按从大到小排序为:土壤理化因子>土壤有机碳活性组分>样地海拔>样地物种多样性,总效应分别为:1.148、0.574、0.284和-0.013.其中,样地海拔对土壤有机碳仅有间接影响,土壤有机碳活性组分对土壤有机碳仅有直接影响.各驱动因子中,土壤总氮、土壤易氧化有机碳、样地物种丰富度和土壤可溶性有机碳均可作为漓江流域喀斯特森林土壤有机碳含量变化的重要预测因子.因此,有必要建立有效的覆盖全漓江流域的生态环境保护机制,减少并控制人为干扰的影响(特别是漓江中游城市段),并通过提升和保护流域喀斯特森林的物种多样性,改善土壤理化性质,改善并提升土壤有机碳活性组分含量等有效途径,提升漓江流域喀斯特森林土壤有机碳储量,促进区域森林碳汇功能的提升.

关键词：喀斯特森林土壤有机碳有机碳活性组分漓江流域结构方程模型(SEM)

基于XGBoost融合多维度时空数据的干旱遥感建模及应用研究

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1531-1546页

作者：晏红波梁雨豪卢献健王佳华吴思怡桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541004 广西空间信息与测绘重点实验室桂林541004

西南地区是我国重要的生态环境保护区,复杂的气候与地理条件导致干旱事件频繁发生,准确掌握干旱的空间分布情况及变化趋势对保护西南地区生态环境具有重要意义。本研究基于极端梯度提升算法,利用表征多维度特征变量的遥感干旱指标,构建... 详细信息

西南地区是我国重要的生态环境保护区,复杂的气候与地理条件导致干旱事件频繁发生,准确掌握干旱的空间分布情况及变化趋势对保护西南地区生态环境具有重要意义。本研究基于极端梯度提升算法,利用表征多维度特征变量的遥感干旱指标,构建了一种考虑植被状态、地表状态、气候状态及环境因素的干旱遥感监测模型(eXtreme Gradient Boosting Drought Monitor,XGBDM)。利用该模型对西南地区2001—2020年干旱情况进行监测,选取典型干旱事件与土壤墒情数据对模型精度进行评价,并结合Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验、Hurst指数、重心迁移模型,揭示了西南地区干旱时空演变特征、未来变化趋势及干旱重心迁移情况。结果表明:①在不同季节中,XGBDM模型均能准确监测西南地区干旱事件,模型精度指标R^(2)为0.816~0.897,MAE为0.200~0.283,RMSE为0.296~0.424,模型与土壤墒情相关性为-0.60~0.86。相比于站点SPEI-3监测方法,XGBDM模型监测结果与土壤墒情相关性更高,且更能准确反映旱情的空间分布细节特征;②时间上,2001—2020年西南地区XGBDM年均值整体呈波动下降趋势,表明干旱情况呈加重趋势,其中春季和夏季干旱呈加重趋势,秋季和冬季干旱呈减轻趋势。空间上,西南地区XGBDM值变化斜率在春季和夏季呈“北高南低”的空间分布格局,在秋季和冬季呈“南高北低”的空间分布格局,其中不同季节干旱呈加重趋势的面积占比分别为春季69.17%、夏季76.02%、秋季34.43%、冬季47.5%;③西南地区XGBDM值整体呈弱反持续性变化,春季、夏季以及冬季未来旱情以减轻为主,旱情由加重转为减轻的区域面积在不同季节占比为28.44%~63.82%。旱情持续加重面积在春季最高,占比为17.97%,持续减轻情况在冬季占比最高,为15.92%;④2001—2020年干旱重心主要分布于研究区中部,呈西北至东南的分布格局,未来干旱重心在西北至东南方向进行迁移的概率更高。研究结果可为西南地区干旱监测及治理提供理论依据。

关键词：西南地区 SPEI-3 干旱遥感监测 XGBoost 时空变化重心迁移模型土壤墒情

南亚热带常绿阔叶林物种多样性与谱系多样性的多重分形分析

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科学通报 2024年第12期69卷 1652-1662页

作者：阴宇航李林魏识广周景钢温智峰钟建军赵毅胡妍广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室桂林541006 广西漓江流域景观资源保育与可持续利用重点实验室桂林541006 桂林电子科技大学生命与环境科学学院桂林541004 中国科学院华南植物园广州510650 华南国家植物园广州510650 中国科学院华南植物园中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650

群落物种多样性与谱系多样性格局问题是当前生态学研究的焦点之一.传统的分形分析仅能够描述物种在空间上是否存在分形特征,而多重分形分析是揭示多样性格局规律和分形特征的优秀工具,它不仅能够表现群落内不同种组的变化特征,还能够揭... 详细信息

群落物种多样性与谱系多样性格局问题是当前生态学研究的焦点之一.传统的分形分析仅能够描述物种在空间上是否存在分形特征,而多重分形分析是揭示多样性格局规律和分形特征的优秀工具,它不仅能够表现群落内不同种组的变化特征,还能够揭示不同尺度下群落的多样性分布格局.本研究以广东鼎湖山自然保护区20 hm2大型固定样地为研究对象,运用多重分形分析方法探索了南亚热带常绿阔叶林物种多样性与谱系多样性空间分布格局的尺度效应,对比分析了物种多样性与谱系多样性空间分布格局的多重分形特征之间的差异.结果表明:(1)南亚热带常绿阔叶林群落物种多样性和谱系多样性空间分布格局在局部尺度具有多重分形特征;(2)物种多样性和谱系多样性多重分形特征表明,南亚热带常绿阔叶林群落中极优势种组的丰富度和种间亲缘关系呈现减少趋势,极稀有种组的种间亲缘关系呈现减少趋势,其丰富度变化率呈下降趋势;(3)谱系多样性多重分形分析所描述的物种空间分布特征较物种多样性多重分形分析所描绘得更为精细,主要体现在对极稀有种组丰富度和种间亲缘关系变化特征的刻画方面.本文深入剖析了南亚热带常绿阔叶林物种多样性与谱系多样性格局的多重分形特征,探究了优势种组和稀有种组在物种多样性分布格局与谱系多样性分布格局中的变化规律,进一步揭示了南亚热带常绿阔叶林生态系统内部生物多样性的复杂性,对区域生态保护和生物多样性的维持具有一定的指导意义.

关键词：南亚热带常绿阔叶林物种多样性谱系多样性多重分形空间分布格局

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基于电子顺磁共振谱的残磁测量应用及进展

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 22-28页

作者：张全哲邹升张红北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京量子信息科学研究院北京100193

电子顺磁共振类似于核磁共振,是一种基于电子磁矩在外磁场中的顺磁性及塞曼分裂的方法,该方法与物质中未成对电子和外磁场相联系,通过获取和分析物质的电子顺磁共振谱,能够得到物质的结构信息或环境的磁场信息,因此其常被用来分析物质... 详细信息

电子顺磁共振类似于核磁共振,是一种基于电子磁矩在外磁场中的顺磁性及塞曼分裂的方法,该方法与物质中未成对电子和外磁场相联系,通过获取和分析物质的电子顺磁共振谱,能够得到物质的结构信息或环境的磁场信息,因此其常被用来分析物质结构、探测磁场等。极弱磁场通常指nT或以下量级的磁场,目前一些科学研究的进行常常要求在极弱磁环境下进行,例如基础物理研究、心脑磁探测等,因此稳定可靠的磁屏蔽常被用来创建所需的极弱磁环境。磁屏蔽包括被动磁屏蔽和主动磁补偿,被动磁屏蔽指利用磁屏蔽室屏蔽外界磁场,其内部往往有一定量的残余磁场,因此为方便进一步主动磁补偿,探测屏蔽后的残余磁场是有必要的。目前屏蔽室内残余磁场的测量手段主要分为商用化磁强计测量和装置原位测量,商用化磁强计测量方法简单,但精度低、噪声大,且不利于小型化,利用装置原位测量能够减少噪声,是目前主要的研究方法。由于碱金属原子最外层含有一个未成对电子,其成为电子顺磁共振实验的理想样品。而随着激光和光泵技术的发展,利用法拉第旋光效应作为光学手段探测气体原子的电子顺磁共振谱已经成为了可能。通过测量碱金属原子气体的电子顺磁共振谱进行残余磁场的原位测量效果好、精度高,具有极大的应用前景。通常基于电子顺磁共振的残磁测量系统包括残磁环境和样品模块、光学探头模块、信号调制模块、环境监测模块以及信号收集与处理模块,核心是光学探头模块,决定了磁场测量的灵敏度。简要描述了电子顺磁共振技术的原理,以光泵磁力计为主介绍了基于该技术的典型磁力计和目前的发展,重点概述了基于电子顺磁共振谱的残磁测量系统、各个组成模块以及相关技术近年来的发展现状。

关键词：电子顺磁共振磁场传感磁屏蔽极弱磁环境