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柔性表面增强拉曼散射基底的研究进展

激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 112-122页

作者：王金阳夏津张慧亮河北工程大学数理科学与工程学院河北邯郸056038 河北省计算光学成像与光电检测技术创新中心河北邯郸056038 河北省计算光学成像与智能感测国际联合研究中心河北邯郸056038

表面增强拉曼散射(SeRS)是一种非接触式、无损伤、高灵敏的光谱分析技术,具备分子指纹识别能力,在材料学、化学、物理学、地质学和生命科学等学科有着广泛的应用。相较于传统的刚性基底,柔性SeRS基底能够对非平面表面的分析物进行原位... 详细信息

表面增强拉曼散射(SeRS)是一种非接触式、无损伤、高灵敏的光谱分析技术,具备分子指纹识别能力,在材料学、化学、物理学、地质学和生命科学等学科有着广泛的应用。相较于传统的刚性基底,柔性SeRS基底能够对非平面表面的分析物进行原位检测和现场实时检测。然而,设计和制备高灵敏、高重现性的柔性SeRS基底仍存在一些挑战。因此,综述了柔性SeRS基底的最新研究进展,探讨了5种不同类型柔性SeRS基底的制备、性能和应用以及未来发展趋势,对SeRS基底的研究具有一定指导意义。

关键词：光谱学表面增强拉曼散射柔性薄膜纳米材料快速检测

基于MMC-BeSS的子模块电池功率极限值分析

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中国电机工程学报 2024年第1期44卷 427-438,I0035页

作者：潘尧吴光尧孙孝峰赵巍李昕朱艳萍电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学) 河北省秦皇岛市066004

模块化多电平变换器(modularmultilevelconverter,MMC)是电池储能系统(batteryenergystoragesystems,BeSS)功率变换的最佳选择之一。在基于模块化多电平变换器的电池储能系统(MMC-BeSS)运行时,会出现子模块之间的有功功率分布不平衡情况... 详细信息

模块化多电平变换器(modularmultilevelconverter,MMC)是电池储能系统(batteryenergystoragesystems,BeSS)功率变换的最佳选择之一。在基于模块化多电平变换器的电池储能系统(MMC-BeSS)运行时,会出现子模块之间的有功功率分布不平衡情况,为评估系统稳定安全运行的合理性,需要对子模块功率极限值进行分析。因此,该文首先对MMC-BeSS建模,分析其桥臂环流的功率传输特性,再提出相应控制策略,包括外部交流及电池功率控制和内部电容电压平衡及环流控制,可以实现相间和桥臂间功率不平衡时的稳定运行,而对于桥臂内功率不平衡,根据安秒平衡原理,从过调制角度对子模块电池功率极限值进行详细分析,得出功率极限值的计算方法。最后,通过仿真以及实验验证功率极限值分析及计算的正确性。

关键词：模块化多电平变换器电池储能系统功率不平衡功率极限值安秒平衡

高阶轨道角动量传输光纤设计及传输特性研究(内封底文章)

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 162-174页

作者：赵丽娟吴雨静徐志钮华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

为解决一般轨道角动量传输光纤传输轨道角动量模式数量少、质量差的问题,提出了一种基于正六边形空气孔排列的新型光子晶体光纤结构。该光纤引入了空气填充率高的矩形空气孔以及采用高折射率材料填充环形传输区域,能够有效提高环形传输... 详细信息

为解决一般轨道角动量传输光纤传输轨道角动量模式数量少、质量差的问题,提出了一种基于正六边形空气孔排列的新型光子晶体光纤结构。该光纤引入了空气填充率高的矩形空气孔以及采用高折射率材料填充环形传输区域,能够有效提高环形传输区域和包层间的折射率差,且正六边形排列空气孔有利于提高模间有效折射率差。经过结构优化得到最优光纤结构,有限元法的分析结果表明,最优结构下,该光纤在常用波段S+C+L+U波段上能够支持142种轨道角动量模式的传输,最高阶数达到36阶。且所提出光纤具有良好的传输特性,本征模式的最高限制性损耗为10−9 dB/m量级,与典型轨道角动量传输光子晶体光纤相比至少降低了一个数量级;最大有效模场面积能够达到206.18μm^(2),最小非线性系数低至0.397 W^(−1)∙km^(−1);色散平坦且最小色散变化低至1.4578 ps/(nm∙km);所有本征模式纯度均在93.4%~96.8%范围内。且该光纤具有较好的制备可行性,对制造精度要求不高。因此,该光纤在基于轨道角动量光纤的复用系统中具有广阔的应用前景,为提高通信容量提供了一种有效手段。

关键词：光纤光学轨道角动量有限元法限制性损耗通信容量

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用于动态无线电能传输的新型线圈结构设计

哈尔滨工业大学学报 2024年第9期56卷 85-94页

作者：李争孙仲淳唐明磊谢奇龙孙鹤旭河北科技大学电气工程学院石家庄050018 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

为改善动态无线电能传输(dynamic wireless power transfer,DWPT)过程中,因发射阵列之间摆放间距过大而产生的输出电压和输出功率的波动问题,提出一种新型发射结构。首先,在BPP(bipolar pad)线圈结构基础上,将主发射(domination transmi... 详细信息

为改善动态无线电能传输(dynamic wireless power transfer,DWPT)过程中,因发射阵列之间摆放间距过大而产生的输出电压和输出功率的波动问题,提出一种新型发射结构。首先,在BPP(bipolar pad)线圈结构基础上,将主发射(domination transmitter,Dtx)线圈与补偿(compensation,Cx)线圈串联组成一个发射段,并对DWPT系统采用分段控制,以减小损耗;其次,采用解耦电容解耦Dtx线圈与Cx线圈,并分析了系统的电路原理;然后,利用Ansys Maxwell有限元分析软件对耦合结构进行优化设计,并选择最佳的切换位置,以减小功率的波动;最后,搭建实验平台以验证结构的可行性。实验结果表明:新型磁耦合结构输出功率的波动为3.9%,输出电压的波动为2.9%,与改进前的耦合结构相比,输出功率的波动降低了15.8%,输出电压的波动降低了7.6%;在相邻Dtx线圈的过渡区域中,与改进前的耦合结构相比,输出功率提高了33.8%,且系统传输效率稳定在88%左右。所提出的新型发射结构有助于减小移动过程中输出电压和输出功率的波动,可为磁耦合结构的设计与应用提供理论支持。

关键词：动态无线电能传输磁耦合结构功率波动补偿线圈分段控制

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混合光谱曲线的Fast ICA盲源解混及影响因子研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1312-1320页

作者：戴佳乐汪金花李孟倩韩秀丽缪若梵华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学... 详细信息

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学模型对混合物实测高光谱反射曲线进行了盲源解混试验,从解混过程的白化方式、初始权阵,源光谱高斯性3个方面分析了光谱解混的结果,为混合物光谱检测的后期分析提供了研究基础。选取化学纯氧化铜和氧化亚铜混合物、碱式碳酸铜和氢氧化铜混合物为试验对象,采用解混性能指数PI、光谱均方根误差和光谱角距离作为评价指标,开展了源光谱高斯性与g函数、ZCA和PCA白化方式、及单位权、随机权、指定权3种初始权对解混光谱结果影响的对比实验。实验结果表明:Fast ICA算法在未知混合矿物高光谱先验信息的基础上,能够有效分离出混合物组分源光谱,样本分离精度PI值均小于0.18,光谱盲源解混的效果显著。解混后光谱曲线与源光谱曲线在特征趋势上保持一致,具有相同的吸收位置和特征峰,但是存在一定尺度的差异。另外,源光谱的高斯性与解混g函数的选取会直接影响解混结果,亚高斯区间曲线分离精度优于超高斯部分。依据高斯性进行分段解混结果的吸收特征会更加突出,与源光谱反射率数值差异也随之增大;光谱预处理的白化方式会对解混结果精度产生微小影响,经过ZCA白化后解混结果的分离精度、光谱的准确度均略高于PCA白化;在Fast ICA模型3种初始权解混结果对比发现,以初次迭代结果计算的指定权进行迭代解混时,其分离精度、解混准确度及解混时间均为最佳,解混过程更易收敛。结果表明,根据全波段高斯性来选取g函数解混效果最优,分离指数PI小于0.14,光谱角距离在0.1左右,ZCA白化比PCA白化对解混光谱的影响更小,ZCA白化后的两组混合物解混的分离指数在0.1左右,而PCA白化的分离指数PI均高于0.13,当指定权作初始权时有助于提高牛顿迭代中收敛速度,使解混光谱更接近组分已知光谱,指定权的解混时间低于0.2 s,其他两种定权方式均在0.3 s以上。

关键词：混合光谱解混 Fast ICA盲源解混高斯性白化初始权

吉帕级单轴应力下Mn_(3)Sn单晶的磁化率增强

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物理学报 2024年第12期73卷 359-366页

作者：邓珊珊宋平刘潇贺姚森赵谦毅燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066000

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其... 详细信息

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其值不再是一个定值,而是随着应力的增大而增大.当沿[1120]方向施加1.12 GPa应力后,χ达到0.0203μB/(f.u.T);当沿[0110]方向施加1.11 GPa应力后,χ达到0.0332μB/(f.u.T),为未变形样品的2.4倍.进一步的实验结果表明,GPa级的单轴应力打破了kagome晶格的面内六边形的对称性,从而改变Mn原子间的交换相互作用,增强体系的反铁磁耦合作用,使χ不再是一个定值.这一发现将会为反铁磁自旋调控提供新的思路.

关键词：反铁磁单轴应力单晶晶格畸变

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流速对含高浓度不凝气的蒸汽冷凝特性的影响

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1150-1155页

作者：刁红梅闫向阳葛明慧王世学赵玉龙河北工业大学河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室天津300401 天津大学机械工程学院天津300072

为探究流速对含高浓度不凝气的蒸汽冷凝性能的影响,搭建了可视化水–空气混合蒸汽实验系统,实验研究了不同流速下混合蒸汽在竖直表面上的凝结特性。研究表明,添加肋片与增大流速均可强化混合蒸汽凝结换热特性,且随着不凝气浓度增大,两... 详细信息

为探究流速对含高浓度不凝气的蒸汽冷凝性能的影响,搭建了可视化水–空气混合蒸汽实验系统,实验研究了不同流速下混合蒸汽在竖直表面上的凝结特性。研究表明,添加肋片与增大流速均可强化混合蒸汽凝结换热特性,且随着不凝气浓度增大,两者增强换热的效果越显著,在两者共同作用下,换热系数可提高239%。实际换热器设计中,应考虑阻力压降选择合适的流速与强化肋片。

关键词：高浓度不凝气流速冷凝特性纵肋表面

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磁脱扣器动作响应分析及储能电容匹配设计

电力自动化设备 2024年第1期44卷 167-173页

作者：李奎佟盟武一卢志伟胡博凯徐子健河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室天津300401 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401

驱动电路与磁脱扣器是电磁式漏电保护器的核心组件,磁脱扣器需与储能电容匹配。在电磁式漏电保护器基本工作原理分析的基础上,建立磁脱扣器的数学模型与有限元计算模型,根据激磁安匝变化进行衔铁响应状态分析,仿真不同线圈激励形式下磁... 详细信息

驱动电路与磁脱扣器是电磁式漏电保护器的核心组件,磁脱扣器需与储能电容匹配。在电磁式漏电保护器基本工作原理分析的基础上,建立磁脱扣器的数学模型与有限元计算模型,根据激磁安匝变化进行衔铁响应状态分析,仿真不同线圈激励形式下磁脱扣器动作响应状态。研究衔铁角动量与角位移变化特征,根据无激励时衔铁释放临界角动量与角位移关系,确定不同线圈激励形式下的衔铁临界释放条件。研究电容电压激励源下衔铁所受力矩冲量的变化规律,分析电容及其储能对衔铁释放响应状态的影响,根据临界储能最小的原则确定电容匹配,可以降低衔铁可靠释放所需储能。通过对磁脱扣器样机进行实验测试,验证了理论分析与仿真计算的正确性。

关键词：电磁式漏电保护器磁脱扣器临界释放条件电容电压激励储能电容匹配

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桥梁风工程研究中的雷诺数效应研究进展

振动与冲击 2024年第2期43卷 187-200,342页

作者：刘庆宽韩原孙一飞郑云飞石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁路职业技术学院铁道工程系石家庄050043

桥梁风工程研究中的雷诺数效应问题是伴随着风洞试验方法产生的一个基础性问题,随着桥梁尺寸的增大其雷诺数也逐渐增大,风洞试验雷诺数和实桥梁雷诺数的差别对试验结果的影响越来越受重视。该研究阐述了雷诺数效应问题的由来,回顾了雷... 详细信息

桥梁风工程研究中的雷诺数效应问题是伴随着风洞试验方法产生的一个基础性问题,随着桥梁尺寸的增大其雷诺数也逐渐增大,风洞试验雷诺数和实桥梁雷诺数的差别对试验结果的影响越来越受重视。该研究阐述了雷诺数效应问题的由来,回顾了雷诺数效应研究的发展历程,总结了针对圆形断面、矩形断面、主梁断面等不同桥梁结构断面雷诺数效应问题的研究进展,包括结构周围流场、气动力、风致振动随雷诺数的变化,指出了桥梁风工程雷诺数效应研究中尚待解决的问题,为今后该领域的研究提供参考和建议。

关键词：桥梁结构风工程雷诺数效应气动力风致振动