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用于高压测量的MEMS硅-玻光纤FP压力传感器

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中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 771-779页

作者：付雨薇王睿楠唐文婷杜喜昭王伟陈海滨西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安外事学院工学院陕西西安710077

研究了一种基于微机电系统(MEMS)技术用于高压测量的硅-玻光纤法布里-珀罗(FP)压力传感器。该传感器以硅材料作为敏感元件,将电感耦合等离子体(ICP)干法刻蚀后的单晶硅膜片和高硼硅玻璃阳极键合构成FP腔。传感头使用MEMS技术批量制造,... 详细信息

研究了一种基于微机电系统(MEMS)技术用于高压测量的硅-玻光纤法布里-珀罗(FP)压力传感器。该传感器以硅材料作为敏感元件,将电感耦合等离子体(ICP)干法刻蚀后的单晶硅膜片和高硼硅玻璃阳极键合构成FP腔。传感头使用MEMS技术批量制造,结构稳定、抗过载能力强、在高压环境下不容易失效。实验结果表明,该传感器能够实现30 MPa的高压压力测量,灵敏度为46.94 nm/MPa,线性拟合度为0.99897,测量结果具有较好的一致性和可靠性,所设计的压力传感器在高压检测方面有很强的应用前景。

关键词： MEMS 光纤传感器压力测量 FP干涉

基于Yb^(3+)/Er^(3+)/Tm^(3+)三掺杂Ba_(3)In_(2)F_(12)荧光粉的光学温度传感性能研究

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中国稀土学报 2024年第3期42卷 482-488页

作者：周晨露李帅张晨赵小奇西安明德理工学院通识教育学院陕西西安710124 宝鸡文理学院物理与光电技术学院陕西宝鸡721016

上转换发光材料在温度传感方面具有独特的优势。采用典型的水热法合成了Yb^(3+),Er^(3+),Tm^(3+)三掺杂的Ba_(3)In_(2)F_(12)发光材料,利用X射线衍射和荧光光谱仪,对样品的晶体结构、发光光谱及温度传感特性进行了研究。在980 nm激光器... 详细信息

上转换发光材料在温度传感方面具有独特的优势。采用典型的水热法合成了Yb^(3+),Er^(3+),Tm^(3+)三掺杂的Ba_(3)In_(2)F_(12)发光材料,利用X射线衍射和荧光光谱仪,对样品的晶体结构、发光光谱及温度传感特性进行了研究。在980 nm激光器的激发下,样品的发射峰位于475,540,543,650,651和790 nm,分别对应于Tm^(3+)离子的^(1)G_(4)→^(3)H_(6)跃迁、Er^(3+)离子的^(2)H_(11/2)/^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)跃迁和^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)跃迁及Tm^(3+)离子的^(1)G_(4)→^(3)F_(4)跃迁和^(3)H_(4)→^(3)H_(6)跃迁。同时基于热和非热耦合能级的荧光强度比技术,研究了其在260~480 K范围的温度传感性能。通过引入一种多通道测温的方式,构建了一种在260~480 K的宽温度范围内高灵敏度的测温模式,以上结果证明了该材料是一种应用前景良好的光学温度传感器。

关键词：光学温度传感上转换发光荧光强度比(LIR) 灵敏度稀土

SiO_(2)/聚乙二醇200/碳纳米管剪切增稠液浸渍芳纶织物及其复合材料防刺性能

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纺织学报 2024年第4期45卷 151-159页

作者：贾笑娅王蕊宁孙润军西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048

为优化高性能织物的防刺性能,采用SiO 2和不同长径比的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备多相剪切增稠液(MSTFs),研究MWCNTs的长径比与添加量对剪切增稠液流变性能的影响及MSTFs芳纶复合织物的防刺性能。之后将MSTFs复合织物与碳化硅/聚氨酯(SiC... 详细信息

为优化高性能织物的防刺性能,采用SiO 2和不同长径比的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备多相剪切增稠液(MSTFs),研究MWCNTs的长径比与添加量对剪切增稠液流变性能的影响及MSTFs芳纶复合织物的防刺性能。之后将MSTFs复合织物与碳化硅/聚氨酯(SiC/TPU)涂层织物叠层制备双层防刺复合材料,探究叠层顺序对层合复合材料抗穿刺性能的影响。结果得出:长径比较大的碳纳米管对提高剪切增稠液(STF)的增稠效果更优;随着碳纳米管含量的增加,剪切增稠效果逐渐增强。实验结果表明:MSTFs(0.4%MWCNTs-A)浸渍芳纶织物的最大穿刺载荷较纯STF浸渍芳纶织物提高154.33%;不同叠层结构中以剪切增稠液浸渍织物为面层、SiC/TPU涂层织物为背层的双层复合织物表现出更优的防刺性能。

关键词：多壁碳纳米管多相剪切增稠液流变叠层结构防刺复合材料芳纶织物

持续负荷冲击下AnSBBR运行性能及群落结构响应

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中国环境科学 2024年第1期44卷 140-149页

作者：王泽于莉芳马芷萱郑兰香刘然刘甜西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 宁夏大学生态环境学院宁夏银川750021 中国葡萄酒产业技术研究院宁夏银川750021

以厌氧序批式生物膜反应器(AnSBBR)处理葡萄酒生产废水,考察反应器在持续负荷冲击下的运行特性及群落结构响应.结果显示,持续负荷冲击的前13d(29~41d),反应器运行稳定;因逐渐增加的氢分压和挥发性脂肪酸(VFAs),到56d时系统稳定性降低(VF... 详细信息

以厌氧序批式生物膜反应器(AnSBBR)处理葡萄酒生产废水,考察反应器在持续负荷冲击下的运行特性及群落结构响应.结果显示,持续负荷冲击的前13d(29~41d),反应器运行稳定;因逐渐增加的氢分压和挥发性脂肪酸(VFAs),到56d时系统稳定性降低(VFA/TA=0.72),乙酸比产甲烷活性(SMA)降低46.2%,但氢利用速率(HUR)增加69.2%,辅酶F420浓度增加11.9%.在42d时仅外层的Slime-EPS浓度明显增加(34.1%);在56d时TB-EPS和LB-EPS浓度增加61.3%和62.8%,其PN/PS比值增加197.8%和126.0%,负荷冲击诱导EPS分泌大量的应急性蛋白类产物,其电活性物质提高了系统的电子传递活性(35.5%).Illumina MiSeq显示,负荷冲击下Desulfovibrio、Ruminococcus和Geobacter等产酸菌丰度降低,而Methanobacterium丰度由32.2%增至50.9%.生物膜系统通过逐级EPS分泌和强化还原CO_(2)产甲烷来响应持续负荷冲击的影响.

关键词：厌氧序批式生物膜反应器负荷冲击胞外聚合物代谢活性群落结构

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氨纶防黄剂粉尘的着火特性分析

材料导报 2024年第11期38卷 288-295页

作者：罗振敏张春艳杨勇西安科技大学安全科学与工程学院西安710054 陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心西安710054

为研究氨纶防黄剂粉尘的燃烧特性,采用粉尘云最低着火温度标准实验装置和同步热分析技术,分别研究了典型防黄剂HN-150粉尘云最低着火温度(MITC)的分布特性和粉尘热解过程,根据实验结果进行燃烧特性和动力学分析。研究结果表明:粉尘粒径... 详细信息

为研究氨纶防黄剂粉尘的燃烧特性,采用粉尘云最低着火温度标准实验装置和同步热分析技术,分别研究了典型防黄剂HN-150粉尘云最低着火温度(MITC)的分布特性和粉尘热解过程,根据实验结果进行燃烧特性和动力学分析。研究结果表明:粉尘粒径越小,MITC越低;喷尘压力增大,MITC升高;粉尘云质量浓度增大,MITC先降低后稳定,且当粉尘云质量浓度大于2 096 g/m^(3)时,MITC稳定在270℃,小于150 g/m^(3)时,不会发生着火;粉尘云质量浓度对MITC的影响最大。随着粒径的增大,粉尘的着火温度、峰值温度、燃尽温度呈上升趋势,最大燃烧速率、平均燃烧速率、可燃性指数和综合燃烧特性指数呈下降趋势;随着升温速率的增大,粉尘的燃烧特性参数均呈上升趋势。随着粒径的减小,粉尘的平均活化能减小,越容易发生燃烧。MITC和热解过程中的着火温度相对应,这与燃烧特性和热分析动力学结果一致。因此该基础研究可为防黄剂的安全生产提供参考依据。

关键词：最低着火温度粒径热解燃烧特性动力学分析

广义概率密度演化方程的Chebyshev拟谱法

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力学学报 2024年第8期56卷 2415-2422页

作者：徐亚洲田锐西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

概率密度演化方法(probability density evolution equation,PDEM)为非线性随机结构的动力响应分析提供了新的途径.通过PDEM获得结构响应概率密度函数(probability density function,PDF)的关键步骤是求解广义概率密度演化方程(generalized probability density evolution equation,GDEE).对于GDEE的求解通常采用有限差分法,然而,由于GDEE是初始条件间断的变系数一阶双曲偏微分方程,通过有限差分法求解GDEE可能会面临网格敏感性问题、数值色散和数值耗散现象.文章从全局逼近的角度出发,基于Chebyshev拟谱法为GDEE构造了全局插值格式,解决了数值色散、数值耗散以及网格敏感性问题.考虑GDEE的系数在每个时间步长均为常数,推导了GDEE在每一个时间步长内时域上的序列矩阵指数解.由于序列矩阵指数解形式上是解析的,从而很好地克服了数值稳定性问题.两个数值算例表明,通过Chebyshev拟谱法结合时域的序列矩阵指数解求解GDEE得到的结果与精确解以及Monte Carlo模拟的结果非常吻合,且数值耗散和数值色散现象几乎可以忽略.此外,拟谱法具有高效的收敛性且序列矩阵指数解不受CFL (Courant-Friedrichs-Lewy)条件的限制,因此该方法具有良好的数值稳定性和计算效率.

关键词：概率密度演化方法广义概率密度演化方程拟谱方法蒙特卡洛模拟

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基于修正J-C和BP神经网络模型的超细晶纯钛动态本构行为

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 409-416页

作者：刘晓燕李帅康杨西荣西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

为研究超细晶纯钛在高温、高应变速率加载下的复杂力学行为,建立能够准确描述其动态力学行为的模型,对超细晶纯钛在温度为300~450℃,应变速率为2000~3000 s^(-1)下进行了动态冲击实验,获得真应力-真应变曲线。结果表明:在所研究的条件下... 详细信息

为研究超细晶纯钛在高温、高应变速率加载下的复杂力学行为,建立能够准确描述其动态力学行为的模型,对超细晶纯钛在温度为300~450℃,应变速率为2000~3000 s^(-1)下进行了动态冲击实验,获得真应力-真应变曲线。结果表明:在所研究的条件下,真应力-真应变曲线均表现为明显的“双应力峰”特征,晶界处的位错湮灭、重新排列及后续绝热剪切带的形成是两次应力减小的主要因素,流动应力均表现出正应变速率敏感性和负温度敏感性。综合考虑应变硬化、应变速率硬化和热软化效应,提出一种修正J-C本构模型和BP人工神经网络模型,并对两种模型进行了准确性分析。结果表明BP人工神经网络模型能够更好地预测超细晶纯钛的动态力学行为,相关系数可达0.97065,平均相对误差(AARE)仅为4.63%。

关键词：超细晶 J-C本构模型 BP人工神经网络模型动态本构行为

改进的单相三电平PWM整流器中点电位平衡模型预测控制

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太阳能学报 2024年第6期45卷 125-131页

作者：张笛崔晶林辉宋智威西安铁路职业技术学院牵引动力学院西安710026 西南交通大学电气工程学院成都611756

针对单相三电平脉冲整流器存在中点电位不平衡问题,提出一种评价函数,在模型预测算法的基础上增加了一个评价因子,在无需额外的中点电位平衡模块条件下实现了单相三电平脉冲整流器中点电位平衡。为降低硬件设计成本,提高电路可靠性,采... 详细信息

针对单相三电平脉冲整流器存在中点电位不平衡问题,提出一种评价函数,在模型预测算法的基础上增加了一个评价因子,在无需额外的中点电位平衡模块条件下实现了单相三电平脉冲整流器中点电位平衡。为降低硬件设计成本,提高电路可靠性,采用无网压传感器算法,但传统的无网压传感器会因引入一阶低通滤波器而产生相位偏移和幅值衰减的问题;为解决相位和幅值问题,提出一种改进的无网压传感器算法,利用α-β的垂直关系进行幅值和相位补偿,得到无相位偏移和幅值衰减的网侧交流电压。通过实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。

关键词：电力整流器脉宽调制谐波分析预测控制系统分布式发电

面向微光学元件表面形貌测量的涡旋相移数字全息技术

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中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 852-861页

作者：薛一梦刘丙才潘永强房鑫萌田爱玲张瑞轩西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室陕西西安710021

非接触、无损害的相移数字全息技术对微光学元件检测具有独特优势。因传统的相移数字全息技术需要对相移器进行精细控制和繁琐校准,同时其光路易受到机械振动干扰,导致全息再现像的质量降低。本文借助涡旋光特殊的相位分布,提出了一种... 详细信息

非接触、无损害的相移数字全息技术对微光学元件检测具有独特优势。因传统的相移数字全息技术需要对相移器进行精细控制和繁琐校准,同时其光路易受到机械振动干扰,导致全息再现像的质量降低。本文借助涡旋光特殊的相位分布,提出了一种基于涡旋相移数字全息的微光学元件表面形貌测量方法。该方法利用螺旋相位板调制涡旋相位,引入高精度相移。基于构建的涡旋相移数字全息显微实验装置,采用干涉极值法确定了相移干涉图之间的真实相移量,并对螺旋相位板的旋转角度与相移量的关系进行标定,实验验证了涡旋相移的可行性;对微透镜阵列进行了重复测量实验,将测试结果与ZYGO白光干涉仪的测试结果进行比较。结果表明:测量得到单个微透镜的平均纵向矢高为12.897μm,平均相对误差为0.155%。所提方法可以实现对被测微光学元件表面形貌的高精度测量,具有易操作、稳定可靠、准确性高等优点。

关键词：涡旋相移数字全息显微螺旋相位板相位重建