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石墨烯-MnBi_(2)Te_(4)异质结室温高灵敏度太赫兹探测器

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红外与激光工程 2024年第7期53卷 226-233页

作者：胡臻智刘肇国周桓立杨宗儒宋元军张晓阳张彤东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作实验室江苏南京210096 东南大学苏州校区金属纳米光电技术苏州重点实验室江苏苏州215123

太赫兹技术因其在医学成像、深空探索、无线通信、无损检测等领域的应用前景而受到广泛关注。然而,常温条件下对太赫兹辐射进行高灵敏度检测仍然是一个极大的技术挑战。文中利用低热导率的磁性拓扑绝缘体MnBi_(2)Te_(4)与高热导率的石... 详细信息

太赫兹技术因其在医学成像、深空探索、无线通信、无损检测等领域的应用前景而受到广泛关注。然而,常温条件下对太赫兹辐射进行高灵敏度检测仍然是一个极大的技术挑战。文中利用低热导率的磁性拓扑绝缘体MnBi_(2)Te_(4)与高热导率的石墨烯形成范德华异质结,进而构建了一种异质结结构的太赫兹探测器。室温条件下,在0.04 THz与0.12 THz的频率太赫兹辐射照射下,探测器展现出超快的光电响应速度(16μs)和较高的响应度(0.43 mA/W和4.61 mA/W),同时具备较低的噪声等效功率(2.04 nW/Hz^(1/2)和190.58 pW/Hz^(1/2))。结果表明,基于石墨烯-MnBi_(2)Te_(4)异质结的太赫兹探测器在太赫兹探测领域具有巨大的应用潜力。

关键词：太赫兹探测器光热电效应拓扑绝缘体范德华异质结

故障修复增强的抗差滤波PDR/GNSS行人导航方法

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 233-242页

作者：李圣英孟骞姜颖颖王立辉东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对复杂环境下智能手机卫星信号容易受到干扰而引起组合导航精度降低的问题,提出一种基于故障修复的抗差滤波行人导航方法。该法首先利用等价权因子实时调整观测权值,以有效地减少观测粗差对组合导航精度的影响。其次,针对松组合系统... 详细信息

针对复杂环境下智能手机卫星信号容易受到干扰而引起组合导航精度降低的问题,提出一种基于故障修复的抗差滤波行人导航方法。该法首先利用等价权因子实时调整观测权值,以有效地减少观测粗差对组合导航精度的影响。其次,针对松组合系统没有观测冗余的模型局限性,将抗差扩展卡尔曼滤波检测区间分为无故障、偏离和异常3段。无故障时,不做处理;出现偏离时,对观测值进行降权处理;异常情况下,利用预测新息对故障进行幅值修复,进而修正观测值。实际实验结果表明,当GNSS出现单历元故障时,经典的抗差滤波方法能够有效提高智能手机PDR/GNSS组合导航定位精度,其北向最大误差由7.27 m减小为3.20 m,东向最大位置误差由24.01 m减小为6.60 m;在GNSS出现多历元连续故障时,所提出的故障修复增强的抗差滤波方法相比经典的抗差滤波方法的平均定位误差下降了50%以上。

关键词：行人导航 PDR/GNSS松组合抗差滤波故障修复智能手机

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接触作业型飞行机械臂研究进展

机械工程学报 2024年

作者：宋光明郝爽纪梓潮张钧奕宋爱国东南大学仪器科学与工程学院数字医学工程全国重点实验室机器人感知与控制技术江苏省重点实验室

飞行机械臂是由旋翼无人机和机械臂组成的新型飞行机器人系统，兼具无人机的灵活机动能力和机械臂的操作能力，可飞抵高处地点执行运输作业或接触作业任务，具有广阔的应用前景。接触作业型飞行机械臂是油气工业、交通、水利、电力等行... 详细信息

飞行机械臂是由旋翼无人机和机械臂组成的新型飞行机器人系统，兼具无人机的灵活机动能力和机械臂的操作能力，可飞抵高处地点执行运输作业或接触作业任务，具有广阔的应用前景。接触作业型飞行机械臂是油气工业、交通、水利、电力等行业基础设施运维急需的先进技术装备，近十年来一直是机器人与自动化领域的研究热点。梳理分析前人研究，对接触作业型飞行机械臂关键技术进行了研究现状综述。首先，根据末端执行器与作业对象之间的交互特性将飞行机械臂的接触作业模式划分为定点、滑动和干预三大类，并分别进行了介绍。然后，对接触作业型飞行机械臂的机构设计技术进行了阐述，主要包括基于常规多轴无人机、全驱多轴无人机和旋翼组合体等本体平台的典型样机；对接触作业型飞行机械臂的控制方法进行了阐述，主要包括飞行控制、被动柔顺控制、主动柔顺控制、以及双边遥操作控制。最后，对接触作业型飞行机械臂关键技术发展趋势进行了展望。

关键词：飞行机械臂旋翼无人机接触作业机构设计控制方法

生物−电催化转化二氧化碳的高值化利用研究进展

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煤炭学报 2024年第5期49卷 2472-2489页

作者：解佳乐张天宇彭章頔林日琛肖睿东南大学能源与环境学院江苏南京211102 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京211102

中国是世界上最大的二氧化碳(CO_(2))排放国和煤炭消费国,且以煤为主的能源结构短期内难以改变。在“碳达峰”和“碳中和”背景下,将CO_(2)捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品,可减少对化石燃料依赖并同时降低CO_(2)排放,为... 详细信息

中国是世界上最大的二氧化碳(CO_(2))排放国和煤炭消费国,且以煤为主的能源结构短期内难以改变。在“碳达峰”和“碳中和”背景下,将CO_(2)捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品,可减少对化石燃料依赖并同时降低CO_(2)排放,为燃煤电厂和能源化工的绿色转型提供关键技术支撑。电催化和微生物转化是利用CO_(2)生成可再生燃料及化学品的重要途径。电催化还原CO_(2)反应速率快,但产物种类多限于C_(1)和C_(2)的产物。微生物固定CO_(2)产物选择性高、多碳产物种类多,但电子传递和能量供给水平低导致反应周期长。将电催化还原CO_(2)和微生物转化耦合,可充分发挥两者的优势,有望实现高效制备高价值的多碳产物。分别介绍了单一技术路线下电催化还原和微生物固定CO_(2)的反应原理和典型产物,讨论了催化剂和反应器类型对电催化还原CO_(2)的影响,总结了微生物固定CO_(2)的微生物种类和生物代谢路径;综述了原位耦合和异位耦合2种电催化−微生物转化技术的耦合方式,概括了其系统构成、工作原理、电极材料及高值产物类型等。最后,对比了不同耦合方式的技术成熟度,并从电催化还原CO_(2)催化剂和反应器的开发和设计、高效工程菌种的构建、耦合体系的设计与集成和推动研究开发与产业联动4个方向进行展望。

关键词： CO_(2)转化电催化微生物转化耦合电催化与微生物转化

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双流化床化学链制氢反应器的数值模拟

化工学报 2024年第8期75卷 2865-2874页

作者：曹佳蕾孙立岩曾德望尹凡高子翔肖睿东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

化学链制氢技术具有能耗低、产氢纯度高、清洁高效等优势,在氢能领域越来越受到重视。化学链制氢系统中复杂的流动与传递过程限制了该技术的发展,需要开展深入的研究工作揭示化学链制氢反应器的运行特性。使用双流体模型对化学链制氢双... 详细信息

化学链制氢技术具有能耗低、产氢纯度高、清洁高效等优势,在氢能领域越来越受到重视。化学链制氢系统中复杂的流动与传递过程限制了该技术的发展,需要开展深入的研究工作揭示化学链制氢反应器的运行特性。使用双流体模型对化学链制氢双流化床反应器进行三维数值模拟研究,考察不同操作工况和载氧体属性对系统运行的影响,揭示反应器内部压力和固相浓度分布规律,为双流化床化学链制氢装置的运行和优化提供指导。计算结果表明,随着床料量增加,提升管压力波动幅值减小,运行更加平稳;由于进料口布置形式的影响,在提升管入口段固相分布呈现较强的不对称性;当前工况下提升管入口气速为7 m/s时反应器运行最平稳,随着流化气速增加固体循环量出现剧烈波动。

关键词：化学链制氢载氧体循环流化床多相流计算流体力学

基于自适应强跟踪Kalman滤波的GNSS跟踪环路设计

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传感技术学报 2024年第1期37卷 35-41页

作者：盛开宇陈熙源汤新华闫晣高宁东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096

为提高GNSS接收机跟踪环路在复杂环境下的跟踪性能,提出一种基于自适应强跟踪Kalman滤波(ASTKF)的跟踪环路,在传统跟踪环路的基础上,以鉴相器输出为观测量进行自适应强跟踪Kalman滤波,滤波结果用于计算导航滤波器的观测量,同时将伪码频... 详细信息

为提高GNSS接收机跟踪环路在复杂环境下的跟踪性能,提出一种基于自适应强跟踪Kalman滤波(ASTKF)的跟踪环路,在传统跟踪环路的基础上,以鉴相器输出为观测量进行自适应强跟踪Kalman滤波,滤波结果用于计算导航滤波器的观测量,同时将伪码频率和载波多普勒频率反馈到码NCO和载波NCO,在ASTKF中使用基于卡方分布的渐消因子计算方法,提升跟踪环路鲁棒性。半物理仿真实验表明,相比于基于Kalman滤波的跟踪环路和基于强跟踪Kalman滤波(STKF)的跟踪环路,所提出方法在水平方向上的位置误差和速度误差减小20%以上,有效提高了卫星导航接收机的定位性能。

关键词：卫星导航自适应强跟踪Kalman滤波渐消因子卡方分布软件接收机

LIS模式下基于双主星集合匹配的星图识别方法

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传感技术学报 2024年第2期37卷 234-240页

作者：耿旖堃陈熙源东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096

为提高折射星图中非折射星的识别成功率,提出了一种大视场星敏感器高鲁棒性星图识别方法。首先,筛选基础星表,实现导航星库均匀化,采用分组快速搜索算法,提高星对角距特征匹配速度。其次,提出一种基于双主星集合的星点匹配算法,通过匹... 详细信息

为提高折射星图中非折射星的识别成功率,提出了一种大视场星敏感器高鲁棒性星图识别方法。首先,筛选基础星表,实现导航星库均匀化,采用分组快速搜索算法,提高星对角距特征匹配速度。其次,提出一种基于双主星集合的星点匹配算法,通过匹配、验证、确认三个阶段,多次检验星点集合中的导航星序号,提高星图识别算法的鲁棒性。仿真结果表明,在星点位置噪声、星等噪声、伪星和缺失星等干扰环境下,所提算法与传统的三角形-金字塔混合算法相比,抗干扰能力更强。在含有6颗折射星的干扰条件下,所提算法的非折射星识别成功率仍高于95.6%,较传统算法识别率提升31%。

关键词：星图识别星光折射导航星表星敏感器

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污泥与煤流化床混燃特性

煤炭学报 2024年

作者：高远王卫群黄治军段元强段伦博江苏方天电力技术有限公司东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室

污泥与煤混燃能够有效改善燃料的着火和燃烧特性，实现污泥的无害化与资源化利用。市政污水在消毒和脱水过程中引入的氯元素会增加市政污泥中的氯含量，进而对锅炉换热面和环保设备产生不利影响。本研究利用热重-傅立叶红外分析仪和鼓... 详细信息

污泥与煤混燃能够有效改善燃料的着火和燃烧特性，实现污泥的无害化与资源化利用。市政污水在消毒和脱水过程中引入的氯元素会增加市政污泥中的氯含量，进而对锅炉换热面和环保设备产生不利影响。本研究利用热重-傅立叶红外分析仪和鼓泡流化床反应器，考察了不同操作条件对燃料着火、氯元素析出、灰粒径和元素分布的影响规律。结果表明，污泥中的挥发分含量较高，在其微商热重曲线中有三个失重峰，且最大失重峰出现在挥发分析出和燃烧阶段。随着污泥掺烧比例增加，燃料的着火温度和燃尽温度降低；CO、NO和SO2的排放浓度随着污泥掺烧比例的增加而增加，污泥中较高的挥发分含量促进了CO的生成，同时减弱了密相区的还原性气氛，不利于NO的还原；燃烧过程中，无论是热重还是流化床实验均表明燃料中85%以上的氯元素都以HCl形式析出，且灰对HCl的自捕集作用较弱，燃料中绝大多数氯元素最终都以气态HCl形式进行排放；飞灰的平均粒径随着污泥掺烧比例的增加而减小；随着污泥掺烧比例的增加，飞灰中的钾、磷和铁含量显著上升，尤其是磷元素的增幅最为明显。

关键词：污泥掺烧污染物 HCl析出特性流化床

高效率连续波Nd∶YVO_(4)/KGW内腔拉曼激光器

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中国激光 2024年第5期51卷 19-23页

作者：盛泉耿婧旎李锦辉付士杰史伟姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072 东南大学成贤学院江苏南京210088

报道了基于Nd∶YVO_(4)激光晶体和钨酸钆钾(KGW)拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器,实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时,901 cm^(-1)拉曼频移增... 详细信息

报道了基于Nd∶YVO_(4)激光晶体和钨酸钆钾(KGW)拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器,实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时,901 cm^(-1)拉曼频移增益较高,在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的1177.3 nm连续波斯托克斯光输出,光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%;而当基频光沿KGW晶体Ng轴偏振时,由于768 cm^(-1)和901 cm^(-1)两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm^(-1)小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振,拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。

关键词：激光器受激拉曼散射连续波拉曼激光器内腔拉曼激光器钨酸钆钾晶体