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弱光触发下GaAs光电导开关的载流子输运和热失效机制

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电工技术学报 2024年第7期39卷 2153-2160页

作者：司鑫阳徐鸣王文豪常家豪王铖杰西安理工大学应用物理系西安710048

弱光触发下高倍增砷化镓光电导开关(GaAs PCSS)内以丝状电流为表现形式的载流子输运机制对其瞬态工作特性和寿命研究有重要意义。该文基于有限元方法构建了GaAs PCSS的物理模型,结合丝状电流的生热机制对1.5μJ弱光触发下开关的瞬态输... 详细信息

弱光触发下高倍增砷化镓光电导开关(GaAs PCSS)内以丝状电流为表现形式的载流子输运机制对其瞬态工作特性和寿命研究有重要意义。该文基于有限元方法构建了GaAs PCSS的物理模型,结合丝状电流的生热机制对1.5μJ弱光触发下开关的瞬态输出电流和晶格温度进行了仿真分析,考察了偏置电场对GaAs PCSS输出特性的影响。通过不同时刻开关内部的瞬态电场、电子浓度和晶格温度等方面研究了高倍增模式下GaAs PCSS的光生载流子输运过程和损伤机理。结果表明,高密度丝状电流的存在伴随于高场畴的产生和发展。开关内部电场越高,负微分效应引起的载流子聚束现象越明显,相应的电子浓度和晶格温度值也越高;在浓度达1017 cm^(-3)数量级的等离子体通道中,阳极附近电场强度和晶格温度最大值分别为220 kV/cm和821.92 K。

关键词： GaAs 光电导开关高倍增模式丝状电流输运机制

织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷片-球混合浆料特性及光强分布仿真

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无机材料学报 2024年第7期39卷 769-778页

作者：武向权滕家琛季祥旭郝禹博张忠明徐春杰西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 西安理工大学谢赫特曼诺奖新材料研究院西安710048

陶瓷光固化技术在制备Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷方面具有广阔前景,织构化的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷在陶瓷光固化增材制备方面亟待研究。本工作研究了添加片状氧化铝、等轴氧化铝、球形二氧化硅的片-球混合陶瓷光固化浆料的特性... 详细信息

陶瓷光固化技术在制备Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷方面具有广阔前景,织构化的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷在陶瓷光固化增材制备方面亟待研究。本工作研究了添加片状氧化铝、等轴氧化铝、球形二氧化硅的片-球混合陶瓷光固化浆料的特性。针对不同固相配比,研究了浆料的黏度、沉降性、固化特性和固化精度,并针对所研究的片-球混合浆料开发了一种紫外光强分布模拟算法,对浆料在曝光中的光强分布进行了理论模拟分析,最终成功制备了具有片状氧化铝定向特征的织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷。研究结果表明,片状氧化铝与球状粉体组合可以使浆料在高固相含量(总固相体积分数40%~45%,片状氧化铝体积分数占50%~60%)下保持低黏度和剪切稀释性。在相同总固相含量下,增大片状氧化铝或球形二氧化硅的含量能够减小浆料的黏度,从而提高浆料的沉降率。片状氧化铝相比于等轴氧化铝可以减少浆料对紫外光的阻挡和散射作用。在相同曝光能量条件下,降低等轴氧化铝、增加球形二氧化硅的含量可以增加的浆料固化厚度;而增加片状氧化铝和球形二氧化硅的含量会扩大尺寸误差。理论模拟结果表明,接近水平分布的片状氧化铝对光的阻挡和偏转作用弱,接近垂直分布的片状氧化铝对紫外光具有引导作用。模型上边界紫外光强平均值的变化与固化厚度测量值的变化接近,所建立的模型可以为浆料固化厚度的实验测试结果提供理论支持。

关键词：陶瓷光固化 Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷片状氧化铝光强分布模拟浆料特性

基于多次滑动均值滤波的混合储能功率分配与定容研究

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1548-1564页

作者：田博文张志禹杨梦飞西安理工大学电气工程学院西安710048

为了解决混合储能系统功率分配时因模态混叠导致功率分配不精确、储能系统成本过高的问题,提出一种多次滑动均值滤波(MMAF)的功率分配方法用于削弱模态混叠现象,降低混合储能成本。首先,获取满足平抑要求的混合储能最小总功率指令,采用M... 详细信息

为了解决混合储能系统功率分配时因模态混叠导致功率分配不精确、储能系统成本过高的问题,提出一种多次滑动均值滤波(MMAF)的功率分配方法用于削弱模态混叠现象,降低混合储能成本。首先,获取满足平抑要求的混合储能最小总功率指令,采用MMAF算法对其进行滤波,获得蓄电池与超级电容各自的功率指令,引入Pearson相关系数量化模态混叠现象,作为判断滤波次数和每次滤波滑窗大小的指标,将蓄电池和超级电容各自的功率指令作为储能定容的可行域,考虑电池荷电状态约束求取储能适配的最小额定功率和额定容量;然后,基于等效运行时间建立蓄电池全寿命周期量化模型,为经济性分析提供依据;最后,以改进的混合储能全寿命周期成本模型验证了该文方法可以有效地限制模态混叠,降低混合储能系统成本。

关键词：混合储能功率分配模态混叠多次滑动均值滤波(MMAF)算法蓄电池全寿命周期量化模型

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基于汉字拆分嵌入和二部图的残损碑文识别

电子与信息学报 2024年第2期46卷 564-573页

作者：蔺广逢吴娜贺梦兰张二虎孙强西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048 西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048

古籍碑刻承载着丰富的历史文化信息,但是由于自然风化浸蚀和人为破坏使得碑石上的文字信息残缺不全。古碑文语义信息多样化且样例不足,使得学习行文语义补全识别残损文字变得十分困难。该文试图从字形空间语义建模解决补全残损汉字进行... 详细信息

古籍碑刻承载着丰富的历史文化信息,但是由于自然风化浸蚀和人为破坏使得碑石上的文字信息残缺不全。古碑文语义信息多样化且样例不足,使得学习行文语义补全识别残损文字变得十分困难。该文试图从字形空间语义建模解决补全残损汉字进行识别理解这一挑战性任务。该文在层级拆分嵌入(HDE)编码方法的基础上使用动态图修补嵌入(DynamicGrape),对待识别汉字的图像进行特征映射并判别是否残损。如未残损直接转化为层级拆分编码,输入二部图推理字节点到部件节点的边权重,比对字库编码识别理解;如残损需要在字库里检索可能字和部件,对汉字编码的特征维度进行选择,输入二部图推理预测可能的汉字结果。在自建的数据集以及中文自然文本(CTW)数据集中进行验证,结果表明二部图网络可以有效迁移和推理出残损文字字形信息,该文方法可以有效对残损汉字进行识别理解,为残损结构信息处理开拓出了新的思路和途径。

关键词：残损碑文碑文预测碑文识别残损文字识别二部图神经网络

基于静止轴系改进高频方波注入同步磁阻电机无传感器控制

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3658-3669页

作者：王建渊李英杰景航辉张彦平王海啸西安理工大学电气工程学院西安710048

同步磁阻电机因为其成本低、可靠性高,发展前景可观。在低速域无传感器控制方面,因同步磁阻电机转子具有凸极性,使用高频方波信号注入方法进行转子角度估计最为合适。但是,电机在低速运行中伴随着交直轴电感交叉饱和问题,该问题影响着... 详细信息

同步磁阻电机因为其成本低、可靠性高,发展前景可观。在低速域无传感器控制方面,因同步磁阻电机转子具有凸极性,使用高频方波信号注入方法进行转子角度估计最为合适。但是,电机在低速运行中伴随着交直轴电感交叉饱和问题,该问题影响着电机的动稳态性能。为此,对传统高频方波注入控制方法进行改进,提出基于静止轴系的双高频方波注入无传感器控制方法,降低高频幅值带来的高频转矩脉动,抑制因交叉饱和效应导致的角度估计误差,提高电机动稳态性能。在1.5 kW同步磁阻电机实验平台上进行实验验证。结果表明,与传统高频注入法相比,改进高频注入法消除了交叉饱合引起的角度估计误差,并降低高频信号带来的转矩脉动问题,提高了电机的动稳态性能。

关键词：同步磁阻电机双高频方波注入离线参数辨识高频转矩脉动交叉饱和

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基于时频域综合分析的无创血糖检测技术研究

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 318-324页

作者：陈剑虹任军怡杨佳郭亚亚乔卫东西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

无创血糖检测技术是一种间接测量血液中葡萄糖含量的方法,其不损伤人体组织具有安全、快捷、无创的特点,打破了传统血糖检测的局限性,具有重要的研究价值。光电容积脉搏波信号因携带多种生理病理信息,被广泛应用于各种临床研究,也是目... 详细信息

无创血糖检测技术是一种间接测量血液中葡萄糖含量的方法,其不损伤人体组织具有安全、快捷、无创的特点,打破了传统血糖检测的局限性,具有重要的研究价值。光电容积脉搏波信号因携带多种生理病理信息,被广泛应用于各种临床研究,也是目前实现无创血糖检测技术的重点关注对象。目前基于光电容积脉搏波信号的无创血糖检测研究,仅考虑了时间域或频率域单独作用时对系统建模的贡献。信号的时域分析虽能描述PPG信号幅值随时间的变化,却无法直观反映PPG信号频率的能量分布,因此单一域的信号分析不能全面表达PPG信号,从而导致信息丢失。采用频域分析方法提取信号频谱时,需要利用信号的全部时域信息,是一种全局的变换,可能会造成特定时间或特定频率段内的信号特性丢失。提出了一种基于光电容积脉搏波(PPG)时频域综合分析的无创血糖检测新方法,采用时域-频域并行法综合考量光电容积脉搏波信号与血糖间的联系。以时域分析为基准,利用聚类分析法在PPG信号时域中提取代表波形,分析波形特征点与血糖相关性,确定波形时域特征参数。在此基础上,利用快速傅里叶变换将脉搏波时域信号转换至频率域,采取主成分分析手段研究频谱信息,确立频域特征量。通过口服葡萄糖耐糖实验(OGTT)对获取的波形信号提取时频域特征参数,以实时检测的有创血糖浓度值作为参考,构建基于BP神经网络的无创血糖检测模型,同时为提升模型精度实现模型最优化,应用遗传算法对模型进行二次修正,最终实现模型测试集平均绝对误差(MAE)为1.13 mmol·L^(-1),均方根误差(RMSE)为1.42 mmol·L^(-1)。Parkers共识网络栅格(Parkers CEG)评估结果显示:在A区与B区的预测结果分别占80.3%、19.7%,实验结果表明该方法具有良好的预测精度,为实现日常血糖无创监测可行性提供了理论基础及可靠性依据。有助于完善糖尿病的检测与监测体系,更好地全面判断病情,及时预防、指导、治疗糖尿病。

关键词：无创血糖检测光电容积脉搏波时频域综合分析机器学习

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双谐振结构同轴微波等离子体炬调谐特性分析

机械工程学报 2024年第5期60卷 169-182页

作者：喻明浩白锦旗王伟胡宇喆刘一凡西安理工大学陕西省机械制造装备重点实验室西安710048 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

在CO_(2)分解转化方面,微波等离子体装置因其具有高效、节能等优势,已成为实现碳中和目标的有效技术手段。然而微波类装置在使用时,通常需要调节谐振频率,才能高效稳定地工作。为了提高CO_(2)微波等离子体装置的能量利用效率和工作稳定... 详细信息

在CO_(2)分解转化方面,微波等离子体装置因其具有高效、节能等优势,已成为实现碳中和目标的有效技术手段。然而微波类装置在使用时,通常需要调节谐振频率,才能高效稳定地工作。为了提高CO_(2)微波等离子体装置的能量利用效率和工作稳定性,探究了同轴谐振器的结构参数对调谐带来的影响,并提出了双变量调谐模式。首先,建立了同轴微波等离子体炬的物理模型和等效电路模型,分析了等离子体炬的放电强度与同轴谐振器轴向尺寸之间存在的相互联系;然后建立了不同放电状态下的电导率分布模型,并通过COMSOL仿真得到了对应分布模型下的端口反射系数S11与同轴谐振器的轴向尺寸之间的调谐曲线;最后将仿真结果与等效电路模型进行了对比验证,并分析了单变量调谐与双变量调谐的效果,以及双变量调谐模式的可行性及特点。研究结果表明,相较于单变量调谐模式,双变量调谐模式可以将|S11|平均提高5%~15%,并可在3/4波长内获得不同放电状态下的最小S11值(即最佳谐振状态),可以进一步提高装置的功率耦合效率,减小能量损失,从而提高CO_(2)分解转化效率。

关键词：同轴谐振器等效电路调谐微波等离子体

基于多源域迁移学习的带式输送机剩余寿命预测方法

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中国机械工程 2024年第8期35卷 1435-1448页

作者：高新勤杨学琦郑海洋西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

煤矿开采过程中,带式输送机运行环境恶劣、工况复杂,致使获得的传感监测数据量有限且存在大量噪声干扰,严重限制了其剩余寿命预测的准确度。针对该问题,提出了一种多源域迁移学习剩余寿命预测方法,充分利用煤矿运输过程中积累的带式输... 详细信息

煤矿开采过程中,带式输送机运行环境恶劣、工况复杂,致使获得的传感监测数据量有限且存在大量噪声干扰,严重限制了其剩余寿命预测的准确度。针对该问题,提出了一种多源域迁移学习剩余寿命预测方法,充分利用煤矿运输过程中积累的带式输送机多工况数据,以达到准确预测其关键零部件托辊轴承剩余寿命的目的。首先构建集成多尺度卷积神经网络和双向门控循环单元(MCNN-BiGRU)的设备退化特征提取模型,对单工况数据进行特征提取挖掘,并使用PSO算法确定模型超参数。在此基础上,加入多源域迁移学习(MDT)方法,利用多个工况数据进行剩余寿命预测,通过最大均值差异(MMD)与相互关系对齐(CORAL)联合损失拉近各源域数据分布差异,解决因数据量少导致的模型训练精度不高的问题。最后以煤矿实际生产数据集为例进行实验,结果表明:MDT-MCNN-BiGRU模型的预测效果较好,Savitzky-Golay滤波去噪后模型性能得以进一步提升;使用IMS数据集与现有方法进行比较,发现所提方法预测准确度较高,对煤矿运输设备健康管理具有一定的指导意义。

关键词：带式输送机剩余寿命预测多工况特征提取多源域迁移学习

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吸入涡形成机理及其对离心泵性能的影响

水利学报 2024年第7期55卷 838-847页

作者：高菉浛冯建军樊丞朱国俊王李科李晨昊西安理工大学水利水电学院陕西西安710048

泵站运行在淹没深度较小工况下进水池内容易产生吸入涡,影响泵站安全稳定运行。为研究离心泵吸入管进口前吸入涡形成机理及其对过流部件的影响,本文采用可视化试验捕捉吸入涡动态发展过程,并结合数值模拟分析了吸入涡的诱因以及对叶轮... 详细信息

泵站运行在淹没深度较小工况下进水池内容易产生吸入涡,影响泵站安全稳定运行。为研究离心泵吸入管进口前吸入涡形成机理及其对过流部件的影响,本文采用可视化试验捕捉吸入涡动态发展过程,并结合数值模拟分析了吸入涡的诱因以及对叶轮性能的影响。结果表明:可视化试验验证了数值模拟吸入涡从初生、发展、强化到保持阶段的准确性。在计算工况下,进水池内会产生贯通吸入涡,空气沿“漏斗形”气柱进入吸入管,并以不断脱落的破碎气囊形式持续进入过流部件;吸入涡形成过程是具有一定周期性的能量聚集-维持-耗散过程,主要受大速度梯度影响;吸入涡携气进入吸入管,造成吸入管内部流动紊乱,流速分布均匀度及速度加权平均角均明显降低,导致叶轮轴向均匀入流假设失效,进而影响叶轮内部流动;吸入涡的发展与叶轮功率、效率有明显相关性,在其携气过程中,气相聚集导致叶轮流道内靠近叶片吸力面侧产生低速区,叶片正背面压差明显降低,叶片载荷分布不均,叶轮做功能力降低。

关键词：吸入涡离心泵气液两相流动能量特性流动特性