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深海级分布式光纤地震系统的南海海试

光学学报 2024年第1期44卷 367-375页

作者：邓棣珉徐团伟张汉羽于春亮曹凯姜英豪谢亚宁李芳吴时国中国科学院半导体研究所传感技术国家重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 中国科学院深海科学与工程研究所深海地球物理与资源研究室海南三亚572000 中国科学院深海科学与工程研究所深海工程技术部海南三亚572000

分布式光纤声传感(DAS)技术将单根光纤视为传感和传输介质,可实时探测光纤附近的振动/声波信号,具有环境适应性强、长距离、空间连续测量等优势。本文借助海底观测平台,将DAS解调仪与传感光纤一同布放于深海,展开了为期21天的深海原位... 详细信息

分布式光纤声传感(DAS)技术将单根光纤视为传感和传输介质,可实时探测光纤附近的振动/声波信号,具有环境适应性强、长距离、空间连续测量等优势。本文借助海底观测平台,将DAS解调仪与传感光纤一同布放于深海,展开了为期21天的深海原位测试试验。在1423 m的深海环境中,成功实现海底振动传感系统,其平均背景噪声约为0.464 mrad/√Hz。这一结果与实验室测量结果相近。海试的数据采集结果进一步验证了该系统的可行性,通过对不同工作状态(入水、着底、移动和抛载上浮)下采集到的振动信号的时频特性进行了分析,能够清晰识别出各工作状态下的信号特征。该深海级分布式光纤地震系统提供了一种新的工程方案,海底的原位布放可以实现在更远海域和更深海底的分布式光纤地震采集,对海洋地球物理研究具有重要意义。

关键词：海底分布式光纤地震系统分布式光纤声传感海洋环境监测海洋地球物理

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太赫兹混频器噪声系数测量

中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 943-949页

作者：陶星宇刘文杰孙粤辉秦菲菲宋青娥赵泽宇刘丽娟陈天香王云才广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院广东广州510006 广东工业大学通感融合光子技术教育部重点实验室广东广州510006 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室广东广州510006 电子测试技术重点实验室山东青岛266555

噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合... 详细信息

噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合进入单行载流子光电二极管,研制了220~325 GHz高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,超噪比可调谐至45 dB。通过Y因子法将其应用于大噪声系数、负变频增益太赫兹混频器噪声系数的测量。测量得到太赫兹混频器噪声系数的范围为16~32 dB,变频增益约为-13 dB,测量不确定度为0.43 dB。研制的高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,能够满足大噪声系数太赫兹电子器件的测量需求,对太赫兹电子器件噪声系数的测量以及指导器件的进一步优化有着重要的作用。

关键词：噪声系数噪声源太赫兹混频器光混频 Y因子法

典型飞机壁板结构的抗屈曲优化设计与试验验证

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航空学报 2024年第5期45卷 365-376页

作者：孟亮杨金沅杨智威高彤刘洪权张卫红西北工业大学陕西省空天结构技术重点实验室西安710072 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 航空工业第一飞机设计研究院西安710089

加筋壁板是飞机机身和机翼中常见的典型承力结构,其在轴压和机身弯矩载荷作用下极易发生屈曲失效,严重制约飞行器安全性能与服役周期。飞机结构静强度校核时多采用经验公式进行工程计算,其中加筋壁板结构承载能力的工程计算与机身框结... 详细信息

加筋壁板是飞机机身和机翼中常见的典型承力结构,其在轴压和机身弯矩载荷作用下极易发生屈曲失效,严重制约飞行器安全性能与服役周期。飞机结构静强度校核时多采用经验公式进行工程计算,其中加筋壁板结构承载能力的工程计算与机身框结构端部支持系数的选取密切相关。现有飞机型号研制中端部支持系数的选取通常较为保守,结构安全裕度大、质量冗余,阻碍了飞行器轻量化水平的进一步提升。为此,首先基于欧拉长柱失稳理论,建立了基于切缝法的典型飞机壁板结构端部支持系数仿真计算模型;同时深入分析了端部支持系数与加筋壁板结构和支撑框段的耦合作用关系;进一步地,分析了框、长桁等结构特征参数对端部支持系数的影响规律,并分别开展了框、长桁-蒙皮以及框-长桁-蒙皮协同优化的飞机壁板结构抗屈曲设计;最后,基于增材制造缩比样件和轴压屈曲试验,验证了典型壁板结构抗屈曲优化设计方法的有效性。所建立的仿真分析模型和优化设计方法实现了飞机壁板结构抗屈曲性能的有效提升,对进一步提升飞机性能指标具有重要意义。

关键词：加筋壁板屈曲分析结构优化端部支持系数临界屈曲载荷

响应型固体功能表面的浸润性可逆调控研究进展

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机械工程学报 2024年第7期60卷 144-173页

作者：吴春亚孙瑞江侯博李曦光吴佳昊刘畅陈明君哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表... 详细信息

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表面浸润性能主观调控中关键技术的发展态势,综述分析了响应型固体表面的类型特征、制备方法和应用前景。根据外部刺激类型,将响应型功能表面归纳为基于化学组成和基于微观结构两大类,重点围绕光响应型、温度响应型、pH响应型和磁场响应型等功能表面的响应材料、响应原理、调控机制及性能特点展开系统分析,聚焦于两类响应功能表面制备方法,梳理其基本原理、技术特色及其优劣性,并深入探讨了两类表面在可控油水分离、微液滴/流体操控等领域的潜在应用价值。最后指出了浸润性可逆调控表面在发展过程中需要面临的挑战和仍需注重解决的问题,希望能为后续人工响应型功能表面研究工作的大规模推进提供参考。

关键词：功能表面可逆调控浸润性响应类型制备方法应用前景

基于林火风险的高压输电线路无人机巡检路径规划

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 911-921页

作者：张佳庆孙韬蒋弘瑞段君瑞缪煦扬纪杰国网安徽省电力有限公司电力科学研究院电力火灾与安全防护安徽省重点实验室合肥230601 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

跨越林区的高压输电线路建设存在诱发森林火灾的风险,因此必须重视高压输电线路的巡检工作。目前,以防范林区火灾风险为目的开展的无人机巡检路径规划的相关研究较少,且已有研究未针对电网系统的运维安全,也未考虑各火灾风险因素间的相... 详细信息

跨越林区的高压输电线路建设存在诱发森林火灾的风险,因此必须重视高压输电线路的巡检工作。目前,以防范林区火灾风险为目的开展的无人机巡检路径规划的相关研究较少,且已有研究未针对电网系统的运维安全,也未考虑各火灾风险因素间的相互影响。因此,该文提出一种基于网络分析法(analytic network process, ANP)和遗传算法(genetic algorithm, GA)的森林电网无人机巡检路径规划方法。首先结合历史数据和实地调研,识别出影响森林火灾风险的典型因素,并对所在线路及周边林区开展火灾风险评估,划分出高火险区域;再将这些高火险区域设置为巡检节点,基于GA规划出最短的无人机巡检路径。此外,提出一种基于最大偏转角约束的路径优化方法,对路径中不满足最大偏转角约束的节点进行了优化。该文以中国安徽省某重要输电通道线路3542#—3547#为应用对象,评估得出了线路周边存在10处高火险区域,规划出长度为5 391.72 m的无人机巡检路径,再利用最大偏转角约束的方法进行路径优化,优化后的路径总长为5 401.36 m,仅比原路径增长了0.179%。该文提出的无人机巡检路径规划方法以火灾风险评估为基础,兼顾了各林火风险因素间的相互影响,可以为后续林区高压输电线路的无人机巡检路径规划相关研究提供参考。

关键词：高压输电线路无人机路径规划林区火灾网络分析法(ANP) 遗传算法(GA)

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放电通道长径比对霍尔推力器性能的影响

中国空间科学技术 2024年第1期44卷 99-105页

作者：李春波郭宁杨三祥高俊雪佳强兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

为了获得霍尔推力器放电通道长度与宽度的最佳匹配关系,提升推力器性能,以兰州空间技术物理研究所研制的LHT-70霍尔推力器为研究对象,利用一维流体模型,研究了阳极工质流率对比冲、推力的影响,并通过与试验数据比对,验证了模型的合理性... 详细信息

为了获得霍尔推力器放电通道长度与宽度的最佳匹配关系,提升推力器性能,以兰州空间技术物理研究所研制的LHT-70霍尔推力器为研究对象,利用一维流体模型,研究了阳极工质流率对比冲、推力的影响,并通过与试验数据比对,验证了模型的合理性。在此基础上,研究了放电通道长径比α(长度与宽度的比值)对霍尔推力器性能的影响。结果表明,随着放电通道长径比的增加,电子温度降低,电子密度增加,电离率上升,离子密度增加,但由于中性原子密度与离子壁面损失增大,工质利用率下降;放电通道出口处电势降、比冲、推力和效率先增大后减小。由工质利用率、比冲、推力和效率随放电通道长径比增加而变化的趋势可知,在固定放电通道体积与内径,增加长度时,当放电通道长径比介于1.80~2.05,霍尔推力器性能达到最优。研究结果将为霍尔推力器的优化设计提供理论指导。

关键词：霍尔推力器放电通道长径比放电特性性能参数流体模拟

基于改进SSD的合成孔径声纳图像感兴趣小目标检测方法

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电子学报 2024年第3期52卷 762-771页

作者：李宝奇黄海宁刘纪元刘正君韦琳哲中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院先进水下信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

轻量化目标检测模型SSD-MV3(Single Shot Detection-MobileNet V3)因输入图像尺寸限制无法直接检测高分辨率大尺寸合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar,SAS)图像中感兴趣小目标.为此,本文提出了一种新的目标检测方法HRSSD(High Resol... 详细信息

轻量化目标检测模型SSD-MV3(Single Shot Detection-MobileNet V3)因输入图像尺寸限制无法直接检测高分辨率大尺寸合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar,SAS)图像中感兴趣小目标.为此,本文提出了一种新的目标检测方法HRSSD(High Resolution Single Shot Detection),该方法通过冗余切割确保SSD-MV3输入图像尺寸的规范以及感兴趣小目标的完整,并利用二次非极大值抑制保证检测结果的唯一.此外,提出了一种尺度、空间和通道注意力机制联合的特征提取模块,并利用该模块重新设计了SSD-MV3的基础网络和附加特征提取网络,记作SSD-MV3P(Single Shot Detection-MobileNet V3 Pro),使得SSD-MV3P能更有效的感知感兴趣小目标特征信息.实验结果表明,在感兴趣小目标检测数据集SST(Sonar Small Targets)上,SSD-MV3P的平均检测精度(mean Average Precision,mAP)比SSD-MV3提升4.39%.HRSSD实现了高分辨率大尺寸SAS图像感兴趣小目标的检测,并且保证了同一位置上检测结果的完整性和唯一性.

关键词：合成孔径声纳感兴趣小目标检测轻量化目标检测模型注意力机制二次非极大值抑制

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TB18钛合金电子束焊接接头微观组织及力学性能研究

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航空制造技术 2024年

作者：耿康徐明刘昕付鹏飞李立航唐振云中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室

TB18钛合金是一种新型近β型超高强韧钛合金，其高比强度、高比刚度的特征受到航空航天领域的青睐。本研究对TB18钛合金采用3种电子束焊接和热处理组合工艺获得焊接接头，并通过组织分析、拉伸和冲击性能测试、断口分析研究了焊接接头... 详细信息

TB18钛合金是一种新型近β型超高强韧钛合金，其高比强度、高比刚度的特征受到航空航天领域的青睐。本研究对TB18钛合金采用3种电子束焊接和热处理组合工艺获得焊接接头，并通过组织分析、拉伸和冲击性能测试、断口分析研究了焊接接头的微观组织和力学性能的关系。结果表明，TB18钛合金电子束焊接接头由母材、热影响区和熔化区3个区域组成。在3种电子束焊接和热处理组合工艺中，固溶+时效+焊接态的熔化区为较软的β相，力学性能强度低但塑性高。而固溶+焊接+时效态、焊接+固溶+时效态3个区域的微观组织均为β相析出细小弥散的针状α相。但前者的熔化区针状α相长径比低，力学性能强度高，塑性差，呈现脆性断裂。焊接+固溶+时效态3个区域的α相长径比相对均一，力学性能强度高，塑性良好，呈现强韧性匹配特征，因此是最优的电子束焊接和热处理组合工艺。

关键词： TB18钛合金电子束焊接热处理组织力学性能断口分析

不同抗感水稻品种对褐飞虱胁迫的高光谱响应特征

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中国水稻科学 2024年第1期38卷 81-90页

作者：杨奇欣赖凤香何佳春魏琪王渭霞万品俊傅强中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州310006

【目的】探究不同抗感水稻受褐飞虱胁迫的高光谱反射率曲线变化及敏感光谱差异,研究水稻植株不同部位的高光谱变化。在此基础上,采用机器学习技术建立水稻褐飞虱抗性鉴定模型,为下一步开发智能化褐飞虱抗性鉴定技术提供重要基础资料。... 详细信息

【目的】探究不同抗感水稻受褐飞虱胁迫的高光谱反射率曲线变化及敏感光谱差异,研究水稻植株不同部位的高光谱变化。在此基础上,采用机器学习技术建立水稻褐飞虱抗性鉴定模型,为下一步开发智能化褐飞虱抗性鉴定技术提供重要基础资料。【方法】以三个具不同褐飞虱抗感特征的水稻品种(TN1、Mudgo、RHT)为对象,分析其光谱、植被指数差异并建立抗性级别预测的随机森林模型。【结果】研究发现,褐飞虱胁迫天数与光谱反射率显著相关的波段数及差异显著的波段数随着水稻的抗性水平的上升而减少。同时,在680 nm左右,三个品种的光谱反射率与褐飞虫胁迫时间的相关性最好。植被指数分析表明,SIPI、SR605/760和PSNDb与抗性级别的相关系数绝对值要高于680 nm的结果。感虫品种TN1差异最早体现,中抗品种Mudgo其次,高抗品种RHT最后。不同部位的差异首先出现在第1叶叶片和第1叶叶鞘,然后依次为第2叶叶片和第2叶叶鞘以及第3叶叶片和第3叶叶鞘。预测模型的结果表明,全波段作为输入的模型效果比以单一植被指数SIPI构建的随机森林模型更好,模型准确率达到85.9%。【结论】本研究反映了不同抗感水稻品种受褐飞虱危害后的高光谱变化规律与不同抗感品种和不同部位的差异,并证实了机器学习技术对水稻抗性级别的分类能力。

关键词：褐飞虱水稻抗性高光谱植被指数机器学习

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