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钛合金纳米薄膜压力传感器非线性及灵敏度研究

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电子测量与仪器学报 2024年第8期 153-159页

作者：张龙赐周国方蓝镇立中国电子科技集团公司第四十八研究所高性能智能传感器及检测系统湖南省重点实验室薄膜传感技术湖南省国防科技重点实验室湖南大学材料科学与工程学院

为了满足钛合金纳米薄膜压力传感器高精度测量要求，基于薄膜厚度、凸岛、电阻形状和排列位置对传感器非线性、灵敏度的影响分析，设计并优化了以钛合金薄膜为敏感元件的两种量程的压力传感器。结果表明，有无凸岛，传感器的最大应力均... 详细信息

为了满足钛合金纳米薄膜压力传感器高精度测量要求，基于薄膜厚度、凸岛、电阻形状和排列位置对传感器非线性、灵敏度的影响分析，设计并优化了以钛合金薄膜为敏感元件的两种量程的压力传感器。结果表明，有无凸岛，传感器的最大应力均出现在膜片边缘处。增加凸岛后，最大应力降低，位置基本保持不变。增加凸岛或随着凸岛直径增大，非线性降低，灵敏度相应增加。理论上，为了保证传感器灵敏度不小于2.5 mV/V,2 MPa量程时，增加Φ2 mm凸岛后，非线性降低至0.05%,灵敏度约为2.67 mV/V。4 MPa量程时，增加Φ3 mm凸岛后，非线性降低至0.02%,灵敏度约为2.89 mV/V。制备了两种量程传感器并测试分析，2 MPa量程时，其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.01 mV/V及0.01%。4 MPa量程时，其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.16 mV/V及0.02%。本研究为钛合金纳米薄膜压力传感器关键参数设计提供重要依据。

关键词：纳米薄膜敏感元件灵敏度非线性

JIR-Net:用于光声层析图像重建的联合迭代重建网络

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中国图象图形学报 2024年第3期29卷 823-838页

作者：候英飒孙正孙美晨华北电力大学电子与通信工程系保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室保定071003

目的高质量的图像重建是光声层析成像(photoacoustic tomography,PAT)技术的关键,有限角度稀疏测量和组织非均匀的声学特性都会影响重建图像质量。采用迭代重建技术可在一定程度上提高图像质量,但是其结果依赖于有关成像目标的先验假... 详细信息

目的高质量的图像重建是光声层析成像(photoacoustic tomography,PAT)技术的关键,有限角度稀疏测量和组织非均匀的声学特性都会影响重建图像质量。采用迭代重建技术可在一定程度上提高图像质量,但是其结果依赖于有关成像目标的先验假设模型。而且在迭代优化过程中需要反复计算前向成像算子及其伴随算子,因此计算成本较高,需要合理选择正则化方法及其参数。为了解决该问题,提出一种根据不完备光声测量信号联合重建光吸收能量分布图和声速分布图的深度学习方法。方法设计并搭建基于学习迭代策略的联合迭代重建网络(joint iterative reconstruction network,JIR-Net),网络由4个结构单元组成,每个单元包括特征提取、特征融合和重建3个模块。网络的输入是探测器在成像平面中采集的不完备光声信号和预设的常数声速,输出是重建的光吸收能量分布图和声速分布图。分别构建仿真、仿体和在体数据集,用于训练、验证和测试网络。在训练网络的过程中,将光吸收能量密度和声速的梯度下降信息整合到网络训练中,并利用反向传播梯度下降法求解非线性最小二乘问题。结果数值仿真、仿体和在体实验结果表明:与交替优化法、U-Net后处理法和深度梯度下降法相比,JIR-Net重建的光吸收能量分布图的结构相似度可分别提高约39.5%、26.4%和7.6%,峰值信噪比可分别提高约95.6%、71.4%和15.5%。与交替优化法相比,JIR-Net重建的声速分布图的结构相似度和峰值信噪比可分别提高约34.4%和22.6%。结论 JIR-Net解决了由于有限角度稀疏测量和组织声速分布不均匀所致的光声图像质量下降问题,实现了从光声信号到高质量光吸收能量分布图和声速分布图的映射。

关键词：图像重建技术光声层析成像(PAT) 深度学习光吸收能量密度声速(SoS) 联合重建梯度下降

基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化

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中国机械工程 2024年第4期35卷 614-623,635页

作者：胡福清孙江宏孙英杰孙雨彤马超周福强北京信息科技大学机电工程学院北京100192 清华大学机械电子工程研究所北京100084 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

针对现有糕点切片机切片效率和质量低下的问题,进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化。首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速进行计算,然后进行运动学和静力学分析,接着分别在不同长短径比和转速动力学仿... 详细信息

针对现有糕点切片机切片效率和质量低下的问题,进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化。首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速进行计算,然后进行运动学和静力学分析,接着分别在不同长短径比和转速动力学仿真分析基础上,构建切刀的加速度均值和均方根值三次多项式拟合方程作为目标函数,利用NSGA-Ⅱ遗传算法进行长短径多目标参数优化及转速择优,最后搭建样机完成不同转速对比实验及玉米饼切片性能测试。结果表明,最优长短径和转速分别为190 mm、120 mm和20 r/min,优化后切刀效率提高75%,切刀进刀加速度的最大和平均误差分别减小26%和49%,退刀加速度的最大和平均误差分别减小60%和63%,玉米饼切面整齐美观,验证了设计的可行性。

关键词：切片机新型旋转-直线往复机构运动学分析多目标优化

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柴北缘青山造山型金-铅矿床成矿机制:矿石和黄铁矿组成约束

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岩石学报 2024年第6期40卷 1712-1732页

作者：张志超龙灵利杨立强王玉往祝新友童海奎李顺庭马财北京矿产地质研究院有限责任公司有色金属矿山深部资源勘查工程技术研究中心北京100012 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室深时数字地球前沿科学中心北京100083 中色紫金地质勘查(北京)有限责任公司北京100012 青海省地质调查局西宁810001

青山金铅矿床位于柴北缘滩间山矿集区内,是全球罕见的金-铅共/伴生的造山型矿床。矿体主要赋存于古元古代达肯大坂群片岩中,受到北西西向断裂控制,发育蚀变岩和石英脉两种矿石类型,矿石中硫化物较为发育,常见黄铁矿、褐铁矿、方铅矿、... 详细信息

青山金铅矿床位于柴北缘滩间山矿集区内,是全球罕见的金-铅共/伴生的造山型矿床。矿体主要赋存于古元古代达肯大坂群片岩中,受到北西西向断裂控制,发育蚀变岩和石英脉两种矿石类型,矿石中硫化物较为发育,常见黄铁矿、褐铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿等。黄铁矿作为该矿床的主要载金矿物,其地球化学特征可以指示金赋存状态,揭示成矿流体性质和矿床成因。为此,选取ZK2103和ZK3701钻孔中不同深度空间的矿石和围岩样品,分别进行成矿元素全岩测试和黄铁矿的电子探针分析工作。矿石和围岩稀土元素配分模式曲线都为右倾型,呈现明显的Eu负异常,未见Ce异常,说明成矿流体为变质流体且不含海水。矿石相对富集Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Co、Bi、Sb、W、Ni、Sr、Cd、V元素,而Sn、Mo、Cr元素含量则相对偏低。矿石和围岩中黄铁矿的S/Fe值小于2.0,表现出亏S和富Fe的特征;黄铁矿的Au/Ag值均大于0.5,Co-Ni图解结果指示黄铁矿为热液成因。金主要以纳米粒子形式赋存,少量以固溶体形式存在。金在流体中以Au(HS)-2的形式运移,流体混合作用破坏了Au(HS)-2的稳定性,致使金的沉淀。高硫的成矿流体可以运移部分的铜、铅、锌。在金沉淀后,成矿流体温度和压力降低,致使铅开始沉淀。但由于该流体运移铅、锌的能力有限,青山金铅矿床铅矿体的规模较小。硫-铅同位素结果显示成矿物质来源于围岩,区域上金龙沟矿区和青龙沟矿区围岩中铅锌含量较低,所以未形成铅矿体。

关键词：成矿元素特征成矿机制造山型矿床青山金铅矿床柴达木北缘

电化学富集-激光诱导击穿光谱(LIBS)法测定水中铀元素

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中国无机分析化学 2024年第2期14卷 153-161页

作者：杨怡邱荣辜周宇廖瑞周强史晋芳西南科技大学极端条件物质特性联合实验室四川绵阳621010 西南科技大学数理学院四川绵阳621010 西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室四川绵阳621010

为改善激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)检测液体样品时遇到的液体飞溅、等离子体猝灭和稳定性差的问题,结合电化学富集方法,以KCl为电解质,石墨棒为阴极,开展了水中铀(U)元素的LIBS检测研究。选择UⅡ3... 详细信息

为改善激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)检测液体样品时遇到的液体飞溅、等离子体猝灭和稳定性差的问题,结合电化学富集方法,以KCl为电解质,石墨棒为阴极,开展了水中铀(U)元素的LIBS检测研究。选择UⅡ367.007 nm、UⅡ409.013 nm作为分析对象进行定量分析,着重研究了富集电压、KCl质量浓度、激光脉冲能量、激发方式等对铀元素特征谱线强度的影响规律,并通过扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)对石墨棒表面吸附元素的空间分布进行了分析。结果表明,最佳富集电压为1.6 V,适当的电解质KCl质量浓度可以提高铀元素的富集效率和富集均匀性,提高激光脉冲能量与采用光电双脉冲激发方式能增强铀元素特征谱线的强度并提高信噪比。在光电双脉冲激发下,对水中铀元素进行了定量分析,获得UⅡ367.007 nm、UⅡ409.013 nm的检测下限分别为25.89和15.00μg/L,相关系数均大于0.98。方法可为水体中放射性核素含量调查、生活饮用水铀污染现状以及核工业含铀废水监测等场景提供技术支持。

关键词：激光诱导击穿光谱技术铀元素电化学富集定量分析

环境温度对二维编织SiC/SiC复合材料拉伸性能的影响研究

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推进技术 2024年第1期45卷 212-218页

作者：杜金康于国强庞洋龙张华军梁小强高希光宋迎东南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室江苏南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院四川成都610500 空军装备部驻成都地区第二军事代表室四川成都610500 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心江苏南京211106 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

为了研究环境温度对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响,在室温和800℃,1000℃,1200℃惰性气体保护环境下开展了二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸试验。采用数字图像相关技术采集了高温环境下试件的变形数据。通过光学显微镜和扫描电子显微镜... 详细信息

为了研究环境温度对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响,在室温和800℃,1000℃,1200℃惰性气体保护环境下开展了二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸试验。采用数字图像相关技术采集了高温环境下试件的变形数据。通过光学显微镜和扫描电子显微镜拍摄了试件的断口形貌。结果表明:800~1200℃内,二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸应力-应变响应同样具有明显的双线性特征,初始线性段的弹性模量与室温测试结果相近,高温环境下第二线性段弹性模量低于室温环境;800~1200℃惰性气体环境下材料拉伸强度较室温环境低20%左右;温度主要影响材料中纤维与基体的结合状态和SiC纤维的强度。一方面,温度越高断口纤维拔出情况越严重;另一方面,温度越高SiC纤维强度越低,二维编织SiC/SiC复合材料强度也有所下降。

关键词：航空发动机陶瓷基复合材料二维编织SiC/SiC复合材料拉伸性能断口形貌

玄武岩&聚脲复合纤维增强水性环氧涂层的磨／蚀性能

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中国表面工程 2024年

作者：樊小强陈仕鹏黄宇蔡猛西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室中国工程物理研究院电子工程研究所

高性能树脂涂装于装备，保障其在多变环境与工况下全寿命周期高功效服役。然而，传统水性环氧树脂涂层固化特性及工艺引起的内部微缺陷现象会导致涂层快速丧失对结构件的长期保护作用，难以满足涂装防护的防腐耐磨需求。对此，综合聚脲... 详细信息

高性能树脂涂装于装备，保障其在多变环境与工况下全寿命周期高功效服役。然而，传统水性环氧树脂涂层固化特性及工艺引起的内部微缺陷现象会导致涂层快速丧失对结构件的长期保护作用，难以满足涂装防护的防腐耐磨需求。对此，综合聚脲纳米纤维和玄武岩纤维的结构与性能优势，利用聚合物原位生长技术在玄武岩纤维表面均匀包覆聚脲纳米纤维，成功研制了玄武岩&聚脲复合纤维，并与环氧树脂共混得到复合涂层。依据摩擦学、力学和耐候性能等典型服役参数测试结果，分析了复合纤维对水性环氧涂层防护性能的强化模式和作用机理。相比于单一玄武岩纤维树脂涂层，复合纤维涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中浸泡72 h后涂层阻抗值提升了近35倍，盐雾试验21 d后表面状态完整无明显腐蚀现象。同时凭借玄岩纤维的强化作用，玄武岩纤维承载了摩擦副的交变应力，吸收了涂层变形过程中的能量，复合纤维涂层磨痕宽度降低约200 μm，磨损率降低约78%。研究成果验证了纤维／环氧树脂复合体系解决水性环氧涂层“磨-蚀”问题的可行性，可为进一步优化纤维／环氧树脂复合涂层制备工艺、探究纤维位向分布对复合涂层综合性能影响规律及强化机理奠定基础。

关键词：纤维环氧树脂复合物摩擦磨损

基于FPGA的主动隔振载荷检测系统的设计与实现

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电子测量技术 2024年第4期47卷 165-171页

作者：金奇益谢永贾建军中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

随着空间精密载荷对星上振动要求的提高,主动隔振载荷在对敏感载荷进行微振动抑制方面的重要性逐渐凸显。为实现低频、小振幅微振动的采集和抑制功能,以满足载荷所需的振动环境要求,本文设计了一个基于FPGA主控板卡和Qt上位机软件的检... 详细信息

随着空间精密载荷对星上振动要求的提高,主动隔振载荷在对敏感载荷进行微振动抑制方面的重要性逐渐凸显。为实现低频、小振幅微振动的采集和抑制功能,以满足载荷所需的振动环境要求,本文设计了一个基于FPGA主控板卡和Qt上位机软件的检测系统。通过FPGA控制多路Δ-Σ模数转换器完成微振动信号的同步采集、指令协议的解析、PID控制算法的实现以及驱动控制信号的输出,同时设计了上位机软件实现对遥测信号的实时数显和频谱分析。系统经过集成联调,对主动隔振载荷的实时遥测功能和隔振控制性能进行了测试。结果表明,加速度幅度谱密度积分从1.73×10^(-6) g降至1.41×10^(-7) g,隔振抑制比达到-25 dB,实现了良好的微振动抑制效果,验证了本系统能够满足主动隔振载荷的微振动抑制需求。

关键词：主动隔振 FPGA 实时遥测多通道采集 PID控制

乳液自组装法制备Al/B/PTFE含能微球及其性能表征

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火炸药学报 2024年第5期47卷 453-460,I0005页

作者：师鹏翔王建陈杰张行泉邓勇军王军中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621000 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

为了探究高活性金属含能微球的制备工艺以及燃烧性能,以Viton为黏结剂,聚四氟乙烯(PTFE)、硼粉(B)和铝粉(Al)为高能组分,采用乳液自组装技术制备了Al/B/PTFE含能微球,并对溶剂的挥发温度、乳化剂的种类、水相和油相的体积比和搅拌速度... 详细信息

为了探究高活性金属含能微球的制备工艺以及燃烧性能,以Viton为黏结剂,聚四氟乙烯(PTFE)、硼粉(B)和铝粉(Al)为高能组分,采用乳液自组装技术制备了Al/B/PTFE含能微球,并对溶剂的挥发温度、乳化剂的种类、水相和油相的体积比和搅拌速度等工艺进行了优化;采用扫描电子显微镜(SEM)对Al/B/PTFE含能微球形貌进行了表征;采用TG-DSC法分析了Al/B/PTFE含能微球的热分解性能;通过高速摄影和密闭爆发器表征了Al/B/PTFE含能微球的燃烧反应性能。结果表面,水浴温度为25℃、乳化剂为PVA、水油比为80∶30和搅拌速度为700 r/min是Al/B/PTFE含能微球的最佳制备工艺;所制备的Al/B/PTFE含能微球的粒径均匀、球形度高且粒径可控,主要粒径分布范围在约300~900μm;微球的流散性、反应热、燃烧火焰面积和压力输出性能随着粒径的增加,出现先增加后减弱的现象;Al/B/PTFE含能微球的最大反应热,最大火焰面积和最高峰值压力为1097.97 J/g,186.06 cm^(2)和213.3 kPa,分别是物理混合样品的1.77倍、5.16倍和1.37倍。

关键词：物理化学乳液自组装含能微球燃烧反应 Al/B/PTFE 金属燃料