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基于啁啾极化晶体的中红外上转换成像研究

红外与激光工程 2024年第3期53卷 52-60页

作者：韩赵其智葛正王小骅周志远史保森中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院安徽合肥230026

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下... 详细信息

将物体辐射或反射的中红外波段光转换到可见光区域、再利用高性能的硅基器件探测是一种有效的目标识别手段,规避了传统半导体中红外探测器在灵敏度、深制冷和噪声等性能方面的不足。文中利用啁啾极化的非线性晶体,在强连续泵浦光作用下,将中红外波段的光场信息高效、高保真地迁移到可见光域进行探测。通过建立简单的物理模型,理论上讨论了啁啾极化晶体参数对上转换成像性能的影响,并进行了数值仿真;通过实验进一步研究了啁啾晶体上转换方法在转换带宽、成像视场等成像关键参数上的优势,实验结果与理论计算值吻合较好。通过上转换方法,演示了相干光与非相干光照明条件下目标探测,实现了相干光照明下的光学边缘增强成像和非相干照明下的热辐射目标识别。这一工作对基于啁啾晶体的上转换成像系统的理解、设计和实际应用具有重要参考价值。

关键词：中红外成像上转换啁啾极化晶体带宽效率

聚氯乙烯火灾烟气环境中无铅焊料腐蚀动力学预测模型

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2304-2312页

作者：李倩林锦赵梦珂黎昌海陆守香中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

采用质量损失法研究聚氯乙烯火灾烟气环境中283.15~323.15 K温度范围内无铅Sn-3.0Ag焊料的腐蚀动力学、表面微观结构和腐蚀机理。结果表明,随着温度从283.15 K升高到323.15 K,Sn-3.0Ag焊料的质量损失从(22.09±2.01)g/m^(2)增加到(44.66... 详细信息

采用质量损失法研究聚氯乙烯火灾烟气环境中283.15~323.15 K温度范围内无铅Sn-3.0Ag焊料的腐蚀动力学、表面微观结构和腐蚀机理。结果表明,随着温度从283.15 K升高到323.15 K,Sn-3.0Ag焊料的质量损失从(22.09±2.01)g/m^(2)增加到(44.66±1.20)g/m^(2)。此外,腐蚀动力学符合阿伦尼乌斯定律。Sn-3.0Ag焊料表面腐蚀产物呈叠加生长趋势。在283.15 K,Sn-3.0Ag焊料的表面出现大量的腐蚀产物。Sn-3.0Ag无铅焊料的腐蚀过程为电化学腐蚀,阴极发生析氢和吸氧反应,阳极发生富锡相的溶解。腐蚀产物为Sn_(21)Cl_(16)(OH)_(14)O_(6)、SnO_(2)和SnO。

关键词：腐蚀预测模型 Sn-3.0Ag焊料火灾烟气温度

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基于层状甘露醇的常压冷冻干燥数值分析

农业工程学报 2024年第18期40卷 311-320页

作者：刘莹公茂琼王昊成董学强中国科学院理化技术研究所低温科学与技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

常压冷冻干燥较传统真空冷冻干燥省去提供真空环境的装置,在节省能耗的同时可得到高质量的脱水产品,但所需干燥时间长。为探究常压冷冻干燥过程的动力学以及热质传递,克服常压冷冻干燥时间较长的问题。该研究将描述外部压力场的Navier–... 详细信息

常压冷冻干燥较传统真空冷冻干燥省去提供真空环境的装置,在节省能耗的同时可得到高质量的脱水产品,但所需干燥时间长。为探究常压冷冻干燥过程的动力学以及热质传递,克服常压冷冻干燥时间较长的问题。该研究将描述外部压力场的Navier–Stokes方程引入解吸-升华模型,建立了隧道内层状物料的常压冷冻干燥模型,利用数值模拟软件COMSOL Multiphysics 6.1求解干燥过程中物料水分比、干燥时间、干燥速率以及热质阻力的变化。模型计算物料水分比与已有文献试验结果的偏差为±10%,验证了模型可行性。通过模型计算不同物料厚度(3~11 mm)、平均孔隙直径(2.0~6.0μm)、干燥空气温度(263.15~273.15 K)、干燥空气流速(1.0~3.0 m/s)的常压冷冻干燥过程,结果表明:干燥时间随物料厚度减小、干燥空气温度增加而缩短。干燥空气流速和平均孔隙率变化影响不明显;内部热质阻力随水分比降低而线性增加并超过外部热质阻力,外部热质阻力随水分比降低而减小。热质阻力变化对比可知常压冷冻干燥过程由外部传热传质主导向内部传热传质主导转变。内外热质阻力随物料厚度的减小显著减小。该研究明确了不同干燥工况参数对常压冷冻干燥时间的影响趋势,为优化常压冷冻干燥工况提供指导。

关键词：干燥常压数学模型传热传质热阻

当量比对不同形状障碍物管道内火焰加速的影响

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工程热物理学报 2024年第8期45卷 2489-2495页

作者：董吉舟晏自鸿李晓曦肖华华中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

本文采用高速摄像–纹影技术研究了障碍物管道内不同当量比氢/空气预混气体的火焰加速过程。障碍物形状共3种:三角形、全切半圆形以及半圆形。结果表明,当量比通过影响火焰不稳定性和层流燃烧速度,改变了管道内的火焰演化过程以及传播... 详细信息

本文采用高速摄像–纹影技术研究了障碍物管道内不同当量比氢/空气预混气体的火焰加速过程。障碍物形状共3种:三角形、全切半圆形以及半圆形。结果表明,当量比通过影响火焰不稳定性和层流燃烧速度,改变了管道内的火焰演化过程以及传播速度。当量比(φ)为1.5时,火焰传播最快。障碍物形状对火焰加速有显著影响。带有尖锐结构的障碍物有利于火焰的拉伸和破碎,促进湍流化。极富燃料工况(φ=3)下,火焰锋面演化更稳定,尖锐的全切半圆形障碍物对火焰锋面湍流化的作用更明显,加速更快。半圆形障碍物管道内火焰过渡平缓,传播最慢。本研究可为燃爆安全防护和燃烧器设计提供实验支持。

关键词：火焰加速当量比障碍物形状氢/空气燃烧

低压条件下线性浮力主控湍流扩散射流火焰行为实验研究

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工程热物理学报 2024年第9期45卷 2831-2838页

作者：袁依琳张晓磊胡隆华中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

本文利用不同线性比的燃烧器,以丙烷为燃料,开展了不同压强条件下浮力主控扩散射流火焰燃烧实验,研究了火焰高度和火焰振荡频率随燃烧器线性比、环境压强和热释放速率的演化规律。实验结果表明:火焰高度随燃烧器线性比的增加而降低,随... 详细信息

本文利用不同线性比的燃烧器,以丙烷为燃料,开展了不同压强条件下浮力主控扩散射流火焰燃烧实验,研究了火焰高度和火焰振荡频率随燃烧器线性比、环境压强和热释放速率的演化规律。实验结果表明:火焰高度随燃烧器线性比的增加而降低,随压强的减小而增大,随热释放速率的增加而增大,而火焰振荡频率随燃烧器线性比的增加而略微减小,随压强的增加而增大,与热释放速率的相关性不大。基于空气卷吸机制分析,以及斯特劳哈尔数(St)和弗劳德数(Fr)之间的无量纲关系,建立了耦合环境压强影响的线性火源火焰高度与火焰振荡频率无量纲模型。

关键词：低压条件线性火源火焰高度火焰振荡频率射流火焰

井中方位纵波远探测: 理论、实验与现场应用

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地球物理学报 2024年第2期67卷 630-640页

作者：苏远大饶博孔令文李盛清谭宝海庄春喜唐晓明中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580 深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)) 青岛266580 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所无锡214126

能够测量井外数十米地质构造距离和方位的远探测声波测井正成为一种重要的地球物理应用技术.1:1地层条件下井外含反射界面的远探测测量和分析为此技术提供了物理验证.本文首先利用虚源和柱面波展开理论推导了充液井孔中单极反射纵波方... 详细信息

能够测量井外数十米地质构造距离和方位的远探测声波测井正成为一种重要的地球物理应用技术.1:1地层条件下井外含反射界面的远探测测量和分析为此技术提供了物理验证.本文首先利用虚源和柱面波展开理论推导了充液井孔中单极反射纵波方位接收声场的解析形式,通过模拟证明了单井的声波辐射和接收与双井之间的辐射和接收的等效性,在此基础上提出利用两口模型井来实现方位纵波远探测实验,即在测量井中放置多方位反射纵波接收声系,在另一口副井中放置单极子声源向测量井定向辐射纵波以等效来自井外地质体的反射波,依托实验室的模型井群进行井中方位纵波远探测实验研究.实验测量结果表明井中接收反射纵波的幅度和到时对井外反射体(定向辐射波)具有较好的方位灵敏度,可由此来实现井外地质异常体的精准定位.在理论与实验指导下自主设计研制了方位纵波远探测仪器样机并开展了现场井测试成功获得高信噪比的方位反射信号,充分验证了方位纵波远探测技术的准确性和有效性.

关键词：单极纵波远探测平行双井模型实验测量测井仪器方位接收响应

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基于数值延拓的日月综合借力DRO入轨策略

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1176-1186页

作者：张晨中国科学院空间应用工程与技术中心、太空应用重点实验室北京100094

远距离逆行轨道(DRO)是地月空间中的一类周期轨道,这类轨道具有长期稳定、入轨能量低的特点,可作为未来载人月球和载人火星任务的中转站。对于地球至DRO的两脉冲入轨任务,采用日月综合借力(即同时使用弱稳定边界(WSB)和月球借力(LGA))... 详细信息

远距离逆行轨道(DRO)是地月空间中的一类周期轨道,这类轨道具有长期稳定、入轨能量低的特点,可作为未来载人月球和载人火星任务的中转站。对于地球至DRO的两脉冲入轨任务,采用日月综合借力(即同时使用弱稳定边界(WSB)和月球借力(LGA))可以最大化入轨质量,但是这类轨道对初值非常敏感。使用日月综合借力拓展DRO入轨脉冲包络,改进构造方法和提供解析梯度大幅提高多步打靶收敛率,提出2层伪弧长延拓方法进一步降低任务总脉冲。数值仿真采用共振比为2∶1的DRO,脉冲最低解采用“LGA+WSB+2LGA”的飞行模式,飞行时间为123天,近地轨道发射脉冲为3.125 km/s,DRO入轨脉冲仅为19.7 m/s。

关键词： N体问题远距离逆行轨道弱稳定边界月球借力数值延拓

基于MAX-DOAS观测的鹤山地区对流层甲醛廓线反演研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1781-1788页

作者：钱园园罗宇涵周海金窦科常振杨太平奚亮汤付颖徐自强司福祺中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

甲醛(HCHO)是大气中一种十分重要的痕量气体,它不仅与人类健康和环境密切相关,还在对流层光化学反应中扮演着极其重要的角色。近年来,我国珠三角地区的秋季对流层臭氧及甲醛污染问题较为严重,而对流层甲醛也是分析边界层臭氧形成机理的... 详细信息

甲醛(HCHO)是大气中一种十分重要的痕量气体,它不仅与人类健康和环境密切相关,还在对流层光化学反应中扮演着极其重要的角色。近年来,我国珠三角地区的秋季对流层臭氧及甲醛污染问题较为严重,而对流层甲醛也是分析边界层臭氧形成机理的关键性指标之一,因此,在珠三角地区开展甲醛观测实验具有十分重要的意义。利用多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)反演了鹤山超级站2019年9月20日至10月3日期间的氧气二聚体(O_(4))与HCHO的差分斜柱浓度(DSCD),使用几何近似法得到了甲醛的大气质量因子(AMF),进而获得了对流层甲醛的垂直柱浓度(VCD)。结果显示,观测期间的对流层甲醛VCD在4.99×10^(13)~6.48×10^(16)molec·cm^(-2)之间波动,平均值为2.18×10^(16)molec·cm^(-2)。将MAX-DOAS反演的对流层甲醛VCD与TROPOMI结果进行了对比,结果表明,MAX-DOAS与TROPOMI结果近乎一致,相关性系数R为0.80,但9月25日与28日的TROPOMI结果偏低了约25%,这可能是由于观测方式不同所导致的。此外,该研究还基于反演的O_(4)与甲醛DSCD,使用基于最优估计算法的海德堡大学廓线反演算法(HEIPRO)反演了观测期间的对流层气溶胶及甲醛廓线,结果表明,甲醛污染主要集中在近地面0~800 m内,观测期间的甲醛污染主要来源于当地的工业及机动车尾气排放。将MAX-DOAS技术反演的近地面甲醛结果与2,4-二硝基苯肼色谱技术测量结果进行了对比,结果表明,两种技术的近地面甲醛结果的一致性较高,均观测到了9月27至29日的近地面甲醛高值(峰值达到了14.31μg·m^(-3)),且相关性系数R为0.88,斜率为0.98,验证了MAX-DOAS技术反演的近地面甲醛结果的可靠性。MAX-DOAS技术可实现对流层甲醛VCD的实时监测,可作为验证星载观测结果的一种重要手段,结合最优估计算法,MAX-DOAS技术还可以实现对流层甲醛廓线的反演。

关键词：多轴差分吸收光谱技术对流层甲醛最优估计算法鹤山卫星校验

用于反射镜拼接干涉系统的高精度柔性铰链转台研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：王慧云姜帅康魏珅杜学维王秋平中国科学技术大学国家同步辐射实验室

在拼接干涉系统中，为减少机械振动和相移不准确引起的相位测量误差和激光回程误差对测量结果的影响，需要采用近零光程差的方式测量子孔径面形。本文设计了一套基于柔性铰链的纳弧度级二维转台用于待测镜姿态的精密调整。通过有限元仿... 详细信息

在拼接干涉系统中，为减少机械振动和相移不准确引起的相位测量误差和激光回程误差对测量结果的影响，需要采用近零光程差的方式测量子孔径面形。本文设计了一套基于柔性铰链的纳弧度级二维转台用于待测镜姿态的精密调整。通过有限元仿真对转台进行模态分析，并通过实验验证了固有频率，取得较好的一致性。该转台具备调整待测镜俯仰和翻滚姿态的功能，其转角分辨力优于50 nrad。实验结果表明，转台调整角度与干涉仪测量的待测镜实际姿态变化角度的一致性较好。该拼接干涉系统对大口径平面镜的拼接测量结果与长程轮廓仪结果对比显示，两者的面形高度和斜度较为一致，所搭建的拼接干涉系统满足初步测量需求。

关键词：计量学柔性铰链 X射线反射镜拼接干涉面形检测