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混合量子-经典算法的配电网灾后拓扑重构方法

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 1-16页

作者：付炜谢海鹏王鹤峰陈晨别朝红西安交通大学电气工程学院西安710049 西安交通大学物理学院西安710049

为及时有效地制定配电网拓扑重构策略以提升负荷快速恢复能力,基于量子计算的优越性,提出混合量子-经典(HQC)算法的弹性配电网灾后拓扑重构方法。首先,构建基于HQC算法的灾后配电网拓扑重构模型,以实现实际场景、优化问题、嵌入算法相... 详细信息

为及时有效地制定配电网拓扑重构策略以提升负荷快速恢复能力,基于量子计算的优越性,提出混合量子-经典(HQC)算法的弹性配电网灾后拓扑重构方法。首先,构建基于HQC算法的灾后配电网拓扑重构模型,以实现实际场景、优化问题、嵌入算法相应模块在量子计算和经典计算环境下的协作交互过程。然后,将配电网拓扑重构问题构造为无约束离散优化子问题和有约束连续优化子问题,提出量子退火嵌入式交替方向乘子(QA-ADMM)算法,将离散子问题等效映射成量子可解释的伊辛模型后,部署在D-Wave量子退火计算机中,并与经典计算机中连续子问题迭代求解,采用自适应惩罚因子调节机制加速算法收敛。最后,通过IEEE 14、33、69、123以及改进的205节点的不同规模配电系统,分析验证了QA-ADMM算法的有效性、稳定性与可扩展性。结果表明,惩罚因子、目标函数惩罚项系数、量子退火中采样读取次数会影响所提算法的精度和收敛速度;优化问题规模扩大后,所提混合量子-经典算法计算优势更加明显,205节点配电系统算例下,计算效率较经典计算可提升约34%。

关键词：弹性配电网拓扑重构混合量子-经典算法量子计算量子退火

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基于锁频石英增强光声光谱技术的皮肤二氧化碳代谢浓度实时检测

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光学学报 2025年

作者：章艺欣吴华坤吴琼刘雯邵杰浙江师范大学物理与电子工程学院浙江师范大学浙江光电子研究院

无创检测是医疗领域的重要研究方向，其中通过检测人体排出气体来进行疾病诊断的方式在近年来被广泛研究。皮肤二氧化碳（CO2）作为新陈代谢的主要产物可以反映人体代谢水平以及皮肤角质的屏障功能和完整性。本文采用一次谐波锁频技术... 详细信息

无创检测是医疗领域的重要研究方向，其中通过检测人体排出气体来进行疾病诊断的方式在近年来被广泛研究。皮肤二氧化碳（CO2）作为新陈代谢的主要产物可以反映人体代谢水平以及皮肤角质的屏障功能和完整性。本文采用一次谐波锁频技术结合石英增强光声光谱技术，对人体皮肤代谢的CO2进行实时检测。将2004 nm的分布式反馈（DFB）激光器输出激光一分为二，以样品吸收池解调所得的一次谐波信号作为自制模拟比例-积分-微分（PID）控制电路的输入信号，将激光器输出波长锁定在CO2气体分子4991.26 cm-1的吸收线上，以石英音叉解调所得的二次谐波信号作为检测腔内CO2浓度的响应信号。相比于传统非锁频的波长扫描系统，锁频系统的检测速度提升了12.5倍，以2.5 Hz的速度对检测腔内CO2的浓度响应信号进行采集，能够实时地响应皮肤CO2代谢的变化过程，且探测极限并未受到影响。经测试，系统的检测线性度达到了0.998，最低探测极限达到了2.04 ppmv，并用于人体不同位置皮肤CO2排出检测，验证了系统的可行性与一致性。该研究为非侵入式医疗诊断提供了一种方便快捷的检测方法。

关键词：激光吸收光谱技术石英增强光声光谱技术一次谐波锁频皮肤二氧化碳浓度检测

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基于对比学习的水下图像增强和检测方法

机器人 2025年

作者：张帆黄丹丁璐王勇宋磊广西大学电气工程学院上海交通大学航空航天学院广西高校人工智能与信息处理重点实验室中山大学航空航天学院上海交通大学电子信息与电气工程学院

水下图像因存在色彩失真和细节损失，严重影响了水下机器人的视觉感知能力。为实现图像增强，同时提高检测精度，提出了一种基于对比学习的水下图像增强与目标检测多任务学习框架，既生成视觉友好图像，又提高目标检测精度，实现面向目... 详细信息

水下图像因存在色彩失真和细节损失，严重影响了水下机器人的视觉感知能力。为实现图像增强，同时提高检测精度，提出了一种基于对比学习的水下图像增强与目标检测多任务学习框架，既生成视觉友好图像，又提高目标检测精度，实现面向目标检测任务的图像增强。针对目标纹理特征不清晰的问题，通过检测任务的区域生成模块构建对比学习的正负图像块，保证目标区域与原始图像在特征空间更加接近，同时利用检测的梯度信息引导图像增强朝着有利于目标检测的方向进行。此外，通过基于循环生成式对抗网络的图像翻译方法来学习并保留清晰图像特征实现图像增强，不需要成对的水下图像，降低了对数据的要求。最后，在EUVP、U45和UIEB数据集上进行了增强算法验证，在RUOD、URPC2020和RUIE数据集上进行了检测算法验证。实验结果表明，本文算法在主观视觉上可以有效修正颜色失真问题，同时保留了原始图像及目标的结构纹理；在客观指标上，峰值信噪比达到24.57 dB，结构相似度达到0.88。图像增强后在Faster R-CNN和YOLOv7算法上检测精度平均提升了2%。

关键词：水下图像增强对比学习循环生成式对抗网络目标检测

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基于超分辨率重构技术的高效超表面设计方法

激光与光电子学进展 2025年

作者：张凯威郜洪云吕海飞夏元佳陈国兵武汉理工大学物理与力学学院中国人民解放军海军工程大学动力工程学院

超表面在调控入射电磁波方面具有独特优势，但在设计完整超透镜之前，需对大量单元结构进行建模和分析，这一过程不仅耗时，而且难以满足预期的相位分布要求，对仿真效率提出了严峻挑战。为解决这一问题，本文提出了一种结合生成对抗网... 详细信息

超表面在调控入射电磁波方面具有独特优势，但在设计完整超透镜之前，需对大量单元结构进行建模和分析，这一过程不仅耗时，而且难以满足预期的相位分布要求，对仿真效率提出了严峻挑战。为解决这一问题，本文提出了一种结合生成对抗网络（Generative Adversarial Networks, GAN）的超分辨率重构（Super-Resolution, SR）深度学习模型。该模型能够快速、准确地对现有的相位-几何尺寸数组进行扩充，生成数据密度更高的出射相位数组。在对9000组样本进行训练后，模型成功将60×60的小型相位-几何尺寸数组重构至120×120的大型数组，预测准确率高达95.17%。为验证模型的可行性，本文基于典型的消色差超透镜单元结构设计了可见光消色差超透镜，并进行了仿真验证。结果表明，与传统仿真和插值算法相比，所提出的深度学习模型显著缩短了仿真时间，同时显著提高了预测准确率。本文提出的深度学习模型为超表面单元的初始结构设计与选型提供了一种高效方法，并为生成对抗网络在电磁波调控领域的加速计算和数据拓展提供了有效解决方案。

关键词：超分辨率重构生成对抗网络超透镜单元深度学习高效率

BFRP筋混凝土梁极限承载力试验与理论研究

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复合材料学报 2025年

作者：颉浩儒陈万祥王智博周新军陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室中山大学土木工程学院隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室

玄武岩纤维复合材料（Basalt Fiber Reinforced Polymer，BFRP）筋是一种取代钢筋用于海洋工程的理想新材料，引起了工程界的广泛关注。本文对18根BFRP筋混凝土梁和2根钢筋混凝土梁进行四点抗弯试验，研究了配筋率、混凝土强度、BFRP筋... 详细信息

玄武岩纤维复合材料（Basalt Fiber Reinforced Polymer，BFRP）筋是一种取代钢筋用于海洋工程的理想新材料，引起了工程界的广泛关注。本文对18根BFRP筋混凝土梁和2根钢筋混凝土梁进行四点抗弯试验，研究了配筋率、混凝土强度、BFRP筋直径及锚固方式对结构抗弯性能的影响，得到了BFRP筋混凝土梁的荷载-位移曲线及破坏形态，分析了开裂荷载、极限弯矩、跨中位移等抗弯性能参数，定量评估了BFRP筋混凝土梁极限承载力。根据本文试验结果及国内外学者89根FRP筋混凝土梁的相关试验数据，提出了一种基于试验数据的抗弯承载力计算方法，试验验证了预测公式的可靠性和预测精度。结果表明，粘结力是影响BFRP筋混凝土梁极限承载能力的关键因素，在一定范围内增加配筋率可改善粘结力，提高BFRP筋混凝土梁的极限承载力。此外，锚固方式显著影响BFRP筋混凝土梁的粘结力和抗裂性能，但对极限承载力的影响较小。计算时考虑上部纵筋因素能够更准确地反映BFRP筋混凝土梁的实际抗弯承载能力。本文通过引入无量纲化参数μp，建立了不同破坏区间等效受压区高度x与μp之间的计算公式。理论计算表明，过渡区的弯矩预测值较现行规范计算值偏保守，而受压区的弯矩预测值则偏高。预测公式较为简洁，物理意义明确，与试验值相比平均误差为8.6%，方差为0.062，表明本文计算方法与试验数据吻合较好，为BFRP筋混凝土梁抗弯承载力评估提供了一种有效途径。

关键词： BFRP筋混凝土梁极限承载力试验研究理论研究

鲁西七星台地区韧性剪切带变形特征及样式:对华北克拉通东部新太古代演化的构造约束

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岩石学报 2025年第1期41卷 237-259页

作者：张书慧张健赵辰苗亚洲刘晓光陈国楷中山大学地球科学与工程学院珠海519000 香港大学地球科学系中国香港中国地质调查局沈阳地质调查中心沈阳110034 山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590

鲁西地区是华北克拉通东部陆块的重要组成部分,整体呈NW-SE向带状展布,保留有完整的新太古代地质记录和丰富的新太古代构造样式,对深入研究华北克拉通新太古代构造演化历史具有重要意义。过去的研究主要集中于地球化学、年代学、变质岩... 详细信息

鲁西地区是华北克拉通东部陆块的重要组成部分,整体呈NW-SE向带状展布,保留有完整的新太古代地质记录和丰富的新太古代构造样式,对深入研究华北克拉通新太古代构造演化历史具有重要意义。过去的研究主要集中于地球化学、年代学、变质岩石学等方面,但在构造地质学方面缺乏详细的证据制约。七星台地区位于鲁西西北部,新太古代不同岩性均有出露,保留丰富新太古代时期构造,是研究鲁西地壳形成与演化的经典地区。因此,本文选择在该地区进行了详细的野外构造解析、显微构造分析以及有限应变测量和地质年代学研究。详细野外填图揭示七星台韧性剪切带整体呈NW-SE向展布,剪切带内面理产状近直立,并且发育近水平矿物拉伸线理,而剪切运动学标志不发育。两条代表性构造剖面表明,在二长花岗岩体西侧与新太古代晚期TTG岩石构造接触区域,二长花岗岩为S-L构造岩发育糜棱面理,向东侧变形程度逐渐降低且最终变为块状构造。两条剖面中岩石分布及变形特征相似,不同变形程度的岩石间无明显界限,表明该地区带状分布的近直立岩石面理可能为水平向挤压所致。镜下显微特征也显示变形强度自西向东逐渐减弱的相似趋势,在变形二长花岗岩中普遍存在由强烈拉长的石英颗粒形成的多晶条带,矿物变形行为表明变形温度约450~550℃。利用三种不同方法获得的岩石有限应变测量结果和Flinn图解表明岩石应变类型为压扁型应变。应变强度分布图也显示岩石应变强度中间最强,向东远离构造接触带则呈逐渐降低趋势。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示七星台二长花岗岩形成时代为~2525Ma,结合前人研究,认为鲁西七星台地区变形时代约为2525~2500Ma。综上所述,鲁西地区在新太古代晚期经历了近NE-SW向水平压扁应变和近NW-SE向水平拉伸应变,指示新太古代晚期水平向构造挤压体制在华北克拉通东部陆块可能已经存在。同时,鲁西线性带并不具备典型的俯冲-碰撞造山带变形特征,如复杂的构造应力场变化、大型逆冲推覆构造以及高级变质作用等。这可能与其所处的特殊构造位置有关,如远离俯冲带的陆内应变集中区,但俯冲带的确切位置则需要未来更多详细工作来综合确定。

关键词：新太古代晚期七星台韧性剪切带二长花岗岩有限应变测量鲁西

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微波谐振腔中磁双层的零阻尼效应

物理学报 2025年

作者：尹凡戴昌杰张影于海林肖杨南京航空航天大学物理学院常熟理工学院电子信息工程学院

实验和理论研究表明单个磁子模式与谐振腔光子能够形成相干型与耗散型耦合，这两个耦合通道的干涉会产生零阻尼效应。本工作将零阻尼效应拓展到两个磁子模式，研究了微波谐振腔中磁双层的零阻尼效应。基于本征频率和微波透射谱，我们推... 详细信息

实验和理论研究表明单个磁子模式与谐振腔光子能够形成相干型与耗散型耦合，这两个耦合通道的干涉会产生零阻尼效应。本工作将零阻尼效应拓展到两个磁子模式，研究了微波谐振腔中磁双层的零阻尼效应。基于本征频率和微波透射谱，我们推导了两个磁子模式的零阻尼产生条件以及频率失谐的表达式，并与数值计算的微波透射谱进行了比较，获得了零阻尼与系统参数之间的关系。此外，我们也分析了磁双层中界面交换耦合引起的磁子-磁子直接耦合带来的影响。由于零阻尼对应的微波透射谱的线宽非常的窄，因而本工作对于设计基于磁子零阻尼效应的量子传感器件是具有重要意义的。

关键词：磁子微波谐振腔零阻尼条件

光学浮区法生长Bi掺杂β-Ga2O3单晶及其光谱性质研究

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人工晶体学报 2025年

作者：杨晓龙唐慧丽张超逸孙鹏黄林陈龙徐军刘波同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室

超宽禁带半导体β-Ga2O3因其出色的光电特性而成为研究的焦点。元素掺杂对β-Ga2O3光谱性质的影响是材料科学领域的一个重要研究方向，具有显著的研究价值和应用前景。本研究通过光学浮区法（OFZ法），在CO2环境中成功生长出β-Ga2O3:6%... 详细信息

超宽禁带半导体β-Ga2O3因其出色的光电特性而成为研究的焦点。元素掺杂对β-Ga2O3光谱性质的影响是材料科学领域的一个重要研究方向，具有显著的研究价值和应用前景。本研究通过光学浮区法（OFZ法），在CO2环境中成功生长出β-Ga2O3:6% Bi单晶，并着重研究Bi掺杂β-Ga2O3单晶的光谱特性。利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）结合能量色散X射线光谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）以及透过光谱和荧光光谱等先进的表征技术，对样品的晶体结构、元素组成及光谱特性进行了较全面的测试与分析。实验结果揭示，由于离子半径差异大Bi离子较难掺入β-Ga2O3晶格，掺入的Bi离子主要替代了GaO6八面体中的Ga3+离子位置。与非故意掺杂β-Ga2O3相比，Bi掺杂β-Ga2O3单晶在红外区域的透射率降低，载流子浓度增加；荧光发射光谱强度降低，荧光衰减时间缩短。这些发现不仅深化了对Bi掺杂β-Ga2O3单晶光谱特性的理解，而且为该材料在闪烁材料和辐射探测等领域的应用提供了技术启示。

关键词： Bi掺杂β-Ga O 光学浮区法晶体生长拉曼光谱光谱特性发射光谱强度荧光衰减时间

基于LC3的长时后置滤波器研究及其FPGA实现

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集成电路与嵌入式系统 2025年第1期25卷 74-80页

作者：李镔王法翔福州大学物理与信息工程学院福州350108

基于LC3编码协议,详细探讨了长时后置滤波器(LTPF)的硬件设计与实现。研究内容包括LTPF的基本原理、硬件设计架构及其在FPGA上的实现和测试。通过使用Altera(已被英特尔收购)MAX 10开发板进行了验证,结果显示,硬件实现显著提高了处理效... 详细信息

基于LC3编码协议,详细探讨了长时后置滤波器(LTPF)的硬件设计与实现。研究内容包括LTPF的基本原理、硬件设计架构及其在FPGA上的实现和测试。通过使用Altera(已被英特尔收购)MAX 10开发板进行了验证,结果显示,硬件实现显著提高了处理效率,并在较低资源消耗下实现了LTPF的硬件加速功能。此外,本文还将硬件实现与STM32平台上的C语言定点程序进行了对比,展示了硬件设计在处理速度和资源利用上的优势。研究结果表明,尽管当前设计已优于软件架构,但未来通过逻辑重组或流水线技术对设计进行优化,系统性能还有提升空间。

关键词：音频编解码器 LC3 基音检测自相关函数 LTPF 基音周期 FPGA