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一种基于柱面镜聚焦系统的高灵敏度全谱光谱仪

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 222-230页

作者：陈吉文陈作儿赵迎北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

很多元素的最灵敏谱线主要分布在紫外波段。一些常被作为检测对象的重要元素,例如C、P和S,其谱线甚至位于200 nm以下的真空紫外波段。然而真空紫外波段内的辐射极易受空气吸收而无法在空气中传输。因此为了适用于紫外波段各谱线的检测,... 详细信息

很多元素的最灵敏谱线主要分布在紫外波段。一些常被作为检测对象的重要元素,例如C、P和S,其谱线甚至位于200 nm以下的真空紫外波段。然而真空紫外波段内的辐射极易受空气吸收而无法在空气中传输。因此为了适用于紫外波段各谱线的检测,常使用光程短、系统精简的罗兰圆光学系统作为光谱仪的色散系统,并且在进行检测分析时,还需对设备腔体内部建立相对真空的环境进行实验,进而减小实验环境对真空紫外波段内各谱线强度的削弱作用。然而即使在该条件下,P和S这两种元素在真空紫外波段的谱线灵敏度仍然较弱。为此为了实现真空紫外波段范围内的高灵敏度,本研究在距离像面前30 mm处位置设计了一个柱面镜聚焦系统。其采用了材料为CaF_(2)、中心厚度为5 mm以及弧矢面曲率半径为22.06 mm的柱面镜作为核心部件。并利用仿真软件Zemax对设计的光学系统进行仿真与优化,以及从非序列模式下的辐射照度仿真结果可知,柱面镜聚焦系统在几乎不影响分辨率的情况下对各波长成像灵敏度有较大的提升。最后以中低合金钢为检测样品,使用电火花激发光源对样品中各元素在紫外波段内的各谱线进行激发,进而验证光谱仪的各项性能:通过一次拟合、参比拟合以及二次拟合,建立每个元素谱峰强度和实际含量之间的数学模型,并算得各元素的拟合优度R^(2)均在0.99以上;柱面镜聚焦系统显著提高了设备在真空紫外波段的灵敏度,响应提高了1倍以上。实验结果表明,柱面镜聚焦系统的设计方法对于提升罗兰圆色散系统的灵敏度具有一定的参考价值。

关键词：紫外光谱罗兰圆光学系统柱面镜灵敏度拟合优度

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融合深度强化学习与算子优化的流式任务调度

郑州大学学报（理学版） 2025年第1期57卷 15-22页

作者：郭陈虹王菁巩会龙郭浩浩张睿轩北方工业大学信息学院北京100144 大规模流数据集成与分析技术北京市重点实验室(北方工业大学) 北京100144

针对实时性要求高和作业量大的流处理作业执行过程中,多个作业之间存在的相同处理片段可能会导致流处理引擎重复计算、资源浪费和处理性能低下的问题,提出了融合深度强化学习与算子优化的流式任务调度方法。首先利用算子优化算法将多个... 详细信息

针对实时性要求高和作业量大的流处理作业执行过程中,多个作业之间存在的相同处理片段可能会导致流处理引擎重复计算、资源浪费和处理性能低下的问题,提出了融合深度强化学习与算子优化的流式任务调度方法。首先利用算子优化算法将多个复杂的作业去重、重构,其次将重构得到的作业输入循环神经网络中得到任务的调度策略,最后利用强化学习模型进行调度策略的优化。所提方法利用算子优化减少了每个作业中创建的算子实例,结合深度强化学习自动发现最优的调度策略,有效地避免了因大量实例运行而造成的系统资源不足、数据拥塞等问题。对比实验结果表明,所提方法在吞吐量和延迟方面的表现更优异。

关键词：流处理作业任务调度算子优化深度强化学习

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自激式电感耦合等离子体光源设计及光谱分析

光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 66-71页

作者：卢思贤龙开红詹陈锐李明北方工业大学电气与控制工程学院北京100144 益阳职业技术学院电子与信息工程学院湖南益阳413055

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电... 详细信息

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电路复杂、体积庞大、阻抗匹配速度较慢、最大输出功率有限。设计了一种基于镀金工艺的高功率MOSFET和变频实现阻抗匹配的自激式ICP光源,该光源采用射频放大和阻抗匹配一体化的设计,把从负载线圈采样的频率信号f_(1)以及功率放大电路放大后的频率相位f_(0)进行相位比较,再根据两者相位差的变化,进而控制频率的变化,实现阻抗匹配;设计上采用了镀金工艺的金属化硅N通道型高功率的MOSFET实现功率放大,具有更大的功率密度、更小的体积,最大输出功率超过2400 W。对研制的ICP光源进行了电学静态测试,给出了鉴相器、压控振荡器以及功率的输出特性,验证了各电路在相应工作状态下的性能表现;同时结合光谱仪进行了包含Ba、Na和Li元素标准溶液的测试,获得了目标元素的光谱信号;另外,对获得的光谱信号进行了处理,使用了基于EEMD特征增强的方法对目标元素光谱信号进行有效增强,信号的线性决定系数(R^(2))从0.97降至0.99,相对标准偏差(RSD)从6.47%降至1.07%,增强了信号的准确性和可用性。本文所研制的自激式ICP光源,通过射频放大和阻抗匹配一体化设计缩小了体积,变频技术使阻抗匹配速度从毫秒级提升到纳秒级,镀金工艺的MOSFET技术使最大输出功率从原来的1800 W增加到2400 W,为ICP光源的进一步优化和应用奠定了基础,具有重要的科学研究和工程实践意义。

关键词：自激式ICP光源阻抗匹配光谱信号 EEMD算法

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组合式恒阻吸能装置设计及优化

煤炭技术 2025年第1期44卷 273-277页

作者：许海亮王庞安栋魏亚博北方工业大学土木工程学院北京100144

为提高现有吸能装置的恒阻效果,在预折纹吸能装置内部引入四边形方管及隔板,采用不同的装配方式,通过力学性能分析,探讨了各组合对装置性能的影响。研究结果表明:(1)隔板的加入增强了吸能装置的变形有序性,缩小了承载力的波动范围,提升... 详细信息

为提高现有吸能装置的恒阻效果,在预折纹吸能装置内部引入四边形方管及隔板,采用不同的装配方式,通过力学性能分析,探讨了各组合对装置性能的影响。研究结果表明:(1)隔板的加入增强了吸能装置的变形有序性,缩小了承载力的波动范围,提升了装置在承压段的稳定性;(2)方管与吸能装置的组合改变了吸能过程的变形模式,使得装置上下部分先后变形,协同承压,从而显著提高了压溃峰值F_(max)(49%)、平均压溃承载力F_(mean)(64%)和总吸能E(48.8%);(3)在吸能盒上端设置诱导槽能够优化力-位移曲线,提高了压溃峰值F_(max)(30%)、平均压溃承载力F_(mean)(28%)和总吸能E(28%),同时比吸能ASE提高了5.9%。为提升吸能装置的性能提供了有效的结构设计方案,对工程应用中的安全防护具有重要意义。

关键词：冲击地压预折纹吸能装置组合式吸能装置数值模拟

岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅲ——波纹关系

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工程科学学报 2025年第1期47卷 1-12页

作者：许鹏杨仁树陈程丁晨曦王雁冰北京科技大学数理学院北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北方工业大学土木工程学院北京100144 中国矿业大学(北京)力学与土工工程学院北京100083

岩石爆破“三大关系(本构、动静、波纹)”是爆破理论研究的重要内容,爆炸应力波与裂纹的相互作用是影响岩石破碎效果的关键因素.本文围绕“炸药爆炸能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理”这一关键科学问题,聚焦爆炸应力波与静止裂纹(... 详细信息

岩石爆破“三大关系(本构、动静、波纹)”是爆破理论研究的重要内容,爆炸应力波与裂纹的相互作用是影响岩石破碎效果的关键因素.本文围绕“炸药爆炸能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理”这一关键科学问题,聚焦爆炸应力波与静止裂纹(岩体中既有缺陷)的相互作用、爆炸应力波与爆炸裂纹的相互作用、爆炸应力波作用下裂纹间的相互作用、地应力与爆炸应力波耦合作用下的裂纹扩展等四个方面,深入探讨了不同爆炸应力波的传播方向和强度对裂纹扩展行为(包括裂纹扩展方向、速度和长度)的影响规律.现有研究发现爆炸应力波在静止裂纹处发生反射和衍射,产生“双马赫锥”现象,致使爆炸能量较多地积聚在静止裂纹周围,诱导静止裂纹周围产生损伤和破坏;爆炸膨胀波对迎面爆炸裂纹的扩展有抑制作用,剪切波对其扩展有促进作用,而在爆炸应力波与同向爆炸裂纹的相互作用过程中,爆炸膨胀波和剪切波对裂纹扩展速度的影响则相反;爆炸荷载下相向扩展的两条裂纹互为自由面,产生“咬合效应”,形成相互勾连的形状;地应力场能够促进平行最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,抑制垂直最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,且地应力场的主应力差值越大,爆炸裂纹沿最大主应力方向的扩展长度越长.研究成果可为优化爆破炮孔间距、延期时间等参数,实现精细调控爆炸裂纹扩展提供理论依据.

关键词：岩石爆破爆炸应力波静止裂纹爆炸裂纹裂纹相互作用

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基于光/储电源的配电网优化运行策略

电器工业 2025年第1期 15-18页

作者：王天阔王迪扬黄佳李昕然徐梓鸣周小萱华电电力科学研究院有限公司北方工业大学储能科学与工程学院华北电力大学(保定)

大规模分布电源接入到配电网中,引起了配电网电压越界、潮流反转等问题。同时,分布式光/储电源在改善配电网电能质量、降低网络运行损耗、提高供用可靠性等方面的优势越发明显。对此,本文提出基于光/储电源的配电网优化运行模型,以配电... 详细信息

大规模分布电源接入到配电网中,引起了配电网电压越界、潮流反转等问题。同时,分布式光/储电源在改善配电网电能质量、降低网络运行损耗、提高供用可靠性等方面的优势越发明显。对此,本文提出基于光/储电源的配电网优化运行模型,以配电网网损最小为目标,配电网安全稳定运行为约束,光储电源输出为决策变量;通过将该非线性非凸优化模型转化为凸优化模型,并采用Cplex求解器求解;最后,根据典型配电系统验证所提光/储电源参与配电网优化运行策略的有效性。

关键词：分布式光伏配电网无功优化差分进化算法

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唯物史观视阈下“理性工具化”问题探析

北京科技大学学报（社会科学版） 2025年第1期41卷 111-119页

作者：张新朋刘利天津师范大学马克思主义学院天津300387 北方工业大学马克思主义学院北京100144

“理性工具化”问题是霍克海默为西方理性传统的“消蚀”提出的应对之道,进而重建理性权威的入手点。从“理性工具化”到“工具理性”,经历了施密特翻译和哈贝马斯阐释创造的过程。霍克海默对“理性工具化”问题的诊断在于片面化的启蒙... 详细信息

“理性工具化”问题是霍克海默为西方理性传统的“消蚀”提出的应对之道,进而重建理性权威的入手点。从“理性工具化”到“工具理性”,经历了施密特翻译和哈贝马斯阐释创造的过程。霍克海默对“理性工具化”问题的诊断在于片面化的启蒙精神,抽象了理性的丰富性,仅仅保存了被工具化的理性的启蒙。在唯物史观视阈下,解决“理性之蚀”的思路无非是以“社会批判”超越“理性批判”,但“社会批判”毕竟无法代劳实际的社会变革。在社会主义市场经济条件下,解决“理性工具化”问题的正确方式,在于合理利用理性,进而解决资本治理难题,走出资本治理困境,开拓出新的发展方式和生活方式。

关键词：霍克海默理性工具化唯物史观资本治理

人工智能赋能高等教育评价改革的动因、内涵及路径

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黑龙江高教研究 2025年第2期 133-139页

作者：吴中元天津工业大学

在运用“目标达成说”、应答模式和“第四代教育评价理论”等评价理论对人工智能赋能高等教育评价改革动因进行分析基础上，明晰了人工智能赋能高等教育评价改革内涵。随着人工智能技术发展，其教育属性、技术属性和社会属性高度融合的... 详细信息

在运用“目标达成说”、应答模式和“第四代教育评价理论”等评价理论对人工智能赋能高等教育评价改革动因进行分析基础上，明晰了人工智能赋能高等教育评价改革内涵。随着人工智能技术发展，其教育属性、技术属性和社会属性高度融合的特征，正成为高等教育评价改革驱动力。通过对人工智能赋能高等教育评价改革问题分析，应用人工智能技术构建多元综合评价体系、个性化评价与学习支持体系、高效评价与管理体系、伦理与隐私保护体系和持续优化与反馈体系，强调试点与示范推广，为保障高等教育评价科学性、公平性、透明性与持续性，提升高等教育质量与增值提供路径。

关键词：人工智能高等教育评价动因内涵路径

基于聚类分析的土壤重金属分体式LIBS检测方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2506-2513页

作者：关丛荣梁帅陈吉文王占扩北方工业大学北京100144

土壤是人类赖以生存的物质基础,它的特性与人们的生产生活密切相关,传统土壤重金属检测方法如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法分析能力较弱且价格昂贵,因此亟需一种开发低成本易操作的土壤多种元素同时定量分析方法。激光诱导... 详细信息

土壤是人类赖以生存的物质基础,它的特性与人们的生产生活密切相关,传统土壤重金属检测方法如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法分析能力较弱且价格昂贵,因此亟需一种开发低成本易操作的土壤多种元素同时定量分析方法。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术因其分析快速、多元素同时分析等优点被广泛关注,但由于其体积较大不便于携带并且大多应用于实验室分析,为了满足现场检测的需求,研制了一台分体式现场LIBS检测仪,其设计是将仪器分为探测头和机箱两部分并通过包塑管进行连接,采用微型二极管泵浦激光器,脉冲能量可达100mJ,波长1064nm,重复频率为1~10Hz;此外采用多通道高分辨率光谱仪,提高LIBS的分析性能;为了减小辐射背景干扰,利用FPGA实现μs级延迟时间功能。对其应用在11种土壤获取光谱数据,实验设置脉冲能量为100mJ,延迟时间设为1μs,积分时间2ms,每个样品采集10个不同位置的光谱,每个位置测量20次,共采集200个光谱数据,为减少噪声干扰,对每个样品的光谱数据进行均值预处理后再进行Beads算法基线校正,利用PCA主成分分析得到贡献率最大的3个主成分分量,再通过Kmeans++算法对不同地区不同类型的11种土壤进行聚类分析,将相同类别的土壤代入偏最小二乘(PLSR)算法,每个元素选取两个特征谱线以及上下各10个点来增强光谱信息,选择一种样品作为预测对Cu、Cr、Ni、Co、Cd五种土壤重金属元素进行定量分析。结果表明,与未进行聚类分析相比,此方法可明显提高元素的拟合相关系数,五种重金属元素的相关系数分别从0.953、0.992、0.989、0.982、0.99提高至0.999、0.998、0.9995、0.9965、0.993,相关系数均达到0.99及以上满足LIBS线性分析要求,其预测结果与实际含量之间的平均相对误差分别从83.45%、16.03%、22.94%、43.91%、125.768%提高至1.14%、0.99%、0.895%、1.879%、1.862%,可以发现经过聚类分析后,其预测误差大大降低,均在5%以内,具有较好的分析性能,五种元素的相关系数和预测误差相比于直接进行PLSR方法均有提升。PCA与Kmeans++结合的方法能够更准确的进行聚类,在降维后进行聚类可以减少噪声和冗余信息的影响,加快计算速度,减少异常点对聚类效果的影响提高鲁棒性。

关键词：土壤聚类分析偏最小二乘法激光诱导击穿光谱