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基于临界超标样本扩充的数据驱动短路电流超标精准校验方法

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电网技术 2024年第6期48卷 2564-2573,I0086页

作者：黄梓欣汪涛徐昂吴宇奇林湘宁魏繁荣李正天强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

短路电流超标校验中,针对现有技术在临界超标场景下存在计算精度不足、易误判的缺陷,提出一种基于临界超标样本扩充的数据驱动短路电流超标精准校验方法。首先,在短路电流领域首次采用生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN... 详细信息

短路电流超标校验中,针对现有技术在临界超标场景下存在计算精度不足、易误判的缺陷,提出一种基于临界超标样本扩充的数据驱动短路电流超标精准校验方法。首先,在短路电流领域首次采用生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)产生与蒙特卡洛模拟具有相同效力的大量样本,再筛选其中的临界超标样本;其次,设计了一种临界超标占比高、非临界超标占比低的新型样本构成方式,据此融合GAN生成临界超标样本与蒙特卡洛仿真样本以形成数据驱动样本集;继而,采用数据驱动的代表性回归算法LightGBM开展短路电流超标校验;最后,仿真结果表明所提方法能有效提高短路电流超标的校验准确度,相比其他物理计算方法和数据驱动方法具有更高效率和计算精度,以及更快的计算速度。

关键词：短路电流超标校验临界超标样本扩充生成对抗网络数据驱动 LightGBM

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柔性压阻应变传感技术在结构健康监测领域的研究进展

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 242-261页

作者：翁顺张之越高珂朱宏平华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学国家数字建造技术创新中心湖北武汉430074

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并... 详细信息

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并总结了3种典型压阻传感原理的传感机制、传感器结构设计和制备方法以及在结构健康监测中的应用等三方面的研究现状。通过探讨材料选择、导电网络优化设计对传感性能调控的影响,发现采用复合导电填料和微观结构设计能一定程度提高传感性能;现阶段制造高性能且适应工程环境的柔性压阻应变传感器面临长期使用过程的性能下降、工程环境下的稳定性、监测系统集成维护等挑战;对于柔性压阻传感器的选择策略,建议选择碳系导电材料,选择不同主导的导电效应来满足对不同应变监测的需求;同时,展望了柔性压阻应变传感器在建筑结构智慧运维中的发展趋势。

关键词：结构健康监测应变感知柔性压阻传感器纳米复合材料

高重复频率、高功率高次谐波极紫外光源进展及应用

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中国激光 2024年第7期51卷 3-21页

作者：魏子娟高熙泽孟翔宇李政言张庆斌兰鹏飞陆培祥华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 华中科技大学物理学院湖北武汉430074 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 湖北光谷实验室湖北武汉430074

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在... 详细信息

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域中具有广泛应用。然而,受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光的平均功率和高次谐波传播过程中的转换效率,目前高次谐波极紫外光源的平均功率亟待提高。介绍了高重复频率、高平均功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重复频率、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的研究进展,之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上,介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。

关键词：非线性光学高次谐波极紫外光源飞秒激光器极紫外成像检测

基于双电容器耦合和线性补偿的高稳定度平顶脉冲强磁场调控系统分析与设计

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电工技术学报 2024年第2期39卷 303-312页

作者：张绍哲魏文琦樊俊显谢剑峰韩小涛华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心武汉430074 强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉430074

平顶脉冲磁场具备脉冲磁场强度高和稳态磁场稳定度高的双重优势,是现代物理科学研究的重要工具。为满足脉冲场核磁共振、I-V测量等科学实验对平顶脉冲磁场高稳定度的需求,该文提出基于双电容器回路耦合放电和线性补偿的平顶磁场调控方... 详细信息

平顶脉冲磁场具备脉冲磁场强度高和稳态磁场稳定度高的双重优势,是现代物理科学研究的重要工具。为满足脉冲场核磁共振、I-V测量等科学实验对平顶脉冲磁场高稳定度的需求,该文提出基于双电容器回路耦合放电和线性补偿的平顶磁场调控方案。为此,理论分析双电容器回路耦合放电过程,建立配置主/辅回路电容电压和放电时序的优化方法,基于IGBT有源区的流控特性,设计线性调节补偿回路和前馈反馈相结合的控制器,研制与主磁体解耦的1 T补偿磁体,对双电容器回路耦合放电产生的背景磁场进行高精度调控,最终实现了强度为45.2 T、持续时间为8 ms以及稳定度为0.02%的平顶脉冲磁场,满足相关固态核磁共振等科学实验需求。

关键词：平顶脉冲磁场双电容器耦合磁场补偿线性调控高稳定度

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二代高温超导带材失超特性研究

电工技术学报 2024年第1期39卷 110-120,153页

作者：杨志星任丽徐颖段璞李鑫强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉430074

高温超导带材失超会降低其通流能力,从而影响高温超导装置的运行稳定性。目前,高温超导带材失超仿真模型多为二维计算模型,无法准确模拟其失超过程中的电磁热行为。该文采用有限元方法对二代高温超导带材失超特性进行多物理场耦合分析... 详细信息

高温超导带材失超会降低其通流能力,从而影响高温超导装置的运行稳定性。目前,高温超导带材失超仿真模型多为二维计算模型,无法准确模拟其失超过程中的电磁热行为。该文采用有限元方法对二代高温超导带材失超特性进行多物理场耦合分析。在三维直角坐标系下,以磁场强度矢量为求解变量,建立了二代高温超导带材失超演化电磁热仿真模型,研究了二代高温超导带材长度方向与宽度方向在不同热扰动工况下的电磁热特性及其演化过程,分析了高温超导带材过电流失超过程中的各层分流状况与超导层电阻率变化行为,区分了不同类型的过电流失超行为,并提出了高温超导带材过电流冲击失超的电阻率判据。

关键词：二代高温超导带材失超特性有限元电磁热耦合

面向新型电力系统的时序生产模拟应用与求解技术综述

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电力系统自动化 2024年第6期48卷 170-184页

作者：魏利屾艾小猛方家琨朱邦显文劲宇强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

在建设新型电力系统背景下,时序生产模拟技术依托电网数字化转型赋能,成为了新型电力系统运行评估与规划决策的重要工具。文中总结了国内外对于时序生产模拟相关问题的研究成果,以及时序生产模拟在新型电力系统中的应用与求解技术。首先... 详细信息

在建设新型电力系统背景下,时序生产模拟技术依托电网数字化转型赋能,成为了新型电力系统运行评估与规划决策的重要工具。文中总结了国内外对于时序生产模拟相关问题的研究成果,以及时序生产模拟在新型电力系统中的应用与求解技术。首先,介绍了时序生产模拟的结构及特点,从电力电量平衡测算、“双碳”措施量化分析、未来电网形态与演化路径等方面综述了时序生产模拟的应用场景。然后,根据现有时序生产模拟求解技术特点将其分类介绍,并讨论了不同求解技术的局限性。最后,对新型电力系统时序生产模拟研究进行了展望。

关键词：时序生产模拟新型电力系统数字化转型应用场景求解技术

高重频、高功率高次谐波极紫外光源进展及应用

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中国激光 2024年

作者：魏子娟高熙泽孟翔宇李政言张庆斌兰鹏飞陆培祥华中科技大学物理学院湖北光谷实验室华中科技大学武汉光电国家研究中心华中科技大学光学与电子信息学院

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段光源，具有指向性好，时空相干、亮度高等优点。高次谐波不仅是在阿秒时间尺度研究电子动力学的基础，其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源，在集成电路... 详细信息

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段光源，具有指向性好，时空相干、亮度高等优点。高次谐波不仅是在阿秒时间尺度研究电子动力学的基础，其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源，在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域具有广泛应用。然而，受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光平均功率和高次谐波过程转换效率的制约，目前高次谐波极紫外光源平均功率亟待提高。本文介绍了高重频、高功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重频、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的进展，之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上，本文介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。

关键词：高次谐波极紫外光源飞秒激光器极紫外成像检测

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结构约束型可编程柔性跃变结构蒙皮设计

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第6期54卷 81-89页

作者：柯星星柴治平雍昊臣丁汉吴志刚华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

可编程柔性蒙皮在软体机器人、柔性电子和柔顺机构等领域具有重要的应用价值.然而,现有许多基于跃变结构蒙皮往往在进行力学阈值和工作行程设计时,存在阈值和行程耦合且设计参数空间有限等问题,限制了其在前述各个领域灵活应用.通过将... 详细信息

可编程柔性蒙皮在软体机器人、柔性电子和柔顺机构等领域具有重要的应用价值.然而,现有许多基于跃变结构蒙皮往往在进行力学阈值和工作行程设计时,存在阈值和行程耦合且设计参数空间有限等问题,限制了其在前述各个领域灵活应用.通过将约束结构引入跃变结构,本文提出了一种力学阈值和工作行程可同时编程的柔性结构蒙皮设计方法.首先,通过系统地表征基本跃变结构的力学阈值和工作行程与关键结构参数的关系,本文拟合了力学阈值和工作行程与结构参数的数学关系;进一步地,通过引入约束结构对其工作行程进行约束,建立了该约束结构的结构参数和工作行程的数学映射;最后,基于所提出的结构约束型可编程柔性跃变结构蒙皮,实现了在力学阈值几乎不变的条件下对蒙皮工作行程的精确调控,并验证了该方案对多级梯度行为调控的可行性.简而言之,本文所提出的方法极大简化了柔性蒙皮力学阈值和工作行程协同设计,拓宽了其设计参数空间,并使得跃变过程更加平顺,有助于实现柔性蒙皮在软体机器人、柔性电子等领域广泛灵活的应用.

关键词：柔顺机构力学柔性蒙皮软体机器人

超广角长出瞳距共聚焦眼底成像系统光学设计(特邀)

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红外与激光工程 2024年第10期 72-80页

作者：何思琦樊润东陈智昊莫言马冬林华中科技大学光学与电子信息学院华中科技大学物理学院深圳华中科技大学研究院

眼底检查能有效筛查糖尿病、高血压等全身性疾病引发的眼底病变，是一种常规性检查。然而，当前的角膜接触式超广角高分辨率视网膜成像设备通常难以兼顾长工作距和免散瞳的功能，给患者造成了不适，也增加了检查难度。针对眼科检查中视... 详细信息

眼底检查能有效筛查糖尿病、高血压等全身性疾病引发的眼底病变，是一种常规性检查。然而，当前的角膜接触式超广角高分辨率视网膜成像设备通常难以兼顾长工作距和免散瞳的功能，给患者造成了不适，也增加了检查难度。针对眼科检查中视网膜广域成像的需求，基于共聚焦激光扫描眼底成像技术，设计了一种超广角长出瞳距免散瞳的眼底成像光学系统。系统采用透射式结构，综合考虑长出瞳距和免散瞳的要求，实现了110°超广角成像。系统具备12 mm出瞳距，瞳孔处光束尺寸小于2 mm，并内置视度补偿镜组，可对-15～+15 D的屈光度人眼进行有效补偿。设计结果表明：系统的眼底物方分辨率为7.5μm，具备优良的成像质量，成像范围与工作距离满足了实际使用需求。该研究为超广角共聚焦眼底成像光学系统的设计提供了有益参考，对于提高眼底成像质量和临床诊断准确性具有一定意义。

关键词：光学设计眼底成像共聚焦激光扫描超广角