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数字图像相关法辅助的条纹投影轮廓术相位展开方法

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光学学报 2024年第14期44卷 126-134页

作者：骆志明周易非李睿蒋震宇华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

相位展开是相移条纹投影轮廓术中的关键技术之一。为了提高复杂形貌的测量能力和降低噪声的干扰,相位展开算法或处理策略变得日益复杂。本文引入立体数字图像相关(DIC)法,针对时间相移条纹投影轮廓术提出了一种简单有效的相位展开方法... 详细信息

相位展开是相移条纹投影轮廓术中的关键技术之一。为了提高复杂形貌的测量能力和降低噪声的干扰,相位展开算法或处理策略变得日益复杂。本文引入立体数字图像相关(DIC)法,针对时间相移条纹投影轮廓术提出了一种简单有效的相位展开方法。该方法在投影N步相移条纹图之后,额外投影一幅散斑图至待测物体表面。计算相位时,先用边缘检测算法确定被包裹的相位主值图中灰度跳变轮廓线,然后运用立体DIC法估算轮廓线上像素点的相位及其条纹级次。利用上述信息,可迅速地对轮廓线之间的相位主值连续分布区域进行相位展开。实验表明,该方法可以达到常规三频四步相移法的测量精度,并且对复杂的表面形貌和包含相位非连续分布的例子,表现出良好的适应性,无需人工干预,即能自动完成准确的相位展开。

关键词：条纹投影轮廓术时间相移法相位展开数字图像相关法

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扫描近场光学显微术的研究进展(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 233-246页

作者：陈宇昕李志远华南理工大学物理与光电学院广东广州510641

扫描近场光学显微镜(SNOM)因其具有可达10 nm量级的超高光学分辨率与光谱分析能力,为物理、化学、材料科学和生命科学等领域的若干重要前沿基础科学问题提供了强有力的高时空分辨的光学表征工具。本文聚焦高分辨SNOM技术近期的研究进展... 详细信息

扫描近场光学显微镜(SNOM)因其具有可达10 nm量级的超高光学分辨率与光谱分析能力,为物理、化学、材料科学和生命科学等领域的若干重要前沿基础科学问题提供了强有力的高时空分辨的光学表征工具。本文聚焦高分辨SNOM技术近期的研究进展,首先回顾了SNOM成像技术的基本原理和SNOM探针的发展历史。接着重点介绍了将SNOM成像技术应用于研究微纳尺度上光与原子、分子、二维材料、生物大分子、非线性结构等物质相互作用的时空细节,并阐述了所揭示的微纳尺度上光和物质相互作用的深层次物理、化学和生物学一系列新现象和新规律。最后针对SNOM技术未来的发展趋势,以及可重点关注及进一步研究的关键性科学问题进行了分析和展望。

关键词：扫描近场光学显微镜高时空分辨光谱分析光与物质相互作用

化能自养硫氧化细菌Halothiobacillus diazotrophicus低氧硫氧化特性及其机制

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微生物学报 2024年第11期 4358-4370页

作者：严洪珊林炜铁罗剑飞华南理工大学生物科学与工程学院

【目的】探究Halothiobacillus diazotrophicus LS2在不同氧浓度下的硫氧化特性，并揭示其低氧适应机制。【方法】通过离子色谱测定S2O32-和SO42-浓度，平板稀释涂布法跟踪测定菌体生长情况，转录组测序及生物信息学分析其差异表达基因... 详细信息

【目的】探究Halothiobacillus diazotrophicus LS2在不同氧浓度下的硫氧化特性，并揭示其低氧适应机制。【方法】通过离子色谱测定S2O32-和SO42-浓度，平板稀释涂布法跟踪测定菌体生长情况，转录组测序及生物信息学分析其差异表达基因及相关代谢通路。【结果】菌株LS2在氧含量0.2%-21%的条件下能够进行硫氧化代谢和生长，并且在氧含量高于1.6%的条件下维持较高的硫氧化活性。比较转录组学分析筛选出851个可能与低氧适应相关的差异表达基因，包括表达上调基因464个，表达下调基因387个，其中硫代硫酸盐硫转移酶（thiosulfate sulfurtransferase,TST）、硫氧化酶/还原酶（sulfuroxidase/reductase,SOR）、硫化物:醌氧化还原酶（sulfide:quinone oxidoreductase, SQR）上调表达，Sox酶系下调表达，菌株LS2低氧硫氧化代谢途径可能发生改变。低氧组菌株LS2上调表达cbb3型细胞色素c氧化酶，以增加O2与酶的结合效率，同时上调表达固氮酶基因nifDKH和Fix复合体基因fixA、fixB、fixC、fixX，利用N2、CO2为最终电子受体维持胞内氧化还原平衡。【结论】菌株LS2是一株在低氧环境中仍能维持较高硫氧化活性的硫氧化细菌，SQR、高氧亲和末端氧化酶及固氮酶对其适应低氧环境有重要作用，本研究对丰富低氧硫氧化代谢机制认识有积极意义，为优化含硫废水处理工艺提供一定理论基础。

关键词：低氧适应硫氧化细菌固氮酶末端氧化酶转录组分析

Sm掺杂量对Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)弛豫铁电体场诱应变温度稳定性的影响

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2900-2906页

作者：袁欢凌志远华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PMN-PT)弛豫铁电材料因场诱应变大且滞后小而成为制备微位移致动器的优选材料,然而场诱应变的温度依赖性阻碍了其进一步发展。针对这一问题,以两步氧化物固相反应法制备了不同Sm掺杂量的PMN-0.32P... 详细信息

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PMN-PT)弛豫铁电材料因场诱应变大且滞后小而成为制备微位移致动器的优选材料,然而场诱应变的温度依赖性阻碍了其进一步发展。针对这一问题,以两步氧化物固相反应法制备了不同Sm掺杂量的PMN-0.32PT陶瓷,研究了掺杂量对场诱应变温度稳定性的影响。结果表明,Sm^(3+)的掺入打破了晶格的长程有序,增大了微区化学成分的不均匀性,宏观上表现出强烈的介电频率色散,大量纳米畴及极性纳米区域的出现使样品展现出大场诱应变和高温度稳定性。受PMN弥散相变影响,温度低于-15℃场诱应变很小,高于-15℃场诱应变迅速增大。在1 kV/mm单向电场驱动下,x=0.040样品的径向场诱应变在-10~+50℃间高达4.2×10^(-4),变化率小于3.8%,滞后小于13.1%,展现出良好的应用前景。

关键词：弛豫铁电体铌镁酸铅-钛酸铅场诱应变温度稳定性钐掺杂

燃料包壳表面沉积层对气泡脱离直径与气泡脱离频率影响的实验研究

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核动力工程 2024年第4期45卷 118-126页

作者：蔡杰进胡致平邓日宁华南理工大学电力学院广州510640

燃料包壳在压水堆运行中会形成表面沉积,其对包壳沸腾传热行为的影响机理尚不清楚。为探究包壳表面沉积层对气泡脱离直径和气泡脱离频率的影响规律,本研究基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,采用包壳材料Zr-4合金为基板,对其进行逐层... 详细信息

燃料包壳在压水堆运行中会形成表面沉积,其对包壳沸腾传热行为的影响机理尚不清楚。为探究包壳表面沉积层对气泡脱离直径和气泡脱离频率的影响规律,本研究基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,采用包壳材料Zr-4合金为基板,对其进行逐层沉积得到不同厚度的SiO_(2)沉积层来模拟燃料包壳表面沉积。通过开展流动沸腾实验对气泡脱离直径和气泡脱离频率进行气泡动力学分析,关注其与壁面过热度的变化规律,并与现有预测模型进行对比。研究发现:相比没有SiO_(2)沉积层的表面,有SiO_(2)沉积层的表面气泡脱离直径和气泡脱离频率更大,同时壁面过热度的增高会引起气泡脱离直径变大并加快气泡脱离壁面,在相同条件下工质过冷度和雷诺数对于气泡脱离频率的影响比气泡脱离直径更大;提出了符合本实验所有工况条件下改进的气泡脱离直径预测公式,改进后的预测计算式预测值与实验值的误差小于30%。

关键词：流动沸腾实验表面沉积层气泡脱离直径气泡脱离频率

基于改进水波算法的复杂多人共站装配线平衡研究

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 129-143页

作者：张梅傅艳霞朱金辉邓率航华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510641 华南理工大学软件学院广东广州510006 华南理工大学大数据与智能机器人教育部重点实验室广东广州510006

针对实际装配环境中存在多人协同装配和共站的情况,研究了考虑工序复杂程度与工人能力差异的多人协作共站装配线平衡问题。首先,考虑到装配工序的复杂程度需指派不同规模和类型的工人组,建立了以最小化工作站数量和工人数量为目标函数... 详细信息

针对实际装配环境中存在多人协同装配和共站的情况,研究了考虑工序复杂程度与工人能力差异的多人协作共站装配线平衡问题。首先,考虑到装配工序的复杂程度需指派不同规模和类型的工人组,建立了以最小化工作站数量和工人数量为目标函数的多目标优化数学模型;在此基础上,提出一种改进的离散水波优化算法,对算子进行了离散化改造,并设计了基于拓扑排序的编码方案和启发式的解码方案,同时引入扰动个体和路径重连的搜索策略来增加解的多样性,进而提高解的质量;最后,通过求解两类测试用例,以线效率和平滑指数作为性能指标,验证了改进离散水波算法在求解复杂多人共站装配线平衡问题上的可行性与有效性,并将算法应用到动车装配线平衡优化中。

关键词：多人协作多人共站装配线平衡水波算法拓扑排序

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基于UCA的OAM-MIMO系统资源优化

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 19-24页

作者：林楚婷唐杰马若炎杨俊华南理工大学电子与信息学院广州510641

在基于均匀圆形阵列(UCA)的轨道角动量(OAM)结合多输入多输出(MIMO)系统中,UCA的设计影响着信道增益和系统性能。为进一步研究UCA的设计对OAM-MIMO系统能效方面的影响,将联合优化UCA的半径、天线数量和发射功率,在优化系统能效的同时尽... 详细信息

在基于均匀圆形阵列(UCA)的轨道角动量(OAM)结合多输入多输出(MIMO)系统中,UCA的设计影响着信道增益和系统性能。为进一步研究UCA的设计对OAM-MIMO系统能效方面的影响,将联合优化UCA的半径、天线数量和发射功率,在优化系统能效的同时尽可能地提高每路信道的通信质量。多个优化变量的耦合使优化问题为非凸函数,难以直接求解,因此,提出了一种分别将遗传算法和粒子群优化算法与凸优化方法结合的资源优化算法。仿真结果表明,所提出的资源优化算法与穷举算法结合凸优化方法的求解结果基本一致,可以有效地提高系统能效。

关键词：轨道角动量多输入多输出能效容量资源优化

碳纤维/六方氮化硼/三元乙丙橡胶复合材料导热性能及其数值模拟

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高分子材料科学与工程 2024年第7期40卷 85-93页

作者：刘泽宏蒋兴华郭建华华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 中山市华南理工大学现代产业技术研究院广东中山528400 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640

5G通讯、消费电子和新能源汽车领域的快速发展对导热材料的需求日益增长,高性能导热复合材料逐渐成为研究热点。由于导热硅胶垫片存在小分子硅油渗出和高温挥发的缺点,不适合用于高洁净度要求的应用场景。文中采用液体三元乙丙橡胶(EPDM... 详细信息

5G通讯、消费电子和新能源汽车领域的快速发展对导热材料的需求日益增长,高性能导热复合材料逐渐成为研究热点。由于导热硅胶垫片存在小分子硅油渗出和高温挥发的缺点,不适合用于高洁净度要求的应用场景。文中采用液体三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,以碳纤维(CF)和六方氮化硼(h-BN)为导热填料,制备了不渗油且无VOC排放的柔性导热复合材料,并采用有限元仿真模拟了不同体积比和体积分数的混合填料填充复合材料的导热行为,预测了复合材料的导热系数,并将导热系数的模拟值与实测值进行对比,二者误差在10%以内,吻合度较高。该研究为混合填料填充柔性导热复合材料的导热性能模拟和预测提供了新途径。

关键词：碳纤维六方氮化硼液体三元乙丙橡胶导热系数数值模拟

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三维有限元中奇异点源的简化分析方法

岩土力学 2024年第8期45卷 2483-2491页

作者：潘泓许嘉显骆冠勇彭斯格曹洪华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简... 详细信息

减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简化为点源。由于点源附近的水头梯度极大,是奇异点,有限元中通常要进行等效处理才能保证全局的精度。提出了以零体积点元模拟点源的方法,该方法基于修正井水位法,利用点源解析解及四面体渗流单元,推导了点元单元的显式解。使用该点元单元模拟井底,可以在不失全局精度的条件下用大网格对点源进行模拟,避免了迭代计算,极大提高了利用三维有限元模拟点源的效率。详细介绍了该点元显式解的推导过程,验证其计算精度,并探究出简化计算方法的适用范围。最后介绍了该方法在实际排水减压抗浮工程中的应用。

关键词：渗流有限元法井点奇异点单元