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精准对接专业、立足产教融合的大学物理教学探索与实践

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物理与工程 2024年

作者：许静平谢双媛樊维佳张志华同济大学物理科学与工程学院

发展新质生产力促进了大学物理课程的改革。根据2023年8月教育部《理工科类大学物理课程教学基本要求》中“专业衔接,即针对不同专业方向,有针对性地组织专题模块进行教学”的要求,我们面向我校信息类和土木工程类学生分别设立了“大学... 详细信息

发展新质生产力促进了大学物理课程的改革。根据2023年8月教育部《理工科类大学物理课程教学基本要求》中“专业衔接,即针对不同专业方向,有针对性地组织专题模块进行教学”的要求,我们面向我校信息类和土木工程类学生分别设立了“大学物理(精)Ⅰ”和“大学物理(精)Ⅱ”两门课程。针对这两个大类的学科特点,我们各有侧重,与对应学院充分沟通,设立了满足两个大类人才培养目标的教学内容和教学案例。同时,注重产教融合,主动考察企业,建立产学研对接,充分接触了企业需求、了解企业自动化现状,结合大学物理教学,能给学生带来企业技术改造的第一手资料,拓宽了学生视野、增强了学生的科创精神。所有这些举措,都能在提高学生科学素养的情况下,促进未来新质生产力的发展。

关键词：专业衔接产教融合新质生产力

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基于相位成像的番茄果实糖度检测

中国激光 2024年第3期51卷 96-104页

作者：徐一新戴海宸张月于陆新徐媛媛季颖江苏大学物理与电子工程学院江苏镇江212013

果蔬品质检测在其生长、储存各环节都具有重要意义,同时也是栽培、保存方案制订的依据。针对果蔬种植过程中对样本全域生理信息定量实时获取的需求以及现有检测技术的不足,本文从宏观生长的微观物质基础和相位成像机理出发,以番茄果实... 详细信息

果蔬品质检测在其生长、储存各环节都具有重要意义,同时也是栽培、保存方案制订的依据。针对果蔬种植过程中对样本全域生理信息定量实时获取的需求以及现有检测技术的不足,本文从宏观生长的微观物质基础和相位成像机理出发,以番茄果实糖度检测为例,提出了一种果蔬生理信息的相位检测方法,基于细胞相位图像提取两个相位参量并联合宏观糖度值构建数据立方体对番茄糖度分布进行了表征。该方法可根据需要对任意局部区域进行采样检测,无须对细胞样本进行预处理,只需要采集任意角度下的一幅相位图即可,具有数据量小、计算简便的优势,整个分析过程只需要0.5 s左右。与现有成熟检测方法的对照实验表明,细胞相位参量与糖度值表现出了明显的正相关性,且对局部糖度差异敏感。所提方法与高光谱成像检测结果具有良好的一致性。该相位检测表征方法操作简便,运算速度快,可为番茄糖度乃至其他果蔬的多种生理特性快速检测提供参考。

关键词：生物光学番茄果实糖度品质检测相位成像相位参量

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钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响

光学学报 2024年第11期44卷 224-231页

作者：张明富张爽爽周芳单馨雨黄勇刚吉首大学物理与机电工程学院湖南吉首416000

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明,随着壳内介电常数增加,钠纳米壳表面等离激元共振模式红移,低能量模式振幅减小,高能量模式振幅增... 详细信息

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明,随着壳内介电常数增加,钠纳米壳表面等离激元共振模式红移,低能量模式振幅减小,高能量模式振幅增大。随着壳外介电常数增加,低能量模式红移,振幅增大,而高能量模式则没有明显变化。相比于壳外介质,壳内介质对高能量模式的影响更大,对低能量模式的影响更小。这些结果对研究钠纳米球壳吸收特性具有重要指导意义。

关键词：表面光学表面等离激元纳米球壳介电环境量子效应

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手性介质-金属核壳结构及其壳层厚度对光力的影响

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光学学报 2024年第13期44卷 206-212页

作者：周芳张明富程晓迪郑雅君王小云黄勇刚吉首大学物理与机电工程学院湖南吉首416000

基于手性介质与银的等离激元共振效应,利用手性介质-银核壳结构,采用线偏振光,应用麦克斯韦应力张量法模拟计算了该结构的光响应及光力特性,特别考虑了银壳层厚度及手性参数对其散射光谱和光力的影响。研究表明,与纯手性球相比,银包覆... 详细信息

基于手性介质与银的等离激元共振效应,利用手性介质-银核壳结构,采用线偏振光,应用麦克斯韦应力张量法模拟计算了该结构的光响应及光力特性,特别考虑了银壳层厚度及手性参数对其散射光谱和光力的影响。研究表明,与纯手性球相比,银包覆手性球能够增强手性球的光学响应,调节其共振峰的位置。随着银壳厚度的增加,散射光谱共振峰及其对应模式处光力蓝移,共振峰的半峰全宽变宽,光扭矩迅速减小,当壳层厚度增加到一定程度时,核壳结构的光学性质与纯银球一致。当手性参数不同时,银包覆层对手性球的光响应与光力调节效果不同,但银壳厚度较薄时银包覆手性球能有效增强光力,银壳厚度较厚时银包覆手性球表现出与纯银球一样的光学性质。

关键词：壳层厚度手性介质核壳结构光力

热处理和泡沫铁对A356-SiC_(p)/Fe干滑动摩擦学性能的影响

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功能材料 2024年第3期55卷 3035-3041,3101页

作者：黎若芸何国球刘晓山刘胤孚周志强廖逸平同济大学材料科学与工程学院上海201800

采用真空辅助熔渗工艺制备泡沫铁骨架作为增强SiC_(p)/A359复合材料A359-SiC_(p)/Fe,对比进行泡沫铁增强前后和T6热处理前后,两种材料的显微硬度和高温磨损性能,明确泡沫铁和T6热处理对A359-SiC_(p)/Fe复合材料高温磨损性能增强的效果,... 详细信息

采用真空辅助熔渗工艺制备泡沫铁骨架作为增强SiC_(p)/A359复合材料A359-SiC_(p)/Fe,对比进行泡沫铁增强前后和T6热处理前后,两种材料的显微硬度和高温磨损性能,明确泡沫铁和T6热处理对A359-SiC_(p)/Fe复合材料高温磨损性能增强的效果,并结合使用SEM与EDS对表面磨损形貌、磨屑形貌的观察表征,以探究该材料在不同温度下的高温磨损机理。结果表示,使用真空辅助熔渗工艺制备A359-SiC_(p)/Fe, Al-Fe界面结合良好,不仅形成了机械结合,还形成了化学冶金结合(靠近铝基体界面的相为Al_(12)Fe_(5)Si_(3);靠近泡沫铁基体处为Fe_(2)Al_(5)相;远离泡沫铁组织,呈游离状态的合金相为Al_(4)FeSi)。A359-SiC_(p)/Fe在300~500℃的磨损量仅为未增强合金的25%~75%,有效将高温环境下的使用温度提升50~100℃以上。T6热处理能够明显提高Al基体的硬度以及Al-Fe界面的冶金结合程度,且在300~500℃时效果更明显,有效提高材料的高温耐磨性能。材料的磨削形式受温度影响,100℃时为磨粒磨损,摩擦温度到达350℃时表面出现分层和剥落,500℃时,开始粘着磨损。

关键词： A356-SiC_(p)/Fe SiC_(p)/A359 T6热处理摩擦温度磨损机制

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人工智能驱动的复杂系统研究前沿

电子科技大学学报 2024年第3期53卷 455-461页

作者：丁璟韬徐丰力孙浩严钢胡延庆李勇周涛清华大学电子工程系北京100084 中国人民大学高瓴人工智能学院北京100872 同济大学物理科学与工程学院上海200092 同济大学上海自主智能无人系统科学中心上海200092 南方科技大学统计与数据科学系深圳518055 电子科技大学计算机科学与工程学院成都611731

作为一个研究对象涵盖基本物质、生命体和社会的跨学科研究领域,复杂系统的研究有助于增进对自然和社会现象的理解和预测,在解决人类面临的复杂问题中具有重要价值。这一领域的早期研究积累了海量的各类真实复杂系统数据,在此基础上发... 详细信息

作为一个研究对象涵盖基本物质、生命体和社会的跨学科研究领域,复杂系统的研究有助于增进对自然和社会现象的理解和预测,在解决人类面临的复杂问题中具有重要价值。这一领域的早期研究积累了海量的各类真实复杂系统数据,在此基础上发展数据密集型、人工智能方法驱动的复杂性科学研究新范式,将为复杂系统的描述、预测与知识发现提供一条全新的路径。该文对人工智能驱动的复杂系统研究进行前瞻性的综述,探讨人工智能助力下的复杂系统研究发展前沿,并分析基于人工智能方法的领域代表性工作,最后讨论复杂系统视角下人工智能理论及技术的潜在发展方向。

关键词：复杂系统人工智能机器学习数据科学

面向城轨云平台边界安全防护的动态信任管理方法

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 157-165,F0002页

作者：张雷徐倩何积丰曾小清宁正同济大学交通运输工程学院上海201804 同济大学上海自主智能无人系统科学中心上海201810

针对城轨云平台边界数量多、边界安全防护薄弱的问题,分析了城轨云与工业控制网络协同交互过程,提出了一种面向城轨云平台边界安全防护的动态信任管理方法,包括异常行为识别、信任评估、信任更新、基于信任值的动态访问控制。根据城轨... 详细信息

针对城轨云平台边界数量多、边界安全防护薄弱的问题,分析了城轨云与工业控制网络协同交互过程,提出了一种面向城轨云平台边界安全防护的动态信任管理方法,包括异常行为识别、信任评估、信任更新、基于信任值的动态访问控制。根据城轨云的综合监控系统网络拓扑,分析了未经授权控制指令、违规控制指令、干扰正常控制指令三类异常行为。结果表明,所提出的动态信任管理方法能够有效抵御恶意节点发起的异常行为;对于不同节点、不同异常行为的信任值变化不同;符合“缓升快降”的规则,能够保障城轨云平台细粒度的边界安全防护。

关键词：信任管理城轨云边界安全防护异常控制指令

V型三能级金刚石氮空位色心电磁诱导透明体系中孤子的存取

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物理学报 2024年第10期73卷 307-314页

作者：谭聪王登龙董耀勇丁建文湘潭大学物理与光电工程学院湘潭411105 广东工业大学机电工程学院广州510006

本文先构建一束弱探测场和一束强控制场所形成的V型三能级金刚石氮空位(NV)色心电磁诱导透明(EIT)模型,随后研究探测场在体系的线性吸收和非线性传播特性.结果表明,一旦开启强控制场,体系就会呈现出EIT窗口,且透明窗口的宽度随着控制场... 详细信息

本文先构建一束弱探测场和一束强控制场所形成的V型三能级金刚石氮空位(NV)色心电磁诱导透明(EIT)模型,随后研究探测场在体系的线性吸收和非线性传播特性.结果表明,一旦开启强控制场,体系就会呈现出EIT窗口,且透明窗口的宽度随着控制场磁感应强度的增加而变宽.在非线性情况下,探测场能形成稳定传播的孤子,且可通过开启和关闭控制场的磁场实现孤子的存储和读取,可以有效地克服冷原子介质和量子点介质孤子存取的缺陷.值得一提的是,体系所存取孤子的振幅还可以通过控制场的磁感应强度来进行调节.

关键词：金刚石氮空位色心孤子的存储与读取电磁诱导透明

基于高频振荡的变流器杂散电感多参数提取方法

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高电压技术 2024年第2期50卷 775-783页

作者：肖云鹏向大为李豪郑燕赵宁同济大学电子与信息工程学院上海201804 上海电力大学电气工程学院上海200090

针对变流器不同位置杂散电感准确获取困难的问题,提出一种基于LC高频振荡原理的杂散电感多参数提取方法,充分利用变流器自身结构,通过3个现场实验主动构建不同的谐振电路,并根据它们的振荡频率计算变流器不同位置的杂散电感。首先阐述... 详细信息

针对变流器不同位置杂散电感准确获取困难的问题,提出一种基于LC高频振荡原理的杂散电感多参数提取方法,充分利用变流器自身结构,通过3个现场实验主动构建不同的谐振电路,并根据它们的振荡频率计算变流器不同位置的杂散电感。首先阐述了高频振荡法的基本原理,建立了不同谐振实验的等值电路模型。然后,以1700 V/450 A IGBT变流器系统为例,通过仿真与实验进行了可行性与有效性验证。最后,通过实验与传统双脉冲法进行了对比分析。研究表明:所提出的方法可有效提取变流器内不同位置的杂散电感参数,与双脉冲法提取开关杂散电感结果基本一致,精度可达纳亨级。

关键词：变流器杂散电感高频振荡 LC谐振电力电子开关暂态双脉冲法