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铌酸锂晶体超精密加工技术研究进展

金刚石与磨料磨具工程 2024年

作者：田业冰魏成伟宋晓梅钱乘山东理工大学机械工程学院山东理工大学计划财务处山东理工大学机械工程学院

铌酸锂(LiNbO3)晶体光电特性优异，是制造光学调制器、频率倍增器、滤波器等光电子器件的首选材料，在5G无线通讯、微纳/集成光子学和人工智能等前沿领域具有巨大应用价值。然而，铌酸锂晶体硬度低、脆性大、各向异性强，大尺寸高品质... 详细信息

铌酸锂(LiNbO3)晶体光电特性优异，是制造光学调制器、频率倍增器、滤波器等光电子器件的首选材料，在5G无线通讯、微纳/集成光子学和人工智能等前沿领域具有巨大应用价值。然而，铌酸锂晶体硬度低、脆性大、各向异性强，大尺寸高品质晶体的制备方法及其高效高质低/无损伤的超精密加工技术是实现铌酸锂晶体器件广泛应用的重要瓶颈。本文中主要介绍超精密加工铌酸锂晶体的表面/亚表面损伤产生机理与演变规律，以及减薄、研磨、抛光、超构表面制备等方面的研究进展。分析铌酸锂加工过程易出现划痕、裂纹和磨料嵌入的原因，以及目前常用铌酸锂晶体超精密加工方法的特点及局限性，提出未来实现大尺寸铌酸锂高效率高表面质量加工的新技术。研究表明，离子切片和磨削是实现铌酸锂晶体减薄的两种有效技术，研磨和化学机械抛光是常用的铌酸锂晶体表面超精密加工技术，刻蚀、激光烧蚀、聚焦离子束等技术是制备高质量铌酸锂超构表面的微纳加工技术。同时，高剪低压磨削、磁性剪切增稠抛光等新技术在实现铌酸锂晶体表面高效高质加工方面具有极大潜力，但铌酸锂晶体材料去除机理、弹-塑-脆加工临界条件和表面质量控制等问题还亟待系统研究，才能为铌酸锂晶体的超精密加工提供理论与技术指导。

关键词：铌酸锂超精密加工表面/亚表面损伤高剪低压磨削化学机械抛光磁性剪切增稠抛光

基于pix2pixHD图像修复的光伏电站秒级功率预测方法

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高电压技术 2024年第9期50卷 3894-3903页

作者：孟祥剑石欣羽张承慧张玉敏杨明山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266590 山东大学控制科学与工程学院济南250000 山东大学电气工程学院济南250000

云团遮挡导致地面辐照度发生瞬变是光伏电站出力剧烈波动的根本原因,为提高在云团遮挡情况下光伏功率预测的精度,提出一种基于pix2pix HD图像修复的光伏电站秒级功率预测方法。首先,依据光伏电站光伏组件的参数、内部光伏阵列的排列结... 详细信息

云团遮挡导致地面辐照度发生瞬变是光伏电站出力剧烈波动的根本原因,为提高在云团遮挡情况下光伏功率预测的精度,提出一种基于pix2pix HD图像修复的光伏电站秒级功率预测方法。首先,依据光伏电站光伏组件的参数、内部光伏阵列的排列结构和布局,推导光伏电站精细化模型;其次,深入挖掘逆变器集群输出的光伏功率数据特征,剖析光伏功率与辐照度的映射关系,构建能够描述云团形状、厚度和运动方向的虚拟云图用以表征云团遮挡(功率缺失)情况;随后,提出生成对抗网络的pix2pixHD图像修复算法对缺损的虚拟云图进行修复,融合最近5s的修复云图,提高对云团性质的精确表达;最后,依据光伏功率、辐照度、虚拟云图像素值三者之间的线性关系,实现高精度的光伏电站秒级功率预测;以山东某地市的实际光伏电站为例,仿真结果表明所提pix2pixHD图像修复的预测模型能够有效提高秒级光伏功率预测精度。

关键词：秒级光伏功率预测虚拟云图 pix2pix HD 图像修复云团遮挡深度学习

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感应电场对普鲁兰酶解玉米淀粉结构性能和体外消化的影响

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食品科学 2024年第15期45卷 186-193页

作者：魏海香高贤贤张莉李湘利梁宝东济宁学院生命科学与工程学院山东曲阜273155

以玉米淀粉为研究对象,探讨磁感应电场对普鲁兰酶水解淀粉结构性能和体外消化的影响。结果显示,经过酶解和感应电场的处理,改性后玉米淀粉颗粒出现大量孔洞,偏光十字模糊,结晶区1 047 cm-1/1 022 cm-1升高,1 022 cm-1/995 cm-1降低,相... 详细信息

以玉米淀粉为研究对象,探讨磁感应电场对普鲁兰酶水解淀粉结构性能和体外消化的影响。结果显示,经过酶解和感应电场的处理,改性后玉米淀粉颗粒出现大量孔洞,偏光十字模糊,结晶区1 047 cm-1/1 022 cm-1升高,1 022 cm-1/995 cm-1降低,相对结晶度随着感应电压的增加而增加。直链淀粉相对含量呈现先上升后下降的趋势,当感应电压为125 V时,直链淀粉相对含量高达98.61%。溶解度和膨胀度随着施加感应电压的增强先降低再增加,硬度和内聚力呈先增加后减少的趋势。原玉米淀粉和处理淀粉的黏性随剪切速率增加而迅速减少。储存模量和损耗模量与直链淀粉的含量有一定关系。当感应电压为125 V时抗性淀粉相对含量高达62.46%。体外消化水解率和血糖指数呈现先减少后增加的趋势。本研究可为感应电场在改性淀粉的生产和开发方面提供理论参考。

关键词：玉米淀粉普鲁兰酶感应电场结构性能体外消化

智能空间下面向动作序列生成的服务机器人指令解析方法

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机器人 2024年第1期46卷 1-15页

作者：崔永成田国会周昭旭蒋峥嵩山东大学控制科学与工程学院山东济南250061

服务机器人在执行家庭任务时存在任务分析困难、环境适应性差、人机交互不友好等问题。为了更加准确地理解用户意图,规划符合当前环境的服务步骤,研究了智能空间下面向序列生成的服务机器人指令智能解析方法,以加强机器人对于家庭环境... 详细信息

服务机器人在执行家庭任务时存在任务分析困难、环境适应性差、人机交互不友好等问题。为了更加准确地理解用户意图,规划符合当前环境的服务步骤,研究了智能空间下面向序列生成的服务机器人指令智能解析方法,以加强机器人对于家庭环境下服务任务的认知能力。首先,从指令关键词入手,提出了一个基于门控机制的意图识别模型,加强了机器人对用户指令的认知能力。然后,提出了一种以服务策略作为中间状态的序列文本生成机制,用于辅助生成机器人的动作序列。同时,结合机器人与环境的多模态感知,集成了一种基于智能空间本体交互的策略修正机制,以生成最符合当前环境的服务策略。最后,融合了基于领域与问题描述的任务规划模块,为机器人生成可执行的动作序列,从而提升服务任务的执行质量。实验结果表明,本文方法在保证交互友好的同时,能够准确理解复杂的用户指令,并最终生成机器人能执行的可靠动作序列。

关键词：智能空间指令解析意图理解动作序列生成服务机器人仿真系统

经柔性高压直流输电并网的海上风电送出线路拟功率和、差波形比较式纵联保护

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电力自动化设备 2024年第8期44卷 62-69页

作者：刘乃皓高厚磊徐彬彭放袁通山东大学电气工程学院山东济南250061

经柔性高压直流输电并网的海上风电送出线路在故障情况下呈现出的两端电流存在较大相角差等故障特性导致传统纵联保护面临不能正确动作的风险。根据电路中的拟功率定理,分别利用线路两端故障前后电压、电流瞬时值列写拟功率表达式,并对... 详细信息

经柔性高压直流输电并网的海上风电送出线路在故障情况下呈现出的两端电流存在较大相角差等故障特性导致传统纵联保护面临不能正确动作的风险。根据电路中的拟功率定理,分别利用线路两端故障前后电压、电流瞬时值列写拟功率表达式,并对两表达式进行求和与作差运算,得到拟功率和与拟功率差。分析表明,发生区内故障时,两者波形相似性高,波形接近完全重合;发生区外故障时,两者含有成分不同,相似性较差,据此形成拟功率和、差波形比较式纵联保护的保护判据。利用EMTP-RV软件搭建经柔性高压直流输电并网的海上风电场模型,对不同故障类型、过渡电阻、噪声、数据窗长、控制方式、同步误差进行仿真验证,理论分析与仿真结果表明所提保护方法具有较强的适应性。

关键词：海上风电场拟功率和拟功率差肯德尔相关系数相似性送出线路继电保护

基于EWT的分布式光储PCC功率波动自适应平抑方法

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 51-61页

作者：马万硕高厚磊张运驰刘震彭放山东大学电气工程学院山东济南250061

分布式光伏在交流侧公共连接点(point of common coupling,PCC)汇流的功率有较大的随机性与波动性,影响电网的稳定运行。为此,提出了基于经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的分布式光储PCC功率自适应平抑方法。首先,针对... 详细信息

分布式光伏在交流侧公共连接点(point of common coupling,PCC)汇流的功率有较大的随机性与波动性,影响电网的稳定运行。为此,提出了基于经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的分布式光储PCC功率自适应平抑方法。首先,针对混合储能(hybrid energy storage system,HESS)与分布式光伏接入PCC的典型场景,在分析EWT自适应处理波形的特点后,结合功率波动率与储能元件的响应特性,对PCC的光伏原始汇流功率进行EWT分解与优化修正,实现HESS的功率初级分配。之后为避免HESS的荷电状态(state of charge,SOC)频繁越限,提出了一种主动功率补偿的SOC控制策略,通过主动改变储能的参考信号使其SOC在安全范围内工作。结合实际数据的仿真验证表明,该平抑方法能够自适应地实现光伏出力的合理分解与功率分配,在延长储能使用寿命的同时有效满足并网功率波动的要求,为平抑光伏输出功率波动提供了新思路。

关键词：分布式光伏混合储能系统经验小波变换平抑功率波动荷电状态控制

基于多尺度-高效通道注意力网络的刀具故障诊断方法

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机械工程学报 2024年第6期60卷 82-90页

作者：狄子钧袁东风李东阳梁道君周晓天信苗苗曹凤雷腾飞山东大学信息科学与工程学院济南250100 山东大学控制科学与工程学院济南250061 齐鲁理工学院机电工程学院济南250200

目前,生产加工流程正向着智能化迈进,设备的故障诊断及预测性维护在保障企业生产效率,降低生产成本方面起着至关重要的作用。刀具作为数控机床的切削工具,其实时健康状态直接影响着机床的加工效率和产品质量。对刀具磨损状态的精准监测... 详细信息

目前,生产加工流程正向着智能化迈进,设备的故障诊断及预测性维护在保障企业生产效率,降低生产成本方面起着至关重要的作用。刀具作为数控机床的切削工具,其实时健康状态直接影响着机床的加工效率和产品质量。对刀具磨损状态的精准监测有助于避免因刀具失效导致的产品质量问题。基于此背景,研究一种基于深度学习的刀具故障诊断方法,将高效通道注意力应用到多尺度卷积神经网络中,提出基于多尺度-高效通道注意力网络的刀具故障诊断方法,利用通道特征学习将机床主轴不同方向的振动信号进行自适应的特征融合,从而提升刀具磨损状态诊断精度。此外,设计刀具磨损试验平台,用于采集符合实际生产的数据,在实际生产场景中验证所提算法的性能。试验结果表明,所提出方法较多尺度网络的刀具故障诊断准确率提高4.47%。

关键词：刀具故障诊断多尺度卷积神经网络高效通道注意力特征融合智能制造

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基于电池冷却用新型脉动热管性能的实验研究

化工学报 2024年第6期75卷 2222-2232页

作者：李新泽张双星杨洪海杜文静山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 东华大学环境科学与工程学院上海201600

提出一种电池冷却用C形脉动热管(pulsating heat pipe,PHP),具有较好的散热性和包裹特性。选择甲醇、丙酮、去离子水、乙醇和甲醇-丙酮混合物为PHP工质,实验研究了不同加热功率和充液率(filling rate,FR)工况下PHP的性能。结果表明,FR... 详细信息

提出一种电池冷却用C形脉动热管(pulsating heat pipe,PHP),具有较好的散热性和包裹特性。选择甲醇、丙酮、去离子水、乙醇和甲醇-丙酮混合物为PHP工质,实验研究了不同加热功率和充液率(filling rate,FR)工况下PHP的性能。结果表明,FR过高或过低均不利于C形PHP稳定运行,实际应用中需综合考虑热阻、传热极限等指标,选取合适的FR。实验研究范围内,C形PHP最佳FR在45%左右。综合考虑蒸发温度与热阻,甲醇-丙酮混合物C形PHP具备更好的性能,能够满足第二代Mirai电池冷却需求,可将其表面温度控制在84℃以下,允许的电池最大体积功率密度为6 kW/L。依据应用场合选择工质和布置方式后,PHP能保证受控对象的安全运行。相关结论为电池热控制系统设计提供了重要的参考和借鉴。

关键词：脉动热管传热热力学性质气液两相流相变

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碱金属离子对废玻璃砂浆碱骨料反应的影响

建筑材料学报 2024年第3期27卷 253-258页

作者：孙连方山东建筑大学土木工程学院山东济南250101

以废玻璃为骨料,NaOH和NaCl为碱金属离子来源,通过玻璃溶解及玻璃砂浆碱骨料反应(ASR),研究了碱金属离子对玻璃砂浆ASR的影响.结果表明:玻璃溶解速率随溶液中OH—浓度增加而升高,当OH—浓度为1.000 mol/L时达到峰值,随后降低;在NaOH环境... 详细信息

以废玻璃为骨料,NaOH和NaCl为碱金属离子来源,通过玻璃溶解及玻璃砂浆碱骨料反应(ASR),研究了碱金属离子对玻璃砂浆ASR的影响.结果表明:玻璃溶解速率随溶液中OH—浓度增加而升高,当OH—浓度为1.000 mol/L时达到峰值,随后降低;在NaOH环境中,ASR膨胀率随NaOH浓度升高而增加,膨胀速率随时间延长而递减;在NaCl环境中,膨胀主要发生在侵蚀初期;在NaOH与NaCl共存环境中,膨胀率与膨胀速率均明显增大,侵蚀后期膨胀速率增加显著;NaOH浓度的增加及NaCl的加入,均导致ASR凝胶钠硅比升高,增加了凝胶的吸水肿胀性,最终加剧膨胀.

关键词：废玻璃砂浆碱骨料反应碱金属离子微观结构