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基于块匹配三维滤波算法的长距离BOTDR系统研究

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中国激光 2024年第14期51卷 191-200页

作者：刘羽婷张建国白清姚志玺王璇王宇靳宝全太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024

长距离布里渊光时域反射仪(BOTDR)存在光信号衰减较大、信噪比较低的问题,致使待测光纤信号功率极弱处所测得的布里渊频移(BFS)波动幅度及噪声明显增大。采用块匹配三维滤波算法(BM3D)对BOTDR测量信号进行降噪以提升系统测量精度。阐述... 详细信息

长距离布里渊光时域反射仪(BOTDR)存在光信号衰减较大、信噪比较低的问题,致使待测光纤信号功率极弱处所测得的布里渊频移(BFS)波动幅度及噪声明显增大。采用块匹配三维滤波算法(BM3D)对BOTDR测量信号进行降噪以提升系统测量精度。阐述了BOTDR信号特征,分析了基于BM3D的BOTDR降噪原理,搭建了基于后向拉曼放大方法的长距离BOTDR系统,并在100 km传感光纤上进行了实验验证。研究结果证明,在20 m空间分辨率及100次累加平均次数下,BM3D算法降噪前后光纤全段BFS波动幅度由±15.761 MHz降至±2.276MHz,均方根误差(RMSE)由6.477 MHz降至1.028 MHz。同时,降噪后光纤全段BFS波动幅度分布平滑,有效抑制了信噪比较低处BFS波动的大幅增加,进一步证明了该算法的有效性。

关键词：光纤传感信噪比提升块匹配三维滤波算法布里渊光时域反射仪

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遗传算法精确调谐的双通道光子晶体滤波器

光学学报 2024年第11期44卷 196-204页

作者：王海燕张明达费宏明曹斌照刘欣杨毅彪太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024

针对多通道一维光子晶体滤波器不易精确调谐的问题,设计了一种以BaTiO_(3)材料为缺陷层的光子晶体双通道滤波器,通过分别改变两层BaTiO_(3)的外置电压来调节材料的折射率,从而实现双通道频率精确调谐,并引入遗传算法提高调谐效率。模拟... 详细信息

针对多通道一维光子晶体滤波器不易精确调谐的问题,设计了一种以BaTiO_(3)材料为缺陷层的光子晶体双通道滤波器,通过分别改变两层BaTiO_(3)的外置电压来调节材料的折射率,从而实现双通道频率精确调谐,并引入遗传算法提高调谐效率。模拟结果表明:遗传算法在保证透射峰的透射率大于78%的条件下,可以在400代左右的计算进程中给出符合滤波目标的调谐电压组合;利用传输矩阵计算得出的分布曲面与拟合调谐函数对遗传算法给出的电压数据进行验证,证明了遗传算法的准确性与高效性。所设计的滤波器也可通过调节空气层厚度,实现双通道在(S,L)、(E,C)和(C,L)等波段的跨越式调谐。遗传算法的引入使得所设计模型易于实现调谐程序的自动化,可为微纳米滤波器的设计与调谐应用提供一定的参考。

关键词：光学设计滤波器遗传算法精准调谐光子晶体传输矩阵

催化剂对煤热解焦油品质的调控及其表面积炭行为的分析

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煤炭学报 2024年第2期49卷 1067-1082页

作者：鲍卫仁王倩李挺田茜王旎晨闫伦靖王美君常丽萍太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024 山西能源学院山西晋中030600

以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热... 详细信息

以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热解挥发物的催化作用及其对热解产物分布和组成的影响,并对比分析了各类催化剂的优缺点。探讨不同催化剂物理化学性质的区别及其与催化性能之间的关系,结合煤及热解挥发物中C—C、C—H、C=C、—OH、C=O、C—O和—COOH等化学键的断键行为,揭示了不同催化剂的作用机制。在此基础上,针对催化过程中存在的焦油产率低及提质效果差的问题,提出了利用金属尤其是过渡金属改性催化剂活化热解体系中的内部小分子氢供体和外部固体/气体氢供体对重质组分裂解碎片原位供氢的方法,实现焦油产率的提高及焦油品质的改善。同时,针对催化剂易积炭失活问题,分析了积炭的物理化学性质和组成以及积炭形成的原因。从催化剂设计及热解反应体系出发,分析了多种有效抑制积炭的途径,如多级孔与金属活性位点的组合效应、双金属改性调控Brønsted和Lewis酸性位点的比例、酸碱双功能催化剂的开发以及引入H_(2)O、CH_(4)、C_(2)H_(6)和CH_(3)OH等富氢小分子调控挥发物组成等,以期为低阶煤催化热解技术的发展提供理论基础。

关键词：低阶煤热解挥发物催化裂解焦油提质

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基于cosRMC的同位素电池屏蔽计算研究

原子能科学技术 2024年第3期58卷 622-629页

作者：王益祺刘仕倡靳程建李锐孙宁延韩毅张显陈义学华北电力大学核科学与工程学院北京102206 中国辐射防护研究院山西太原030006 辐射安全与防护山西省重点实验室山西太原030006

热电式同位素电池系统作为一种新型能源系统,在深空、深海探测任务中有广泛应用。钛酸锶热源中的放射性同位素90 Sr和90 Y会发射β射线,β射线与物质作用产生韧致辐射,韧致辐射具有很强的穿透力,需要为热源安装屏蔽层,以降低辐射剂量。... 详细信息

热电式同位素电池系统作为一种新型能源系统,在深空、深海探测任务中有广泛应用。钛酸锶热源中的放射性同位素90 Sr和90 Y会发射β射线,β射线与物质作用产生韧致辐射,韧致辐射具有很强的穿透力,需要为热源安装屏蔽层,以降低辐射剂量。当屏蔽层厚度超过一定值后,蒙特卡罗方法计算结果的统计误差显著增大,采用减方差技术可以提高热电式同位素电池屏蔽计算的准确性。同时,直接电子输运模拟耗时很长,可以通过厚靶韧致辐射模型处理电子产生的光子,从而提高计算效率。本文开展了cosRMC程序的减方差技术和厚靶韧致辐射模型在同位素电池屏蔽计算中的应用研究与验证,基于美国SNAP-21结构的设计方案,采用cosRMC程序对同位素电池进行了精细建模,通过改变外屏蔽层厚度分析其对表面剂量率的影响,并与MCNP结果进行比较。结果表明,在电池径向和轴向使用不同厚度的屏蔽层,cosRMC与MCNP计算的贫铀屏蔽层表面的剂量率的相对误差在±3σ区间内符合良好。采用栅元重要性减方差后,两程序统计误差均减小,且在电池径向5 cm处和轴向4 cm处,结果在±3σ区间内符合良好,进一步验证了cosRMC程序进行热电式同位素电池屏蔽计算的准确性。

关键词：同位素电池屏蔽计算 MCNP cosRMC 减方差

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正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

过程工程学报 2024年第4期24卷 381-390页

作者：李坤吴利芸陈平韩焱中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室山西太原030051 太原工业学院机械工程系山西太原030008

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像... 详细信息

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法,利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点,使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而,小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理;然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展,并指出其中存在的问题和潜在的发展方向;最后,对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

关键词：多相流无损检测正电子发射粒子示踪示踪颗粒 γ光子探测定位算法

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改性煤气化渣催化降解双酚A的性能研究

化工学报 2024年第3期75卷 877-889页

作者：卫月星贺子岳燕可洲李林玉秦育红贺冲焦路畅太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030024 山西大学国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用重点实验室山西太原030006

以航天炉煤气化细渣为研究对象,以双酚A(BPA)为模型污染物,以过硫酸盐(PMS)为氧化剂,对煤气化渣进行酸、碱、盐改性处理,探究了改性煤气化渣活化PMS降解BPA的性能。研究表明,三种改性方式均可提升煤气化渣活化PMS降解BPA的性能,其中NaO... 详细信息

以航天炉煤气化细渣为研究对象,以双酚A(BPA)为模型污染物,以过硫酸盐(PMS)为氧化剂,对煤气化渣进行酸、碱、盐改性处理,探究了改性煤气化渣活化PMS降解BPA的性能。研究表明,三种改性方式均可提升煤气化渣活化PMS降解BPA的性能,其中NaOH改性效果最佳。对NaOH改性浓度研究发现,5.5NaOH-FS/PMS/BPA体系中,在30℃,催化剂投加量2g/L,PMS投加量10mmol/L的条件下,15mg/LBPA在60min内可以实现完全去除。XRF、XRD、SEM-EDS、FTIR分析表明,NaOH改性煤气化渣中保留了活性Fe_(2)O_(3)组分,并且碳含量最高,达到52.7%,其存在加速了BPA的降解。自由基淬灭实验证明,5.5NaOH-FS/PMS降解BPA过程中,·O_(2)^(-)与^(1)O_(2)为主要活性氧物种。研究成果为煤气化渣作为催化剂在污染物去除领域中的应用提供了一定的基础数据。

关键词：煤气化渣改性催化剂活化 BPA降解

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贯彻党的二十大精神培养高素质教师队伍

教育 2024年第28期 7-10页

作者：石天刚山西省太原市实验中学

党的二十大报告提出“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”，将实施科教兴国战略摆在了推动现代化强国建设和实现民族复兴的重要位置。习近平总书记在中共中央政治局第五次集体学习时明确指出，“强教...

党的二十大报告提出“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”，将实施科教兴国战略摆在了推动现代化强国建设和实现民族复兴的重要位置。习近平总书记在中共中央政治局第五次集体学习时明确指出，“强教必先强师。要把加强教师队伍建设作为建设教育强国最重要的基础工作来抓，大力培养造就一支师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的高素质专业化教师队伍。”由此可见，高素质教师是高质量教育发展的中坚力量，是发展教育事业的第一资源，也是立教之本、兴教之源。因此，中小学校必须强化教师队伍建设主体责任，紧跟国家基础教育发展导向，坚持立足校本、整合资源、设置发展平台，以师德师风建设、业务素质提高、执教能力提升为重点内容，着手建设高素质教师队伍。

关键词：

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高中地理、历史跨学科教学探究

中学地理教学参考 2024年第26期 66-69页

作者：赵云仙荣梓钰山西省太原市小店区第一中学校山西太原山西省太原市汾潇中学校山西太原

在新课程改革背景下,以“人口增长模式”内容为例进行了地理、历史跨学科教学设计,探究了跨学科教学在提高教学质量、培养学生创新能力、提升学生核心素养水平等方面的作用。

关键词：学科融合高中地理跨学科教学

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钛合金弹性性质的多尺度模拟

稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1909-1916页

作者：陈伟牛丽娜薛婷张素芳柴敏赫娟贾俊辉山西师范大学生命科学学院山西太原030031 山西师范大学化学与材料科学学院磁性分子与磁性信息材料教育部重点实验室山西太原030031

钛合金弹性性质因其组成成分以及组织结构的差异而不同。本研究基于多尺度弹性响应本构模型,以双相α+β钛合金为例,理论预测了钛合金在载荷作用下的等效弹性响应,理论计算了不同相含量的钛合金等效弹性性质参数,如等效弹性模量E、等效... 详细信息

钛合金弹性性质因其组成成分以及组织结构的差异而不同。本研究基于多尺度弹性响应本构模型,以双相α+β钛合金为例,理论预测了钛合金在载荷作用下的等效弹性响应,理论计算了不同相含量的钛合金等效弹性性质参数,如等效弹性模量E、等效体积模量K、等效剪切模量G以及等效泊松比n,揭示了相含量对钛合金弹性性质的影响机制。与不同细观力学模型以及实验测量值的比较表明,双相钛合金E受α相的影响较大,随α相的降低,近似从111.1 GPa逐渐降至87.5 GPa;K、G以及n受β相的影响较大,随β相的增加,K近似从104.2 GPa增至117.2 GPa,G从42.0 GPa降至31.8 GPa,n从0.322增至0.376。模型预测值与实验测量值大致相当,从而证实了该模型的准确性。

关键词：钛合金弹性性质多尺度模拟