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基于微流控技术的磁流体对外加磁场及温度的太赫兹特性研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1532-1536页

作者：梁冉张欣睿丁晨鑫苏波张存林首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室太赫兹波谱与成像北京市重点实验室北京成像理论与技术高精尖创新中心北京100048

磁流体是将超微磁性粒子均匀地分布在载基液中,形成的胶态液体磁性材料,它打破了传统固体磁性材料的形态,是一种同时具有固体磁性和液体流动性的新型材料,具有非常广泛的应用前景。目前磁流体已经被应用于医学领域,已有研究表明,磁流体... 详细信息

磁流体是将超微磁性粒子均匀地分布在载基液中,形成的胶态液体磁性材料,它打破了传统固体磁性材料的形态,是一种同时具有固体磁性和液体流动性的新型材料,具有非常广泛的应用前景。目前磁流体已经被应用于医学领域,已有研究表明,磁流体可被用于癌细胞的治疗、细胞的分离以及靶向给药等;另外,磁流体还可以应用于密封、润滑等方面。太赫兹波是指频率范围在0.1~10 THz,波长范围在30~3000μm的电磁辐射。由于许多生物分子的振动和转动模式均处于太赫兹波频段,并且太赫兹波的能量较低,不会破坏被测物品,所以太赫兹波可用于无损检测,是一种安全可靠的测量方法。微流控技术可用于对极少量液体样品的测量,具有操作简单、检测速度快、节约被测样品等优点。该研究将太赫兹技术与微流控芯片技术相结合,通过改变外加磁场的时间和温度,研究了磁流体的太赫兹时域谱和频域谱的变化情况,发现在外加不同时间的磁场强度时,随着时间的增加,磁流体的太赫兹时域谱图右移,频域谱图强度下降;外加不同温度时,随着温度的增加,同样出现时域谱图右移,透射强度降低的现象。初步认为磁流体中的磁性粒子在外加磁场下聚集定向排列,随着时间的延长,近似认为纳米粒子团簇半径增大,使得太赫兹波不易透过从而使其强度变低;在温度升高时,分子热运动加剧,分子振动和转动加强,使得太赫兹波不易透过进而强度变低。由于利用太赫兹研究磁流体特性方面的相关报道较少,该研究为探究磁流体提供了新的方法;对外加磁场下的磁流体太赫兹特性的研究可在医学领域的广泛应用,为太赫兹技术在生物医学方面提供了新的途径,为磁流体的深入应用和研究提供了技术支持。

关键词：太赫兹磁流体微流控芯片磁场

从随机散斑到“浑浊透镜”——基于波前整形的散射光聚焦技术(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 214-232页

作者：刘凯歌张恒康付星柳强清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室北京100084 北京控制工程研究所北京100190

散射介质会破坏光束的光波前分布和能量输送,限制了强散射环境下光镊、荧光成像、光通信等技术的应用。波前整形技术通过优化入射波前,重新规划散射介质内的光传输路径,实现了在散射介质内部或透过散射介质的光聚焦,从而克服了散射介质... 详细信息

散射介质会破坏光束的光波前分布和能量输送,限制了强散射环境下光镊、荧光成像、光通信等技术的应用。波前整形技术通过优化入射波前,重新规划散射介质内的光传输路径,实现了在散射介质内部或透过散射介质的光聚焦,从而克服了散射介质的限制,将散射光重新利用,使得散射介质成为一个类似透镜的光学元件,也被称为“浑浊透镜”。目前主要有依赖反馈调控的迭代优化方法、建立输入-输出联系的传输矩阵方法和利用光路可逆原理的相位共轭方法三类技术路线。本文从技术原理、应用背景以及重要进展等方面梳理了基于波前整形技术的散射介质聚焦的研究进展,并对比展望了三类技术在应用中的发展前景。

关键词：散射介质波前整形光聚焦迭代优化传输矩阵光学相位共轭

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不同馏分油分级分质加工中萃取技术研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1065-1080页

作者：李俊赵亮高金森徐春明中国石油大学(北京)重质油全国重点实验室北京102249

解决传统燃料过剩、开发绿色高效低耗的油品加工技术是双碳背景下的必然趋势。发展分子炼油理念下的变革性加工技术,实现从“馏分加工”到“组分加工”,是节能降耗、物尽其用的重要思路,其中组分的高效分离是实践分子炼油理念、实现精... 详细信息

解决传统燃料过剩、开发绿色高效低耗的油品加工技术是双碳背景下的必然趋势。发展分子炼油理念下的变革性加工技术,实现从“馏分加工”到“组分加工”,是节能降耗、物尽其用的重要思路,其中组分的高效分离是实践分子炼油理念、实现精细化加工的重中之重。详细介绍了我国各种馏分油的化学组成的分布规律以及现有溶剂萃取技术分离芳烃、烷烃和杂原子化合物等组分的研究现状,讨论了各类油品由于组成差异而导致不同的分离难点,旨在提出未来研究的切入点和有价值的研究方向。

关键词：馏分油分离溶剂萃取芳烃烷烃杂原子化合物

行人过街事件网联HUD预警系统对驾驶行为的影响

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 114-125页

作者：边扬张钰赵晓华赵雪娜李雪玮北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京100124

为探索行人过街事件网联环境下平视显示预警系统在不同天气条件下对驾驶行为的影响,以论证预警系统的有效性。文中首先设计基线条件(Baseline)、低头显示(HDD)、平视显示(HUD)3种预警系统,依托驾驶模拟平台开发晴天和雾天天气条件下城... 详细信息

为探索行人过街事件网联环境下平视显示预警系统在不同天气条件下对驾驶行为的影响,以论证预警系统的有效性。文中首先设计基线条件(Baseline)、低头显示(HDD)、平视显示(HUD)3种预警系统,依托驾驶模拟平台开发晴天和雾天天气条件下城市道路网联场景,通过实验测试提取驾驶行为参数;然后,从微观层面刻画行人过街事件网联HUD预警系统作用下驾驶行为的整个空间变化过程,分析预警系统和天气状况两种因素对驾驶行为的作用规律,构建包含避险阶段和恢复阶段的驾驶行为影响模式,提出了反映避险阶段安全水平、恢复阶段恢复水平以及全过程稳定水平等3个层面的综合指标体系,包括首次制动距离、最小冲突距离、恢复稳定时间、速度恢复量、最大减速度和最大加速度;最后,量化不同预警系统(Baseline/HDD/HUD)、天气状况(晴天/雾天)以及两因素间交互作用对驾驶行为的影响。结果表明:行人过街网联HUD预警系统对驾驶人在避险阶段和恢复阶段中的驾驶行为存在显著性作用,显著提高避险阶段驾驶行为的安全水平,同时对恢复阶段恢复效率具有明显的提升作用,也显著影响全过程运行特性的稳定水平;在雾天条件下行人过街网联HUD预警系统表现出更为明显的优势。

关键词：网联环境平视显示预警系统行人过街事件驾驶行为驾驶模拟技术

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舰船综合电力系统研究进展与应用建议

中国电机工程学报 2024年第17期44卷 6761-6775页

作者：马伟明肖飞马凡电磁能技术全国重点实验室(海军工程大学)

该文概述舰船综合电力系统(integrated power system,IPS)的原理、组成、分类、特点与技术难点，介绍国内外工程研制情况，综述集成设计、大容量直流源及其并联组网控制、大容量直驱式电力推进、直流大电流开断保护、电力电子静止电源... 详细信息

该文概述舰船综合电力系统(integrated power system,IPS)的原理、组成、分类、特点与技术难点，介绍国内外工程研制情况，综述集成设计、大容量直流源及其并联组网控制、大容量直驱式电力推进、直流大电流开断保护、电力电子静止电源、高密度储能、智能化能量管理等7项共性技术及我国技术研究突破情况。针对IPS在民用新能源船舶、电动及混动飞机、轨道交通、海上能源高效利用等推广应用实际需求，给出系统推荐方案，并提出各应用场景下还需重点研究的内容，旨在为IPS在多领域推广应用提供参考。

关键词：舰船综合电力系统共性技术新能源船舶电动及混动飞机轨道交通海上能源高效利用

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面向深地探测的光纤重力梯度仪测量原理与研制进展

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地球物理学报 2024年第2期67卷 809-819页

作者：王文伯陈彦钧朱兰鑫黄慧敏操玉文曹新宇周子奇周桐何妍时方朔李正斌北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871 北京大学软件与微电子学院北京102600 北京大学信息科学技术学院北京100871

发展深地探测技术对于推进地球物理发展有重要意义.基于重力梯度的深地传感技术具备自身独有的优势,可以有效弥补现有主要方法的局限.本文提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量原理,将重力梯度转化为角加速度并利用光纤角加速... 详细信息

发展深地探测技术对于推进地球物理发展有重要意义.基于重力梯度的深地传感技术具备自身独有的优势,可以有效弥补现有主要方法的局限.本文提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量原理,将重力梯度转化为角加速度并利用光纤角加速度计进行精密传感.本文设计了重力梯度原型样机,并利用ANSYS有限元仿真论证了其可行性与稳定性,在此基础上对光纤重力梯度原型样机进行了长达14天的连续静态测试,得到角加速度测量本底噪声低于3×10^(-10)rad·s^(-2)·Hz^(-1/2),对应重力梯度测量噪声达0.68 E·Hz^(-1/2).基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量没有对传感单元一致性的要求,无需复杂的环境控制与辅助设备,测试结果展现了其高灵敏度特性以及应用于深地探测的巨大潜力.

关键词：深地探测重力梯度光纤角加速度计

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WiFense:从衍射模型到边界监控

软件学报 2024年第3期35卷 1515-1533页

作者：刘兆鹏李晟洁张越曾有为张大庆北京大学信息科学技术学院北京100871 高可信软件技术教育部重点实验室(北京大学) 北京100871

近年来,随着普适计算概念的深入人心,智能感知技术已成为研究者们关注的焦点,且基于WiFi的非接触式感知因其优秀的普适性、低廉的部署成本以及良好的用户体验越来越受到学术界和工业界的青睐.典型的WiFi非接触式感知工作有手势识别、呼... 详细信息

近年来,随着普适计算概念的深入人心,智能感知技术已成为研究者们关注的焦点,且基于WiFi的非接触式感知因其优秀的普适性、低廉的部署成本以及良好的用户体验越来越受到学术界和工业界的青睐.典型的WiFi非接触式感知工作有手势识别、呼吸检测、入侵检测、行为识别等,这些工作若实际部署,需首先避免其他无关区域中无关行为的干扰,因此需要判断目标是否进入到特定的感知区域中.这意味着系统应具备精准判断目标在界线哪一侧的能力,然而现有工作未能找到一个可以对某个自由设定的边界进行精确监控的方法,这阻碍了WiFi感知应用的实际落地.基于这一关键问题,从电磁波衍射的物理本质出发,结合菲涅尔衍射模型(Fresnel diffraction model),找到一种目标穿越link(收发设备天线的连线)时的信号特征(Rayleigh distribution in Fresnel diffraction model,RFD),并揭示该信号特征与人体活动之间的数学关系;之后以link作为边界,结合天线间距带来的波形时延以及AGC(automatic gain control)在link被遮挡时的特征,通过越线检测实现对边界的监控.在此基础上,还实现了两个实际应用,即入侵检测系统和居家状态监测系统,前者的精确率超过89%、召回率超过91%,后者的准确率超过89%.在验证所提边界监控算法的可用性和鲁棒性的同时,也展示了所提方法与其他WiFi感知技术相结合的巨大潜力,为WiFi感知技术的实际部署提供了思考方向.

关键词：非接触式感知 WiFi 信道状态信息(CSI) link穿越检测边界监控

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基于漏斗策略的航天器高精度姿态控制器设计

控制与决策 2024年第5期39卷 1543-1549页

作者：黄元魏春岭严晗郝仁剑北京控制工程研究所空间智能控制技术国家重点实验室北京100190

针对一类具有外部扰动的航天器控制系统,提出一种基于漏斗策略的高精度姿态控制方法,从而对整个跟踪控制轨迹进行规划,保证控制误差时刻满足设计需求,有效提升控制系统动态性能与品质.首先,对所提出姿态控制策略的跟踪性能进行理论分析... 详细信息

针对一类具有外部扰动的航天器控制系统,提出一种基于漏斗策略的高精度姿态控制方法,从而对整个跟踪控制轨迹进行规划,保证控制误差时刻满足设计需求,有效提升控制系统动态性能与品质.首先,对所提出姿态控制策略的跟踪性能进行理论分析,结果表明如果姿态控制误差初值位于根据性能需求设计的漏斗区域内,则在后续任意时刻跟踪误差将始终位于该动态性能漏斗中.在此基础上,考虑到实际工程应用中航天器系统控制信号的有界性需求,给出性能漏斗的优化设计方法,从而保证在输入幅值约束下控制系统的动态性能.最后通过数值仿真验证了所提出航天器姿态漏斗控制策略设计方法及理论分析结果的正确性和有效性.

关键词：航天器姿态跟踪控制漏斗控制策略预设误差性能输入幅值约束扩张状态观测器扰动抑制

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无人机平台运动状态下节点间高精度时间同步

西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 19-29页

作者：陈聪段柏宇徐强潘文生马万治邵士海电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室四川成都611731 电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100089

节点间的时间同步是无人机集群资源调度、协同定位、数据融合的基础,在同步精度要求较高的场景中常用双向时间同步进行节点间的时间同步。然而无人机的相对运动会导致两次同步消息的传播时延不等,进而引起时间同步误差。针对该问题,首... 详细信息

节点间的时间同步是无人机集群资源调度、协同定位、数据融合的基础,在同步精度要求较高的场景中常用双向时间同步进行节点间的时间同步。然而无人机的相对运动会导致两次同步消息的传播时延不等,进而引起时间同步误差。针对该问题,首先从线性方程组求解角度分析了时间同步误差的产生原因,提出了一种利用双触发双向时间同步以增加方程个数、并在节点匀速运动前提下减少未知量个数的方法。然后推导了该方法下钟差的求解公式,结果表明钟差求解与节点的匀速运动速度无关。随后比较了在加性高斯白噪声信道中双触发式双向时间同步方法与现有运动补偿方法的钟差估计性能,并分析了时间戳处理时延和速度改变对钟差求解精度的影响。最后通过外场实验验证了双触发式双向时间同步的有效性。仿真及实验结果表明,相比于传统双向时间同步,双触发式双向时间同步不会因节点的匀速运动导致主从节点间的时间同步出现系统偏差。

关键词：无人机双向时间同步非对称传输时延线性方程组