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基于悬挂式FBG的螺栓连接微小扭矩检测

光子学报 2024年第4期53卷 130-138页

作者：饶春芳陈鹏胡友德詹学峰姜子薇王跃翔余文鑫江西师范大学物理与通信电子学院江西省光电子与通信重点实验室南昌330000 江西省人民医院口腔科南昌330000 比亚迪股份有限公司深圳510000

将光纤布拉格光栅通过尾纤悬挂在带螺栓连接的结构件表面,使用结构动态检测法测试螺栓连接结构的扭矩。测试中,在待测结构件上产生周期性的振动,在振动的作用下尾纤中产生周期性应变,它作为波源在刻有布拉格光纤光栅的光纤中形成应力波... 详细信息

将光纤布拉格光栅通过尾纤悬挂在带螺栓连接的结构件表面,使用结构动态检测法测试螺栓连接结构的扭矩。测试中,在待测结构件上产生周期性的振动,在振动的作用下尾纤中产生周期性应变,它作为波源在刻有布拉格光纤光栅的光纤中形成应力波,布拉格光纤光栅感知应力波形成测试信号。在识别过程中,首先使用经验模态分解方法对测试信号进行分解以去除不平稳分量及噪声,然后提取信号的有量纲和无量纲特征值,最后将这些特征值输入基于支持向量机的识别系统。结果表明,该方法识别正确率达97.2%,扭矩识别能力在N·cm量级。本研究开拓了一种新的螺栓连接状态的检测方法,尤其适用于小质量结构中微小扭矩的检测。

关键词：螺栓扭矩识别结构动态检测悬挂式光纤布拉格光栅经验模态分解支持向量机

基于两相交开口谐振环的超材料太赫兹带阻滤波器

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光学学报 2024年第5期44卷 112-119页

作者：袁航付旺廷刘祖耀饶志明骆兴芳朱冠华吴帅克陈威江西师范大学物理与通信电子学院江西南昌330022

提出一种基于两相交开口谐振环(TI-SRR)的超材料太赫兹带阻滤波器,通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小,探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布,进而分析了滤波器的工... 详细信息

提出一种基于两相交开口谐振环(TI-SRR)的超材料太赫兹带阻滤波器,通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小,探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布,进而分析了滤波器的工作机理。为了验证理论模型的计算结果,采用微纳光刻技术制备滤波器的实物样品,使用太赫兹时域光谱系统进行测试。结果表明,该滤波器有3个谐振点,谐振频率分别为0.431、0.476、0.934 THz,对应的透射系数(S21)分别为-42.518、-40.331、-14.132 dB,-10 dB阻带带宽分别为0.220 THz和0.026 THz。实测曲线整体趋势与仿真曲线保持一致,阻带特性相较良好,测试结果与仿真结果较为符合。该滤波器在新型通信设备和精密仪器领域有较高的应用价值。

关键词：超材料太赫兹带阻滤波器微纳光刻太赫兹时域光谱

固态电解质Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)中Li+的迁移特性

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物理学报 2024年第13期73卷 356-366页

作者：李梅钟淑英胡军平孙宝珍徐波江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022 南昌工程学院理学院南昌330099

Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00,0.16,0.33,0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li^(+)迁移特性的影响.结果表明,Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中.当Al掺杂浓度x=0.16时,Li—O键的平均键长最长,成键强度最弱,而Ti—O键强度随Al掺杂浓度变化不大.Al掺杂浓度对LATP带隙的影响不大,但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷,形成AlO6极化中心.Li^(+)不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化,Li^(+)在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高,而在间隙位迁移中Li^(+)的迁移势垒变化相反,由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点,Li^(+)的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化.当x=0.50时,LATP具有最低的Li^(+)迁移势垒0.342 eV,这个势垒值是间隙位迁移的结果.因此,通过改变Al掺杂浓度,可改变间隙Li^(+)浓度及迁移通道结构,进而调节Li^(+)的迁移性能,提高LATP中的Li^(+)导电性能.

关键词：全固态Li^(+)电池 Al掺杂 Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3) Li^(+)迁移

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面向THz雷达的高精度TOF读出电路

激光与光电子学进展 2024年

作者：李妍胡琴微饶志明江西师范大学物理与通信电子学院

针对太赫兹（Terahertz,THz）雷达在目标检测、成像等应用领域中对高精度飞行时间（Time Of Flight,TOF）测量的需求，设计了一款面向THz雷达的集成化、高精度TOF读出电路。通过深入分析THz雷达的TOF读出机制，设计了高速比较器电路、... 详细信息

针对太赫兹（Terahertz,THz）雷达在目标检测、成像等应用领域中对高精度飞行时间（Time Of Flight,TOF）测量的需求，设计了一款面向THz雷达的集成化、高精度TOF读出电路。通过深入分析THz雷达的TOF读出机制，设计了高速比较器电路、时间数字转换（Time-to-Digital Converter,TDC）电路和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）电路，以实现THz探测器响应信号的有效数字化、TOF信息的精确时间数字转换，以及读出电路的高效控制与数据传输。利用高精度任意波形发生器对读出电路进行标定，验证了其线性度、精度和稳定性。实验结果显示，本读出电路展现出优良的线性度和稳定性，其在0.1μs至1.5μs的测量范围内分辨率达到45 ps，并且飞行时间测量精度优于40 ps，满足了THz雷达的应用需求。

关键词：太赫兹雷达飞行时间时间数字转换现场可编程门阵列

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低损耗高双折射空芯反谐振太赫兹光纤

光电子·激光 2024年

作者：姬丹丹徐云豪祝远锋钟华张鹏张文杰江西师范大学物理与通信电子学院

光纤在太赫兹(terahertz， THz)波传输系统中起到重要的作用，但用以制备此波段光纤的透明材料比较匮乏，限制了THz光纤传输距离。为进一步提高THz光纤传输特性，设计了一种高双折射空芯反谐振光纤，该光纤包层由圆形介质管和矩形介质... 详细信息

光纤在太赫兹(terahertz， THz)波传输系统中起到重要的作用，但用以制备此波段光纤的透明材料比较匮乏，限制了THz光纤传输距离。为进一步提高THz光纤传输特性，设计了一种高双折射空芯反谐振光纤，该光纤包层由圆形介质管和矩形介质层组成，光纤整体呈非对称结构。采用有限元法分析了光纤结构参数对其损耗和双折射的影响。结果表明：在0.475 THz处，双折射可达3.75×10-4，x和y偏振模损耗分别为0.077 dB/m和0.395 dB/m，在保证x偏振模损耗低于0.1 dB/m的前提下，实现了THz光纤的高双折射特性。

关键词：光纤光学空芯反谐振光纤高双折射低损耗太赫兹

固态电解质LiAlTi(PO)(LATP)中锂离子迁移特性的第一性原理研究

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物理学报 2024年

作者：李梅钟淑英胡军平孙宝珍徐波南昌工程学院理学院江西师范大学物理与通信电子学院

Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP) 是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00、0.16、0.33、0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li+迁移特性的影响.结果表明，Al能够稳定掺杂进入LiTi2... 详细信息

Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP) 是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00、0.16、0.33、0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li+迁移特性的影响.结果表明，Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中. 当Al掺杂浓度x= 0.16时，Li-O键的平均键长最长，成键强度最弱；而Ti-O键强度随Al掺杂浓度变化不大. Al掺杂浓度对 LATP带隙的影响不大，但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷，形成AlO6极化中心. Li+不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化：Li+在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高，而在间隙位迁移中Li+的迁移势垒变化相反，由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点， Li+的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化. 当x =0.50时， LATP具有最低的Li+迁移势垒0.342 eV，这个势垒值是间隙位迁移的结果. 因此，通过改变Al掺杂浓度，可改变间隙Li+浓度及迁移通道结构，进而调节Li+的迁移性能，提高LATP中的Li+导电性能.

关键词：全固态锂离子电池 Al掺杂 Li Al Ti (PO ) 锂离子迁移

^(96)Zr和^(96)Ru结构的协变密度泛函理论研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第9期54卷 112-124页

作者：荣宇婷吴先业吕炳楠尧江明广西师范大学物理科学与技术学院桂林541004 广西核物理与核技术重点实验室桂林541004 江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022 中国工程物理研究院研究生院北京100193 中山大学物理与天文学院珠海519082

近期,同量异位素^(96)Zr和^(96)Ru的重离子碰撞实验研究发现初态原子核的形变和中子皮厚度对碰撞末态的粒子流、多重数分布等观测量产生很大影响.协变密度泛函理论作为研究微观核结构的理论模型之一,能够使用同一组有效相互作用统一自... 详细信息

近期,同量异位素^(96)Zr和^(96)Ru的重离子碰撞实验研究发现初态原子核的形变和中子皮厚度对碰撞末态的粒子流、多重数分布等观测量产生很大影响.协变密度泛函理论作为研究微观核结构的理论模型之一,能够使用同一组有效相互作用统一自洽描述所有原子核的基态性质,如形变和中子皮厚度等.基于协变密度泛函理论拓展得到的超越平均场方法被成功用于研究原子核的低能集体激发谱学性质,是构建实验能谱与内禀形变之间微观联系的先进方法.目前^(96)Zr的谱学实验和核结构理论研究表明,它可能同时存在三轴和八极形变.因此,本文将首先介绍同时打破轴对称和空间反射对称的多维形状约束协变密度泛函理论及其超越平均场方法;其次给出平均场近似下^(96)Zr和^(96)Ru的基态形变和中子皮厚度;最后,讨论多维形变空间的超越平均场方法对^(96)Zr和^(96)Ru低激发态性质的描述.

关键词：原子核形状八极关联超越平均场方法同量异位素

后MOOC时代SPOC物理化学实验混合教学模式探索与实践

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高教学刊 2024年第15期10卷 120-123页

作者：孙宝珍华彪江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022

SPOC(Small Private Online Course)是后MOOC时代一种典型的课程教学模式,具有局限性、集约化和小众化的特点,其目标是最大限度地实现MOOC与传统课堂教学的深度融合。该文积极探索并构建基于SPOC的物理化学实验“线上+线下”混合教学新... 详细信息

SPOC(Small Private Online Course)是后MOOC时代一种典型的课程教学模式,具有局限性、集约化和小众化的特点,其目标是最大限度地实现MOOC与传统课堂教学的深度融合。该文积极探索并构建基于SPOC的物理化学实验“线上+线下”混合教学新模式,以期为SPOC在高校的应用和物理化学实验教学改革提供参考。实践结果表明,混合教学新模式能够更好地培养学生的自主学习能力、团队合作意识和科研创新能力,优化实验教学。

关键词： SPOC 物理化学实验线上线下混合教学

AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金的摩擦磨损及高温氧化性能

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材料热处理学报 2024年第7期45卷 106-116页

作者：徐思民阴艳丽邝海何文赵海博南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063 南昌工学院信息与人工智能学院江西南昌330108 江西科技师范大学江西省光电子与通信重点实验室江西南昌330038

采用真空电弧熔炼方法制备了AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金,并研究了铸态合金的组织、摩擦磨损性能和高温氧化性能。结果表明:Nb元素的添加促进了Laves相的形成,使AlCrCuFeNiTi合金的相结构由L2_(1)相、BCC相和FCC相转变为AlCrCuFeNb_(0.5... 详细信息

采用真空电弧熔炼方法制备了AlCrCuFeNb_(x)NiTi高熵合金,并研究了铸态合金的组织、摩擦磨损性能和高温氧化性能。结果表明:Nb元素的添加促进了Laves相的形成,使AlCrCuFeNiTi合金的相结构由L2_(1)相、BCC相和FCC相转变为AlCrCuFeNb_(0.5)NiTi合金的L2_(1)相、Laves相和FCC相。Nb元素的添加会降低AlCrCuFeNiTi合金的耐磨性能,磨损速率从AlCrCuFeNiTi合金的1.572×10^(-5) mm^(3)/(N·m)提高到AlCrCuFeNb_(0.5)NiTi合金的4.483×10^(-5) mm^(3)/(N·m),合金的室温磨损机制均为粘着磨损。合金的氧化动力学遵循抛物线速率定律,Nb元素对AlCrCuFeNb_(x)NiTi合金高温氧化性能的影响随着温度的改变而改变,800和900℃时能提高其高温氧化性能,但1000℃时Laves相的内氧化现象严重导致其高温氧化性能恶化。

关键词： AlCrCuFeNiTi高熵合金 Nb元素显微组织摩擦磨损高温氧化