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基于微波热声成像的植物叶片水分含量分布无损检测技术研究

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生物化学与生物物理进展 2024年第8期51卷 1963-1970页

作者：谢实梦汤永辉黄林电子科技大学电子科学与工程学院成都611731

目的植物叶片水分含量分布是衡量植物生理生化的重要指标,该指标也是农业科学领域中制定抗旱策略的重要依据。微波成像对水分含量分布和变化具有高对比度,超声成像对水分含量分布具有高分辨率。据此,本文提出兼具微波和超声成像优势的... 详细信息

目的植物叶片水分含量分布是衡量植物生理生化的重要指标,该指标也是农业科学领域中制定抗旱策略的重要依据。微波成像对水分含量分布和变化具有高对比度,超声成像对水分含量分布具有高分辨率。据此,本文提出兼具微波和超声成像优势的无损微波热声成像(thermoacoustic imaging,TAI)技术,并用此技术开展了植物叶片水分含量分布的无损检测研究,进行植物叶片水分含量分布的检测,对于实现精准灌溉、发展节水农业、提高水资源利用率有重要意义。方法本文构建了激发频率3.0 GHz、横向分辨率406μm的二维透射式TAI系统。基于主动加热技术(150℃热风,90 s),模拟3组曼陀罗叶片水分流失过程,对其TAI图像进行定量分析。结果加热导致叶片局部水分流失,微波热声信号降低(信号最大变化量为10%),验证了基于TAI技术实现植物叶片水分含量变化无损检测的可行性。实现了曼陀罗、野茼蒿和紫苏叶片水分含量分布的无损检测,检测结果与核磁共振成像吻合。结论本研究有助于实现精准灌溉,为植物在正常和胁迫环境下对环境的响应特性研究提供技术支撑。尤其是与非接触超声检测技术相结合,可以实现植物叶片水分含量的遥感成像,更具实用价值。

关键词：微波热声成像植物叶片水分含量分布

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高阶网络统计指标综述

物理学报 2024年第12期73卷 60-77页

作者：刘波曾钰洁杨荣湄吕琳媛电子科技大学基础与前沿研究院成都 610054 电子科技大学长三角研究院(湖州) 湖州 313001 电子科技大学基础与前沿研究院成都 610054 中国科学技术大学网络空间安全学院合肥 230026 电子科技大学基础与前沿研究院成都 610054 电子科技大学长三角研究院(湖州) 湖州 313001

复杂网络是描述和理解现实世界中复杂系统的有力工具.近年来,为了更准确地描述复杂网络中的交互关系,或者从高阶视角分析成对交互作用网络,许多学者开始使用高阶网络进行建模,并在研究其动力学过程中发现了与成对交互作用网络不同的新现... 详细信息

复杂网络是描述和理解现实世界中复杂系统的有力工具.近年来,为了更准确地描述复杂网络中的交互关系,或者从高阶视角分析成对交互作用网络,许多学者开始使用高阶网络进行建模,并在研究其动力学过程中发现了与成对交互作用网络不同的新现象.然而,与成对交互作用网络相比,高阶网络的研究相对较少;而且,高阶网络结构相对复杂,基于结构的统计指标定义较为分散且形式不统一,这些都给描述高阶网络的拓扑结构特征带来了困难.鉴于此,本文综述了两种最常见的高阶网络——超图和单纯形网络——常用的统计指标及其物理意义.本文有助于加深对高阶网络的理解,促进对高阶网络结构特征的定量化研究,也有助于研究者在此基础上开发更多适用于高阶网络的统计指标.

关键词：高阶网络超图单纯形网络统计指标

来源：博看期刊评论

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近存计算架构AI芯片中子单粒子效应

物理学报 2024年第13期73卷 378-385页

作者：杨卫涛胡志良何欢莫莉华赵小红宋伍庆易天成梁天骄贺朝会李永宏王斌吴龙胜刘欢时光西安电子科技大学微电子学院西安710071 西安交通大学核科学与技术学院西安710049 散裂中子源科学中心东莞523803 空军工程大学航空工程学院西安710000 西安电子科技大学空间科学与技术学院西安710071

利用中国散裂中子源大气中子辐照谱仪,对某款16 nm FinFET工艺制造的近存计算架构人工智能AI芯片进行了大气中子单粒子效应辐照测试研究.辐照测试中,在累积中子注量为1.51×10^(10)n/cm^(2)(1 MeV以上)情况下,共探测到5类共计35个软错误... 详细信息

利用中国散裂中子源大气中子辐照谱仪,对某款16 nm FinFET工艺制造的近存计算架构人工智能AI芯片进行了大气中子单粒子效应辐照测试研究.辐照测试中,在累积中子注量为1.51×10^(10)n/cm^(2)(1 MeV以上)情况下,共探测到5类共计35个软错误,尤其是探测到不同于传统冯诺伊曼架构芯片单粒子效应的计算与存储单元同时发生单粒子效应新现象.基于所探测到的两类功能单元同时单粒子效应新现象,结合蒙特卡罗仿真模拟,初步给出了近存计算架构AI芯片内物理布局上,核心功能单元间可降低同时发生单粒子效应的安全间距建议.该研究为进一步探究非传统冯诺伊曼架构芯片单粒子效应提供了参考与借鉴.

关键词：近存计算 AI芯片散裂中子源大气中子单粒子效应

多逻辑比特表面码结构设计及其逻辑CNOT门实现

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物理学报 2024年第4期73卷 47-59页

作者：权东晓吕晓杰张雯菲西安电子科技大学通信工程学院西安710071 西安电子科技大学量子信息协同创新中心西安710071

量子计算因具有并行处理能力,相比于经典计算有着指数级的加速,但量子系统具有脆弱性,极易受到噪声的影响,量子纠错码是克服量子噪声的有效手段.量子表面码是一种拓扑稳定子码,由于其结构上的最近邻居特点和较高的容错阈值,表面码在大... 详细信息

量子计算因具有并行处理能力,相比于经典计算有着指数级的加速,但量子系统具有脆弱性,极易受到噪声的影响,量子纠错码是克服量子噪声的有效手段.量子表面码是一种拓扑稳定子码,由于其结构上的最近邻居特点和较高的容错阈值,表面码在大规模容错量子计算方面具有巨大的潜力.目前已有的基于边界的表面码均为编码一个逻辑比特的表面码,本文主要研究基于边界如何实现多逻辑量子比特的编码,包括设计表面码的结构,根据结构找出对应的稳定子和逻辑操作,进一步根据稳定子设计出基于稳定子实现的编码线路;在研究基于测量和纠正的单量子比特间CNOT实现原理和基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现原理的基础上,优化了基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现方案,将其扩展到所设计的多逻辑量子比特表面码上实现了多逻辑量子比特表面码之间的CNOT操作,并通过仿真验证量子线路的正确性.本文设计的多逻辑比特表面码克服了单比特表面码不能密铺于量子芯片的缺点且提高了某些逻辑操作的长度,提高了容错能力.基于联合测量的思想降低了对辅助比特的要求且减小了实现过程中对量子资源的需求.

关键词：量子表面码多逻辑比特编码逻辑CNOT门融合操作分割操作

太赫兹光谱在转基因菜籽油鉴别中的应用:基于改进蜉蝣算法的支持向量机模型

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物理学报 2024年第5期73卷 360-368页

作者：陈涛李欣桂林电子科技大学电子工程与自动化学院桂林541004

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽... 详细信息

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽油,转基因菜籽油在太赫兹波段具有更强的吸收特性,同时它们的吸收光谱极为相似,难以通过观察法进行准确区分.为此,提出一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型,通过采用蜉蝣优化算法对支持向量机参数进行寻优,并引入自适应惯性权重和Lévy飞行两种策略改进蜉蝣优化算法在寻优过程容易陷入局部最优解的问题,增强蜉蝣优化算法的全局搜索能力和稳健性.实验结果表明:改进后的蜉蝣优化算法能够更有效地寻找到支持向量机的最优参数组合,提升鉴别模型的整体性能,该模型对4种菜籽油的识别精度为100%.因此,本研究为转基因菜籽油的类型鉴别提供了一种快速有效的新方法,也为其他转基因物质的鉴别提供了有价值的参考.

关键词：转基因菜籽油太赫兹光谱分类鉴别蜉蝣优化算法

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基于深度学习的微纳结构光谱设计研究进展

电子科技大学学报 2024年第5期53卷 641-654页

作者：马文壮游可唯张胤周阳张丽电子科技大学国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心电子科技大学多频谱吸波材料与结构教育部重点实验室(B类)

随着人工智能技术的快速发展，深度学习在微纳结构光谱调控领域展现出了巨大的应用潜力。深度学习可以在无明确物理解析模型的情况下，通过构建复杂的神经网络，从实验或仿真数据中学习微纳结构的光谱响应特性，从而实现高效的设计优化... 详细信息

随着人工智能技术的快速发展，深度学习在微纳结构光谱调控领域展现出了巨大的应用潜力。深度学习可以在无明确物理解析模型的情况下，通过构建复杂的神经网络，从实验或仿真数据中学习微纳结构的光谱响应特性，从而实现高效的设计优化，这为微纳结构的设计提供了一种新的思路和方法。该文综述了近年来深度学习在微纳结构设计中的研究进展，重点讨论了其在结构色、热辐射控制以及窄带光谱传感等光谱调控领域的应用，并展望了该领域未来的发展机遇与挑战。

关键词：人工智能深度学习微纳结构光谱设计

基于Adam算法的光学相控阵输出光束校准方法

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物理学报 2024年第9期73卷 136-144页

作者：王子豪龙烨仇轲徐佳木孙艳玲范修宏马琳廖家莉康永强西安电子科技大学光电工程学院西安710071 西安微电子技术研究所西安710000

基于微纳集成的光波导相控阵芯片是近年来激光雷达技术领域的研究热点.随着激光雷达系统空间分辨这一实际应用需求的不断提高,作为激光雷达系统中的光束控制器件,光波导相控阵需要扩大阵列规模以提升输出光束的空间分辨率.同时也为光波... 详细信息

基于微纳集成的光波导相控阵芯片是近年来激光雷达技术领域的研究热点.随着激光雷达系统空间分辨这一实际应用需求的不断提高,作为激光雷达系统中的光束控制器件,光波导相控阵需要扩大阵列规模以提升输出光束的空间分辨率.同时也为光波导相控阵输出光束的优化校准带来了困难,现有算法不仅光束校准质量不高,且校准效率较低.为此,本文将Adam算法应用于光波导相控阵输出光束校准系统中,通过建模仿真比较了Adam算法与现有SPGD算法和GS算法在光束校准层面上的优劣.同时,搭建实验系统实现了高质量的光束校准,根据校准结果,在Adam算法校准下光波导相控阵输出光束的主旁瓣比优于15.98 dB,对16×16光波导相控阵输出光束校准达到收敛所需的迭代次数低于600次.这一算法在光波导相控阵输出光束校准方面的应用,能够提高光波导相控阵的控制精度和效率,拓展光波导相控阵在激光雷达技术、数字全息技术和生物成像技术等方面的应用.

关键词：光波导相控阵光束校准算法 Adam算法

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毫米波功率应用研究进展(特邀)

红外与毫米波学报 2024年第4期43卷 503-519页

作者：鲁钝傅文杰 Mikhail Glyavin 唐相伟胡旻刘盛纲电子科技大学电子科学与工程学院太赫兹科学技术四川省重点实验室四川成都610054 俄罗斯科学院应用物理研究所俄罗斯下诺夫哥罗德603950 广东美的厨房电器制造有限公司创新中心广东佛山528311

微波功率应用是一种直接利用微波的功率和能量与物质互作用的应用。近年来,随着毫米波功率源技术的发展,微波功率应用逐渐向毫米波频段发展。由于毫米波波长较短,在功率应用中展现出诸多独特特性,并发展出一系列独特应用。本文对毫米波... 详细信息

微波功率应用是一种直接利用微波的功率和能量与物质互作用的应用。近年来,随着毫米波功率源技术的发展,微波功率应用逐渐向毫米波频段发展。由于毫米波波长较短,在功率应用中展现出诸多独特特性,并发展出一系列独特应用。本文对毫米波在物理科学、材料科学、生物医学等领域的研究工作进行了评述,主要包括聚变等离子体加热与诊断、材料加工与分析、生物效应应用等,对目前研究和发展中的主要瓶颈问题进行了介绍,并对未来发展进行了展望。

关键词：真空电子器件毫米波功率应用聚变等离子体材料加工与分析生物效应研究进展

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高超声速飞行器流场电磁场松耦合数值模拟

力学学报 2024年第6期56卷 1678-1687页

作者：李恒王斌叶柳青李凯金科西安电子科技大学空间科学与技术学院西安710126 西安电子科技大学广州研究院广州510555 西安电子科技大学应用力学中心西安710126 极端环境下装备效能教育部重点实验室西安710126

在高超声速再入式飞行器通信黑障问题众多解决方案中,电磁调控方法是最具可行性的方法之一.一个细致可靠的电磁调控方案不仅需要准确考虑外加电磁场对导电流体作用,还需要考虑因流体高速运动产生的感生电磁场对导电流体的作用.对于高超... 详细信息

在高超声速再入式飞行器通信黑障问题众多解决方案中,电磁调控方法是最具可行性的方法之一.一个细致可靠的电磁调控方案不仅需要准确考虑外加电磁场对导电流体作用,还需要考虑因流体高速运动产生的感生电磁场对导电流体的作用.对于高超声速飞行器典型飞行状态,全磁流体力学方法因数值刚性问题很难直接用于流场和电磁场耦合模拟,而低磁雷诺数近似方法无法考虑感生磁场对导电流体作用.针对磁流体力学两种经典方法应用于高超声速飞行器电磁调控方案设计时存在的困难和不足,文章在数值求解流动控制方程N-S方程和电磁控制方程双曲Maxwell方程的基础上,将两者结合起来松耦合迭代求解,建立适用于高超声速飞行器流场和电磁耦合的数值模拟方法.通过磁流体激波反射和二维超声速磁流体喷管两个典型算例,对文章的数值方法进行验证.基于数值方法对外加偶极子磁场作用下某高超声速飞行器典型飞行状态下流场电磁耦合问题进行了研究,数值模拟结果表明,磁雷诺数为0.7557时,不考虑感生磁场对流体运动影响时激波脱体距离相对于考虑感生磁场作用时大11.11%,此误差已不容忽视,对于该飞行状态,应完整考虑流场和磁场相互作用而不是仅考虑外加磁场对流场运动影响.

关键词：磁流体动力学 N-S方程 Maxwell方程数值模拟感生磁场松耦合