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铝合金高频振荡扫描激光-电弧复合焊缝成形规律与预测

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焊接学报 2024年第7期45卷 83-91页

作者：苗晓军韩丽娟李凯王磊姜来合格廖伟高明平高集团有限公司平顶山467001 华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074 深圳市中基自动化股份有限公司深圳518105

高频振荡扫描激光-电弧复合焊接能够通过扫描搅拌效应调控铝合金焊缝微观组织及其力学性能,但是在控形方面还鲜有研究,无法为工业应用提供理论支撑.为此,系统研究了激光束扫描振幅A和频率f对AA6082铝合金激光-电弧复合焊缝成形特征的影... 详细信息

高频振荡扫描激光-电弧复合焊接能够通过扫描搅拌效应调控铝合金焊缝微观组织及其力学性能,但是在控形方面还鲜有研究,无法为工业应用提供理论支撑.为此,系统研究了激光束扫描振幅A和频率f对AA6082铝合金激光-电弧复合焊缝成形特征的影响规律,包括焊缝表面飞溅、焊缝下部激光区宽度和熔深占比,并基于光束扫描的能量分布特征和激光焊接模式转变行为,探讨了焊缝形貌转变机理.随后,根据焊缝成形缺陷数量和激光深熔焊模式进一步确定了激光束扫描参数的优化区间范围,具体为0.4 mm≤A≤1.0 mm和300 Hz≤f≤500 Hz.最后,通过对光束扫描参量的线速度归一化处理,建立了优化参数区间内的焊缝特征值的线性定量关系,精度达到89.8%,为高频振荡扫描激光-电弧复合焊缝形貌特征的预测与调控提供了数据支撑.

关键词：振荡扫描激光-电弧复合焊焊缝成形铝合金

大气多参数激光雷达在化工园区的安全环保和碳监测中的应用

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 151-163页

作者：夏秋炜章振余赛芬夏海云潘凡峰南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 国家碳计量中心(福建) 福建南平353011 福建瑞碳光电精密仪器有限公司福建南平353011

化工产业是国家经济发展的基础,但其在促进经济发展的同时也面临着高碳排放、环境污染和安全风险等挑战。为了保障化工园区的平稳运行,团队研制了一套全光纤体制的1.5μm大气多参数激光雷达系统,并应用于化工园区的污染强度、气体浓度... 详细信息

化工产业是国家经济发展的基础,但其在促进经济发展的同时也面临着高碳排放、环境污染和安全风险等挑战。为了保障化工园区的平稳运行,团队研制了一套全光纤体制的1.5μm大气多参数激光雷达系统,并应用于化工园区的污染强度、气体浓度、风场和降雨信息的监测和预警。该激光雷达系统集成了直接探测模块和相干探测模块,在直接探测模块中,基于扫描光源和超导纳米线单光子探测器进行气体浓度的监测。在相干探测模块中,基于对距离修正回波信号、载噪比和多普勒频移的分析获得颗粒物污染强度和风场分布;基于湍流动能耗散率和风廓线的速度梯度获得湍流和风切变信息;基于深度功率谱分析获得谱宽和偏度,用于区分风速和雨速,获得精准的降雨信息。大气多参数激光雷达分别在江苏省南京市江北新区和内蒙古自治区鄂尔多斯自治旗棋盘井镇进行外场实验,通过多次实验验证了该大气多参数激光雷达在化工园区进行环保、安全和精细化气象保障的能力。文中还进一步设计展望了该系统在化工园区探测多种危化气体浓度的潜力。

关键词：激光雷达化工园区环境监测大气遥感

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动态拓扑结构混合粒子群算法及其应用

计算机科学与探索 2024年第8期18卷 2065-2079页

作者：王浩丞李凌湘潭大学物理与光电工程学院湖南湘潭411105 苏州中科华影健康科技有限公司江苏苏州215123

针对传统粒子群算法面对较高维度参数整定问题时所表现出的寻优速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出一种动态环形拓扑结构混合粒子群算法(DynRing-hfpso)。该算法以粒子群算法为基底,融合萤火虫算法的优点,通过定义选择逻辑使粒子在迭... 详细信息

针对传统粒子群算法面对较高维度参数整定问题时所表现出的寻优速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出一种动态环形拓扑结构混合粒子群算法(DynRing-hfpso)。该算法以粒子群算法为基底,融合萤火虫算法的优点,通过定义选择逻辑使粒子在迭代过程中各自独立地交替进行全局搜索与局部探索,并以自适应的粒子速度与位置约束方法提高算法在迭代过程中信息的利用率。对粒子群拓扑结构进行改进,以动态多邻域环形拓扑结构提高搜索空间覆盖能力,均衡收敛速度。设置动态性能分析以及消融实验,验证算法中粒子分布质量与改进措施的有效性。采用分数阶比例-积分-微分(FOPIλDμ)控制下的速度伺服系统作为应用场景,将该算法与其他四种算法进行对比。结果表明,DynRing-hfpso算法较已有的元启发式优化算法有更快的收敛速度与更优的收敛精度,且在多次实验中展现出更强的鲁棒性。

关键词：环形拓扑结构粒子群算法萤火虫算法分数阶PID 自整定

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无铝内衬纸复合涂层对阻隔性能的影响研究

包装工程 2024年第5期45卷 118-125页

作者：吴春梅翁聪泽李茜鲁仲学舒芳誉黄朝章张国强福建鑫叶投资管理集团有限公司福建厦门361022 福建中烟工业有限责任公司福建厦门361022

目的研究无铝内衬纸使用不同类型油墨及涂布层数的组合,得到阻隔性能优良的样品,推动无铝内衬纸的生产应用。方法采用扫描电子显微镜、水蒸气透过率测试仪、透气性测试仪测试内衬纸的表面微观结构、透湿率和透气性,考察对比不同来源内... 详细信息

目的研究无铝内衬纸使用不同类型油墨及涂布层数的组合,得到阻隔性能优良的样品,推动无铝内衬纸的生产应用。方法采用扫描电子显微镜、水蒸气透过率测试仪、透气性测试仪测试内衬纸的表面微观结构、透湿率和透气性,考察对比不同来源内衬原纸、单层多层涂布无铝内衬纸的阻隔性能,并与其他类型内衬纸性能做比对分析。结果无铝内衬纸在原纸基础上涂布多层油墨,可显著提升产品的阻隔性能。单层涂布透湿率最大降低了59.80%,透气性最大降低了98.37%;三层涂布后透湿率趋于稳定,降幅为79.70%,而随涂布层数的增加,阻气效果提升不明显。结论纸张涂布多层油墨能获得阻隔性能优良的无铝内衬纸,其阻隔性能与常规直镀内衬纸相近。

关键词：涂布内衬纸阻隔性油墨

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用于精密检测的大孔径双远心光学系统设计

激光与红外 2024年第7期54卷 1123-1129页

作者：孙丽婷张继艳秦腾林正煜曹天皓林炘辉厦门理工学院光电与通信工程学院福建厦门361024 福建盈方光电科技有限公司福建厦门361024

为了满足光通信玻璃管内径检测对机器视觉提出的高精度要求,以及解决照明不均匀对检测精度的影响,本文在四组元结构设计理论基础上,通过像差平衡和优化设计,设计了一种具有同轴照明的大孔径高分辨率双远心光学系统。该系统由球面透镜及... 详细信息

为了满足光通信玻璃管内径检测对机器视觉提出的高精度要求,以及解决照明不均匀对检测精度的影响,本文在四组元结构设计理论基础上,通过像差平衡和优化设计,设计了一种具有同轴照明的大孔径高分辨率双远心光学系统。该系统由球面透镜及分光棱镜组成,放大倍率为6×,F数为8,物方数值孔径为0.3759,适配于6500万像素的大面阵工业相机。设计结果表明,系统的成像质量接近衍射极限,光学调制传递函数在奈奎斯特频率156 lp/mm处大于0.1,最大畸变小于0.1%,物像方远心度均小于0.1°,系统分辨率高达1μm。

关键词：机器视觉精密检测同轴照明大孔径双远心

Q345E钢激光-电弧复合焊T形接头疲劳性能

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焊接学报 2024年第5期45卷 1-7页

作者：姜来合格邓玉春赵娇玉黄凤龙任刚黄映杰高明华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074 中车齐齐哈尔车辆有限公司齐齐哈尔161000 九江中科激光技术研究院九江332005

为探究激光-电弧复合焊接技术在转向架结构中应用的可能性,以20 mm厚的Q345E钢T形接头为研究对象,开展了激光-电弧复合焊接试验,并采用单点法和升降法进行疲劳性能测试.结果表明,当指定循环次数为5×10^(6)时,复合焊接头的中值疲劳强度... 详细信息

为探究激光-电弧复合焊接技术在转向架结构中应用的可能性,以20 mm厚的Q345E钢T形接头为研究对象,开展了激光-电弧复合焊接试验,并采用单点法和升降法进行疲劳性能测试.结果表明,当指定循环次数为5×10^(6)时,复合焊接头的中值疲劳强度为148.3 MPa,循环2×10^(6)时的条件疲劳强度为181.5 MPa,比相应的电弧焊接头提高39.6%,且焊接组织更细小,提高了裂纹萌生过程中所需的疲劳循环次数.疲劳裂纹形貌特征表明,T形接头的疲劳裂纹起源于封底焊缝焊趾处,瞬断区为韧性断裂模式,复合焊接头疲劳性能提高的原因在于其封底焊缝焊趾处具有较小的应力集中系数,且焊缝微观组织由更为细小的晶内铁素体组成,能够有效避免疲劳裂纹过早萌生,并阻碍疲劳裂纹扩展.

关键词：激光-电弧复合焊 T形接头疲劳性能

激光粉末床熔融ECY768合金冶金缺陷、显微组织、力学性能研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 111-125页

作者：刘浩博魏恺文钟桥弓健强李祥友曾晓雁华中科技大学武汉光电国家研究中心北京星航机电装备有限公司

激光粉末床熔融(LPBF)是钴基高温合金复杂构件整体制造的理想方法。ECY768是一种性能优异的新型钴基高温合金，但目前LPBF成形ECY768合金的研究还十分匮乏。研究了LPBF成形ECY768钴基高温合金的冶金缺陷、显微组织和基础力学性能。结果... 详细信息

激光粉末床熔融(LPBF)是钴基高温合金复杂构件整体制造的理想方法。ECY768是一种性能优异的新型钴基高温合金，但目前LPBF成形ECY768合金的研究还十分匮乏。研究了LPBF成形ECY768钴基高温合金的冶金缺陷、显微组织和基础力学性能。结果表明：LPBF成形ECY768合金的冶金缺陷主要为气孔、未熔合和热裂纹；通过调整激光体能量密度等工艺参数，可实现无裂纹、高致密(孔隙率<0.5%)ECY768合金成形。LPBF成形ECY768合金的显微组织为以柱状晶为主的“柱状晶+等轴晶”混合组织，总体上呈一定的“〈0 0 1〉/构建方向”择优取向；晶粒内部具有细密的胞状亚晶结构，胞晶边界不仅分布有胞状位错网络，还分布有球状MC型和条带状M23C6型两类纳米级碳化物析出相。在优选工艺参数下，LPBF成形ECY768合金的屈服强度为1002 MPa(构建方向)/1267 MPa(垂直构建方向)，远高于铸造或LPBF成形的其他主要钴基高温合金；延伸率为10.5%(构建方向)/13.3%(垂直构建方向)，与铸造或LPBF成形的其他主要钴基高温合金基本相当。优良的致密度、细密的胞状亚晶结构、纳米碳化物的大量析出及其与位错网络的相互作用是LPBF成形ECY768合金具有优异力学性能的关键。

关键词：激光粉末床熔融 ECY768钴基高温合金冶金缺陷显微组织力学性能

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异型盒包材料对卷烟含水率的影响

烟草科技 2024年第1期57卷 84-90页

作者：邹冠驰陈风余根丽邓宏博林冬梅江家森林豫璋詹露苏铃林苗俏龙岩烟草工业有限责任公司福建省龙岩市364021 福建中烟工业有限责任公司技术中心福建省厦门市361021

为研究异型盒包材料对烟支含水率的影响,建立了烟丝、卷烟纸、接装纸、硫酸纸、滤棒及盒包材料的等温吸附曲线,并通过DLP模型方程拟合水活度和含水率的相关性,验证拟合结果。根据质量守恒定律并结合DLP方程拟合结果,构建异型盒包体系内... 详细信息

为研究异型盒包材料对烟支含水率的影响,建立了烟丝、卷烟纸、接装纸、硫酸纸、滤棒及盒包材料的等温吸附曲线,并通过DLP模型方程拟合水活度和含水率的相关性,验证拟合结果。根据质量守恒定律并结合DLP方程拟合结果,构建异型盒包体系内各物料含水率预测方法,开展方法的验证试验。结果表明,(1)利用DLP模型方程拟合烟丝及各烟用材料的等温吸附曲线,拟合结果的决定系数均大于0.9990,且含水率实测值与预测值平均相对误差均在5%以内,说明方程具有较高的准确性;(2)相对湿度90%环境条件下,密封度良好的异型烟包在15 d内能较好地隔绝外部环境相对湿度的影响;(3)经不同相对湿度平衡后的盒包装入相同烟支,在18 d后体系内水分可达到充分平衡;(4)根据质量守恒定律并结合DLP方程拟合结果所优化的异型盒包体系内各物料含水率的预测方法具有较高的准确性,不同含水率的异型盒包材料对烟丝、滤棒及硫酸纸造成的影响不同,说明控制异型盒包材料含水率在合理范围内,可以使成品烟支含水率满足质量要求。

关键词：异型盒包材料等温吸附曲线 DLP模型水活度

基于热-光调谐的多通道干涉大范围可调谐激光器（特邀）

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光学学报 2024年第15期 189-198页

作者：陈子枫王治达娄家俊陈泉安蒋春夏娟陆巧银国伟华华中科技大学武汉光电国家研究中心宁波元芯光电子科技有限公司

提出一种新型的单片集成大范围可调谐半导体激光器——多通道干涉（MCI）激光器。基于热-光效应和8臂干涉增强调节反射峰与纵模，以类分布式布拉格反射（DBR）方式实现波长调谐；无需光栅结构，具有工艺简单、容差大的优点；采用偏置量... 详细信息

提出一种新型的单片集成大范围可调谐半导体激光器——多通道干涉（MCI）激光器。基于热-光效应和8臂干涉增强调节反射峰与纵模，以类分布式布拉格反射（DBR）方式实现波长调谐；无需光栅结构，具有工艺简单、容差大的优点；采用偏置量子阱技术进行有源无源集成，降低二次外延难度。MCI激光器波长调谐范围大于48 nm，边模抑制比（SMSR）大于46 dB，洛伦兹线宽小于150 kHz，总热调谐功耗低于50 mW。将MCI激光器芯片、热电制冷器（TEC）和波长锁定器进行光发射组件（TOSA）封装，并进一步实现了集成调谐激光组件（Nano-ITLA）。组件尺寸仅为25.0 mm×15.6mm×6.5mm，光纤耦合输出功率大于16.5dBm，输出覆盖C++波段的120个频偏小于±0.5GHz的ITU(International telecommunication union)信道。在波长锁定与功率均衡控制下，波长抖动小于±1 pm，功率抖动小于±0.1 dB，反偏的半导体光放大（SOA）区消光比大于40 dB。MCI激光器在相干光通信中展示出卓越的应用潜力。

关键词：集成光学半导体激光器可调谐激光器微处理器温度控制波长锁定