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基于轻瓦斯气体多组分含量检测的变压器故障辨识方法研究

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基于轻瓦斯气体多组分含量检测的变压器故障辨识方法研究

作者：袁浩翔重庆理工大学

学位级别：硕士

变压器作为智能电网中不可或缺的设备,承担着电能转换、传输等方面的核心作用。随着智能电网技术的不断发展,对变压器运行的安全性提出了更高的要求。瓦斯继电器是变压器中重要的非电量保护设备,当变压内部发生故障时,产生的故障气体随... 详细信息

变压器作为智能电网中不可或缺的设备,承担着电能转换、传输等方面的核心作用。随着智能电网技术的不断发展,对变压器运行的安全性提出了更高的要求。瓦斯继电器是变压器中重要的非电量保护设备,当变压内部发生故障时,产生的故障气体随着变压器油上升最终进入集气盒中。一旦故障气体的浓度超过阈值,瓦斯继电器就会发出轻瓦斯告警。现阶段的方法只能判断变压器是否发生故障,而不能诊断发生故障的类型。针对轻瓦斯保护不能诊断变压器故障类型的问题,本文对轻瓦斯气体的交叉干扰系数修正,并探讨了轻瓦斯气体产生特性以及变压器内部故障模式的识别方法。论文主要包括以下内容:（1）针对变压器轻瓦斯气体中的三种特征气体H、CO和CH,选择了相应的传感器,并且根据传感器的原理和测量要求,完成了轻瓦斯气体检测装置的设计。通过建立轻瓦斯检测平台,对传感器测量混合气体交叉干扰进行补偿修正,降低了测量目标气体真实值和修正值之间的误差,该方法可以实现轻瓦斯气体的现场快速检测。（2）本文搭建了变压器内部放电故障试验平台,并设计了四种典型的变压器内部放电故障模型。对每种放电故障模型进行了40次击穿放电试验,并对收集的轻瓦斯气体进行组分含量分析。实现了对不同变压器故障类型下产生的轻瓦斯气体产气特性的研究。（3）本文建立了自适应粒子群优化的支持向量机算法模型,并将其用于基于轻瓦斯气体的变压器内部放电故障诊断。对每种故障类型的轻瓦斯气体二维图谱提取统计特征参数,并采用了KPCA进行分析降维,从而提高了识别效率。自适应粒子群优化的支持向量机分类器的总体识别率达到了93.74%,相较于传统的SVM和GA-SVM诊断模型,准确率分别提高了5.83%和4.1%。实验结果表明,该方法用于基于轻瓦斯气体识别变压器内部故障的正确率更高。

关键词：变压器故障诊断轻瓦斯气体混合气体检测模式识别

基于智能优化算法的低比转速离心泵水力优化设计

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基于智能优化算法的低比转速离心泵水力优化设计

作者：白危宇重庆理工大学

学位级别：硕士

低比转速离心泵因其具有流量小、扬程高的特点,广泛应用于生活供水、工业生产、农田灌溉和石油化工等领域。但是低比转速离心泵普遍存在效率较低、大流量工况区电机容易过载以及小流量区运行不稳定等问题。所以我们需要对低比转速离心... 详细信息

低比转速离心泵因其具有流量小、扬程高的特点,广泛应用于生活供水、工业生产、农田灌溉和石油化工等领域。但是低比转速离心泵普遍存在效率较低、大流量工况区电机容易过载以及小流量区运行不稳定等问题。所以我们需要对低比转速离心泵就其效率和稳定性进行重点研究。本文以重庆水泵厂有限责任公司HCZE 80-250型低比转速离心泵作为研究对象,选取离心泵的效率η和汽蚀余量NPSH作为优化目标,结合CFD数值模拟和BP神经网络与NSGA-Ⅱ遗传算法的多目标优化方法进行多目标优化设计,本文的主要研究内容如下:1.本文采用UG对离心泵的进口段、叶轮、蜗壳和出口段建立三维模型,并分别对各部分进行网格划分,然后以扬程和效率为检验标准进行网格无关性验证,选择满足精度需求同时网格数量较少的网格方案。对比离心泵外特性试验结果与仿真计算结果,发现二者曲线变化基本相同,总体误差在5%以内;仿真得到的汽蚀余量略小于试验结果,但二者整体变化趋势一致。2.设计Plackeet-Burman试验方案分别筛选出对效率和汽蚀余量影响显著的变量,综合分析得到叶片包角φ,叶片出口宽度b,叶片进口安放角β和叶片出口安放角β作为最终的设计变量,并给定各自的约束范围。3.通过最优拉丁超立方抽样方法抽取40组设计方案,通过数值仿真得到每组方案对应的效率和汽蚀余量,以此建立BP神经网络初始样本集。训练神经网络建立设计参数与优化目标之间的关系,利用NSGA-Ⅱ遗传算法整体寻优,最终得到最优方案。优化后的离心泵效率提高1.86%,汽蚀余量降低了0.54m。4.分析优化前后离心泵的外特性曲线和内流场分布,结果表明:优化泵总体性能优于原型泵;优化后的泵截面压力和速度分布均较原型泵更合理,优化泵的湍流分布范围也较原型泵更小;优化泵临界汽蚀点较原型泵靠后,并且空泡产生更少,优化泵在汽蚀发生区间内的可使用范围要大于原型泵,优化泵的抗汽蚀性能更强。5.为了验证优化结果的可靠性,对优化方案的叶轮进行铸造加工,分别进行外特性测试试验和汽蚀性能测试试验来验证优化设计的实际效果。结果表明:在设计工况流量下优化后离心泵的效率提高了1.64%,汽蚀余量降低了0.58m,说明本文的优化设计方案切实有效。

关键词：低比转速离心泵效率汽蚀余量数值模拟多目标优化

无人装甲车底盘电子系统嵌入式主控计算机设计与实现

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无人装甲车底盘电子系统嵌入式主控计算机设计与实现

作者：张健源重庆理工大学

学位级别：硕士

科技在军备上的应用水平是影响现代战争胜负的重要因素,当今世界的军队已经朝着信息化、无人化、智能化不断发展,而装甲车辆作为现代战争中的主要力量之一,在作战系统中扮演着至关重要的角色。然而,传统装甲车辆在执行任务时面临着种种... 详细信息

科技在军备上的应用水平是影响现代战争胜负的重要因素,当今世界的军队已经朝着信息化、无人化、智能化不断发展,而装甲车辆作为现代战争中的主要力量之一,在作战系统中扮演着至关重要的角色。然而,传统装甲车辆在执行任务时面临着种种挑战,其中包括信息化水平低、战场的适应能力较差等。这些问题不仅对装甲车辆驾驶人员的生命安全构成威胁,还影响着作战效率和任务执行的成败。传统的车辆综合电子信息系统采用各个独立的电器或机械分体完成各项任务,不利于提高整车的快速反应能力。论文基于某两栖装甲车,针对底盘电子系统设计了嵌入式主控计算机。首先搭建了以CAN通信总线和以太网接口的计算机通信系统,将车辆底盘的多个分散电子模块集成一个整体综合系统,并在驾驶员终端显示车辆目前所有的状态信息。同时,系统增加了遥控功能,实现整车的远程遥控操作和有人操作两种模式,为后续无人导航模式提供底层基础,进一步适应无人两栖装甲车在不同环境下的不同需求。论文重点研究了无人装甲车底盘电子信息系统主控计算机的软硬件实现及控制策略。主要的研究内容如下:(1)首先设计了主控计算机(MCU)外围接口电路,包括CAN通信、信号采集、以太网通信、RS232、RS485等硬件电路。设计DSP28335芯片作为主控芯片、MCP2515作为CAN扩展芯片、W5500作为以太网芯片的主控计算机硬件系统构架。并根据各类型传感器确定硬件模块的通道数量,设计出相应电路图,完成主控计算机的硬件设计。(2)通过分层架构和模块化设计,编写完成DSP芯片底层驱动程序、CAN配置和以太网通信功能代码,使其可以与其他执行控制模块(ECU)模块和手持信号单元进行通信。研究了车辆转向控制、车速控制、驾驶模式选择、辅助驾驶等控制策略和控制算法的代码实现。(3)搭建实验测试平台进行模拟实验,验证了底盘电子系统嵌入式主控计算机的通信效率、可靠性以及的各项功能和达到的技术指标。

关键词：无人装甲车整车控制器总线通信线控底盘

基于超声雾化热解喷涂法的高质量Nb:TiO2薄膜制备及光电特性研究

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基于超声雾化热解喷涂法的高质量Nb:TiO2薄膜制备及光电特性研究

作者：黄俊宇重庆理工大学

学位级别：硕士

透明导电氧化物（Transparent Conducting Oxides,TCO）薄膜,具有接近金属的电导率、高可见光透射率、低电阻率以及高红外区反射等特性,因此在多个领域都有广泛的应用。其中,铌掺杂二氧化钛（Nb:TiO,简称NTO）薄膜由于其具有优秀的光透... 详细信息

透明导电氧化物（Transparent Conducting Oxides,TCO）薄膜,具有接近金属的电导率、高可见光透射率、低电阻率以及高红外区反射等特性,因此在多个领域都有广泛的应用。其中,铌掺杂二氧化钛（Nb:TiO,简称NTO）薄膜由于其具有优秀的光透过性能、硬度较高、稳定性优良和低成本等诸多优点,在TCO薄膜中备受瞩目。在深入研究NTO薄膜的应用时,都会面临一个问题:如何在保持其优异透光性的同时,克服导电性能与透光性之间的抑制效应,在光电器件的广泛应用中,实现这两者的平衡至关重要。因此,当前的研究焦点集中在如何有效降低NTO薄膜的电阻,同时确保其高透光率,从而全面提升其光电性能。这一研究不仅对于优化NTO薄膜在光电器件中的性能具有重大意义,也为研究者们进一步探索其潜在应用提供了重要方向。TCO薄膜的制备方法包括物理和化学两个方面,具体如离子束沉积法、真空蒸镀法和超声雾化热解喷涂（Ultrasonic Spray Pyrolysis,简称USP）法等。USP法凭借其简易的设备要求、无需真空环境的便利、工艺参数的灵活可调以及大面积薄膜沉积的高效性,同时兼具成本低廉的优势,赢得了研究者们的广泛青睐。当前,研究者们不仅致力于如何充分利用这些优势以提升薄膜质量,还在努力探索如何在实验过程中实现成本的进一步降低。本论文采用自制USP薄膜制备系统,成功制备了TiO基薄膜。在此基础上,通过对设备进行优化,调整工艺参数,进一步开展提高NTO薄膜质量的探索,并将其应用于透明导电薄膜领域。具体内容如下:（1）成功设计、装配并调试了一套专用于TiO基薄膜生长的薄膜制备系统。该系统基于USP法,可以实现高精度、低成本的薄膜制备,同时具备零部件更换简易的优点,有效解决了衬底温度控制精度不足以及薄膜均匀性不佳等关键问题,为高质量TiO基薄膜的制备提供了有力保障。（2）为了优化TiO薄膜的制备过程,实验以Ti Cl·5HO为前驱体,在石英衬底上成功制备了多晶TiO薄膜。对实验样品进行了SEM、XRD、可见光透过率、荧光测试和霍尔效应测试,详细进行数据分析,进一步深入探讨了衬底温度对薄膜结构、形貌以及光电特性的影响。可以发现,在衬底温度为550℃的条件下,TiO薄膜展现出明显的（101）晶面取向特征。此时,薄膜的结晶质量尤为出色,晶粒尺寸增长为24.3 nm,其位错密度和微观应变均降至最低,具体数值为1.28×10 line/m和1.69×10。（3）为探索NTO薄膜生长的最佳工艺参数。采用Ti Cl·5HO与Nb Cl的混合溶液作为前驱体,在石英基底上成功合成了多晶NTO薄膜。在确定TiO薄膜的最佳生长温度后,展开了不同掺杂Nb浓度的梯度试验,用以探究Nb掺杂浓度对NTO薄膜结构、表面形态以及光电特性的影响;通过展开对薄膜进行不同喷涂时间制备的实验,用以探究雾化喷涂时间对NTO薄膜性能结构、表面形态以及光电特性的影响。结果显示,掺杂浓度的提升和喷涂时间的改变都会对薄膜的形貌与结构产生影响,这一研究的核心目标是确定最佳的制备条件,从而进一步提升NTO薄膜的性能。对实验数据进行分析可以得出结论,当Nb与Ti的原子比(n（Nb）:n（Ti）)达到5 at%,并且喷涂制备时间为10 min时,所制备的薄膜展现出最佳的综合光电性能,此时薄膜的可见光透过率高达85.1%,光电性能指数达到13.3×10Ω。

关键词：超声雾化热解喷涂法 NTO薄膜表面形貌光电性能

餐厨垃圾厌氧发酵液制备污水处理外加碳源及其反硝化应用性能研究

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餐厨垃圾厌氧发酵液制备污水处理外加碳源及其反硝化应用性能研究

作者：魏娟重庆理工大学

学位级别：硕士

2024年2月,国务院办公厅印发了“关于加快构建废弃物循环利用体系的意见”,资源化循环利用事业自此进入了快车道。餐厨垃圾作为城市大宗固废之一,具有来源广、产量大、有机物含量高、氮磷含量高、处理费用高等特点,其资源化处理及应用,... 详细信息

2024年2月,国务院办公厅印发了“关于加快构建废弃物循环利用体系的意见”,资源化循环利用事业自此进入了快车道。餐厨垃圾作为城市大宗固废之一,具有来源广、产量大、有机物含量高、氮磷含量高、处理费用高等特点,其资源化处理及应用,为当前城市发展亟需。将餐厨垃圾厌氧发酵制备碳源,然后运用至实际污水处理厂解决目前原水中C/N比失调的难题,贯彻“变废为宝”“以废制废”的绿色环保发展理念。目前的研究主要集中在控制餐厨垃圾发酵产物类别和产率方面,但除了充分考虑到工艺优化问题,还应考虑餐厨垃圾发酵液中高氮磷引起二次污染问题。本文研究以制备经济效益好、氮磷含量低、安全、无二次污染的碳源为目标,以餐厨垃圾为原料,接种外源菌种进行厌氧发酵、发酵液经过脱氮除磷再进行反硝化实际应用。研究阐明了影响及提高发酵液中挥发性有机酸(VFAS)产量机制,研发了餐厨垃圾发酵液脱氮除磷及高反硝化性能的碳源制备新技术。本研究为餐厨垃圾高值化利用提供了新思路。本文主要研究内容与结果如下:(1)以餐厨垃圾为基质,采用厌氧发酵方式,探明了关键运行参数对VFAS、氨氮及可溶性有机物浓度的影响规律。研究考察了添加不同菌种、发酵时间、菌种投加量、发酵液p H值对发酵液的水解和酸化影响规律,确定了最佳工艺条件:菌种为乙酸菌、发酵时间为3d、菌种投加量为0.5 g/L、p H约为7。在上述最佳工艺条件下,SCOD浓度高达可达50900 mg/L、VFAs浓度最高值为14375.4 mg/L、氨氮浓度最高值为333.5 mg/L,通过微生物多样性分析得出优化后的微生物中厚壁菌门类微生物相对百分占比高达95.8%,该类微生物有助于发酵液的水解和酸化,从而促进发酵系统中碳源有机物的产生。(2)以聚四氟乙烯膜(PTFE膜)为膜组件装置为基础,研究了关键运行参数对氨氮和总磷的影响规律、分析了其脱氮除磷的作用机理。考察了膜污染中对膜损坏程度、吸收液浓度、发酵液p H值对脱氮除磷的影响规律。确定了运行的最优参数,当选择加入氧化钙除磷兼调节p H=10.97后的上清液、吸收液浓度为10%时为最佳工艺条件。在上述工艺条件下总磷和氨氮去除率分别达95%、88.57%。实验结果证实了该工艺对氮磷具有较高的脱除率。脱氨过程中过膜前和过膜后铵根离子基本守恒,没有释放二次污染物。(3)为了验证实验最终制备的碳源具有实际应用价值,本章以最优工艺条件下发酵制得的发酵液脱氮除磷后的产品为碳源。与传统碳源乙酸钠、葡萄糖同步进行反硝化实验。实验结果显示乙酸钠、葡萄糖和发酵液的反硝化潜力值分别为0.09878g N/g COD、0.05127 g N/g COD和0.07125 g N/g COD。发酵液的反硝化能力值介于乙酸钠和葡萄糖之间。由于发酵液中COD主要由挥发性小分子有机酸构成,所以发酵液的COD利用率较高,证实了本研究制备的餐厨垃圾发酵液可以作为碳源替代物利用。本研究以餐厨垃圾为基质,通过厌氧发酵工艺参数优化,制备出了高有机物含量和高VFA浓度含量的碳源,实现了资源化循环利用。发酵液通过PTFE工艺优化后,极大程度的降低了发酵液中氮磷含量,降低了新型碳源出现二次污染的隐患。最终制得的产物在废水反硝化实际应用中展现了代替传统碳源的潜力。本研究为餐厨垃圾厌氧发酵制备碳源工业化应用提供了技术支持。

关键词：餐厨垃圾厌氧发酵乙酸菌挥发性脂肪酸反硝化

某车型副车架衬套动力学建模及整车多工况性能分析与优化

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某车型副车架衬套动力学建模及整车多工况性能分析与优化

作者：周凤重庆理工大学

学位级别：硕士

某型电动车副车架橡胶衬套作为与车身的连接部件,其特性指标直接影响悬架性能、整车操稳与平顺性等相关多工况整车性能。因此,针对后悬架模型中将橡胶衬套简化为线性模型而导致整车性能分析不全面以及衬套刚度在整车性能中匹配不合理等... 详细信息

某型电动车副车架橡胶衬套作为与车身的连接部件,其特性指标直接影响悬架性能、整车操稳与平顺性等相关多工况整车性能。因此,针对后悬架模型中将橡胶衬套简化为线性模型而导致整车性能分析不全面以及衬套刚度在整车性能中匹配不合理等问题,开展基于较高精度动力学橡胶衬套模型下的整车多工况性能关键指标的合理优化匹配研究已经成为当前行业领域内的技术热点。本文以选定型号车后H多连杆独立悬架与副车架相连的橡胶衬套为研究对象,提出了基于模拟退火-优化粒子群算法(SA-PSO)进行衬套模型参数的辨识,并基于响应面法与第二代非支配排序遗传算法(RMS-NSGA-Ⅱ)联合优化进行路面激励作用下的后副车架振动导致的衬套对整车多工况性能指标影响的分析与优化,主要研究内容如下:(1)橡胶衬套动力学模型的构建与参数识别。在对比分析橡胶衬套传统如Kelvin-Voigt等理论模型基础上,将弹性单元、摩擦单元和分数阶粘弹单元对应的力学模型叠加构建成为一种新型衬套动力学模型。基于衬套的静态加载试验所得静态加载曲线与宽频带扫频试验所得动刚度数据,融合SA-PSO法辨识衬套的模型参数,进一步预测了该衬套模型的静、动特性指标。结果显示了SA-PSO参数辨识法的精度较高,说明了新建三单元衬套动力学模型能准确预测其刚度的非线性特性。(2)基于橡胶衬套参数模型和用户子程序法的整车多工况性能指标评价。将所建衬套动力学模型通过***平台内置函数规则进行调用,即通过用户子程序法建立整车动力学模型。针对后副车架传递振动导致的悬架性能指标与整车多工况性能指标的变化问题,对比线性与非线性衬套影响下的整车多工况性能仿真指标,并以随机不平路面行驶工况、脉冲路面工况、稳态回转工况以及蛇形工况下的整车性能试验结果作为分析橡胶衬套影响的主要指标。试验仿真结果表明,调用非线性橡胶衬套动力学模型后开展的整车多工况性能评价指标与试验数据更接近。(3)橡胶衬套影响整车多工况性能分析与优化。提出了一种(RMS-NSGA-Ⅱ)联合优化法。通过整车随机不平路面工况与稳态回转工况的行驶性能试验,获取响应面试验样本数据。同时进行了Box-Behnken试验设计,即将衬套模型中的特征参数作为设计变量,通过回归模型预测了整车多工况性能的评价指标,通过方差分析验证了回归模型的显著性。利用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)对回归模型进行多目标优化,最终确定了最优衬套参数组合和最优衬套刚度曲线,并对整车多工况性能进行了仿真验证。研究结果表明:优化后的车身最大侧倾角和后座椅导轨处垂直加速度均方根更接近实车试验目标值,进而提高了整车动力学模型的精度,同时,优化后的目标值减小也达到了提高并改善整车多工况性能的目的。通过本文所建某型电动车副车架橡胶衬套动力学模型,并在整车多工况性能仿真中调用该衬套模型,旨在开发阶段同步建立一个能够对标实车性能的整车动力学模型。这也对橡胶衬套本身的正向开发及其优化设计具有一定指导意义,最终也能有利于主机厂或研发单位进行相关车型整车性能的评价与优化提升。

关键词：副车架橡胶衬套衬套动力学模型参数识别整车动力学仿真响应面法多目标优化

固体碳源富集HN-AD菌体系碳代谢与氮转化机制研究

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固体碳源富集HN-AD菌体系碳代谢与氮转化机制研究

作者：刘欢重庆理工大学

学位级别：硕士

传统生物脱氮技术在城镇污水处理中被广泛应用,但近年来,湖泊富营养化、河道黑臭和地下水污染问题仍然突出。《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对氮排放提出更高要求,而传统技术受到低温硝化和低碳源反硝化瓶颈的制约... 详细信息

传统生物脱氮技术在城镇污水处理中被广泛应用,但近年来,湖泊富营养化、河道黑臭和地下水污染问题仍然突出。《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对氮排放提出更高要求,而传统技术受到低温硝化和低碳源反硝化瓶颈的制约。低温影响硝化菌活性,低碳源导致反硝化受限。因此,寻求新的脱氮微生物及技术至关重要。本研究将异养硝化好氧反硝化（HN-AD）菌与固体碳源进行实验,首先进行固体碳源类型优选和分子量优选,通过脱氮性能评估筛选出了最佳脱氮效果的固体碳源及其分子量,并进一步探究了HN-AD菌利用最优固体碳源的碳代谢机制以及氮转化途径。为基于HN-AD菌的固体碳源新型脱氮工艺的构建提供理论指导和科学依据。主要的结论如下:（1）分别采用PBS、PCL、PLA、PHA、PBSA、PHBV作为HN-AD菌生长代谢的后续补充碳源。当培养基中液体碳源耗尽,固体碳源开始缓慢释放碳源,仅固体碳源PHBV和PCL能够被HN-AD菌有效利用,而HN-AD菌表现出对PHBV的持续有效利用,最终降解完氨氮与总氮(对应最大降解速率分别为1.97 mg·L·h、1.95mg·L·h)。因此最优固体碳源为PHBV。（2）采用不同分子量（20 000、40 000、60 000、80 000、100 000、120 000）的PHBV作为HN-AD菌生长代谢的后续补充碳源。当培养基中液体碳源耗尽,固体碳源开始缓慢释放碳源,仅分子量为100 000和120 000的PHBV能够被HN-AD菌有效利用,而分子量为100 000的PHBV能够被HN-AD菌持续有效利用,最终降解完氨氮与总氮(对应最大降解速率分别为2.06 mg·L·h、2.30 mg·L·h)。因此最优分子量为100 000。（3）全基因测序分析确认了TAC-1菌株的碳代谢相关酶,预测了其可能的碳代谢通路。非靶向代谢分析揭示了中间产物的存在,包括葡萄糖酸盐和关键酶Acetyl-Co A。这些结果证实了TAC-1菌利用PHBV的碳代谢途径:PHBV大分子（通过PPP途径）→葡萄糖酸盐（通过EMP途径）→Acetyl-Co A（进入TCA循环）→CO+HO（产生电子供体并释放能量）。（4）将碳源优选实验中的微生物样本进行高通量测序,获取了反应体系的微生物组成情况,其中Stappia在PHBV与PHBV（100 000）体系中发挥关键脱氮作用。宏基因分析表明实验组PHBV与PHBV（100 000）的氮代谢酶和基因的表达量在其平行组内为最高,其体系中的氨氮通过以下路径进行了转换降解:NH-N→NHOH→NO-N→NO-N→NO-N→NO→NO→N。（5）研究表明,与PBS、PCL、PLA、PHA和PBSA相比,HN-AD菌在利用PHBV（100 000）时上调了氮代谢酶和基因的表达丰度。因此HN-AD菌可以更有效的利用PHBV（100 000）。（6）本研究还表明,HN-AD菌利用不同类型的碳源进行生长代谢可能导致不同的碳代谢路径,而氮代谢路径是一致的。

关键词： HN-AD菌固体碳源碳源优选碳代谢机制氮转化机制

基于低维金属硫化物的柔性光电探测器设计及其光电性能研究

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基于低维金属硫化物的柔性光电探测器设计及其光电性能研究

作者：王申佳丽重庆理工大学

学位级别：硕士

光电探测器件因其响应快速、结构紧凑、易于集成等优势,在智能装备和智慧系统中有着广泛应用。并被用于智慧医疗、智慧农业、智慧城市、以及国防军事、航空航天监测等领域,已成为各国研究者关注的热点。然而,基于传统三维半导体的光电... 详细信息

光电探测器件因其响应快速、结构紧凑、易于集成等优势,在智能装备和智慧系统中有着广泛应用。并被用于智慧医疗、智慧农业、智慧城市、以及国防军事、航空航天监测等领域,已成为各国研究者关注的热点。然而,基于传统三维半导体的光电探测器存在较高的制备成本、复杂的制备条件和不可弯曲等问题,并且单一的块状半导体材料也存在材料性能的局限性,并不适用于未来智能化光电器件的长期发展。基于此,本文通过简单低成本的制备方法,将不同维度的低维金属硫化物材料相结合,应用在延展性高的柔性基底材料上,获得了具有优异光电性能和高扩展性的柔性光电探测器件,最终实现从可见光到红外波段的宽光谱探测。主要设计的光电探测器有以下三种:（1）快速响应的硫化钼/硫化铋（Mo S/BiS）柔性光电探测器。利用简单的水热法和真空过滤技术在纸基上设计并制备了二维（2D）/一维（1D）的Mo S/BiS柔性光电探测器,在365nm-980nm具有良好的光响应,对365nm的最大响应度（R）和比探测率（D）为0.82m A/W/3.25×10Jones。在450nm和980nm下的R和D分别为1.96μA/W和7.75×10～7Jones、62.9μA/W和2.49×10～9Jones。对近红外光NIR的响应时间最快为0.053s/0.119s。为比较不同抽滤顺序下器件的性能变化,还制备了BiS/Mo S柔性光电探测器,实现了27.45m A/W的最大响应度和快速响应时间（～0.470s）。在反复弯曲条件下,Mo S/BiS和BiS/Mo S器件均表现出稳定的光响应。（2）在上一节制备Mo S/BiS柔性光电探测器的基础上,期望获得探测波段更广的光电探测器件,制备了宽谱探测的硫化铅量子点（Pb S QDs）/BiS柔性光电探测器。采用湿化学法制备Pb S QDs,再利用物理气相沉积技术和滴涂工艺将Pb S QDs与BiS结合构筑成零维（0D）/2D结构,并将其应用在耐高温的柔性基底上,实现了365-1550nm的宽谱响应。在638nm下,器件的R为3.59m A/W,D为4.34×10Jones,响应和恢复时间为0.35s/0.45s。在弯曲程度达到55%时,光电流相比于初始值仅下降了6%。在空气中放置4个月后,光电流仍维持在95%以上。当外界温度从25℃升温到180℃时,器件仍保持正常工作。与原始的BiS相比,制备的Pb S QDs/BiS的开关比提高了220倍。（3）在先前制备的柔性光电探测器的基础上,为了进一步提高器件的稳定性,制备了金纳米颗粒（Au NPs）修饰的硫化铅（Pb S）/BiS柔性光电探测器。采用化学还原法合成Au NPs,通过两步水热法制备出1D/2D的Pb S/BiS纸基器件,并通过Au NPs（0D）进行修饰,最终利用二甲基硅油（PDMS）封装获得柔性光电探测器。Au NPs/Pb S/BiS柔性器件在365-1550nm光照下为宽谱响应。在638nm照射且光功率为2.2m W/cm时,R可达到125.13m A/W,D为4.26×10Jones,外量子效率为24.32%,还具有良好的机械稳定性。通过与单一柔性纸基器件比较,发现Au NPs/Pb S/BiS柔性光电探测器的光电性能得到增强。而PDMS封装后的器件的R和D分别为87.59m A/W和4.55×10Jones,也具有较好稳定性和柔韧性。在空气中存放1个月无明显性能下降,器件的光电流损耗仅1%。

关键词：金属硫化物低维材料光电探测器柔性电子

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精切大质数斜齿轮的新方法

机械工人（冷加工） 1992年第1期 44-45页

作者：欧阳东平重庆双菱电器厂 630043

滚切大质数斜齿轮时,主要矛盾是无法利用机床本身的传动机构使复刀精切时准确复位。采用对刀法,操作者凭眼力观察和经验判断,质量不易保证。所以我们采用新的精切方法,在运用逆铣法进行滚切的基础上。

关键词：大质数斜齿轮齿轮加工滚切