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端面薄膜法布里-珀罗腔光纤动态压力传感器仿真与实验研究

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光学学报 2024年第7期44卷 227-235页

作者：张雄星孙哲赵学庆高子皓冯晓军潘文陈海滨西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西北核技术研究所陕西西安710024 西安近代化学研究所陕西西安710065

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测... 详细信息

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测量范围内,传感器的波长灵敏度和腔长灵敏度分别为0.0809 nm/MPa和0.3200 nm/MPa,与仿真结果一致;在动态压力测量中,传感器成功捕捉到了压力峰值为7.41 MPa和上升时间为75 ns的冲击波信号。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗腔薄膜压力测量

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碳纳米管对PDC热稳定性及力学性能的影响

稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2321-2330页

作者：高中堂段迪彭腊梅丰德友王斌奇高志明西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西太合智能钻探有限公司陕西西安712000

由于现代石油、煤田开采的环境愈加复杂,对钻头的耐热性与抗冲击韧性提出了更高的要求。而聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)作为钻头工作的核心零部件,会直接影响钻头的使用寿命。在实际的工况中,PDC往往会以断... 详细信息

由于现代石油、煤田开采的环境愈加复杂,对钻头的耐热性与抗冲击韧性提出了更高的要求。而聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)作为钻头工作的核心零部件,会直接影响钻头的使用寿命。在实际的工况中,PDC往往会以断裂和耐热性差的形式失效。碳纳米管具有优异的力学性能、化学稳定性和热稳定性,将碳纳米管引入PDC层中,可以解决PDC中抗冲击韧性差、热稳定性差的问题。本研究采用碳纳米管作为PDC的增强相,在高压和高温(5.5 GPa和1300℃)的条件下制备PDC复合材料,烧结时间为90 s。对PDC复合材料的微观结构、元素分布、相组成进行了表征,分析了碳纳米管对复合材料力学性能和热稳定性的影响。结果表明,碳纳米管添加量为1.4%(质量分数)的PDC抗冲击韧性从400 J提升到550 J,比原始PDC的抗冲击韧性高37.5%,PDC复合材料抗冲击韧性的提高归因于碳纳米管在裂纹偏转过程中的拔出和桥接。碳纳米管添加量为1.6%的PDC耐热性从原始的704℃提高至813℃,摩擦系数从0.064降低到了0.048,磨耗比达到159.69×10^(4),比原始PDC提高了59.64×10^(4)。

关键词：聚晶金刚石复合片碳纳米管抗冲击韧性热稳定性摩擦系数

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高精度定量相位显微成像方法研究

光学学报 2024年第2期44卷 24-35页

作者：闵俊伟郜鹏但旦郑娟娟于湘华姚保利中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 西安电子科技大学物理学院陕西西安710071

定量相位显微成像在工业检测、生物医学和光场调控等领域具有重要的应用价值。常用的定量相位显微成像技术通过干涉的方法来获取相位的定量分布,干涉装置的稳定性、光学衍射极限的限制、相位再现时的解包裹问题、激光照明下的相干噪声,... 详细信息

定量相位显微成像在工业检测、生物医学和光场调控等领域具有重要的应用价值。常用的定量相位显微成像技术通过干涉的方法来获取相位的定量分布,干涉装置的稳定性、光学衍射极限的限制、相位再现时的解包裹问题、激光照明下的相干噪声,以及动态观测过程中的样品离焦等因素都会影响定量相位显微成像的分辨率和精度。本文围绕高精度定量相位显微成像中的上述关键问题展开研究,通过构建物参共路的同步相移数字全息显微结构实现稳定的实时测量;采用结构光照明的超分辨相位成像方法实现对微小物体的超分辨相位成像;利用双波长照明将纵向无包裹相位测量范围扩大到微米量级;使用低相干LED照明解决相干噪声问题;提出了基于结构光照明和双波长照明的数字全息显微自动调焦方法,可以满足对不同类型样品的长时间跟踪观测。

关键词：定量相位显微成像物参共路结构光照明相位解包裹自动调焦

南水北调核心水源涵养区城市化与水生态环境耦合协调研究——以安康市为例

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安康学院学报 2024年第2期36卷 115-122页

作者：金文婷王亚南张淑兰安康学院化学与环境学院陕西安康725000

构建水源涵养区城市化水平与水生态环境综合评价指标体系,并以南水北调工程通水时间作为分析节点,利用耦合度模型、耦合协调度模型,探究中线工程水源涵养区安康市2008—2020年城市化与水生态环境的耦合协调演变特征及其对南水北调工程... 详细信息

构建水源涵养区城市化水平与水生态环境综合评价指标体系,并以南水北调工程通水时间作为分析节点,利用耦合度模型、耦合协调度模型,探究中线工程水源涵养区安康市2008—2020年城市化与水生态环境的耦合协调演变特征及其对南水北调工程的响应关系。主要结果为:(1)研究期内安康市城市化发展指数呈上升态势,南水北调中线工程通水后其城市化年平均演变指数较通水前提高了0.04;(2)研究期内安康市水生态环境综合发展指数受水资源量不确定性等因素影响存在较大的波动,中线工程通水后2015-2020年该指数多年平均值较通水前提升了36.85%;(3)研究期内安康市城市化与水生态环境基本处于高水平耦合阶段,二者耦合协调度由最初的0.44增加到2020年的0.84,由濒临失调向勉强协调、轻度协调转变,最终达到良好协调。研究成果揭示了安康市城市化与水生态环境耦合演变特征及其对中线工程通水运行的响应关系,为水源涵养区城市加强水生态环境保护和推进高质量发展提供了理论参考。

关键词：耦合协调度模型水源涵养区城市化水生态环境南水北调工程安康市

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蓝绿激光跨介质下行链路的偏振传输特性

光学学报 2024年第6期44卷 248-255页

作者：张建磊田雨欣王洁朱云周张鹏伟杨祎贺锋涛西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121 西安精密机械研究所陕西西安710077

为了研究粗糙动态海平面对折射偏振光的影响,利用Elfouhaily海浪谱和快速傅里叶变换生成随机动态海面,建立了激光跨粗糙空气-海水界面的偏振光传输模型。研究了不同风速、不同距离、不同光发散角下激光穿过空气-海水信道后的偏振特性和... 详细信息

为了研究粗糙动态海平面对折射偏振光的影响,利用Elfouhaily海浪谱和快速傅里叶变换生成随机动态海面,建立了激光跨粗糙空气-海水界面的偏振光传输模型。研究了不同风速、不同距离、不同光发散角下激光穿过空气-海水信道后的偏振特性和闪烁指数。仿真结果表明,风速越大,接收偏振度越小,相同条件下,圆偏振光偏振度远大于线偏振光;信道距离越长,偏振度越低;风速和链路距离变大时,闪烁指数也变大;当光束发散角减小时,闪烁指数变大;反之闪烁指数减小。验证了所提模型的可行性。本文研究为空气-海水光通信提供了理论依据。

关键词：水下无线光通信 Elfouhaily谱跨介质偏振光闪烁指数

卫星差分码偏差对北斗三号双频精密单点定位的影响

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国防科技大学学报 2024年第1期46卷 42-50页

作者：杜彦君贾小林姚顽强许瑾西安科技大学测绘科学与技术学院陕西西安710054 西安测绘研究所陕西西安710054 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

为探讨北斗三号系统不同频点组合卫星差分码偏差(differential code bias,DCB)对精密单点定位(precise point positioning,PPP)的影响,推导北斗三号系统不同频点无电离层组合卫星端DCB改正模型,并基于MGEX跟踪站连续7天4站的观测数据按... 详细信息

为探讨北斗三号系统不同频点组合卫星差分码偏差(differential code bias,DCB)对精密单点定位(precise point positioning,PPP)的影响,推导北斗三号系统不同频点无电离层组合卫星端DCB改正模型,并基于MGEX跟踪站连续7天4站的观测数据按7种不同双频组合进行DCB改正实验。结果表明,DCB改正对PPP精度在最初的历元有明显提升,有助于滤波的收敛及提高单天解的均方根,但对于最终定位精度无明显提升。B2a/B3I及B2b/B3I组合定位精度及收敛速度明显低于其他组合,DCB改正后有所提升。其他5种组合改正后定位精度及收敛时间相当:静态PPP单天解均方根在E、N和U方向约为5.50 cm、2.50 cm和6.25 cm,较未改正前提升20%~65%;平均收敛时间为38 min,提升约6%;动态PPP平均收敛听语音聊科研与作者互动时间为59 min,提升约20%;最终定位精度水平方向优于5 cm,高程方向优于7 cm。

关键词：北斗三号系统差分码偏差精密单点定位精度收敛时间

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智能采煤机器人关键技术

煤炭学报 2024年第2期49卷 1174-1182页

作者：马宏伟赵英杰薛旭升吴海雁毛清华杨会武张旭辉车万里曹现刚赵友军王川伟赵亦辉王鹏孙思雅马柯翔李烺西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室陕西西安710054 西安重工装备制造集团有限公司陕西西安710054 西安煤矿机械有限公司陕西西安710200

采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的... 详细信息

采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的“智能感知、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制、位-姿-速协同控制”五大关键技术,并给出解决方案。针对智能感知问题,提出了构建智能感知系统思路,给出了智能采煤机器人智能感知系统的架构,实现对运行状态、位姿、环境等全面感知,为智能采煤机器人安全、可靠运行提供保障;针对位姿控制问题,提出了智能PID位姿控制思路,给出了改进遗传算法的PID位姿控制方法,实现了智能采煤机器人位姿精准控制;针对速度控制问题,提出了融合“力-电”异构数据的截割载荷测量思路,给出了基于神经网络算法的截割载荷测量方法,实现了截割载荷的精准测量;提出牵引与截割速度自适应控制思路,给出了人工智能算法牵引与截割速度决策方法和滑模自抗扰控制的牵引与截割速度控制方法,实现了智能采煤机器人速度精准自适应控制;针对截割轨迹规划与跟踪控制问题,提出了截割轨迹精准规划思路,给出了融合地质数据和历史截割数据的截割轨迹规划模型,实现了截割轨迹的精准规划;提出了截割轨迹精准跟踪控制思路,给出了智能插补算法的截割轨迹跟踪控制方法,实现了智能采煤机器人截割轨迹高精度规划与精准跟踪控制;针对“位-姿-速”协同控制问题,提出了“位-姿-速”协同控制参数智能优化思路,给出了基于多系统互约束的改进粒子群“位-姿-速”协同控制参数优化方法,实现了智能采煤机器人智能高效作业。深入研究五大关键技术破解思路,有利于加快推动研发高性能、高效率、高可靠的智能采煤机器人。

关键词：智能采煤机器人智能感知速度控制截割轨迹规划与跟踪控制协同控制

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低碳矿区综合能源系统经济运行优化研究

电力系统保护与控制 2024年第6期52卷 177-187页

作者：贠保记赵文王建学贠鑫哲西安科技大学陕西西安710054 西安西瑞控制技术股份有限公司陕西西安710077 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包... 详细信息

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次,为降低矿区碳排放量,在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时,引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT),通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后,调用CPLEX商业求解器,以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明:优化后的CMIES碳排放量显著降低,运行成本大幅减少。

关键词：矿区综合能源系统伴生能源低碳经济阶梯式碳交易绿证交易机制

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11体系铁基超导材料实用化研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 2059-2066页

作者：晏晨杨芳刘吉星贺一轩张胜楠王大友闫果张平祥西北工业大学超导材料与应用技术研究院陕西西安710072 西北有色金属研究院陕西西安710016 西安聚能医工科技有限公司陕西西安710028

自被发现以来,铁基超导体因其较高的临界电流密度、较低的各向异性以及极高的上临界磁场而受到科学家们的广泛关注,具有极好的应用前景,同时也是研究高温超导机制的重要抓手。“11”体系作为结构最简单的铁基超导材料,其不含有毒元素As... 详细信息

自被发现以来,铁基超导体因其较高的临界电流密度、较低的各向异性以及极高的上临界磁场而受到科学家们的广泛关注,具有极好的应用前景,同时也是研究高温超导机制的重要抓手。“11”体系作为结构最简单的铁基超导材料,其不含有毒元素As以及对掺杂敏感等特点使其成为领域内的研究热点。本文从线带材、涂层导体和薄膜2个角度综述了“11”体系铁基超导材料实用化的研究进展。

关键词：铁基超导线带材薄膜材料