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基于柔性空芯光纤的NO与NO中红外吸收光谱检测

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激光与光电子学进展 2024年

作者：温大新高丽梅段锟吉雍彬石艺尉任伟香港中文大学机械与自动化工程学系复旦大学信息科学与工程学院

本文报道了一种基于柔性空芯光纤和量子级联激光器(QCL)的中红外吸收光谱技术，可同时检测一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)气体。QCL在间歇连续波(i CW)模式下运行，结合柔性空芯光纤具有小型化传感器的潜力。分别选择1929.03 cm-1和1599.9... 详细信息

本文报道了一种基于柔性空芯光纤和量子级联激光器(QCL)的中红外吸收光谱技术，可同时检测一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)气体。QCL在间歇连续波(i CW)模式下运行，结合柔性空芯光纤具有小型化传感器的潜力。分别选择1929.03 cm-1和1599.91 cm-1的吸收线用于NO和NO2检测，两束激光同时耦合到内径为530μm的100 cm长的柔性空芯光纤中。直接吸收光谱(DAS)首先用于展示双气体检测，QCL以i CW模式运行并结合时分复用(TDM)技术；采用一次谐波归一化的波长调制光谱(WMS)来消除非气体吸收带来的信号强度变化的影响，并研究了气体传感器的性能。对于浓度为50 ppm的NO与15 ppm NO2，检测精度分别评估为5.2%和4.1%。当积分时间为60 s时NO的检测限为39 ppb，积分时间为50s时NO+2的检测限为9.2 ppb。

关键词：激光吸收光谱柔性空芯光纤间歇连续波一氧化氮二氧化氮

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基于碳卫星与电力排放数据的碳计量

电力系统自动化 2024年第1期48卷 2-9页

作者：章政文顾津锦赵俊华黄建伟吴海峰文福拴香港中文大学(深圳)理工学院广东省深圳市518100 悉尼大学电气与信息工程学院澳大利亚悉尼2006 香港中文大学(深圳)高等金融研究院广东省深圳市518100 浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

目前,基于温室气体卫星遥感探测技术的碳感知正逐步成为新一代碳计量方法的重要组成部分。然而,从碳卫星数据中准确提取由人类活动产生的碳排放数据是一项至关重要且极具挑战性的任务。文中结合碳卫星与电力排放数据,提出一种新的人工... 详细信息

目前,基于温室气体卫星遥感探测技术的碳感知正逐步成为新一代碳计量方法的重要组成部分。然而,从碳卫星数据中准确提取由人类活动产生的碳排放数据是一项至关重要且极具挑战性的任务。文中结合碳卫星与电力排放数据,提出一种新的人工智能算法,以实现准确的碳排放计量。首先,介绍了所使用的包括碳卫星和电力数据在内的多模态数据源,并设计了相应的数据筛选方法。然后,提出了考虑此多模态数据特性的深度学习方法,构建反映碳卫星数据、发电量数据与碳源碳排放量之间函数关系的数据驱动模型。最后,基于美国OCO-2碳卫星的碳浓度遥感数据及美国1304家火力发电厂的连续烟气监测系统数据验证了所提方法在发电厂碳排放量计量问题上的有效性。

关键词：碳卫星电力人工智能深度学习碳排放碳计量

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智能反射面辅助通信中的信道估计方法

无线电通信技术 2024年第2期50卷 238-244页

作者：王兆瑞刘亮崔曙光香港中文大学(深圳)未来智联网络研究院广东深圳518172 香港中文大学(深圳)理工学院广东深圳518172 香港理工大学电子与信息工程系中国香港999077

信道信息对于智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的通信系统十分关键。由于IRS反射单元的数量十分巨大,信道估计和信道反馈的开销一直制约着IRS辅助的通信系统的性能。为解决这一难题,介绍了IRS辅助的通信系统中信道... 详细信息

信道信息对于智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)辅助的通信系统十分关键。由于IRS反射单元的数量十分巨大,信道估计和信道反馈的开销一直制约着IRS辅助的通信系统的性能。为解决这一难题,介绍了IRS辅助的通信系统中信道的特性。不同用户共享同一基站(Base Station, BS)-IRS信道,而BS-IRS-用户串联信道具有很强的关联性。基于这一特有的信道特性,提出了IRS辅助的通信系统上行信道估计方法、下行信道估计和信道反馈方法;理论性地刻画了以上方法所需要的最小信道估计开销和信道反馈开销,以揭示所提方法在IRS辅助的通信系统中相对于传统信道信息获取方法的巨大优势。

关键词：智能反射面信道估计信道反馈

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金属微纳结构的飞秒激光投影光刻（特邀）

中国激光 2024年第12期 397-405页

作者：王鹤鸣辛晨张莉薛宇航吴东胡衍雷中国科学技术大学工程科学学院香港中文大学机械与自动化工程学系安徽庆宇光电科技有限公司

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案化光束，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并... 详细信息

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案化光束，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且沉积成对应的金属图案，成功实现了金，银两种贵金属的高效、大面积光刻沉积，且加工的结构具有优秀的表面质量和光学性质。这种加工方法速度快，条件温和，使用范围广，并且成本较低，为金属微纳结构的图案化制造提供了一种新的思路。

关键词：飞秒激光投影光刻增材制造光化学沉积微纳金属打印

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金属微纳结构的飞秒激光投影光刻

中国激光 2024年

作者：王鹤鸣辛晨张莉薛宇航吴东胡衍雷香港中文大学机械与自动化工程学系中国科学技术大学工程科学学院安徽庆宇光电科技有限公司

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。本文利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且... 详细信息

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。本文利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且沉积成对应的金属图案。我们成功实现了金，银两种贵金属的高效、大面积光刻沉积，且加工的结构具有优秀的表面质量和光学性质。这种加工方法速度快，条件温和，使用范围广，同时成本较低，为金属微纳结构的图案化制造提供了一种新的思路。

关键词：飞秒激光投影光刻增材制造光化学沉积微纳金属打印

基于人工智能技术的语言自动识别系统设计与实现

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信息与电脑 2024年第7期36卷 87-89页

作者：袁浩程香港中文大学计算机科学与工程学系中国香港999077

本研究旨在开发一种基于人工智能技术的语言自动识别系统,能够自动识别输入文本或语音的语言类型,并进行相应的智能处理和反馈。该系统综合运用了整合机器学习、深度学习和自然语言处理等技术,系统能够实现高效、准确和可扩展的语言识... 详细信息

本研究旨在开发一种基于人工智能技术的语言自动识别系统,能够自动识别输入文本或语音的语言类型,并进行相应的智能处理和反馈。该系统综合运用了整合机器学习、深度学习和自然语言处理等技术,系统能够实现高效、准确和可扩展的语言识别功能,为智能客服、智能翻译等领域提供支持。

关键词：人工智能语言自动识别机器学习深度学习

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基于改进人工鱼群算法的蠕虫机器人路径规划

郑州大学学报（工学版） 2024年第3期45卷 55-63页

作者：姜晓东任奕辰朱晓东郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 香港科技大学计算机科学与工程学系中国香港999077

针对人工鱼群算法在机器人路径规划中存在路径长、精度不高、易陷入局部最优等问题,提出了一种改进的人工鱼群算法,旨在提高算法效率及精度。首先,在算法觅食行为中加入寻优循环,减少算法在路径规划中选取位置点的随机性,使机器人能够... 详细信息

针对人工鱼群算法在机器人路径规划中存在路径长、精度不高、易陷入局部最优等问题,提出了一种改进的人工鱼群算法,旨在提高算法效率及精度。首先,在算法觅食行为中加入寻优循环,减少算法在路径规划中选取位置点的随机性,使机器人能够更快地走向目标点;其次,融合禁忌搜索算法,通过引入禁忌表来记录算法陷入局部最优的路径,使算法在选取新位置点时能够避开局部最优区域,避免算法在局部过度循环,同时对规划出的路径进行优化处理,删去重复栅格点之间的路径,保证路径中没有重复的栅格点;最后,将改进后的人工鱼群算法应用在一种新型的三维栅格地图中。实验结果表明:相较于其他对比算法,在地图1、2、3中改进人工鱼群算法所取得的平均路径长度分别减少了10%、15%、30%,在复杂地图中路径规划的成功率提高了75%。

关键词：蠕虫机器人人工鱼群算法路径规划禁忌搜索栅格地图

构建高效稳定的低温反向偏置双极膜电解槽用于二氧化碳还原

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 82-96页

作者：谢逸徐湛友卢千王莹香港中文大学化学系香港新界南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室UNIST-NUIST中韩能源与环境联合实验室南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏南京210044

二氧化碳电化学还原为高附加值的化学品和原料是一种具有应用前景的负碳技术.在过去十几年里,研究人员在碱性和中性电解质中进行了大量的二氧化碳电还原研究,并在活性、选择性和稳定性方面取得了很多进展.然而,二氧化碳与碱性电解液反... 详细信息

二氧化碳电化学还原为高附加值的化学品和原料是一种具有应用前景的负碳技术.在过去十几年里,研究人员在碱性和中性电解质中进行了大量的二氧化碳电还原研究,并在活性、选择性和稳定性方面取得了很多进展.然而,二氧化碳与碱性电解液反应生成碳酸盐,导致碳利用率较低(远低于产业化应用要求).因此,未来二氧化碳电还原领域面临的关键挑战是如何有效提高碳利用率.为解决这一挑战,在酸性电解质中进行二氧化碳电还原成为了一个可行的方案,它可以有效避免“碳酸盐问题”的发生.而基于双极膜的二氧化碳电解槽技术,则允许阴/阳极在不同pH的电解质中运行,是提高碳利用率的有效方案之一.本文首先介绍了双极膜的运行模式、热力学过程、物质传输现象、水解离/合成过程以及极限电流密度的起源,并总结了近期在双极膜优化方面取得的进展.然后,进一步聚焦于双极膜在常用的三类高效二氧化碳电解槽(流通池电解槽、膜电极电解槽和固态电解质电解槽)中的应用,详细探讨了其研究进展及所面临的挑战,并强调了针对不同结构电解槽的优化策略.值得一提的是,基于反向偏置双极膜的电解槽设计在促进质子传输至阴极、抑制碳酸盐形成方面表现出显著优势,进而有效提高了碳利用率.然而,大的质子通量同时也促进了竞争性的析氢反应,这在一定程度上抑制了二氧化碳转化为多碳产物.为了解决这一问题,流通池电解槽中的阴极电解液可以被用作缓冲层,通过调节阴极液的组成和厚度,实现电极表面在较高的pH下进行二氧化碳电还原,同时本体电解液维持在酸性,从而促进生成的碳酸盐再生为二氧化碳.另一方面,膜电极电解槽,又称零间隙电解槽,其设计特点在于催化剂层和膜直接接触,这种结构降低了电解液引起的电压损耗,提高了电解效率.然而,这种紧密接触也导致阴极表面的化学环境受到膜的强烈影响.大量质子通过膜传输至阴极,导致催化剂处于强酸性环境中,这为开发高效且稳定的二氧化碳还原电催化剂带来了很大挑战.近期,多种策略已成功应用于设计能够在pH≤1电解质中稳定运行的二氧化碳还原催化剂,包括双金属催化剂、杂原子掺杂金属催化剂和先进分子催化剂.此外,也可以通过构建界面缓冲层来精细调节局部pH值并优化阴极表面化学环境,从而进一步提升膜电极电解槽中二氧化碳电还原的选择性.为了实现商业应用,二氧化碳电解槽需要直接生成高浓度的产品,以减少后续的分离成本.为此,固态电解质二氧化碳电解槽提供了一种有效的解决方案.通过在阴离子交换膜和阳离子交换膜之间引入固态电解质,使得阴极表面形成的带负电物质(例如CH3COO-)能够顺利通过阴离子交换层并输送到固态电解质中,随后与阳极提供的质子结合,形成高纯度液体产品.最后,本文提出了双极膜二氧化碳电解槽面临的机遇和挑战,其中包括:(1)开发具有高离子选择性、高机械稳定性和低膜阻的新型双极膜;(2)开发对高附加值产品具有高本征活性和选择性的新型催化剂;(3)构筑具有高效气/液/电子传输的气体扩散电极;(4)设计低能耗和高稳定性的电解槽.综上所述,本文详细介绍了基于反向偏置双极膜的二氧化碳电解槽在研究进展以及工业应用方面的可行性,为未来开发具有高碳利用率和能量效率的二氧化碳还原技术提供了参考.

关键词：二氧化碳还原电催化双极膜碳利用率能量效率

基于无线场域网的配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度

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电力系统自动化 2024年

作者：王崇宇庞凯元滕飞文福拴徐云建浙江大学电气工程学院香港中文大学机械与自动化工程系伦敦帝国理工学院电气与电子工程系

极端灾害下配电物理系统和通信系统都可能遭受损坏。因此，灾后高效的信息物理协同恢复调度是一个值得研究的问题。在此背景下，提出一种基于无线场域网通信技术的配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度框架与数学模型。首先，对利用无线场... 详细信息

极端灾害下配电物理系统和通信系统都可能遭受损坏。因此，灾后高效的信息物理协同恢复调度是一个值得研究的问题。在此背景下，提出一种基于无线场域网通信技术的配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度框架与数学模型。首先，对利用无线场域网通信技术构建灾后应急通信网络的途径进行分析，并揭示恢复调度过程中的信息-物理相依耦合机理。然后，分别建立无线通信路由分析模型、主动配电系统运行模型、考虑维修时长不确定性的维修班组调度模型和考虑无线路由器应急供电时长不确定性的信息-物理相依耦合模型，并提出计及信息-物理双侧不确定性的主动配电信息物理系统鲁棒协同恢复调度框架。接着，建立基于两阶段鲁棒规划的维修-恢复调度模型，并采用列和约束生成算法进行求解。最后，采用修改的IEEE 123节点系统对所提方法的可行性和有效性进行验证。算例结果表明，所提方法可以容纳物理侧维修时长和信息侧无线路由器不间断供电时长的双重不确定性，实现配电信息物理系统的高效协同恢复。

关键词：配电信息物理系统无线通信场域网灾后维修系统恢复网络重构分布式电源