检索结果-内蒙古大学图书馆

科学通报 2023年第26期68卷 3472-3481页

作者：陈政吉刘京京梁彬杨京程建春南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

圆柱管听诊器具有结构简单、价格低廉、适用范围广等优势,但其尺寸通常较大,且工作频带难以覆盖心肺音频率范围.本文基于螺旋形超材料提出了一种圆柱形的心肺音听诊器件的设计理论,其尺寸可满足便携性要求(长度约1/5波长),且工作频带能... 详细信息

圆柱管听诊器具有结构简单、价格低廉、适用范围广等优势,但其尺寸通常较大,且工作频带难以覆盖心肺音频率范围.本文基于螺旋形超材料提出了一种圆柱形的心肺音听诊器件的设计理论,其尺寸可满足便携性要求(长度约1/5波长),且工作频带能有效覆盖典型心肺音频率范围(20∼1000 Hz).所设计器件的基本工作原理是利用内置的螺旋形超材料增加声波的传播路径长度,使不同频率下的等效声折射率均得到显著提升,从而在有效缩减结构尺寸的同时保持极宽的工作频带.基于等效媒质理论,对该结构中的声传播过程进行了理论分析,研究了其等效声学参数及灵敏度增益在不同频率下的变化特性,并通过有限元方法进行了验证.理论和仿真结果能够很好吻合,证明所设计的心肺音听诊器在20∼1000 Hz的宽频带内产生了平均10 dB的灵敏度提升.基于此,进一步分析了热黏滞损耗和结构参数变化对该器件的灵敏度和工作带宽的影响规律.最后,制备了心肺音听诊器样品并对其声学性能进行了实验测量,结果表明心肺音听诊器相比于圆柱管听诊器在20~1000 Hz全频带具有更高的灵敏度,在330~820 Hz频段的平均增益能够达到10 dB.本研究所设计的心肺音听诊器件具有灵敏度高、工作带宽大、设计简单、结构强度高、材质选择自由、鲁棒性等特性,为心肺音听诊器件的设计提供了新的思路,在医学临床诊断和声学传感等领域具有广泛的应用前景.

关键词：螺旋形超材料宽带传感心肺音听诊高灵敏度

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Kekulé调制声子晶体中的赝表面狄拉克涡旋拓扑态

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科学通报 2023年第26期68卷 3455-3463页

作者：刘翊贤张志旺程营刘晓峻南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

近年来,拓扑学的概念被引入到声学系统,声学超材料以及声子晶体中的拓扑效应被广泛研究.其中,声学拓扑边界传输模式具有低损耗、背向散射抑制的特性和良好的鲁棒性,在声信号探测、噪声控制等方面拥有较大的应用潜力.近期,高度局域在狄... 详细信息

近年来,拓扑学的概念被引入到声学系统,声学超材料以及声子晶体中的拓扑效应被广泛研究.其中,声学拓扑边界传输模式具有低损耗、背向散射抑制的特性和良好的鲁棒性,在声信号探测、噪声控制等方面拥有较大的应用潜力.近期,高度局域在狄拉克涡旋处的零维拓扑束缚态在多种物理系统中被发现,成为相关领域的研究热点.但是现有研究中的声学结构大多受限于二维空间,自由空间中亚波长尺度的狄拉克涡旋拓扑态亟待探索.本文基于声赝表面波实现了自由空间中的类马约拉纳束缚态,即通过在硬质基板上排布蜂窝晶格阵列的空气圆柱孔,并在系统中施加一个与格点位置相关的Kekulé调制,产生了局域在结构表面和涡旋中心的声学拓扑束缚态;证明了这种拓扑束缚态的频率固定在狄拉克频率处,且不受Kekulé调制幅度的影响.此外,进一步分别引入粒子空穴对称性保护和破缺的缺陷,验证了这种特殊的拓扑束缚态在粒子空穴对称性保护时对缺陷具有较好的鲁棒性.本研究在基于声能局域和捕获的新型声学功能器件的设计方面具有潜在的应用前景.

关键词：声学超材料声子晶体 Kekulé调制零维拓扑束缚态

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系统积热对红外偏振成像系统工作性能的影响

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光学精密工程 2025年第5期33卷 702-715页

作者：毛玮韵肖嵘司文荣王劭菁裘晔周俊焯郝佳虞益挺国网上海市电力公司电力科学研究院上海200437 西北工业大学宁波研究院浙江省高性能M EM S芯片规模制造技术重点实验室宁波市光学微系统及应用技术重点实验室浙江宁波315103 西北工业大学机电学院空天微纳系统教育部重点实验室陕西省微纳机电系统重点实验室陕西西安710072

深入研究旋转扫描偏振成像系统中定子绕组热积累对红外偏振成像质量的影响,并提出了优化方案。针对自主研制的分时型红外偏振成像系统,分析了定子绕组热积累导致红外热噪声增加进而影响成像质量的机理;通过解析系统的结构设计,探讨了定... 详细信息

深入研究旋转扫描偏振成像系统中定子绕组热积累对红外偏振成像质量的影响,并提出了优化方案。针对自主研制的分时型红外偏振成像系统,分析了定子绕组热积累导致红外热噪声增加进而影响成像质量的机理;通过解析系统的结构设计,探讨了定子绕组发热的产生原因,理论上阐述了热噪声对系统成像的影响。从室温至正常工作以后绕组的稳态温度区间开展对比实验,并对目标场景的偏振特征图像进行了分析。实验结果表明:绕组发热导致的红外热噪声显著影响了红外偏振成像系统的成像性能,在模拟沙地的目标场景中,其结构相似度和峰值信噪比分别下降了32.98%和51.87%,均方误差增加了19.49倍。最后,通过对定子绕组的改进设计,将自主研制的红外偏振成像系统旋转机构的稳态温度降低34.3%。

关键词：红外偏振成像热噪声分析旋转扫描机构图像质量

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偏振通道的选择对红外偏振成像质量的影响

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光学精密工程 2025年第2期33卷 184-193页

作者：张嘉旻毛玮韵肖嵘司文荣卞云逸郝佳周俊焯虞益挺国网上海市电力公司电力科学研究院上海200437 浙江省高性能M EM S芯片规模制造技术重点实验室宁波市光学微系统及应用技术重点实验室西北工业大学宁波研究院浙江宁波315103 空天微纳系统教育部重点实验室陕西省微纳机电系统重点实验室西北工业大学机电学院陕西西安710072

为了提升电力设备缺陷检测的准确性与效率,搭建了一个分时型红外偏振成像系统,组合了长波红外探测器及偏振片。针对输电线路,通过控制偏振片旋转实现多通道图像采集。然后,分别利用均方根误差(RMSE)、峰值信噪比(PSNR)和平均结构相似度(... 详细信息

为了提升电力设备缺陷检测的准确性与效率,搭建了一个分时型红外偏振成像系统,组合了长波红外探测器及偏振片。针对输电线路,通过控制偏振片旋转实现多通道图像采集。然后,分别利用均方根误差(RMSE)、峰值信噪比(PSNR)和平均结构相似度(MSSIM)三个参数对不同偏振通道数以及不同偏振角度间隔的偏振特征参量图像进行评价。实验结果表明:随着通道数从3通道增加到18通道,偏振特征参量图像质量逐步提升,尤其在4通道到9通道的范围内,图像质量的提升最为显著。然而,进一步增加通道数对图像质量并未造成明显的影响,导致了冗余计算;对于3通道偏振特征参量图像,小角度间隔能够捕捉到细小目标的细节信息,而大角度间隔能够有效分离目标与背景,并减少噪声干扰,均有适合的应用场景。该实验结果对红外偏振成像的偏振通道数选择策略具有指导意义。

关键词：电力巡检长波红外分时型偏振成像系统偏振通道斯托克斯矢量

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三明治结构钌插层二氧化钛光催化四环素降解性能研究

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无机材料学报 2024年第4期39卷 383-389页

作者：王兆阳秦鹏蒋胤冯小波杨培志黄富强云南师范大学可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室昆明650500 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室上海200050 上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室上海200240

纳米TiO_(2)具有高催化活性、高化学稳定性、成本低廉和安全无毒等优势,是目前广泛使用的一类光催化剂,但较大的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合速率使其光子利用率偏低。本研究利用微刻蚀法设计合成了二维TiO_(2)纳米片,并进一步与R... 详细信息

纳米TiO_(2)具有高催化活性、高化学稳定性、成本低廉和安全无毒等优势,是目前广泛使用的一类光催化剂,但较大的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合速率使其光子利用率偏低。本研究利用微刻蚀法设计合成了二维TiO_(2)纳米片,并进一步与Ru复合,构建了三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂。采用不同表征手段研究了三明治结构Ru@TiO_(2)的表面形貌、电子结构、光电特性和光降解盐酸四环素的性能。结果表明:插入Ru将TiO_(2)的光响应范围由紫外光区拓展至整个可见-近红外光区,光子吸收和载流子分离效率得以提升,同时提高了体系光催化活性。模拟太阳光(AM 1.5G,100 mW·cm^(–2))照射80 min,三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂对盐酸四环素的降解效果出色,降解效率达到91.91%。本研究为TiO_(2)基高效光催化剂结构设计提供了一条有效途径。

关键词：层状二氧化钛钌插层光催化盐酸四环素

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单层SnS的光电效应及应变工程的第一性原理研究

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人工晶体学报 2024年第4期53卷 676-683页

作者：徐中辉许晟源刘川川刘国港江西理工大学信息工程学院赣州341000 上海市特种人工微结构材料与技术重点实验室上海200092 同济大学物理科学与工程学院微结构材料教育部重点实验室上海200092

光电探测器在工业制造和军事国防等各领域用途广泛。近年来,研究者在寻找一种兼具极化灵敏度高与光响应强的特点的光电探测器。在可见光范围内,SnS是一种制作具有各向异性光电探测器的半导体材料。本文基于第一性原理,采用非平衡态格林... 详细信息

光电探测器在工业制造和军事国防等各领域用途广泛。近年来,研究者在寻找一种兼具极化灵敏度高与光响应强的特点的光电探测器。在可见光范围内,SnS是一种制作具有各向异性光电探测器的半导体材料。本文基于第一性原理,采用非平衡态格林函数(NEGF)与密度泛函理论(DFT)结合的方法对单层SnS两个器件方向(Armchair和Zigzag)的光电性质进行理论计算。研究发现,在零偏压下,两个方向的光电流数值均较小,通过加偏压的方法可以获得稳定的光电流。计算了小偏压0.1~1.0 V(间隔0.1 V)、线性偏振光照射下最大光响应随光子能量的变化,发现单层SnS在光子能量为2.4与3.2 V时最大光响应数值较大且十分稳定,并结合能带图和态密度图分析了光响应产生的微观机制。本文通过计算消光比,发现单层SnS具有极强的偏振灵敏度。最后,通过施加双轴应变的方法,器件的不对称性显著增加,极大增强器件在零偏压下的光电流,其中压缩应力数值为-6%时对光电流的提升十分明显。希望以上结果能为单层SnS设计用于光电探测器提供理论参考。

关键词：单层SnS 光电探测器第一性原理最大光响应偏振灵敏度应变工程

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交变激励下钢轨表面裂纹的磁场畸变量重构

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中国机械工程 2025年第4期36卷 830-839页

作者：王驰周宇翁之意同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804

交流电磁场交变激励下磁场畸变响应(畸变量)与钢轨滚动接触疲劳裂纹形态参数的关系尚不明确,提出了一种函数化重构交流电磁场磁场畸变响应的方法。在对某重载铁路钢轨滚动接触疲劳裂纹表面开口长度、椭圆比和内部倾角等形态参数的全寿... 详细信息

交流电磁场交变激励下磁场畸变响应(畸变量)与钢轨滚动接触疲劳裂纹形态参数的关系尚不明确,提出了一种函数化重构交流电磁场磁场畸变响应的方法。在对某重载铁路钢轨滚动接触疲劳裂纹表面开口长度、椭圆比和内部倾角等形态参数的全寿命周期取样观测基础上,构建了交流电磁场对不同裂纹形态参数的磁场畸变量响应模型,得到了裂纹不同形态参数与磁场畸变量的关系;对磁场畸变-裂纹参数的响应曲线进行拟合和评估,得到磁场变化量与裂纹形态参数关系的函数重构表达。研究结果表明:交流电磁场磁场畸变量受各裂纹参数共同影响,磁场畸变量峰值随裂纹表面开口长度的增大呈近似线性增大,随裂纹椭圆比的增大呈非线性减小,随裂纹内部倾角的增大呈非线性增大,各变化规律可以通过多项式描述;磁场畸变量随裂纹参数的变化规律可以被函数化重构,重构结果与磁场响应间的决定系数超过0.99,误差平方和小于0.00115,均方误差小于0.003。

关键词：钢轨滚动接触疲劳无损检测交流电磁场检测磁场响应

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一种宽带宽波束圆极化微带天线的设计

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微波学报 2024年第3期40卷 1-6页

作者：乔纯鑫汪敏杨孝荣吴文南京理工大学近程射频感知芯片与微系统教育部重点实验室南京210094

本文设计了一款宽带宽波束圆极化微带天线。天线采用堆叠的双层圆贴片结构,结合四点顺序旋转馈电方式,实现了宽带圆极化辐射性能;在叠层圆贴片周边加载垂直接地金属柱环形阵,利用波束引向作用和等效零模谐振特性,在大带宽范围内实现了... 详细信息

本文设计了一款宽带宽波束圆极化微带天线。天线采用堆叠的双层圆贴片结构,结合四点顺序旋转馈电方式,实现了宽带圆极化辐射性能;在叠层圆贴片周边加载垂直接地金属柱环形阵,利用波束引向作用和等效零模谐振特性,在大带宽范围内实现了半功率波束宽度(HPBW)的有效展宽,并保证宽带宽波束内的圆极化辐射性能。对天线进行了加工、测试。实测结果表明,S 11小于-10 dB的阻抗带宽(4.54 GHz~11.50 GHz)为87%,覆盖了期望的应用工作频带6 GHz~10 GHz;轴比小于3 dB的带宽达到了33.1%(6.71 GHz~9.36 GHz);HPBW在6 GHz~8 GHz范围内接近100°,在整个带宽内均超过75°;除了9.5 GHz以上频段,工作频带内的6 dB轴比波束宽度覆盖范围都接近200°,表明天线在宽带和宽波束内具有良好的圆极化性能。

关键词：宽带宽波束圆极化顺序旋转馈电

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光量子精密测量研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 354-368页

作者：王犇张利剑南京大学现代工程与应用科学学院江苏南京210023 智能光传感与调控技术教育部重点实验室江苏南京210023 人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210023 南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210023

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子... 详细信息

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子系统具有相干时间长、不易受到环境干扰等优越性,因而常被用作量子信息处理的载体。以光子为基础的传感器提升传感精度是光量子精密测量的主要任务。介绍了量子精密测量的一般性原理,给出参数估计的量子极限精度下界。同时,介绍了目前光量子精密测量的理论与实验研究进展以及相应的挑战。

关键词：量子光学量子精密测量参数估计海森堡极限传感

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漏表面波IMF_(1)能量识别无砟轨道脱空适用性研究

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振动．测试与诊断 2023年第5期43卷 850-858,1033,1034页

作者：马嘉霈袁笙哲肖军华李航潘越苏志鹏同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 广西交通设计集团有限公司南宁530029

为了研究漏表面波法对高铁无砟轨道层间脱空检测的适用性,建立脱空特征指标,通过含层间脱空的板式无砟轨道实尺模型进行试验,建立空气‑无砟轨道耦合有限元模型,分析不同工况下的冲击响应声场分布特征;进一步对漏表面波信号进行希尔伯特... 详细信息

为了研究漏表面波法对高铁无砟轨道层间脱空检测的适用性,建立脱空特征指标,通过含层间脱空的板式无砟轨道实尺模型进行试验,建立空气‑无砟轨道耦合有限元模型,分析不同工况下的冲击响应声场分布特征;进一步对漏表面波信号进行希尔伯特‑黄变换,保留高频特征信号至第1阶本征模函数(intrinsic mode function,简称IMF_(1)),分解低频干扰信号至高阶本征模函数,提出以IMF_(1)能量为特征指标的层间脱空判识方法。研究结果表明:随着脱空长度和脱空至荷载冲击点距离的增大,漏表面波IMF_(1)能量分布呈现正相关变化趋势;IMF_(1)能量对CRTSII型板式无砟轨道板中CA砂浆层脱空0.2~0.5 m较为敏感,基于漏表面波的CA砂浆层脱空检测具备一定理论可行性。

关键词：板式无砟轨道脱空识别漏表面波本征函数第1阶本征模函数能量

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