同济大学 海洋地质国家重点实验室,上海 200092
非视距(NLOS)水下无线光通信(UWOC)主要利用空气—海水界面反射或海水中微粒对光的散射进行通信,可以有效地解决视距(LOS)UWOC的链路对准问题。文章总结了NLOS UWOC技术在信道模型、模拟仿真和实验研究方面的研究进展。目前,国内外学者主要探索了水质、波浪、湍流、调制技术和收发端配置等因素对NLOS UWOC链路性能的影响。很少有学者研究复杂的水动力和水质综合因素、光源的非线性、探测器的非线性、灵敏度以及噪声等对NLOS UWOC性能的影响以及有效解决方案。为此,未来需要展开更加深入的信道模型、仿真和实验研究,从而推动NLOS UWOC技术的发展。
水下无线光通信 非视距 信道模型 蒙特卡洛仿真 UWOC NLOS channel model Monte Carlo simulation
为改善超细水泥灌浆料的性能,将多壁碳纳米管(MWCNTs)加入超细水泥灌浆料中,测试了其对灌浆料强度、可灌性相关参数,以及灌入混凝土缝隙后黏结效果的影响。结果表明:直径为10~20 nm的MWCNTs在超细水泥灌浆料中的最佳掺量为0.10%(质量分数),此时灌浆料56 d抗折强度、抗压强度、折压比相对于未掺加时分别提高了24.3%、23.4%、7.1%;随MWCNTs掺量增加,灌浆料的流动度降低,黏度增加,需要的灌浆压力增加,即灌浆料的可灌性逐渐降低,但在掺量不高于0.10%(质量分数)时,灌浆料硬化后灌浆区域孔隙率随MWCNTs掺量提高未明显增加,灌浆效果没有明显降低;劈裂抗拉试验结果显示,掺加MWCNTs可使灌浆料与混凝土的黏结性能明显增强。
多壁碳纳米管 超细水泥灌浆料 强度 灌浆压力 可灌性 黏结性能 multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) ultra-fine cement grout strength grouting pressure grouting property bond performance
为考察萘系减水剂(FDN-C)在土体固化中的应用效果, 在高塑性黏土中掺加不同用量FDN-C, 与木质素磺酸钙(CA-LS)对比, 分析其对压实荷载、无侧限抗压强度等力学性能的影响, 并对固化处理后试样粒度、微观结构、结合水以及矿物成分和官能团等进行分析, 研究FDN-C对土壤颗粒的作用机理。结果表明: 与CA-LS类似, FDN-C也可起到降低压实荷载, 提高土体无侧限抗压强度的作用, 在掺量超过土样质量的0.7%后, 掺加FDN-C试样的压实荷载更低, 添加两种减水剂试样的无侧限抗压强度相当; FDN-C和CA-LS均可通过分散土中的“假粉粒”, 降低土颗粒表面结合水膜厚度及减少颗粒间距, 使土颗粒间更密实, 从而提高土体的工程性质; 不同的是, CA-LS降低弱结合水膜厚度能力较强, FDN-C降低强结合水膜厚度能力较强。CA-LS分子中较多可交联的游离空位使其具有一定的粘合性, 可以使土颗粒更好地胶结到一起, 而未发现FDN-C有类似作用。
高塑性黏土 结合水 无侧限抗压强度 压实荷载 FDN-C FDN-C CA-LS CA-LS high plastic clay bonded water unconfined compressive strength compaction load
本文利用等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)系统, 对常规连续外延生长和金属调制外延(MME)生长AlN薄膜进行研究。研究发现: 常规连续外延方法生长模式不易控制, 容易出现过度富Al和富N模式生长, 而且微富Al模式生长还会出现一些凹坑, 表面形貌较粗糙; 然而利用MME方法生长AlN薄膜, 通过精准调控Al源和N源快门打开、关闭时间, 可以获得形貌较好的AlN薄膜。通过调整优化获得的MME方案为: 首先Al源快门打开30 s, 然后Al源和N源快门打开60 s, 最后单独打开N源快门72 s; 单一周期内, Al源快门打开时间与N源快门打开时间比例为0.7。以上述方案为一个周期进行循环生长40个周期, 可获得粗糙度低至0.3 nm(2 μm×2 μm), 几乎无凹坑的AlN薄膜。
金属调制 分子束外延 外延生长 氮化铝 粗糙度 metal modulation molecular beam epitaxy epitaxial growth aluminum nitride roughness
1 山东理工大学 电气与电子工程学院,山东 淄博 255049
2 潍坊工程职业学院,山东 潍坊 262500
集成成像技术作为一种重要的裸眼三维显示技术,在完整记录三维场景信息的同时,庞大的数据量给传输和存储带来了压力。为了实现图像的有效压缩和重构,根据光子计数集成成像的特点,基于分布式压缩感知理论,提出用于图像压缩与重构的方案。该方案将图像分为参考图像和非参考图像两类,对其设置不同的测量率并分别进行重构。为保证非参考图像的重构质量,提出一种联合重构算法。该算法首先对非参考图像进行分块测量,依据与参考图像之间的相关性进行图像块分类,然后结合参考图像测量值信息构建新的测量矢量,利用新的测量矢量完成初次图像重构。为了进一步提升图像重构质量,对初次重构结果进行二次残差补偿重构,获得最终重构结果。最后通过设置不同的测量率进行了大量实验,实验结果表明,所提算法在测量率为0.25时,图像重构质量可以达到30 dB,测量率为0.4时,图像质量可以达到35 dB,算法性能具有一定的优越性。
光子计数集成成像 图像压缩 图像重构 压缩感知 photon counting integral imaging image compression image reconstruction compressed sensing
美国NASA于2018年发射的ICESat-2 (The Ice, Cloud, and land Elevation Satellite-2)卫星上搭载的ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System)是目前为止全球唯一一个对地观测的星载光子计数激光雷达,具有较高的轨向空间采样率,为用遥感的方法探测海浪要素提供了可能。光子计数激光雷达用于海浪探测的前提是能够准确地提取来自海面的信号光子,并确定瞬时的海面廓线。迄今为止,用星载光子计数激光雷达探测海面形态和海浪要素的研究鲜见报道,也缺少专门针对海面信号光子的提取方法。基于海面信号光子的分布特点,文中提出了一种新的信号提取算法:首先通过直方图统计及自适应的阈值选取完成对海面回波光子的粗去噪;然后基于激光雷达光斑尺寸和海面波动特点,选取合适的搜索邻域计算信号点和噪声点密度,根据两者点密度差异对信号光子和噪声光子分类;最后用高斯函数拟合的方法进一步去除密度较大的后向散射噪声光子,最终得到来自海面反射的信号光子。利用上述算法提取了太平洋7个不同海况区域的海面信号光子和瞬时海面廓线并进一步计算出当地海浪的峰值波长和周期。将计算结果与同期欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)的全球大气再分析ERA5(ECMWF Re-Analysis5)数据作对比,在不同风速、水深的海域都获得了基本一致的结果,超过半数区域的海浪周期误差在5%以内,初步证明了星载光子计数激光雷达观测成果用于海浪要素计算的可行性。
激光雷达遥感 ICESat-2/ATLAS 海面信号去噪 海浪要素计算 lidar remote sensing ICESat-2/ATLAS sea surface signal denoising calculation of ocean wave elements 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220366
强激光与粒子束
2022, 34(4): 043006
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210836