为了研究纤维混凝土在持续荷载与冻融循环耦合作用下的损伤性能, 开展了不同压应力水平(0、0.3、0.5)作用下的纤维混凝土冻融循环试验, 研究了不同应力水平作用下试件质量损失、相对动弹性模量和抗压强度损失等参数随冻融循环次数的变化规律。结合损伤力学, 以超声波波速为损伤变量, 分析了冻融损伤与荷载耦合作用的变化关系, 并基于Weibull分布建立了冻融损伤预测模型, 推导出冻融损伤与抗压强度的演化方程。结果表明, 随着冻融循环次数的增加, 冻融损伤程度表现出加剧上升的现象, 应力水平为0.3的耦合作用能减小纤维混凝土的冻融损伤, 应力水平为0.5的耦合作用会进一步加剧纤维混凝土的冻融损伤。建立的损伤预测模型具备较高的可行性, 能够较精准预测不同冻融循环次数后的损伤, 推导的演化方程相关性较好, 能灵活实现损伤与强度之间的转化。

针对目前激光增材制造Inconel 718成形质量以及力学性能难以控制问题, 采用激光定向能量沉积技术在H11钢表面制备了Inconel 718沉积层, 研究激光沉积工艺参数对沉积层特征、显微硬度的影响。采用正交试验分析了激光功率、扫描速度、送粉速率对沉积层几何形貌、宽高比、稀释率以及显微硬度的影响规律, 并以宽高比、稀释率、显微硬度为目标对工艺参数进行了优化。获得的工艺参数为：激光功率1 800 W, 扫描速度10 mm/s, 送粉速率19.71 g/min。采用优化的工艺参数可在H11钢表面获得质量良好的沉积层。

本文演示了紧凑的绿色和近红外双色连续波激光光源，其发射波长分别为516 nm和775 nm。设计并制造了级联的周期性极化掺镁铌酸锂晶体，用于同时转换通信波长的二次谐波(SHG)和三次谐波(THG)，可以在相同温度下获得绿色和近红外激光的输出。通过建立一个单程激光测量系统，在2 W泵浦功率下获得516 nm的0.15 mW绿光和775 nm的1.19 mW的光，晶体温度控制在30.8 ℃。实验结果将为单激光器泵浦的紧凑型双波长共线激光器提供重要的案例。

采用光纤激光器在高强韧钢表面熔覆Ni60涂层及Ni60+WC复合涂层, 研究了不同工艺参数下熔覆层的形貌特征, 探究了WC增强相对熔覆层组织的影响规律, 并对深冷前后熔覆层的显微组织和硬度进行了对比分析。结果表明: 激光工艺参数影响熔覆层显微组织, 当激光功率过大时, 熔覆层中未出现针状共晶组织; Ni60粉末中加入WC粉末后, 熔覆层组织中出现晶粒细化现象; 对低硬度熔覆层进行深冷处理, Ni60熔覆层组织中析出更多条状碳化物, Ni60+WC熔覆层出现组织细化现象, 从而均使熔覆层硬度提高。

研制了一款模块化便携式的激光诱导荧光的检测仪。本检测仪以光纤耦合的稳谱405 nm LD激光器作为激发光源, 以改进的共聚焦光学结构的荧光探头作为荧光的收集模块, 微型光栅光谱仪作为荧光光谱分析模块。该检测仪采用模块化结构, 具有体积小、成本低、灵敏度高 、易操作等特点。 以荧光素钠为测试样品, 对仪器进行了评估。水的拉曼S/N值为935.67, 检测仪的最低检出限为1.9×10-11 g/L; 溶液浓度在10-10到10-12 g/L的范围内, 荧光强度的线性相关系数达到0.999 8, 线性范围超过3个数量级; 重复性测试中, 荧光峰值强度的相对标准偏差为RSD=3.36%, 荧光波长相对标准偏差RSD=0.14%。结果表明该检测仪具有灵敏度高、重复性好、线性范围宽等特点, 满足现场物品的实时快速检测需求。

针对金属激光3D打印、激光熔覆等激光沉积成形工艺表面质量差、难以直接装机使用的工艺难题, 利用光纤半导体耦合激光器对铁基激光熔覆层进行宏观抛光处理, 研究激光抛光对激光沉积成形表面形貌和物理力学性能的影响规律。首先采用手持显微镜和白光干涉仪对熔覆层激光抛光宏观形貌和粗糙度进行测试、分析与表征, 然后使用扫描电子显微镜(SEM)对熔覆层微观组织进行测试分析, 进而利用显微硬度计测试熔覆层沿深度方向的微硬度值, 利用X射线应力测试仪对熔覆层表面残余应力测试。研究结果表明, 激光抛光熔覆层宏观形貌平整, 激光熔覆层的粗糙度显著降低; 比较了不同抛光次数对表面质量的影响, 抛光一次后熔覆层中部微观组织为平面胞状晶, 抛光两次熔覆层中部微观组织为细小的等轴晶; 抛光一次后表面残余应力为压应力, 抛光两次后表面残余应力为拉应力; 抛光两次后的显微硬度较原始熔覆层提高1.3倍, 较基体提高3.5倍。

提出IODP349航次首次在南海发现的大洋红层, 与ODP124 航次苏禄海、 苏拉威西海大洋红层以及三水盆地陆相红层相似, 都具有直接覆盖于大规模岩浆岩之上的特征, 对于揭示红层与岩浆热事件的关系具有重要意义。 自上而下采集U1434站位灰绿色—红棕色海相沉积序列进行测试分析, 并设计实验模拟沉积—成岩过程中氧逸度和地热温度对红层色素形成的控制作用, 通过红色与非红色沉积、 实测与实验样品的对比分析, 探讨红层成因机制及其地质意义。 采用漫反射光谱、 荧光光谱分析以及二价铁滴定测试, 量化分析了海相沉积与实验样品的颜色红度值、 针铁矿、 赤铁矿与不同价位铁元素的含量, 得到以下新认识: U1434站位红色—非红色海相沉积均形成于较高的氧逸度条件, 水体氧化还原环境的差异并不是控制红色与非红色沉积的主要因素; U1434站位大洋红层直接覆盖大洋玄武岩, 起源于沉积—成岩阶段的高地温作用; 陆相红层和白垩纪海相红层均分布于相应时期的构造—岩浆活动带, 暗示了红层对地质热事件具有重要的指示意义。Diffuse Reflectance and X-Ray Fluorescence Spectroscopy

叶绿素含量是植物生长中的重要参数, 与农作物产量密切相关。 无人机遥感技术作为一种新的数据获取手段, 在农业中已得到广泛应用。 以玉米为目标作物, 将具有不同光谱响应函数的两种轻小型多光谱传感器(MCA和Sequoia), 同时搭载在六旋翼无人机上, 获取不同氮肥水平下大田玉米花期的多光谱影像。 利用无人机影像空间分辨率高的特点, 在小区尺度上, 分别计算了基于两种多光谱传感器的各26种植被指数, 并将其与地面实测的叶绿素含量(SPAD)值进行回归分析, 研究不同波段反射率对SPAD值的敏感性, 利用不同多光谱传感器及植被指数预测SPAD值的精度及稳定性。 结果表明, 对于具有较宽波段的Sequoia, 在550 nm(绿波段)、 735 nm(红边波段)的反射率对SPAD值的变化较敏感, 其中, 550 nm与SPAD值的相关系数最大(R2=0.802 9)。 而对于较窄波段的MCA, 720 nm(红边波段)的反射率与SPAD值具有较高的相关性(R2=0.724 8), 550 nm(绿波段)次之。 此外, 由于两传感器红波段的中心波长和波段宽度不同, 660 nm(Sequoia)反射率与SPAD值的相关系数为0.778 6, 而680 nm(MCA)反射率与SPAD值的相关性较小, 仅为0.488 6。 利用无人机多光谱遥感技术预测大田玉米的SPAD值精度较高, 但对于不同的多光谱传感器而言, 同一植被指数却表现出较大的差异, 其中, 红波段和近红外波段组合构造的植被指数RVI, NDVI, PVI和MSR差异较大, 具有较宽波段的Sequoia传感器优于窄波段的MCA; 此外, 对于Sequoia相机, GNDVI与RENDVI预测SPAD值的精度较高, RMSE分别为3.699和3.691; 对于MCA相机, RENDVI预测精度最高(RMSE=3.742), GNDVI预测精度低于RENDVI(RMSE=3.912); 两传感器中MCARI/OSAVI预测SPAD值精度均较低, RMSE分别为7.389(Sequoia)和7.361(MCA)。 在所有的植被指数中, 利用绿波段和近红外波构造的植被指数(G类), 以及用红边波段和近红外波段构造的植被指数(RE类), 预测SPAD值精度更高, 均高于红外和近红外波段构造的植被指数; 利用更多波段(三个及以上)组合构造的复杂植被指数, 并不能显著提高预测精度。 就预测模型而言, MCARI1更适用于对数模型, 可有效提高预测精度, 而其他植被指数变化不显著。 研究还发现, 在小区水平SPAD值的预测方面, 除NDVI和TVI, Sequoia相机对于不同氮肥条件下植被覆盖度、 阴影和裸露土壤等环境背景因素具有较强的抗干扰能力; 而对于MCA相机来说, TVI, DVI, MSAVI2, RDVI和MSAVI对环境背景因素非常敏感, 预测SPAD精度低; 此外, 去除环境背景因素并不总是能够提高SPAD值的预测精度。 本研究对于利用无人机多光谱遥感技术进行高精度的叶绿素含量预测具有指导意义, 对于精准农业的推广和应用具有一定的借鉴价值。

根据2007年4月南黄海区块（SYS）表层海水中二氧化碳分压（pCO2）的连续走航数据, 结合水温(T)、 盐度(S)、 叶绿素 (Chla)以及pH的同步观测资料, 对该海域pCO2分布特征及其主要影响因素进行了初步探讨。 分析结果表明: 春季南黄海pCO2的范围在365.2~734.9 μatm之间, 平均值为548.0 μatm; 最高值出现在121.5°E, 33.4°N海域, 最低值出现在123°E, 32.3°N海域。 受海水中物理、 化学和生物因素的综合影响, pCO2的分布存在较大的不均匀性, 总体上表现为西部高于东部, 中间高于南北两边; 在苏北浅滩和鲁南海区, pCO2与水温的变化呈正相关关系, 与盐度的大小呈明显的负相关关系, 而在长江入海口变化趋势则相反; 此外, 在整个调查海区pCO2与叶绿素、 pH基本上呈负相关关系。 研究将两台检测器串联进行互校, 同时利用二氧化碳标准气体对其中一台仪器进行全程校准, 可连续不间断观测海水和大气中的pCO2。 该方法操作简单, 获得的数据准确可靠, 可为节能减排能力建设提供技术支持。