1 中铁工程设计咨询集团有限公司 郑州设计院，郑州 450007
2 兰州交通大学 自动化与电气工程学院，兰州 730070
依据周期测频法设计了以FPGA为核心器件的ZPW-2000移频信号检测实验仪。该实验仪采用8个计数器实现移频信息的检测，其中，边频检测采用2个计数器分别检测计数信号上下跳沿，通过选择2组计数值中较大值，使计数误差降低至0-1个计数信号周期，在200 MHz计数信号下，边频检测误差可控制在0.07 Hz以内；低频检测采用6个异步计数器，分别实现移频信号中低频成分的获取及低频频率的检测计算，低频频率计数器通过设置前N个状态进行低频计数，第N+1个状态进行计数值锁存分析的方式，有效降低了低频获取引起的误差。分析发现，当N≥10时，最大误差可降至0.029 Hz以下。实验仪实测证明，边频、低频检测误差均能满足铁道标准TB/T 3532—2018中移频信号上下边频误差±0.15 Hz、低频误差±0.03 Hz的要求；检测实验仪能准确解算出基于FPGA的ZPW-2000移频信号发码实验仪移频信息，解决了ZPW-2000系列轨道电路移频信号教学及实验任务必须采用铁路专用设备的限制，结合发码实验仪可为学生更直观地展示轨道电路发码与检测过程，使学生更加深入地了解移频轨道的电路原理。
检测仪 移频信号 轨道电路 实验仪器 detector frequency shift signal track circuit experimental instrument
岩石颜色不仅反映沉积环境而且指示特有矿物与元素, 是纵向横向沉积演化, 地层对比的重要依据和指标之一。 目前岩石颜色主要依赖肉眼识别和主观描述, 或使用色卡进行对比判读。 这些方法受个体差异和环境影响较大, 缺少定量计算方法, 无法满足颜色批量精准识别的需要。 因此快速、 批量、 高效实现颜色的客观识别和数值量化对地质工作研究和应用具有重要意义。 该研究基于色度学原理, 利用光谱分析技术, 结合Python计算机语言编译的岩石颜色定量化识别软件, 实现岩石颜色的数值定量化和批量自动化转换, 提高颜色的判断精度和识别效率。 通过对《Munsell Rock Book》对比发现, CIE RGB颜色系统计算结果与色卡一致性较高, Munsell系统计算结果中色相值(＜3个NBS单位)一致性达到86.7%, 明度值和纯度值的一致性分别达到92.2%和82.2%, 相关性为98.83%和87.50%, 均属于较小色差范围。 相较于Munsell系统计算结果, 31个岩石样品的CIE RGB计算结果与样品颜色的一致性和准确性更高。 造成颜色差异的原因复杂多样, 不仅与颜色系统之间的转换误差和人为主观对比及判读有关, 而且与岩石样品的特殊性和环境等因素密切相关。 本次研究为岩石颜色的快速、 高效、 客观批量化和定量化表征提供了一种可行性方法和思路, 具有较好的应用价值。
岩石颜色 定量识别 CIE颜色系统 Munsell颜色系统 光谱 Rock color Quantitative identification CIE color system Munsell color system Spectrum 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1905
为了研究我国干旱地区核设施附近代表性生物剂量系数，以蒙古束颈蝗（Splingonotus mongolicus Saussure）为例，基于解剖学和几何学建立简化解剖学模型和基于CT断层扫描、Photoshop软件及Python编程等建立体素模型，并分别计算环境介质中90Sr、137Cs对蒙古束颈蝗不同组织和器官的内外照射剂量系数。为了验证本次计算结果的可行性，将计算结果与ICRP 108号报告进行了比较。由于ICRP 108号出版物采用整体简化模型，因此本文计算结果采用各个器官剂量系数总体平均值。结果显示：90Sr对蒙古束颈蝗简化解剖学模型内外照射剂量系数分别为6.59×10-4 μGyh-1/Bqkg-1、6.74×10-4 μGyh-1/Bqkg-1；137Cs对蒙古束颈蝗简化解剖学模型内外照射剂量系数分别为1.34×10-4 μGyh-1/Bqkg-1、4.40×10-3 μGyh-1/Bqkg-1；90Sr对蒙古束颈蝗体素模型内外照射剂量系数分别为7.87×10-4 μGyh-1/Bqkg-1、6.74×10-4 μGyh-1/Bqkg-1；137Cs对蒙古束颈蝗体素模型内外照射剂量系数分别为1.33×10-4 μGyh-1/Bqkg-1、3.51×10-3 μGyh-1/Bqkg-1；ICRP 108号出版物中提供的90Sr对参考昆虫的内外照射剂量系数分别为1.00×10-2 μGyh-1/Bqkg-1、3.90×10-10 μGyh-1/Bqkg-1；ICRP 108号出版物中提供的137Cs对参考昆虫的内外照射剂量系数分别为3.20×10-3 μGyh-1/Bqkg-1、2.80×10-3 μGyh-1/Bqkg-1。根据以上数据比较，ICRP 108号报告中提供的内照射剂量系数均比本文建立的剂量学模型计算结果大，外照射剂量系数均小，这可能与生物的体型及采用放射性核素衰变粒子及能量有关。本文采用接近生物体形态的简化解剖学模型及与生物体高度重合的体素模型，更加接近于生物体真实受照情况，精确度高、误差小，证明本次建立的昆虫剂量学模型可行。
蒙古束颈蝗 简化解剖学模型 体素模型 剂量系数 Sphingonotus insects Simplified anatomical models Voxel model Dose coefficients 辐射研究与辐射工艺学报
2022, 40(6): 060702
1 中铁大桥局集团 第五工程有限公司，九江 332000
2 武汉工程大学 资源与安全工程学院，武汉 430073
随着深部开采环境逐渐复杂，为实现安全高效的工程爆破施工，针对深部开采爆破作业所面临的高地应力和穿越破碎带的问题展开分析研究。运用有限元分析软件ANSYS-LS/DYNA中的隐式-显式耦合分析程序对双向等压、双向不等压下含裂隙岩体进行数值模拟，研究高地应力区对含裂隙、弱面等岩体进行爆破开挖这一特殊工况。研究结果表明：深部含裂隙岩体爆破开采过程中，在各向等压地应力场开采环境下，随着围压增加单元的拉应力逐渐降低而单元的压应力并未得到显著提升，同时靠近裂隙右侧部分单元的压应力达到该测线压应力的峰值，并且压应力随围压增大而增大; 在各向不等压地应力场环境下，当侧压系数为1.33时，炮孔与裂隙区域处该测线拉应力达到了峰值。因此，在深部开采爆破过程中应重点关注含有裂隙等破碎带处的地应力场，对爆破开挖的安全高效实施有着重大影响。
高地应力 侧压系数 裂隙岩体 爆破开挖 隐显式耦合分析 high ground stress lateral pressure coefficient fractured rock mass blasting excavation implicit and explicit coupling analysis
中国科学院理化技术研究所, 空间功热转换技术重点实验室, 北京 100090
2015年6月，中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室采用深低温制冷技术将Tm∶YAG 激光晶体冷却至130 K，采用785 nm 波长半导体泵浦源抽运Tm∶YAG 激光晶体，在785 nm 波长半导体抽运源抽运功率为4.03 W 时，实现了最高平均功率2.12 W，单频波长2013.4 nm，线宽为10~20 KHz，基模的红外固体激光输出，功率稳定性为0.9%，经1/4波片矫正输出的线偏振光偏振度可以达到-0.22 dB以上，这是目前为止，课题组所知国际上公开报道的2013.5 nm 波长红外固体风冷激光器单频、偏振、基模输出的最高记录。
中国激光
2015, 42(11): 1119001
采用原子层沉积(ALD)方法, 分别以VO(OC3H7)3和H2O2为钒源和氧源, 在载玻片基底上沉积钒氧化物薄膜; 在还原气氛的管式炉中, 对钒氧化物薄膜进行还原退火结晶, 进而得到VO2薄膜晶体。通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及X-射线光电子能谱(XPS)研究所制备的钒氧化物薄膜表面形貌、晶体结构以及组分的变化; 利用傅里叶红外光谱(FT-IR )对VO2薄膜的红外透射性进行测试分析。结果表明: ALD所制备的薄膜以非晶态V2O5、VO2和V2O3为主; 在通以还原气氛(95%Ar, 5%H2)并500℃热处理2h后得到以(011)择优取向的单斜金红石纳米VO2薄膜, VO2晶体薄膜相变前后红外透过率突变量较大。
原子层沉积(ALD) 纳米二氧化钒薄膜 半导体-金属相变 红外透过率 ALD nano-vanadium dioxide film semiconductor-metal phase transition IR transmittance
1 中南大学 材料科学与工程学院, 长沙 410083
2 中国工程物理研究院 总体工程研究所, 四川 绵阳 621900
采用自行设计的液相法沉积装置,以甲醇有机溶剂作为碳源,利用液相电化学沉积技术在不锈钢及Si基底上制备了类金刚石薄膜;用扫描电镜、Raman光谱仪表征了沉积薄膜的表面形貌和结构;用UMT-2M摩擦磨损试验机对两种沉积薄膜进行了摩擦性能测试。结果表明: 经电化学沉积的类金刚石薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;Raman光谱在1 332 cm-1处有强的谱峰,与金刚石的特征峰相吻合,其中不锈钢基底上薄膜的sp3含量更高;不锈钢基底沉积膜的摩擦系数为0.12,Si片基底沉积膜的摩擦系数为0.10;不锈钢基底沉积膜的耐磨性较Si片沉积膜高。
液相电化学沉积 类金刚石薄膜 Raman光谱 摩擦性能 liquid electro-deposition DLC films Raman spectroscopy friction behavior 强激光与粒子束
2015, 27(2): 024136
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛066004
2 燕山大学河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛066004
以邻苯二甲酸氢钾配制的化学需氧量标准液为实验对象, 采集1～800 mg·L-1标准液的紫外吸收光谱, 运用偏最小二乘法(PLS)建立了不同谱区的校正模型, 结果表明, 265～310 nm谱区模型的相关性最高, 误差最小; 为了消除硝酸盐与温度对化学需氧量测量的影响, 分别研究了不同浓度的硝酸钠与不同温度条件下标准液的紫外吸收光谱的变化情况, 结果表明硝酸钠在208～238 nm有明显的吸收, 265～310 nm谱区模型不受硝酸钠吸收的影响, 温度的升高会导致标准液的紫外光谱吸光度的增大, 通过预测分析建立了不同校正模型下的温度补偿函数。
紫外吸收光谱 校正模型 硝酸盐 温度 COD Keywords COD UV absorption spectrum Correction model Nitrate Temperature
1 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
研究了一种低温条件下（120 K以下）运行的光纤耦合激光二极管（LD）端面抽运的Tm:YAG激光器。LD中心波长为785 nm（15 ℃），光纤芯径为400 μm，数值孔径为0.22。Tm:YAG晶体尺寸3 mm×3 mm×8 mm，Tm3+掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷，具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体，并置于真空环境中，防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度，得到了激光器在80～290 K温区内，阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80 K，抽运功率为9 W时，得到功率为3.78 W的2.013 μm连续激光输出，光光效率为42%，斜率效率为44.9%。
激光器 Tm:YAG激光器 激光二极管抽运 脉冲管制冷机 低温运行
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛066004
2 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛066004
采用紫外吸光法采集浓度范围1～25 mg·L-1的邻苯二甲酸氢钾配置的标准液图谱, 对光谱进行不同的预处理后运用偏最小二乘法建立紫外吸光光谱下的COD定量分析模型, 并对所建模型进行了浊度、 pH值的影响分析。 结果显示采用平滑一阶导数预处理方法, 内部交叉验证均方根RMSECV值为0.122 27, 主成份数为4, 预测模型的平方相关系数r为0.999 8, 预测相对误差在0.03％～1.7％的范围内; 对0～100 NTU不同浊度的溶液, 应用所建模型补偿后相对标准偏差RSD达到2.3%; pH在3～10变化时, 影响可以忽略。
紫外吸光度 定量分析模型 浊度 pH值 COD COD UV absorbance Quantitative analysis model Tubidity pH value 光谱学与光谱分析
2013, 33(11): 3079
