1 国网四川省电力公司电力科学研究院, 四川 成都 600072
2 西南交通大学 电气工程学院, 四川 成都 611756
污闪是威胁电网安全可靠运行的重要原因之一, 污秽类型差异将直接影响闪络电压大小。因此, 及时掌握绝缘子污秽类型信息对预防污闪有重要作用。为此提出了一种基于SAM-ED光谱匹配的绝缘子污秽类型检测方法。采集不同污秽类型样本高光谱数据, 经黑白校正及多元散射校正(MSC)去除噪声等干扰因素;利用竞争自适应重加权采样法(CARS)对光谱数据进行特征选取, 分别在特征波段和全波段范围内通过SAM-ED光谱匹配法将测试组样本光谱与参考光谱进行匹配, 根据匹配结果对样本进行分类;实验结果表明: 相比于光谱角匹配法和最小距离法, SAM-ED光谱匹配法检测效果更好;基于全波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达95%, 基于特征波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达98.33%。
高光谱技术 绝缘子 污秽类型 光谱匹配 非接触检测 hyperspectral technology insulator pollution type Spectral matching Non-contact detection
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院，江西 景德镇 333403
2 景德镇陶瓷大学国家日用及建筑陶瓷工程技术中心，江西 景德镇 333001
3 江门职业技术学院，广东 江门 529090
为了提升低温固体氧化物燃料电池阴极的电化学性能，设计制备了2种具有多功能层级骨架结构的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ/Ce0.9Gd0.1O2-δ (LSCF/GDC)阴极材料，研究了层级骨架阴极的显微结构和电化学性能。结果表明：GDC初级骨架其孔隙率高达80.5%，充分保证了LSCF或GDC次级骨架的构建、后续负载以及工作态下的氧气扩散。采用弛豫时间分布分析不同阴极的电化学阻抗谱，以LSCF纳米颗粒为次级骨架，具有连续电子导电通道，显著增加了反应活性位点，后续负载的GDC纳米颗粒协同促进了氧气的吸附/解离，其600 ℃条件下的总极化电阻仅为0.236 Ω·cm2，得到了制备工艺简单、氧还原反应活性强的层级骨架阴极，有望推动低温固体氧化物燃料电池的进一步发展。
低温固体氧化物燃料电池 阴极 层级骨架 弛豫时间分布 low-temperature solid oxide fuel cells cathode hierarchical scaffold distribution of relaxation times
红外与激光工程
2023, 52(7): 20230323
1 东北石油大学 物理与电子工程学院, 黑龙江 大庆 163318
2 香港城市大学 物理系, 香港 九龙 999077
为实现可调谐的多重Fano共振特性及设计高灵敏度折射率传感器，本文提出一种纳米环-七聚体金属-介电纳米天线结构，利用有限元方法（Finite Element Method, FEM）研究了Fano共振特性的影响因素和变化规律。研究表明，纳米环-七聚体金属-介电纳米天线的Fano共振特性对高度、入射角度和结构间隙的变化非常敏感；纳米天线的电场强度和电偶极源激发下的珀赛尔系数（Purcell factor, PF）可达134.74 V/m和3214，使得纳米天线中心位置附近的电场强度得到大幅增强；复合纳米天线结构具有较高的灵敏度S和品质因数FOM，分别为1400 nm/RIU和17 RIU−1，可作为评价高灵敏度折射率传感器的重要性能指标。本文为实现复合纳米天线结构中Fano共振的可调谐特性提供了一种可行途径，为表面增强拉曼散射、量子发射器和折射率传感器等实际应用奠定了坚实的理论基础。
纳米天线 折射率传感器 Fano共振 近场增强 nanoantenna refractive index sensor Fano resonance near-field enhancement
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
水是维系生命与健康的基本需求, 人类的生产、 生活都离不开水。 水体中氮磷的超标导致水中营养元素过剩从而水体富营养化, 进而水质恶化甚至造成大范围的影响。 高光谱遥感在内陆水质监测领域的应用越来越广泛, 研究以此为基础, 为减少室外水体特异性因素影响, 通过实验室模拟外界条件搭建实验室实验系统, 并根据国家排放标准分别配制浓度范围在0～2.5 mg·L-1 的40个不同浓度梯度的磷酸钠标准溶液和浓度范围在0～20 mg·L-1 的40个不同浓度梯度氯化铵标准溶液。 获取所有标准溶液的高光谱图像, 对水质参数总磷、 总氮的光谱响应进行了分析, 找出其对应的敏感波段分别在420、 720 nm附近和410 nm附近。 利用主成分分析(PCA)建立高光谱水质反演数据集, 对高光谱图像作辐射定标、 Savitzky-Golay滤波(SG滤波)预处理并利用BP人工神经网络分别构建实验室高光谱总磷、 总氮反演模型, 构建的实验室高光谱总磷反演模型的决定系数为0.980 2, 实验室高光谱总氮反演模型的决定系数为0.860 2。 以江苏宜兴市内某河道为研究对象, 将该模型应用到室外无人机搭载高光谱成像系统获取到的室外高光谱图像数据, 分散选取五个点分别计算结果, 得到总磷、 总氮浓度均值的反演精度分别为95.00%和93.52%。 利用传统方法直接在待测河道观测点取水构建的室外高光谱水质反演模型反演相同五个点得到的总磷、 总氮浓度均值的反演精度分别为86.87%和86.48%。 两组反演结果对比, 发现本研究构建的实验室高光谱水质反演模型得到的光谱反演结果中90%的反演精度略高于室外水质反演模型的反演精度, 证实该研究可对待测河道内总磷、 总氮的含量进行有效预测, 也可为水体总磷、 总氮高光谱遥感反演提供一定技术支持。
高光谱 总磷 总氮 水质反演 Hyperspectral Total phosphorus Total nitrogen Water quality inversion
浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
自由曲面具有灵活的面形结构，用于光束调控可获得高性能、轻小型的系统，可创造新的结构形式和实现新的光束调控功能。自由曲面光束调控是一个根据输入和目标反求光学自由曲面的逆问题。Monge-Ampère（MA）方法基于理想光源近似，将自由曲面光束调控逆问题转化成一个带有非线性边界条件的MA方程。MA方法无需预先给定光线落点位置，而是通过控制曲面的高斯曲率分布来实现对光传输的高效灵活调控，被认为是当前最有效的可自动满足曲面连续性可积条件的自由曲面设计方法。对MA方法的研究进展进行了概述，详细介绍了自由曲面光束强度调控模型，以及自由曲面光束强度和波前同时调控模型的构建过程与求解方法，并通过三个设计实例充分展示了各类光束调控模型的有效性和MA方法的优势。
光学设计 光束调控 自由曲面 Monge-Ampère方程方法 逆问题
渤海大学化学与材料工程学院，辽宁省全谱太阳能电池转光材料专业技术创新中心，锦州 121013
本文在水热条件下合成了一例同多钼酸阴离子［δ-Mo8O26］4-基配合物［Co(bipbc)(δ-Mo8O26)0.5(H2O)3］ (bipbc=4，4-双［(4-羧基吡啶)甲基］联苯)，其为一维链状结构，包含环型双核钴配合物［Co2(bipbc)2］4+和［δ-Mo8O26］4-簇。该配合物结晶于单斜晶系，P21/n空间群，a=1.147 9(8) nm，b=1.440 9(11) nm，c=2.082 9(16) nm，β=93.469(2)°，V=3.438 8(4) nm3，Z=4，Mr=1 129.18，F(000)=2 204，μ=1.979 mm-1，Dc=2.181 mg·m-3，S=1.019，R1=0.056 2，wR2=0.137 7。光催化性质研究表明，在可见光、近红外光和全光谱的光照条件下，标题配合物对龙胆紫(GV)和亚甲基蓝(MB)的降解，表现出一定的光催化活性。
多金属氧酸盐 水热合成 吡啶鎓盐配体 钴配合物 有机染料 光催化降解 polyoxometalate hydrothermal synthesis pyridinium ligand cobalt complex organic dye photocatalytic degradation
渤海大学化学与材料工程学院, 辽宁省全谱太阳能电池转光材料专业技术创新中心, 锦州 121013
通过水热反应, 成功合成了一个草酸配体修饰的四核锆取代的夹心型硅钨-氧簇合物H12Na2［Zr4(μ3-O)2(μ2-OH)2(Ox)2(α-SiW10O37)2］·22H2O (Ox=oxalic acid)。该夹心型硅钨-氧簇是由两个{α-SiW10O37}簇块通过一个{Zr4(μ3-O)2(μ2-OH)2(Ox)2}簇连接构成的。通过X-射线单晶衍射、IR、TG以及元素分析对该簇合物进行表征。晶体结构分析表明: 该簇合物结晶于单斜晶系, P21/c空间群, a=2.132 2 (6) nm, b=1.271 6 (4) nm, c=2.223 1 (7) nm, β=110.933(4)°, V=5.629 9(3) nm3, Z=2, R1=0.061 5, wR2=0.164 4。电化学和电催化性质研究表明标题簇合物对NO-2的还原有很好的电催化效果。
水热合成 草酸 钨-氧簇合物 晶体结构 电化学 电催化性质 hydrothermal synthesis oxalic acid tungsten-oxo cluster crystal structure electrochemistry electrocatalytic property
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
提出一种标定超短脉冲测量装置时间分辨率的新方法。设计制作可产生特定时间延迟的平面平晶,标定时将其放置在自相关仪前的光路中;待测光脉冲经过平面平晶后会产生时间延迟为T的双脉冲,该双脉冲到达自相关晶体发生相互作用,产生自相关信号,此时信号的主峰两端会出现较为明显的次峰信号,该次峰信号之间的时间间隔为2T,这样双脉冲的时间延迟就转换为次峰信号峰值的空间距离,经CCD接收后可计算得到自相关仪的时间分辨率。采用此方法对自相关仪时间分辨率标定的结果为217.88 fs/pixel,与移动光程延迟器法得到的标定结果214.27 fs/pixel相比,相对误差仅为1.68%;与可单次标定的鉴别率板法相比,采用此方法标定结果的相对扩展不确定度为1.50%,优于鉴别率板法的6.96%。
山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
本文基于变系数相干耦合非线性薛定谔方程组的复合波解,研究了均匀和非均匀相干耦合光纤系统中平面波背景上的孤子与Akhmediev呼吸子和Kuznetsov-Ma呼吸子间的相互作用。研究发现,孤子与Akhmediev呼吸子间存在弹性碰撞、准弹性碰撞和非弹性碰撞三种形式,而孤子与Kuznetsov-Ma呼吸子间呈现弹性碰撞或平行传输。进一步,通过研究一种周期扰动的非均匀相干耦合光纤系统,发现色散和非线性的周期扰动不会影响孤子与呼吸子相互作用的本质,但均会引起复合波振幅的波动;另外,仅色散扰动会导致孤子的轨迹产生波动,而非线性的扰动不会影响孤子的轨迹。
相干耦合系统 复合波 呼吸子 孤子 相互作用 Coherently coupled system Composite wave Breathers Soliton Interaction
