1 河南农业大学机电工程学院, 郑州 450002
2 河南农业大学园艺学院, 郑州 450002
超级电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点而备受关注, 但是较低的能量密度限制了其广泛应用。开发新型高效电极材料对改善超级电容器电化学性能至关重要。金属有机框架材料(MOFs)具有比表面积大、结构孔径可控和活性位点丰富等特点, 故在能量转化和储存领域受到了广泛关注。但是由于MOFs的结构稳定性和导电性较差, 其作为超级电容器的电极材料时, 无法获得满意的电化学性能。以MOFs为前驱体制得的MOFs衍生物的稳定性和导电性优于原生MOFs, 显著提高了超级电容器的电化学性能。本文综述了超级电容器用纳米MOFs衍生碳化物、氧化物、氢氧化物、磷化物、硫化物电极材料的研究现状, 总结了MOFs衍生超级电容器电极材料的合成策略, 为超级电容器用MOFs衍生纳米材料的研究提供指导意义。
超级电容器 电极材料 衍生材料 碳材料 策略选择 结构调制 supercapacitor electrode material MOF MOF derivative material carbon material strategy selection structural modulation
1 天津大学, 水利工程仿真与安全国家重点实验室, 天津 300350
2 雅砻江流域水电开发有限公司, 成都 610051
综合采集混凝土振捣施工过程多源异构信息, 进而及时、客观地分析振捣质量, 对于保障高拱坝坝体混凝土施工质量至关重要。针对高拱坝混凝土振捣施工信息以“空-地”感知技术为主, 存在信息感知不全和数据质量有待提高的问题, 建立空天地一体化的混凝土振捣施工信息智能感知体系, 实现混凝土浇筑过程中多源、多维度、多模态施工信息的立体感知。在此基础上, 针对数值型、视频流以及图像型信息, 分别提出基于Kalman滤波的全球导航卫星系统(GNSS)定位信息降噪方法、基于改进Faster R-CNN的视频信息解析方法和基于DeblurGAN-v2的表面图像去模糊方法。以杨房沟水电站为例, 应用所提空天地一体化感知方法与技术, 实现混凝土振捣质量智能分析与监控。
混凝土振捣 空天地一体化感知 智能监控 Kalman滤波算法 改进Faster R-CNN DeblurGAN-v2模型 concrete vibration space-air-ground integrated perception intelligent monitoring Kalman filter algorithm improved Faster R-CNN DeblurGAN-v2 model
1 广西师范大学 电子工程学院，广西 桂林 541004
2 上海应用技术大学 计算机科学与信息工程学院，上海 201418
3 广西师范大学 职业技术师范学院，广西 桂林 541004
使用相移法测量物体形貌时，质量导引法在相位解包裹中起着重要作用。在检测高反光待测物表面缺陷时，相移条纹调制度常用来识别表面缺陷。本文通过将Sobel梯度与条纹调制相结合，提出了新的缺陷表征质量图，即调制度-Sobel梯度偏差质量图（modulation-sobel gradient variance，MSGV）。将解包裹相位图和原始相位图的均方根误差、峰值信噪比、信噪比3个性能作数据对比，对相位解包裹数据进行模拟测试。结果显示，MSGV的平均峰值信噪比较调制度-相位梯度偏差质量图（modulation-phase gradient variance，MPGV）提升了约1.97%，均方根误差减小了约2.91%。表明本文提出的MSGV算法相对于传统算法有一定优越性，具有更高的抗噪性和更低的解包裹误差。将所提出的方法对鼓型滚子曲面进行缺陷检测与定位，结果表明，MSGV能更好地显示出缺陷的轮廓信息。
相移条纹 质量图 调制度 缺陷检测 phase-shift fringes mass map modulation degree defect detection
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
机载光电吊舱的误差来源有很多种, 其中一种就是摩擦力矩, 当光轴处于低速或来回转动时, 其摩擦力矩会在静摩擦和滑动摩擦之间来回变化, 难以预测。使用辨识方法建立摩擦模型, 并加以补偿, 是提高两轴两框架光轴精度的一种方法。介绍了摩擦力矩的建模过程, 使用两只吊舱对比了四种模型的拟合效果。拟合结果表明, 库伦+粘滞模型中缺少对于静摩擦力的描述; 静摩擦+库伦+粘滞模型中静摩擦到动摩擦是跳变, 很难进行摩擦力的估计和补偿; LuGre模型不仅有静摩擦的相关描述, 其曲线缓慢变化更贴近低速时接触面处于静摩擦和动摩擦来回变动的特性, 具有较好的拟合特性。通过实验验证了LuGre模型的准确性和优越性。
光电吊舱 摩擦力矩 LuGre模型 库伦+粘滞+静摩擦模型 参数辨识 electro-optical pod friction torque LuGre Model Coulomb and viscous and static friction model parameter identification
二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料，由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一，制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展，探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响，包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺，并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。
过渡金属硫族化合物 化学气相沉积 盐辅助化学气相沉积 金属有机化学气相沉积 二维材料 前驱体 影响因素 transition metal dichalcogenide chemical vapor deposition salt-assisted chemical vapor deposition metal-organic chemical vapor deposition two-dimensional material precursor influence factor
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
3 中国科学院 月球与深空探测重点实验室，北京100101
针对目前基于深度学习的图像超分辨率重建方法参数量大的问题，以Deep Laplacian Pyramid Networks（LapSRN）为基础，提出一种轻量化拉普拉斯金字塔图像超分辨率重建卷积神经网络。首先，对输入的低分辨率图像（Low Resolution Image， LR）提取出浅层特征。其次，使用可以进行参数共享的具有同源跳跃连接的递归块结构，从浅层特征逐步提取出更深层特征并进一步推断出包含高频信息的残差图像（Residual Image，RI）。然后，对RI以及输入的LR进行转置卷积上采样，并将二者逐像素相加得到超分辨率图像（Super Resolution Image， SR）。该方法在三个放大倍率下**数量仅为LapSRN的3.98%，火星遥感影像4倍超分辨率下峰值信噪比（Peak Signal to Noise Ratio， PSNR）提高0.031 3 dB，8倍超分辨率下PSNR提高0.116 7 dB。所提方法在超分辨率重建效果基本维持的情况下将网络参数量在2倍下缩减81.6%、4倍下缩减90.8%、8倍下缩减88.8%。
轻量化 卷积神经网络 超分辨率重建 拉普拉斯图像金字塔 lightweight convolutional neural network super-resolution reconstruction Laplacian image pyramid 光学 精密工程
2022, 30(12): 1487
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 月球与深空探测重点实验室，北京100101
由于太阳高度角和地面景物反射率等条件的变化，天问一号火星环绕器光学成像载荷在轨工作期间入瞳辐亮度变化范围很大，为了达到最佳的成像效果，需要光学成像载荷具备在轨自适应调整增益的能力。太阳高度角是设置时间延时积分电荷耦合器件积分级数的重要参数之一，积分级数是调整增益需要调整的主要参数。针对在轨工作期间太阳高度角实时变化、星历表文件较大等问题，本文提出一种基于傅里叶拟合的火星环绕器星下点太阳高度角在轨实时计算方法。首先，基于最小二乘原理采用8阶傅里叶逼近对火星惯性坐标系下太阳矢量的x，y，z坐标进行拟合，获得以时间作为变量的拟合方程。其次，根据制导、导航与控制系统发送的轨道参数获得火星惯性坐标系下环绕器的实时坐标。最后，基于夹角余弦公式即可在轨实时计算星下点太阳高度角。实验结果表明，在协调世界时2021-01-01 00：00：00至2024-01-01 00：00：00期间，采用本文方法获得的星下点太阳高度角实时计算结果最大绝对误差小于0.3°。满足天问一号高分辨率相机时间延时积分电荷耦合器件积分级数设置对太阳高度角计算结果的精度要求。基于该方法，天问一号高分辨率相机获取的火星影像细节丰富，亮度、对比度合理。
火星环绕器 天问一号 高分辨率相机 太阳高度角 傅里叶拟合 Mars orbiter Tianwen-1 high-resolution imaging camera solar elevation angle fourier fitting
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 月球与深空探测重点实验室，北京100101
天问一号执行的任务属于深空探测任务，其上高分辨率相机主控单元工作时间较长，为了提高主控FPGA的抗单粒子效应及可靠性，选用反熔丝FPGA进行软件系统设计。其中，主控FPGA管理的调焦单元、时间码守时校时等功能为安全关键项目。为提高软件的健壮性，主控FPGA根据调焦机构的光机结构，设计基于加减速曲线的二细分控制方法，在满足调焦速度的前提下，避开机构共振频率，实现步进电机驱动调焦机构平稳的运转；同时，天问一号环绕器在环火段位置时，高分相机需要执行拍摄任务，拍摄指令为延时指令，对时间有较高要求，在此基础上主控FPGA设计时间码守时校时功能，确保高分相机在任务段精确执行拍摄任务。实验结果表明：调焦机构速度爬升时间为112.2 ms；时间守时的精度为1.25 s。实现了调焦单元的平稳运行和可靠的守时系统。
反熔丝FPGA 步进电机 加减速曲线 星时管理 anti-fuse FPGA stepper motor acceleration and deceleration curve star time management
