1 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083
2 广西交通职业技术学院 路桥工程学院，南宁 530023
实际工程中，岩石往往是在冲击荷载作用下发生拉伸破坏，与其在静态荷载作用下展现的力学性质会有明显区别，因此有必要对岩石的动态拉伸力学性能展开研究。首先使用SHPB装置对花岗岩试件进行不同冲击速度下的巴西劈裂试验，研究了高应变率下花岗岩的动态抗拉强度、破坏模式及应力波形曲线。同时基于HJC损伤模型利用LS-DYNA软件对动态劈裂试验进行了数值模拟，并与相近冲击速度下的室内试验结果进行对比，验证了HJC模型对于动态劈裂试验的适用性。结果表明：随着冲击速度的增加，花岗岩动态抗拉强度逐渐增大并与应变率近似为线性相关，破坏裂纹由I型向Y型转变。波形曲线幅值均随应变率增大而增大，其中入、反射波形逐渐趋于矩形，透射波波形由“W”形向“V”形转变。数值模拟下曲线波形及幅值与试验结果近似，在较低和较高冲击速度下，动态抗拉强度差值小于10%。研究结果表明HJC模型对于花岗岩动态劈裂拉伸试验的模拟在较低和较高冲击速度下适用。研究结果可以为今后动态拉伸试验有限元分析的模型选择提供参考。
岩石动力学 巴西劈裂 高应变率 数值模拟 HJC模型 rock dynamics Brazilian split high strain rate numerical Simulation HJC model
苏州大学 功能纳米与软物质研究院, 江苏省碳基功能材料与器件重点实验室, 苏州 215000
高吸光催化剂对提高光热转换效率具有重要意义, 阵列结构光热催化剂的陷光效应有助于增强光吸收并提高光热转换效率。但是, 现有阵列基光热催化剂仍存在单位面积上活性金属负载量过低的不足, 难以满足实际应用的需求。本研究发展了二氧化硅保护的MOFs热解策略, 获得了单位辐照面积上活性金属质量可调、太阳光吸收效率超过90%的粉体钴等离激元超结构光热催化剂, 通过时域有限差分法模拟计算证实其高吸光能力源于纳米颗粒的等离子杂化效应。相比阵列基等离子体超结构催化剂, 该粉体结构的催化活性和稳定性显著增强, 在相同催化条件下, 二氧化碳转化率从0.9%提高到26.2%。本研究为非贵金属光热催化剂的实际应用奠定了基础。
光热催化 二氧化碳加氢 等离子体超结构 高吸光催化剂 光-化学能转换 photothermal catalysis carbon dioxide hydrogenation plasmonic superstructure strong light absorptive catalyst solar-to-chemical energy conversion
1 山西省气候中心，山西 太原 030002
2 山西省气象服务中心，山西 太原 030002
3 西安地球环境创新研究院，陕西 西安 710061
利用2017年1月1日至2019年12月31日山西省运城地区9个气象站点的地面逐小时资料、地面日值资料和CALIOP激光雷达资料，分别对运城地区霾日和晴日的气溶胶垂直分布特征进行分析。结果表明：运城地区霾发生时，气溶胶主要聚集在0~2 km高度的大气层中，尤其是517 m左右的大气中，气溶胶的最大消光系数为0.61 km-1；0~1 km高度内，霾日最大消光系数约为晴日最大消光系数的3倍；白天与夜间气溶胶垂直分布有明显差别，在气溶胶消光系数相同的情况下，白天气溶胶所在的高度比夜间高；霾发生时，气溶胶体积退偏比集中在0~0.2；晴日近地面体积退偏比在0~0.2的分布频率低于霾日，小粒径气溶胶数量多于大粒径气溶胶数量。
遥感 气溶胶 光学特性 垂直分布 消光系数 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0228004
1 连云港明达工程爆破有限公司，连云港 222021
2 武汉理工大学，武汉 430070
为确保连云港某地路堑边坡的稳定性，防止地质灾害的发生，使用爆破技术对该地边坡进行治理。该爆破区域施工场地狭小，石料出运受限，结合压渣爆破破岩机理，采用逐孔起爆的压渣爆破技术方案。留渣体厚度3.5 m、起爆时间间隔50 ms、炸药单耗0.45 kg/m3、前排单孔装药量130 kg、后排单孔装药量100 kg。通过爆破安全校核可以确保周围建筑物爆破振动安全性。爆破施工结果表明：爆破施工参数设置合理，降低了岩石大块率，减少了爆破地震效应，取得了良好的爆破效果。
压渣爆破 复杂环境 爆破参数 合理渣厚 buffer blasting complex environment blasting parameters reasonable buffer thickness
南京航空航天大学自动化学院生物医学工程系, 江苏 南京 211106
传统荧光显微成像技术以荧光强度为成像对比度,在获取生物分子位置和浓度信息中具有重要作用,为分子层面的生物医学研究提供了成像工具。而偏振作为荧光的另一重要特性,可以在另一维度提供分子的方向和结构信息,已被广泛应用于荧光偏振显微成像技术中。除此之外,荧光偏振调制也可以通过增强荧光图像稀疏性进而增强图像对比度来获取超分辨尺度的生物分子的位置和方向信息。从物理基础、技术原理、基本实现装置和生物应用等方面,总结了基于荧光偏振特性的不同荧光偏振调制成像技术在分子方向结构成像、超分辨显微成像以及二者的结合方面的发展概况,并对该技术未来的发展方向进行了展望。
荧光偏振显微成像 偏振调制 超分辨显微 线性二向色性 荧光各向异性 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2400006
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州310027
2 浙江大学宁波技术研究所, 浙江 宁波315100
3 之江实验室, 浙江 杭州311121
超分辨显微成像技术是细胞生物学中研究细胞器结构、相互作用和蛋白质功能的强大工具,其具有突破光学衍射极限的分辨能力,从纳米尺度上为细胞生物学提供了新的分析手段,对生命科学相关领域具有重大意义。然而,受衍射极限的影响,超分辨显微镜的轴向分辨率相比于横向分辨率要更难以提高,这导致实现细胞结构亚百纳米分辨率的三维成像更为困难。从受激辐射损耗显微术和单分子定位显微术这两种主流技术出发,对目前存在的多种三维成像技术进行了原理介绍和特点分析,最后对其未来发展方向进行了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2200001
1 青岛理工大学 理学院，山东 青岛 266520
2 青岛博瑞科三维制造有限公司，山东 青岛 266000
不同的构建取向对熔融沉积成型的标准试样的力学性能有着显著影响。本文采用聚乳酸线材，使用熔融沉积式3D打印方法制备站立式、侧立式、平躺式3种不同方向打印成型的试样，采用数字图像相关方法实时分析并记录试样拉伸与弯曲变形过程。使用该测量系统能够有效获取试样的真实变形与应变，结合试验机数据给出更为精确的应力-应变曲线，通过对应变云图中线状区域的观察能够准确地预测断裂发生的时间与位置，比较不同构建取向成型的工艺对打印制品的力学性能的影响。试验结果表明：站立式打印的试件在拉伸试验和3点弯曲试验中没有明显颈缩现象，其变形、伸长率以及强度也是最低的，呈现出脆性材料所具有的特性。侧立式具有很好的抗拉性能，其颈缩现象出现后发生很小的变形就会断裂，所能承受的力呈现直线下降的趋势，直至断裂。平躺式的强度相近于侧立式，其发生颈缩现象直至断裂变形量相对侧立式要大，且应力随着变形的增大表现出较为平缓减小的特征，强度、延展性等呈现出最佳的机械性能。
构建取向 熔融沉积成型 数字图像相关方法 力学性能 construction orientations fused deposition modeling digital image correlation method mechanical properties
1 中国科学院空天信息创新研究院， 北京 100094
2 中国科学院大学， 北京 100049
针对传统畸变校正方法无法完成镀膜双镜头多光谱相机影像畸变校正的问题，提出了一种基于数字畸变模型采样的单波段影像畸变校正方法。采用多片后方交会完成相机检校得到各类参数，建立起原始影像的数字畸变模型; 对原始数字畸变模型采样得到各波段数字畸变模型; 利用各波段数字畸变模型完成对应波段影像畸变的校正。实验结果表明，数字畸变模型采样法能够有效解决镀膜双镜头多光谱相机单波段影像畸变的校正问题，校正精度较高; 通过进一步实验证明，经畸变校正后的单波段影像配准误差达到亚像素级，数据可用性高。
镀膜多光谱相机 相机检校 畸变校正 数字畸变模型 coated multispectral camera camera calibration distortion correction digital distortion model
1 中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
针对光栅结构光系统测量误差对拟合结果的影响,提出了一种基于测量环境的误差确定方法。统计不同光源环境及测量距离下的高度测量误差,利用参数或非参数拟合获取其概率密度函数,将上述误差连同平面测量误差一起添加至理想平面模型,通过最小二乘法仿真计算出模型的法向量及定点坐标。实验结果表明:该方法得到的模型参数与根据真实测量数据计算得到的数值基本一致,法向及定点误差分别低于0.001 rad和0.233 mm;所提方法能有效解决光栅结构光系统在不同环境下测量结果精确度不高的问题,此外还能应对实际点云因数据缺失等因素而难以实现高精度拟合的情况,为后续误差校正提供依据。
测量 光栅结构光 测量误差 概率分布 模型拟合 最小二乘法
