1 沈阳建筑大学市政与环境工程学院，沈阳 110170
2 南宁职业技术学院建筑工程学院，南宁 530000
净水厂广泛采用石英砂或锰砂滤池，但在接触氧化法除锰过程中存在滤料吸附性能差、“锰质活性滤膜”成熟期长等问题。针对这一现象，以沸石为基质材料，高锰酸钾和硫酸锰生成锰氧化物沉积在沸石表面，制备锰氧化膜包覆沸石(MOMCZ)，MOMCZ结合了沸石的吸附性能和锰氧化物的催化氧化特性。采用SEM、EDS、XPS、XRD、BET、Zeta电位等分析表征方法研究MOMCZ的表面形态、化学组成等特性，通过响应曲面模型分析MOMCZ对锰离子的吸附性能。结果表明：MOMCZ表面的锰氧化膜呈现立体复杂的网状结构，Mn元素存在形式及摩尔分数分别为Mn(Ⅲ)5128%，Mn(Ⅳ)48.72%，锰氧化膜主要成分为Na0.55Mn2O4(H2O)1.5；MOMCZ比表面积为38.76 m2/g，孔径分布集中在3～40 nm，等电点pH=2.36；MOMCZ吸附锰离子的四项影响因素关系顺序为：pH值＞负荷＞吸附时间＞吸附温度；通过模型优化发现当负荷为0.8 mg/g、pH=8.5、吸附温度为23.40 ℃、吸附时间为6.58 min时，锰离子去除率达到最大值70.82%；试验模型预测值和实际数据值相对误差均小于2.5%。MOMCZ吸附锰离子响应曲面模型拟合程度高、预测准确，具有较高的可行性和参考价值。
沸石 锰氧化膜 吸附 响应曲面 zeolite manganese oxide membrane Na0.55Mn2O4（H2O)1.5 Na0.55Mn2O4(H2O)1.5 adsorption response surface
航天工程大学 宇航科学与技术系 激光推进及其应用国家重点实验室，北京 101416
毫秒脉宽激光打孔过程中靶物质的迁移机制直接影响孔的形貌，因此靶物质的迁移机制研究对于激光加工参数优化具有重要意义。靶物质的迁移主要包括脱靶的气化产物、溅射的熔融物质和非脱靶的熔融物质迁移，熔融物质重新凝固形成重铸层。对于脱靶的物质，采用高速相机直接成像法观察运动规律；对于重铸层，采用金相显微镜观察其形貌；最后，使用分析天平测量烧蚀质量。结果表明：铝合金的相爆炸阈值为1 047.24 J/cm2，能量密度在相爆炸阈值以下时，脱靶的靶物质主要以气化形式迁移，重铸层内部会形成周向和径向的裂纹，而能量密度在相爆炸阈值以上时，熔融物质被冲刷出烧蚀坑，烧蚀坑内部几乎不存在重铸层；气化损失的质量占比很小，靶材的质量损失主要来自相爆炸驱动的熔体喷溅，相爆炸会使单脉冲烧蚀质量增加10.7倍；相爆炸和激光强度的下降均会导致靶材的气化速率下降。
激光烧蚀 高速成像 物质迁移 气化 laser ablation high-speed imaging material migration vaporization 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210264
红外与激光工程
2020, 49(8): 20200203
航天工程大学 激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
开展了脉冲激光大光斑辐照空间碎片冲量耦合特性研究, 即激光烧蚀光斑尺寸略小于碎片尺寸下的冲量耦合特性, 对比实验研究了平面状碎片在激光大光斑辐照和小光斑辐照下的冲量耦合特性, 以及大光斑辐照下光斑尺寸和形状因素对冲量耦合特性的影响规律, 并结合实验研究结论验证了理论研究的合理性。研究结果表明: 相同激光功率密度下小光斑辐照比大光斑辐照的冲量耦合系数高; 大光斑辐照下冲量耦合系数主要受激光功率密度影响, 光斑尺寸对冲量耦合系数的影响较小; 采用大光斑辐照下冲量耦合系数的理论计算结果更接近于实验结果。上述实验研究成果对激光辐照不规则空间碎片理论研究具有一定的实验指导意义。
空间碎片 大光斑辐照 冲量耦合特性 脉冲激光 space debris big spot irradiation impulse coupling characteristic pulsed laser 红外与激光工程
2018, 47(12): 1243001
航天工程大学 宇航科学与技术系 激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
水平扭摆冲量测量装置是研究激光与工质烧蚀冲量耦合的有效手段。针对测量过程易受干扰的特点, 基于冲量瞬间作用模型, 通过系统参数标定误差和冲量误差与噪信比关系, 采用蒙特卡洛数值仿真方法, 提出了测量噪声影响系统参数标定和冲量测量误差的分析方法。所提出的方法可应用于分析测量噪声对系统参数标定误差、冲量测量误差的影响规律研究, 为微小冲量测量误差和结构设计提供依据。
冲量 测量系统 误差分析 系统参数标定 impulse measuring system error analysis system parameter calibration 红外与激光工程
2018, 47(11): 1102002
航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
冲量耦合特性研究是分析激光清除空间碎片方案的基础。因大气传输效应和衍射极限等因素的影响,激光辐照到空间碎片上的光斑尺寸与厘米级碎片尺寸通常在一个量级,且空间碎片大多由爆炸解体和碰撞等原因产生,为非平面状,因此研究激光大光斑辐照非平面状碎片的冲量耦合特性是激光清除空间碎片的关键。以典型非平面状空间碎片(球体、正方体)为例,以碎片表面任一面积微元上的烧蚀反喷方向为微元表面垂直方向、任一面积微元上的冲量耦合系数与点辐照下的相同为前提,以积分角度推导了面积矩阵法。基于该方法研究得到了在大光斑辐照下,当激光能量密度或入射激光能量一定时,光斑尺寸和激光入射角度对冲量大小和方向的影响规律。该研究成果进一步丰富了激光清除空间碎片的理论,为激光清除空间碎片的方案设计提供了一定的理论指导。
激光光学 空间碎片 冲量耦合特性 大光斑 非平面状 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 031401
中国人民解放军装备学院激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
基于吸收光谱的基本原理, 通过计算比尔-朗伯定律数学表达式中的参数实现了光程长度的测量。 分析了高斯线型、 洛伦兹线型和Voigt线型, 采用了Voigt线型对光谱信号进行拟合。 研究了Voigt线型峰值计算方法、 洛伦兹线宽计算和误差函数求解三个内容。 利用可调谐半导体激光吸收谱技术（TDLAS）中的直接吸收谱技术测量了氧气的吸收光谱, 得到拟合的光谱峰值数据。 将峰值数据带入比尔-朗伯定律数学表达式中, 计算出实验光程长度为66.55 cm。 对比测量值66.04 cm, 测量精度为0.78%, 该方法用于光程长度测量是可行的。
光程长度测量 直接吸收谱 比尔-朗伯定律 峰值计算 Light length measurement Direct absorption spectroscopy TDLAS TDLAS Beer-lambert law peak value calculation 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2844
装备学院激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
针对微推力测量中电容位移传感器需要频繁标定非线性误差的问题, 提出了一种基于激光干涉的现场标定方法。标定原理为: 在直线位移台上同时调节可动角隅棱镜与测量目标的位置, 进而改变干涉光路光程差及电容位移传感器极板间距, 以激光干涉测量结果为基准, 采用线性拟合方法, 对传感器非线性误差进行标定。搭建了基于常用光学元件的干涉光路, 对应用于微推力测量中不同量程的传感器进行标定。在分析干涉光强变化特点的基础上, 确定了干涉条纹数计算方法, 得到干涉光路的位移测量精度为66.5 nm。实验验证了该校准装置的实用性和准确性, 最后对标定结果、传感器输出非线性误差以及影响激光干涉测量精度的主要因素进行了分析, 得到激光干涉测量总误差为67.2 nm。
测量 标定 激光干涉 电容位移传感器 非线性误差 微推力测量 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 101203
1 航空电子系统综合技术重点实验室, 上海 200233
2 上海海事大学, 上海 201306
研究了数据融合技术在对海无人机侦察探测与目标指示过程中的应用, 提出一种具有工程应用价值的对海目标航迹融合算法。通过时空对准、数据关联、航迹合成及航迹文件管理、融合跟踪滤波等处理, 完成了对机载传感器探测目标的航迹融合; 形成了统一的战场态势信息及高精度的目标指示信息, 为战场态势感知及目标打击提供了强有力的信息支撑。通过仿真验证, 证明了算法的有效性及其较高的工程应用价值。
对海无人机 数据融合 态势感知 目标探测 航迹融合 NUAV data fusion situation awareness target detection track fusion
