1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
3 安徽芯瑞达科技股份有限公司，安徽 合肥 230601
提出了一种单个透镜目标面照度分布的设计方法，根据背光中Mini-LED光源数量及阵列排布间距、混光距离、目标面光斑半径等信息，建立了背光目标面上照度值与单颗透镜目标面照度分布之间的映射矩阵，通过LSQLIN迭代优化算法得到单颗透镜目标面照度分布，最后采用光源-目标面能量映射法设计双自由曲面透镜。以Mini-LED阵列排布间距为、混光距离为且目标面光斑半径为为例进行设计。仿真结果表明，所设计的透镜阵列应用于光源数为的Mini-LED背光时，目标面照度均匀性达到，对比常用的均匀分布及高斯分布分别提升和。本方法在确保背光照度均匀性的前提下降低了透镜设计的计算复杂度，无需大量的后续优化工作，为Mini-LED背光中双自由曲面透镜的设计提供了一种实用有效的方法。
光学设计 背光模组 双自由曲面透镜 目标面照度分布 迭代优化算法
1 上海理工大学健康科学与工程学院生物医学光学与视光学研究所，上海 200093
2 上海理工大学机械工程学院，上海 200093
3 上海理工大学上海市介入医疗器械工程研究中心，上海 200093
4 上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093
5 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
在渐进多焦点镜片（PAL）的直接设计法中，光焦度轮廓分布对镜片的光学性能至关重要。在子午线上同一曲率变化的基础上，引入不同圆锥曲线方程来描述镜片光焦度轮廓分布。利用椭圆、双曲线、抛物线和圆的定义设定镜片内表面子午线上每个点曲线的离心率以及开口大小。根据圆锥曲线分布情况加入偏移量，实现远近视区视配点可视区宽度调整。设计、仿真和加工了4块镜片。结果表明，基于双曲线方程计算得到的渐进多焦点镜片的周边最大像散大于1倍加光度（ADD），而基于椭圆方程、圆方程和抛物线方程计算得到的渐进多焦点镜片周边最大像散小于1倍ADD，光学性能更好。当定焦区较大时，基于椭圆方程设计得到的镜片定焦点可视区宽度最接近理论值；当定焦区较小时，基于圆方程设计得到的镜片定焦点可视区宽度最接近理论值。所提方法可为渐进多焦点镜片的优化设计提供新的方案。
光学设计 直接设计法 渐进多焦点镜片 光焦度分布 离心率 像散
1 北方爆破科技有限公司, 北京 100097
2 中广核铀业发展有限公司, 北京 100029
为探索压渣厚度对电铲铲装效率的影响, 我们在炮孔直径为251 mm, 台阶高度为7.5 m的生产区块爆破中设计了厚度分别为8 m、10 m、12 m和15 m的压渣。通过对爆后电铲铲装效率的统计, 同时分析爆破块度分布及爆堆高度, 确定了最佳的压渣爆破厚度。试验结果显示:当压渣厚度为10 m时, 不同开挖纵深处, 其块度分布均为最佳, 尤其是400~600 mm的块度区间比例最高; 爆堆隆起高度达到12.6 m, 在所有测试中最接近电铲的最佳铲装高度, 此时电铲铲装效率最高; 区块排数对压渣爆破效果有很大影响, 最佳的炮孔排数为10排, 超过10排后, 爆破效果不佳, 电铲铲运效率降低, 在进行多排孔大区块压渣爆破时, 10排之后的爆破参数需要调整; 采用压渣爆破后, 有效作业时间增加了1 h, 矿石贫化率降低了3%, 在湖山铀矿全寿期内累计可以累计创造4.5亿美元的经济效益。该项研究首次将压渣爆破技术推广至多排孔大区块(20~30排)爆破中, 这既符合大型矿山生产的客观需求, 也是设备大型化后的必然趋势。可以使得湖山矿爆破更为精细化的同时, 也可以为国内外类似的矿山爆破提供重要的现场数据。
爆破工程 压渣爆破 铲装效率 块度分布 隆起高度 blasting engineering buffer blasting loading efficiency fragmentation distribution muck pile height
1 西南科技大学 环境与资源学院，绵阳 621010
2 泸州北方化学工业有限公司,泸州 646605
3 四川省生产安全应急救援信息中心，成都 610000
4 中国科学技术大学 近代力学系，合肥 230027
为研究单基发射药孤石爆破特性，利用直径和高度均为50 cm的水泥砂浆试块模拟孤石，开展了0.05~0.25 kg/m3单耗的单基发射药和乳化炸药孤石爆破实验，统计并分析了单基发射药和乳化炸药爆破试块的块度分布、破碎能及能量利用率随单耗的变化规律。结果表明:乳化炸药爆破孤石的最大块度随单耗的增加，但能量利用率变化不大。结合高速摄影观察对比单基发射药和乳化炸药爆破孤石的表面裂纹分布与扩展结果，发现单基发射药破岩模式与乳化炸药存在显著差异，其破岩模式是通过在炮孔内快速燃烧产生的高压气体使试块发生轴向和环向的拉伸破坏，而当试块完全开裂后剩余的发射药不再提供破岩能量。
单基发射药 孤石爆破 块度分布 破碎能 高速摄影 single-base gun propellant boulder blasting fragmentation distribution crushing energy high-speed photography
1 钢铁研究总院, 北京 100081
2 钢研纳克检测技术股份有限公司, 北京 100081
3 北京科技大学, 北京 100083
火花发射光谱分析钢中单一夹杂物的研究已有文献报导, 但用火花光谱分析钢中复合夹杂物一直是个难题。 钢中复合夹杂物是一种单一夹杂物包裹另外一种单一夹杂物组成的复合体, 或由两个及以上单一夹杂物紧密相邻结合体。 如何区分材料中同时存在但不相邻的两种单一夹杂物和二者复合夹杂物, 用火花发射光谱技术难于实现。 该工作采用火花光谱原位统计分布分析(OPA)进行高铁车轮截面的夹杂物分析, OPA通过对经连续扫描的火花放电激发所产生的元素光谱信号进行采集和分析, 可实现大尺度金属材料的成分及夹杂物统计分布表征, 在同一激发位置下, 当既有Al2O3夹杂物光谱信号, 也有MnS夹杂物光谱信号, 通过对Al2O3夹杂物和MnS夹杂物的火花光谱强度时序耦合处理, 获得此时序对应位置处的复合夹杂物信息。 根据超过阈值以上的火花光谱强度和夹杂物平均面积之间的良好线性关系, 在同一位置下, 分别获得Al2O3/MnS复合夹杂物中Al2O3夹杂物和MnS夹杂物的面积, 将Al2O3夹杂物面积和MnS夹杂物面积加和, 得到Al2O3/MnS复合夹杂物的面积。 同时结合扫描电镜(SEM)分析小区域内的复合夹杂物, 将每一个扫描电镜复合夹杂物面积对应一个OPA分析夹杂物的归一化面积, 建立SEM 和OPA两种分析方法获得的复合夹杂物面积的关系曲线, 二者具有良好线性关系, 线性相关系数大于0.99。 取高铁车轮截面中另外两部分进行验证实验, 得到的结果也与扫描电镜结果基本一致, 即在分析小面积区域内Al2O3/MnS复合夹杂物, OPA分析的归一化结果也能够满足表征需要。 除此之外, 由于 OPA可以进行部件全域分析, 可检测到更多的较大Al2O3/MnS复合夹杂物颗粒, 可有效避免扫描电镜(SEM)因分析区域有限造成大尺寸夹杂物漏检问题, 为大尺寸金属构件的夹杂物分析特别是Al2O3/MnS复合夹杂物的分析提供了一种有效手段。
火花光谱原位分析 复合夹杂物 粒度分布 高铁车轮 扫描电镜分析 Spark source original position analysis Complex inclusions Size distribution High-speed railway wheel SEM analysis 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1122
山东理工大学资源与环境工程学院, 淄博 255000
无水碳酸镁晶体作为一种新型无机功能材料引起了研究者们的广泛关注。以氯化镁为原料, 碳酸钠为沉淀剂, 合成了无水碳酸镁晶体, 再以甘氨酸、组氨酸、丙氨酸及L-天门冬氨酸四种不同种类氨基酸作为添加剂, 调控其结晶的粒度及形貌。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪对合成产物进行表征, 分析不同种类氨基酸对合成的无水碳酸镁晶体物相结构和形貌的影响。结果表明: 在组氨酸调控下合成的无水碳酸镁结晶纯度高, 生成的产物中n(Mg2+)∶n(CO2-3)为1∶0.94; L-天门冬氨酸调控合成的晶体纯度次之; 甘氨酸和丙氨酸调控合成的晶体中掺杂大量碱式碳酸镁晶体。在组氨酸、L-天门冬氨酸、甘氨酸及丙氨酸四种氨基酸调控作用下, 晶体结晶形貌依次呈凸面球三角形状、近球状、球状及不规则状, 且无水碳酸镁晶体粒径分布均呈先上升后振荡下降最后小粒径拖尾的趋势。以上研究结果为无水碳酸镁晶体的仿生合成提供了参考。
氨基酸 官能团 无水碳酸镁 粒度分布 水热合成 微观结构 amino acid functional group anhydrous magnesium carbonate particle size distribution hydrothermal synthesis microstructure
燕山大学, 河北省土木工程绿色建造与智能运维重点实验室, 秦皇岛 066004
针对胶凝材料比表面积和粒度分布等物理性质存在的差异, 将P·Ⅱ水泥, Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰和S95级、S105级矿渣进行互掺, 固定水泥用量, 设计了4种粉煤灰和矿渣的组合方式, 通过流动度试验分析了组合方式对净浆流动性的影响, 并将粒度分布曲线与Fuller分布曲线进行了比较。在净浆配合比的基础上, 对不同组合方式的混凝土进行了工作性、力学性能及自由氯离子浓度测试, 探讨了粉煤灰和矿渣的粒度分布对混凝土强度和抗氯离子渗透性的影响, 并对硬化浆体水化产物的微观形貌和化学组成进行了分析, 揭示了影响机理。研究结果表明, 矿物掺合料的粒度分布是决定颗粒级配优劣的重要因素。Ⅰ级粉煤灰具有更强的滚珠效应, 在提高流动性方面起了关键性作用。粉煤灰和矿渣的水化及火山灰反应程度影响着混凝土的力学性能和耐久性能, 由于Ⅰ级粉煤灰有更大的比表面积, 火山灰活性也较高, 因此Ⅰ级粉煤灰和S95/S105级矿渣组合的净浆流动度, 混凝土的工作性、抗压强度和抗氯离子渗透性均明显高于Ⅱ级粉煤灰和S95/S105级矿渣组合。其中Ⅰ级粉煤灰和S95级矿渣组合的胶凝材料粒度分布曲线与Fuller曲线最为接近, 粒度分布最优, 水化浆体中Ca(OH)2含量最低, 火山灰反应最为充分, 对应的混凝土微观结构致密, 抗氯离子渗透性最好。
混凝土 粉煤灰 矿渣 粒度分布 微观结构 氯离子渗透 concrete fly ash slag particle size distribution microstructure chloride ion penetration
1 山东理工大学 电气与电子工程学院，山东 淄博 255049
2 科学集团有限公司，澳大利亚 南澳大利亚州 葛兰许5022
从动态光散射信号中反演纳米颗粒粒度分布，结果准确性和重复性受测量的自相关函数数据点影响，数据点长度不同会导致不同的反演结果。为了解决该问题，提出了一种根据拟合自相关函数的均方根误差来截断自相函数的方法，该方法通过设置拟合误差阈值来自适应地选择最佳自相关函数数据点数。实验结果表明，使用均方根误差阈值方法获得的颗粒粒度分布比其他方法获得的结果具有更高的准确性和更好的重复性。
动态光散射 光子相关光谱 最佳数据点 自相关函数 均方根误差 颗粒粒度分布 纳米颗粒测量 Dynamic light scattering Photon correlation spectroscopy Optimal data points Autocorrelation function Root mean square error Particle size distribution Nanoparticle measurement
1 武汉科技大学 理学院, 武汉 430065
2 武汉科技大学 湖北省智能爆破工程技术研究中心, 武汉 430065
3 中科院 武汉岩土力学研究所, 武汉 430071
在海洋的开发建设过程中, 往往涉及到水下珊瑚礁岩的爆破开挖。为研究珊瑚礁灰岩水下钻孔爆破的破裂特征, 选用4种类型的珊瑚礁灰岩模拟了3种水深情况下的单孔爆破试验, 分析了不同水深条件下礁灰岩试样炮孔附近的破坏、径向裂纹和块度分布。结果表明：礁灰岩炮孔周围破坏情况与岩石强度有关, 珊瑚灰岩和珊瑚砾块灰岩试样炮孔周围观察不到明显的破坏现象, 生物砂砾块灰岩炮孔周围表面能观察到明显的崩落; 爆破后试件表观裂纹的数量和宽度会随着水压的增加而减少; 天然裂隙的存在会导致爆炸应力波的传播路径和作用方式发生改变从而阻断裂隙的扩展; 水下珊瑚砾屑灰岩爆破的大块率会随着水深的增加而增加, 且块度分布符合swebrec分布函数。
水下钻孔爆破 珊瑚礁灰岩 外观分析 径向裂纹 块度分布 Swebrec分布函数 underwater drilling blasting coral reef limestone appearance analysis radial cracks fragmentation distribution swebrec distribution function
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
针对去雾过程中的偏色及去雾不彻底等问题,提出了一种基于雾度分布与自适应线性衰减的图像去雾算法。从雾天图像退化本质以及雾度与透射率呈负相关的特性出发,提出了一种自适应线性衰减模型以完成清晰图像暗通道的估计,并得到了透射率。根据大气光仅能反映亮度信息的特性,利用雾度分布对局部大气光进行改进,并结合大气散射模型得到了去雾结果。实验表明,所提算法去雾彻底、颜色自然、亮度适宜,在主客观评价中均取得了令人满意的结果。
图像处理 图像去雾 雾度分布 纹理特征 场景深度 线性衰减 大气光改进 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2210012
