磷酸铁锂和三元锂电池热功率参数的变化特性

基于HPPC脉冲放电，测试了磷酸铁锂和三元锂电池的欧姆内阻、极化内阻和熵热系数等热功率参数，分析了这两种电池热功率参数随工作温度和放电深度(DOD)的变化规律；同时采用恒流放电模式比较了这两种电池不同温度下的容量。结果表明：随环境温度的降低，两种电池的欧姆内阻和极化内阻增大，放电容量减小；随DOD增加，欧姆内阻基本保持不变，极化内阻呈“U”字形变化；DOD<90%,熵热系数略大于零，DOD=90%～100%,熵热系数为负值，其绝对值急剧增大；同种状态下，磷酸铁锂的欧姆内阻、极化内阻和熵热系数大于三元锂电池。     

正电晕放电等离子体降解甲醛气体

甲醛作为一种典型的挥发性有机物(VOCs),是室内空气污染的主要来源。近年来,大气压放电等离子体用于环境治理成为研究热点。本文设计制作了一种基于S型气体通道的多针对板的放电反应器,采用高压直流电源放电产生电晕,利用空气电离产生的活性成分来达到降解甲醛气体的目的。研究结果表明：随着施加电压的增高,甲醛降解率也随之提高,施加电压为18.5 kV时甲醛降解能量效率达到最大值;随着气体流速的增加,甲醛降解率随之降低,气体流量为30 L/min时能量效率最大;随着甲醛初始浓度的增加,降解率随之降低;在电晕放电所产生的成分中,臭氧与甲醛降解关系密切,有无甲醛两种条件下,放电生成的臭氧浓度变化与甲醛浓度变化规律相似;S型放电通道设计使等离子体降解甲醛更高效,在大流量处理甲醛气体的应用中具有现实意义。     

成膜温度对二氧化硅薄膜增强DBD臭氧发生的影响

通过实验方法研究了二氧化硅薄膜在不同成膜温度下对DBD臭氧发生的影响。同时采用热常数分析仪、比表面积测试仪、XPS分析了负载二氧化硅介质板在不同成膜温度下的导热系数、比表面积和表面羟基。实验结果表明,成膜温度会改变薄膜的比表面积和羟基含量,从而影响二氧化硅薄膜对DBD臭氧发生的增强作用。当成膜温度变化范围为450℃～750℃时,550℃成膜温度有最大的比表面积,同时其臭氧浓度、臭氧产率及能量效率也相对最大,在放电电压7 KV时,相较于未负载二氧化硅的分别提高了9.3%,32.9%,0.086%。过高的成膜温度不利于臭氧产生,这是由于负载的二氧化硅薄膜比表面积和表面羟基含量都会大大减小。     

基于电桥失衡效应的高随机性PUF电路设计

通过对物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions, PUF)电路和电桥失衡效应的研究, 提出一种高随机性PUF电路设计方案. 该方案首先利用工艺偏差导致电桥失衡产生随机偏差电压, 然后结合电压型灵敏放大器产生随机的、不可克隆的响应信号. 在TSMC 65nm CMOS工艺下, 采用全定制方法设计PUF电路, PUF单元电路的版图面积为2.23?m×2.43?m. 通过Spectre软件, 在不同电压下对所设计PUF电路进行Monte Carlo仿真验证, 分析其逻辑功能、随机性等特性. 实验结果表明: 所设计的PUF电路在电源电压1.2V和温度25℃下随机性可达51.8%.     

同极同槽双边平板型PMLSM的设计及推力优化研究

为降低直线电机的推力波动, 提出一种同极同槽双边平板型永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM), 且采用不同方法优化其结构参数. 为确定电磁设计方案, 根据同极同槽双边平板型PMLSM的结构特点和旋转电机的设计方法, 推导出适用该电机的电磁设计公式, 并建立二维有限元仿真模型进行分析和验证. 随后采用田口法筛选优化变量, 分别通过单参数扫描和基于克里金代理模型的粒子群算法进行优化. 结果表明, 在满足推力不低于600N的前提下, 推力波动大幅降低, 且永磁用量减少了13％.     

锂离子电池正极材料Fe3+掺杂Li1+xV3O8的制备与电化学性能

采用柠檬酸辅助的溶胶-凝胶法制备了Fe^3＋掺杂Li1.1Fe0.05V2．95O8及对比样品LiV3O8正极材料．使用TG—DTA、XRD、FT-IR等手段表征了正极材料的物理化学特性,并采用EIS、恒电流充放电等手段研究了其电化学性能．结果表明：Fe^3＋掺杂LiV3O8与对比LiV3O8相比,能在更低的温度下晶化,能在相同温度、相同时间煅烧下保持更小的晶粒度．Li1.1Fe0.05V2．95O8与对比LiV308相比,特别是大电流下的放电容量有较大的提高,在75mA·g^-1,197mA·g^-1,373mA·g^-1及重新回到75mA·g^-1电流下的初始放电容量分别是307mAh·g^-1,237mAh·g^-1．162mAh·g^-1和302mAh·g^-1．在回复到75mA·g^-1电流后放电容量能非常稳定保持在278．6mAh·g^-1左右,并同时给出了初步的理论解释．     

基于栈式降噪自编码的变压器“快速发展型”沿面放电状态评估

超、特高压变压器结构紧凑、绝缘裕度低，在高电压作用下场强集中区易引发“快速发展型”放电故障。本文通过搭建基于“针-板”缺陷的变压器油纸绝缘“快速发展型”沿面放电试验平台，获取了其不同放电发展状态下的高频脉冲电流信号，根据其相位-幅值和相位-放电次数图谱的差异将其放电过程分成了“前期”(稀疏放电)、“中期”(大幅值剧烈放电)和“后期”(小幅值密集放电)三个发展阶段。在根据其PRPD图谱提取的特征参量基础上，构建了栈式降噪自编码联合支持向量机的评估方法，对变压器“快速发展型”沿面放电的发展状态进行了评估，取得了良好的效果。     

电喷雾推力器锥射流形成的电流体力学仿真

以G往关于电喷雾过程仿真研究对象多局限于低电导率液体,而电喷雾推力器使用的工质主要为高电导率离子液体,推力器工作时,离子液体在强电场作用下形成锥形,并在末端发射出锥形等离子体荷电喷雾。但离子液体受空间电荷、液体内部电流及液面电流的影响较大,电流体力学过程更为复杂,相关仿真研究极为匮乏。本文通过加入未简化的电荷守恒方程,考虑空间电荷及电流对锥射流形成与演化的影响,并耦合高斯定律和Navier-Stokes(N-S)方程求解流场及电荷分布,使用volume of fluid(VOF:流体体积)方法追踪液-气界面的变化,对高电导率液体的电喷雾锥射流形成过程开展了仿真研究。本次仿真工作以庚烷为工质模拟了锥射流形成与演化过程,得到电荷、电势和流场的分布,并与未考虑空间电荷的理想电介质模型进行对比。仿真结果表明,在低电导率情况下,本文模型与理想电介质模型的结果相近;高电导率情况下,本文模型得到的结果与相关实验更加吻合。     

用于时钟恢复电路的高速集成锁相环设计研究

本文在0.25 μm CMOS工艺下设计实现了一种可用于STM-16标准时钟恢复电路的锁相环模块.在理论分析基础上,分别采用Alexander结构、改进型电流舵开关技术、Maneatis环形振荡器结构设计了锁相环模块中的鉴相器(PD)、电荷泵和压控振荡器电路,并完成了整个锁相环模块的优化.经Hspice仿真实验,设计实现的锁相环中心频率为2.5 025 GHz,在3.3V电源电压下的功耗为40 mW,环路带宽为60 MHz,锁定时间约为640 ns,满足性能设计需求,并具有低功耗、低电源电压、低噪声等特点,研究结果对于光纤通信系统、FM解调器、立体声解调器、声音检测器、频率分析仪和其他很多应用都要重要价值.     

模糊神经元PID在培养箱温控系统中的应用

针对传统PID控制算法难以实现对非线性、慢时变以及大惯性的婴儿培养箱温度控制系统的高精度控制问题, 设计了一种模糊神经元PID控制算法. 采用模糊算法在线调整神经元PID控制算法的比例系数、比例学习效率、积分学习效率和微分学习效率, 并结合机理分析和阶跃响应法构建婴儿培养箱温度控制系统数学模型, 运用MATLAB进行控制仿真. 实验表明, 该控制算法具有控制精度高、稳定性好以及响应速度快的特点.     

用裂解气相色谱质谱法研究增塑剂DEP热降解机理

用裂解气相色谱-质谱联用方法研究了增塑剂邻苯二甲酸二乙酯（DEP）在不同温度条件下的热裂解行为,对不同温度条件下裂解产物的分析表明,在较低温度下DEP的裂解产物主要为乙烯、乙醇、苯、苯甲酸乙酯、邻苯二甲酸酐．随着温度的升高苯甲酸乙酯进一步裂解成为分子质量更小的自由基,并发生稠环化反应形成更稳定的菲、蒽醌等芳香族多环化合物．根据分析实验提供的裂解产物信息和有机物热裂解化学反应的原理对DEP的热裂解反应机理作了探讨,表明在废旧塑料热裂解回收过程中,增塑剂DEP的高温裂解会产生多环芳烃污染物,应选择合适裂解工艺和裂解温度,以减少对环境的二次污染．     

一个可供计算机采样的温度传感器及显示电路

我们设计的温度传感器,有较高的线性、灵敏度及稳定度。由于采用了较先进的集成电路和性能稳定的单晶热敏电阻,可代替传统的铂电阻体和温度变送器,使电路简单、可靠、价格低廉。由于零点可调,放大倍数稳定且可调,故可以把10℃或更窄的温度区间准确地转换为0～5V的电压输出,以供电子计算机做A/D转换用,在采用同相加法电路之后,可用数字面板表把温度准确地显示出来,代替了电压表显示,使显示结果清晰、精度也大大提高。     

Schif碱药物与细菌作用的热力学研究

在不同温度条件下利用微量热法测定了大肠杆菌以及大肠杆菌在６种Ｓｃｈｉｆ碱药物抑制下的生长热谱，找出了该细菌生长的最佳生长温度，获得了该细菌在不同温度条件及抑制情况下生长代谢的速率常数，并借助化学反应中分子碰撞理论计算了该细菌生长的生长活化能，在此基础上借用化学反应速率的活化络合物理论模型对大肠杆菌生长代谢的生化反应进行了热力学分析     

考虑温度效应的铬污染软土电动修复研究

针对铬污染软黏土自行设计了电动修复试验装置, 开展铬污染软土室内试验, 研究污染土中重金属铬的去除特性, 分析电动修复过程中, 电流、温度、电解质溶液pH的变化以及电压、温度和铬初始浓度对电动修复试验效果的影响. 结果表明, 电动修复可以有效去除土壤中的Cr(VI), 增大电压有利于铬从污染土中释放; 当外加电压为36V时, 各组Cr(VI)去除率都达到了96%以上, 土壤中Cr(总)的最高去除率可达76%; 提高温度可以促进Cr(VI)的还原反应, 降低铬污染土的毒性, 可为重金属污染土的修复提供参考.     

激光烧蚀金属的真空热电子发射测量

激光烧蚀固体表面开始于激光对表面层的加热,该阶段持续时间极短(与激光脉冲持续时间相当),随即加热层发生熔融、汽化和电离,形成烧蚀等离子体。烧蚀之前表面首先发生热电子发射,形成热发射电子流脉冲。本文以金属Cu、Al、Ti作为靶材,利用Nd:YAG脉冲激光在真空条件下引发烧蚀过程,针对热电子发射设计了一种测量电路,根据电路模型提出了计算热电子流强度的方法,并以此考查了烧蚀热电子发射行为,验证了该测量方法的可行性。该电路基于电流源短路测量原理设计,可以监测热电子流强度的时间演化。文中以热电子流密度的峰值为指标,分析了光斑面积对热电子发射的影响。表明：表面温升过程是决定热电子流密度的主要因素,而激光脉冲能量与光斑面积决定表面温升;当激光能量一定时,热电子流密度随光斑面积增加而迅速减小。根据包括烧蚀区温度及逸出功的热电子发射模型,讨论了三种靶材的烧蚀热电子发射行为,认为逸出功对热发射影响不大,而靶材熔点是热电子发射峰值电流密度的决定因素。     

基于模糊PI算法的频率自动控制系统设计

分析了超声换能器频率相位差和偏移值的关系,由于无法通过时域模型来表达,并且该模型构建的经典控制器其适用性不高,基于此本研究提出基于模糊PI控制的超声电源频率跟踪系统,进一步指出换能器两端电流电压时域模型,通过频谱分析法能够获得两者相位差以实现超声电源频率跟踪仿真分析。构建超声电源频率跟踪系统并进行仿真分析,处于正常工作电压下测量初始谐振频率,通过仿真分析和实验数据表明该方法的有效性。本研究发现,相对传统控制方法来说,基于模糊PI法能够提升系统控制精度,以提升超声换能器的使用寿命以及运行效率。     

基于双闭环PI控制的短电弧加工脉冲电源设计

针对传统短电弧电源在负载发生突变时,存在功率管开关冲击大、输出电压波形超调量大、电压幅值大幅度调节时稳定性差等问题,设计了基于双闭环PI控制优化方案的短电弧加工脉冲电源.该电源在传统硬件PI闭环控制的基础上结合数字PI闭环控制,实现分段PI、双闭环控制,电源主电路设计采用两级调制的设计方案.通过基于MATLAB软件仿真的实验结果表明:相比传统硬件PI闭环控制方式,采用双闭环PI控制优化方案的新型短电弧加工脉冲电源输出电压波形的超调量及超调时间均得到减少,具有更加良好的稳态和动态特性;短电弧铣削加工实验验证表明:采用电压值10～30 V、占空比30%～90%、频率200 Hz～800 Hz可调电参数时,短电弧加工质量好,验证了该电源稳定可靠、输出特性良好的性能.     

裂解气相色谱质谱法研究增塑剂邻苯二甲酸二甲酯的热降解机理

用裂解气相色谱-质谱联用方法研究了橡胶产品中使用的增塑剂邻苯二甲酸二甲酯(DMP)在不同温度条件下的热裂解行为.对不同温度条件下裂解产物的分析表明,在初始阶段DMP的裂解产物主要为二氧化碳、苯、甲苯和苯甲酸甲酯.随着温度的升高苯甲酸甲酯进一步裂解成为分子质量更小的自由基,并发生稠环化反应形成更稳定的菲、蒽、间-联三苯、三亚苯等芳香族多环化合物.根据分析实验提供的裂解产物信息和有机物热裂解化学反应的原理对DMP的热裂解反应机理作了探讨,表明在废旧合成橡胶热裂解回收过程中,增塑剂DMP的高温裂解会产生多环芳烃污染物.应选择合适裂解工艺和裂解温度,以减少对环境的污染.     

真空煅烧制备锂离子电池正极材料LiFePO4及电化学性能

采用固相反应法在真空气氛下合成了橄榄石型的LiFePO4正极材料。并用x射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电以及交流阻抗法对其晶体结构、表观形貌及电化学性能进行了研究。与氮气气氛下合成的LiFePO4相比，真空气氛下合成LiFePO4晶体结构并未发生变化，且粒径较小，分布均匀，具有更低的电荷转移电阻和更高的放电比容量。以0．1C倍率充放电，首次放电比容量可达131．1mAh／g，即使以1．0C倍率充放电，首次放电比容量也达107．9mAh／g；而氮气保护下合成的LiFePO4在0．1C倍率下首次放电比容量仅118．3mAh／g，1．0C倍率下也只有83．0mAh／g。     

双极电晕放电及其在空气净化中的应用

本文研制设计了一种基于双极电晕放电的新型无风机空气净化装置。实验研究了双极电晕的放电特性、离子风速、发射光谱及活性粒子种类和臭氧浓度,然后利用双极电晕净化装置进行了灭菌和去除挥发性有机化合物（VOCs）实验,并测试了净化装置的循环气量、噪声、副产物残余等性能参数。结果表明,双极电晕放电的伏安曲线满足经典汤森关系;介质板的利用有效避免了电极间火花放电的产生,使装置具有更高的操作电压和更大的离子风速。双极电晕产生的发射光谱以氮、氧和OH自由基的谱线为主。灭菌和去除VOCs实验表明,该双极电晕净化装置可在6 min左右完全杀灭金黄色葡萄球菌,相比于传统单极电晕（单针-环）或传统无介质层的双极电晕具有更高的杀菌效率;可以在120 min内使30 m3测试室初始浓度为1.06 mg/m3的甲醛（HCHO）降至0.1 mg/m3以下;而且臭氧、氮氧化物等副产物的浓度低,达到环境质量标准;净化装置的噪声小,满足相关标准的要求。