一种基于模态域波束形成的水平阵被动目标深度估计

水面水下目标分辨与识别一直是被动声呐探测领域的难题.利用一种水平阵模态域波束形成算法获得己知方位目标声源的各阶模态强度,将其与不同深度的各阶参考模态强度进行匹配,最终实现了对声源的深度估计.仿真结果表明,该算法可以在信噪比为-10 dB的情况下,用300Hz带宽的信号样本,实现对声源深度的有效估计.系统分析了不同参数和不同波导条件对该方法目标深度估计性能的影响.其中,阵元数越多,模态样本数越多,计算频段越宽,方位估计精度越高,有效阵长越长,深度估计的性能越好.阵元间距和波导深度的变化不会影响该方法的深度估计性能,并且该方法的深度估计性能在声速剖面、海底参数等波导条件存在扰动时具有鲁棒性.     

基于光栅应变传感器的纳米测量机探针设计

为了提高纳米坐标测量机探针的测量精度,且能满足对复杂曲面或微结构进行精确测量的要求,提出了一种新颖的基于微探针系统的光纤布拉格光栅(FBG)探针。该探针具有较高灵敏度和可重复性。提出该新型FBG探针,即探针里有一个熔融的球形顶端,FBG作为应变传感器内置在测杆上。介绍了光纤探针的基本原理,并利用有限元软件ANSYS 11对探针的应变分布在轴向和横向载荷两种典型配置分别进行了仿真分析,结果表明仿真分析和理论计算相吻合。通过实验对光纤探针的灵敏度和分辨率分别进行测试。实验结果表明,在轴向载荷条件下,用位移分辨率为1.5 nm的压电换能器对探针进行性能测试,得到光纤探针的测量分辨率为60 nm。即光纤探针具有较高的灵敏度和分辨率,其性能满足实际测量需要。     

硅基薄膜太阳电池一维光子晶体背反射器的模拟设计与制备

从模拟和实验两个方面研究了一种适用于硅基薄膜太阳电池的一维光子晶体新型背反射器.首先采用时域有限差分方法,模拟研究了组成一维光子晶体的两种介质的折射率比、厚度比以及周期厚度对光子禁带的影响.基于模拟结果,制备出一种由低折射率SiOx层与高折射率非晶硅a-Si层周期性交叠构成的禁带可调式一维光子晶体背反射器.通过改变a-Si层的厚度,使得禁带范围由500—750 nm波长范围红移至650—1100 nm,反射率分别达到96.4%和99%.将上述结构的一维光子晶体作为背反射器分别应用于非晶硅单结太阳电池和非晶硅/微晶硅双结叠层太阳电池,与没有背反射结构电池相比,短路电流密度分别提升了18.3%和15.2%.同时模拟研究了在不同入射角度下自然光、TE波和TM波对光子晶体反射特性的影响.研究结果表明,在太阳电池中,光线倾斜入射对一维光子晶体反射率的影响有限.     

太阳模拟器中椭球面聚光镜参数的确定

椭球面聚光镜是太阳模拟器设备的重要组成部分,其能量收集的效率决定着太阳模拟系统的能量传递效率,而太阳模拟器光学系统中的椭球面聚光镜参数一直没有理论上的设计依据,结合氙灯的发光特性并通过对MATLAB 中建立的椭球面聚光镜聚光过程数值分析模型给出了椭球面聚光镜包括第一焦距、最大成像放大倍率、包容角范围及前后开口直径的确定依据,并通过在Lighttools 中建立的4种仿真模型验证了理论分析的正确性。第一焦距由光源光中心高确定,最大成像放大倍率由光学积分器相对孔径及椭球镜包容角范围共同确定,椭球镜包容角范围不小于30°～120°,前开直径口由椭球镜的最大孔径角确定,后开口直径由最小孔径角和光源的径向调节量共同确定。该结论给椭球面聚光镜的设计提供了理论支撑,有利于设计完成高能量收集效率的椭球面聚光镜。     

Tunable enhanced spatial shifts of reflective beam on the surface of a twisted bilayer of hBN

We investigated Goos-Hänchen (GH) and Imbert-Fedorov (IF) shifts of a reflective beam on a twisted bilayer of hexagonal boron nitride (hBN), where a left circularly polarized beam was incident on the surface. Our results demonstrate that the twist angle between the two optical axes plays an important role in obtaining large shifts with a high reflectivity. The GH shift with 10λ₀ is achieved, while the reflectivity is near 100% by tuning the twist angle. The maximum of the IF shift is found in the certain condition satisfied by the reflective coefficients, and the shift strongly depends on the twist angle between the optical axes of the two slabs. The spatial shifts obtained directly from the GH and IF shift definitions were provided, which indicate that the theoretical results from the stationary phase method are believable. These results may open up a new way for developing the nano-optical devices.     

流动注射-分光光度法测定自来水中游离氯的研究

设计了游离氯流动注射自动在线检测仪,并研究了仪器的最佳测试条件.该仪器采用改进的N,N-二乙基-1,4-苯二胺(DPD)比色原理,通过流动注射进样技术,结合光电转化、数字信号处理及自动化控制技术,克服了DPD分光光度法中手工操作的缺陷,实现了样品分析的自动化.结果证明,此系统的试剂用量少、测定范围宽(0.05～6.00...     

二氨基马来腈共聚合改性氮化碳光催化剂

利用二氨基马来腈(DMNA)与二聚氰胺(DCDA)的高温共聚合反应, 制备了石墨相氮化碳 (g-C₃N₄), 并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、透射电镜 (TEM)、氮气吸脱附实验 (N₂-sorption)、电子顺磁共振 (EPR)、紫外-可见漫反射光谱 (UV-Vis DRS) 和荧光 (PL) 光谱等表征手段,系统考察了共聚合改性对g-C₃N₄晶体结构、化学结构、能带结构、织构、光吸收性能和光催化性能等的影响.研究结果表明:共聚合改性后氮化碳材料仍保持石墨相晶体结构, 但其π电子的离域性增强, 并在催化剂表面产生异质结构, 进而提高了氮化碳在可见光区域的光吸收性能, 并促进了光生载流子的有效分离. 性能评价结果显示, DMNA改性的氮化碳在可见光下光催化产氢活性明显高于未改性的样品, 当DMNA用量为0.01g时, 催化剂的产氢速率最高, 达到45.0 μmol·h^-1, 为纯氮化碳样品的4.5倍.     

导电聚合物构建的高性能固态离子选择电极

基于最新研究文献和自身研究工作,系统总结了以导电聚合物构建的各种高性能固态离子选择电极.导电聚合物所特有的共轭结构以及电子导电和离子导电的双重导电功能使其可以作为离子-电子转换器,从而实现对离子的传感响应与探测.由聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等导电聚合物为转换中间层而构建的离子选择电极可以实现纳摩尔浓度水平的离子传感探测,有望在环境监测、药物医疗和食品安全等诸多方面发挥重要作用.     

基于全光谱分析的水质化学耗氧量在线监测技术

针对水体中化学需氧量在线监测的迫切需求,设计了一种基于全光谱分析的水质化学耗氧量监测系统.该系统通过测量已知化学耗氧量的水质吸收光谱,利用最小二乘法建立吸光度与化学耗氧量的传输方程;针对待测水样,通过已建立的传输方程来反演水体化学耗氧量的浓度.通过模拟复杂水样进行化学耗氧量值测量,并将测量值与实验室结果进行比较,验证了该系统的可靠性.结果表明,该全光谱法水质监测系统不需要消耗任何试剂,无二次污染,测量准确度高、速度快,可广泛应用于水质化学耗氧量的实时、现场监测分析.