Ultrasonic guided wave inspection with array sensors

Ultrasonic guided wave becomes one of promising tool for monitoring various types of structures such as large steel plates, vessels, and pipes in oil, chemical or nuclear industry, because guided waves have ability to travel wide range of the target structure in a single position. However, analysis of guided wave signals acquired from structure is difficult on account of low S/N ratio and its dispersive nature. To improve S/N ratio and overcome dispersion effect, focusing techniques for guided waves are needed. Thus, in this study, focusing techniques for guided waves were developed in order to improve long range inspection ability, and performance of the developed techniques was verified by experiments.     

基于时域有限差分法分析等离子波导和介质波导耦合

使用Rsoft软件中的时域有限差分模块Fullwave分析二维介质波导和等离子波导耦合特性,利用软件仿真耦合结构并自动计算出光在介质波导和等离子波导中传输的耦合效率,进而测绘耦合效率随波导尺寸和光波长的变化曲线图,发现MDM导波结构的缝隙宽度和光通信质量密切相关,在确定尺寸下,传输损耗随传输距离成指数衰减.根据分析得到的耦合效率变化规律发现介质波导和等离子波导间距最佳点都应设为15 nm,进而优化波导的几何结构参数后,可以将耦合效率提高到83%.     

数学中的“五虎将”

数学中有五个最突出的数 ,即 1,0 ,ｉ,π ,е ,这五个数是最具代表性的 ,是数学中的五虎将 .“1”是一切实数的出发点 ,通过它和自然数对可构造全体实数 ;“0”是正负数的分界点 ,是所有实数中唯一的中性数 ;“ｉ”是虚数的基本单位 ,借助它可以完成从实数到复数的扩充 ;“π”是圆的周长与该圆的直径之比 ,称为圆周率 ,它是一个与圆的大小无关的量 ,它在数学和自然科学中有广泛的应用 ,有人戏称“不可一日无此君” .“е”是近代发现的超越数 (不是任何整系数代数方程的根的数 ) ,成为普遍使用的自然对数的底 .“1” ,“0”代表算数 ,“ｉ…     

置换矩阵的组合合成及其图表示

考察了有向圈或圈并的r级合成图，分别确定了它们的所有圈长和圈数；用图论方法完全刻画了置换矩阵的组合合成。     

具有非强占型优先权顾客的M_1~(X_1),M_2~(X_2)/G_1,G_2/1排队系统的适定性

运用Hille-Yosida定理,Phillips定理与Fattorini定理证明具有非强占型优先权顾客的M_1~(X_1),M_2~(X_2)/G_1,G_2/1排队系统存在唯一的、非负的、满足概率性质的时间依赖解.     

亚微米级Cu0/Fe3O4复合物多相催化过一硫酸盐降解有机污染物

过一硫酸盐催化活化技术因其可产生强氧化性活性氧化物种,可快速氧化降解并矿化有机污染物的优异性能而备受关注.本文成功制备了亚微米级Cu0/Fe3O4复合物,发现其能多相催化过一硫酸盐产生单线态氧降解有机污染物.首先,以CuCl2·2H2O,FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O为铜源和铁源,水合肼为还原剂,采用水热法在180oC反应24 h制备了亚微米级磁性Cu0/Fe3O4复合物.表征结果显示,所制材料为Cu0和Fe3O4的复合物,颗粒大小约为220 nm;单一相Cu0和Fe3O4晶体粒径分别为33.8和106.2 nm,而Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4晶体粒径分别减为20.8和31.9 nm.这表明Cu0和Fe3O4复合降低了Cu0和Fe3O4晶体粒径,有利于Cu0和Fe3O4的分散.BET测试结果表明,Cu0/Fe3O4复合物比表面积为4.6 m2/g,与Cu0颗粒的(4.2 m2/g)相当,但远小于Fe3O4的(15.6 m2/g).制备的Cu0/Fe3O4复合物可有效催化过一硫酸盐产生单线态氧降解罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II、苯酚和对氯酚.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,Cu0/Fe3O4复合物可在30 min内完全降解20μmol/L的罗丹明B、亚甲基蓝、金橙II以及0.1 mmol/L的苯酚和对氯酚.对比试验显示,在相同条件下,Cu0和Fe3O4颗粒分别可以降解28%和20%的罗丹明B.这表明Cu0/Fe3O4复合物中的Cu0和Fe3O4晶体在催化过一硫酸盐降解污染物的反应中具有协同作用,这主要来源于Cu0/Fe3O4复合物中Cu0和Fe3O4的晶体粒径变小和更好的分散.采用分光光度法测定了降解反应液中铜和铁离子的溶出量.当Cu0/Fe3O4复合物的用量为0.1 g/L,过一硫酸盐浓度为0.5 mmol/L和初始pH为7时,反应60 min后,降解液中铜和铁离子的浓度分别为0.22和0.1 mg/L,仅占复合物中总铜和总铁量的1.1%和0.2%,表明Cu0/Fe3O4复合物具有较强的化学稳定性.所制Cu0/Fe3O4复合物具有超顺磁性,借助磁场实现快速分离回收,可循环利用五次,表明其优越的催化稳定性.通过加入乙醇和叠氮化钠,考察了Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐体系中的活性氧化物种.发现100 mmol/L乙醇的加入对污染物的降解无明显影响,而加入同等量的叠氮化钠可完全抑制污染物的降解,表明Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐产生的主要活性氧物种为单线态氧.采用电子顺磁共振谱进一步证实了单线态氧的生成.基于以上研究,Cu0/Fe3O4复合物催化活化过一硫酸盐的机理为Cu0/Fe3O4作为一个电子媒介加速过一硫酸盐和污染物之间的电子转移,从而导致污染物被快速降解.该反应机理不同于常见的金属催化过一硫酸盐产生硫酸根和羟自由基的反应机理.我们推测,电导性优良的Cu0在此催化反应中起着关键性作用.本催化方法可作为一种绿色的氧化技术用于环境污染物的氧化降解处理.     

半导体量子点和碳点基零维/二维异质结光催化剂构筑及应用

半导体量子点因其具有精准的尺寸调控、独特的光电特性、丰富的表面活性位点等优势,在光催化剂设计和机理研究中获得了广泛关注。与传统半导体量子点主要作为光吸收单元不同,新兴的碳点更是在增加光吸收、促进电荷分离和增加表面反应位点等光催化不同环节均展现出优异的应用潜力。然而,量子点光催化剂由于小尺寸带来电荷复合严重、易团聚、稳定性差等问题而限制了其光催化性能。解决这些问题的主要途径之一是将零维(0D)量子点负载到超薄的二维(2D)纳米片上,形成0D/2D纳米复合材料,使量子点更加分散和稳定,且2D纳米材料促进的加速电荷转移能够抑制光生电荷的复合,从而可以有效地改善量子点基光催化剂的催化活性和稳定性。本文系统阐述了半导体量子点和碳点基0D/2D异质结光催化剂的构筑及应用,着重讨论了不同类型0D/2D异质结的光催化作用机理及面临的挑战,最后对其未来发展进行了分析和展望。     

天然气超声速除湿器旋流分离数值研究

壁面型线决定了超声速除湿器的内部流场特征,进而对组分凝结特性和分离效率等产生重要影响。本文借助数值方法研究了内扩张型超声速除湿器流场径向分布特性以及组分凝结特性。计算结果表明除湿器内气流的周向速度、压力、温度在不同截面呈现出不同的径向分布特征。加速流道内壁面侧的气流温度低于外壁面侧,使组分凝结首先发生于流道内侧,为达到气液分离效果必须增加分离段长度。因此需要对除湿器加速段流道进行优化设计,以改善除湿器工作性能。     

低损耗低非线性高负色散光子晶体光纤的优化设计

设计了一种同轴双芯六角点阵光子晶体光纤, 该光纤中心缺失一根空气柱形成内纤芯, 通过减小第4环空气孔的直径形成外纤芯. 采用全矢量有限元法并结合各向异性完美匹配层边界条件, 对其色散、非线性、约束损耗和模场等特性进行了数值模拟. 结果发现, 该光纤呈现高负色散可调效应和较强的模场约束能力, 约束损耗接近10^-2 dB· m^-1. 调整光纤结构参数(即空气孔间隔Λ, 小孔直径d₁和相对孔间隔比f), 可以控制其高负色散工作波长. 若调整光纤结构参数Λ=1.2 μ, f=0.917, d₁=0.515 μm时, 该光纤在低损耗通信窗口C波段呈现负色散和负色散斜率, 其色散斜率在-1----6 ps· km^-1nm^-2范围内波动, 在波长1.55 μm处负色散值为-3400 ps· km^-1nm^-1, 模场面积高达43 μm², 非线性系数仅有3.6 km^-1W^-1. 该光纤在C波段呈现的低损耗低非线性高负色散特性, 具有很好的色散补偿能力, 将在长距离大容量 高功率高速光通信系统中获得很好的应用.     

射频光纤链路γ射线辐致损伤特性实验研究

由于空间环境中宇宙辐射无处不在,工作在空间环境的光纤系统必须考虑辐致损伤特性。建立了10GHz的射频光纤链路传输系统,分别采用单模光纤和保偏光纤作为传输媒质。利用60 Co`γ射线源,在剂量率1rad/s总剂量50krad下,对射频光纤链路进行辐照实验,对两种系统做对比分析。实验结果表明,单模光纤链路的辐致损耗绝对值较大,保偏光纤链路的辐致损耗绝对值较小;单模光纤的幂律模型指数较保偏光纤大,即同样的辐照剂量,单模光纤受影响程度大。在辐照起主要影响因素的阶段,单模光纤延时差受辐照影响程度较保偏光纤稍小。辐致损耗和辐致延时差对光纤长度都有线性累加作用。从整体水平看,50krad的辐射总剂量对两种光纤造成的损伤并不大,传输的信号仍在可用的范围之内。