基于电化学老化衰退模型的锂离子动力电池外特性

当前锂离子动力电池电化学模型存在模型复杂、建模难度大、计算效率低、老化评估效果差的问题,本文提出一种考虑电池衰退老化的机理模型(ADME).本文首先通过有限差分法对伪二维(P2D)电化学模型进行离散降阶处理,得到简化伪二维(SP2D)模型.在SP2D模型的基础上,基于阴阳两极发生的副反应导致的衰退老化现象,提出一种考虑电池衰退老化的机理模型.其次,使用多变量偏差补偿最小二乘法实现模型参数辨识.最后通过动力电池衰退老化性能循环实验,对比分析了恒流、脉冲工况下SP2D模型和ADME模型的终端电压输出.结果表明:ADME模型较为简单、计算效率和估算精度高,可以有效评估电池容量老化衰退,得到理想的锂离子动力电池外特性曲线.     

光纤基底TiNi形状记忆合金薄膜制备工艺

将TiNi基记忆合金薄膜与光纤相结合可制成智能化、集成化且成本经济的微机电系统和微传感器件.本文采用磁控溅射法在二氧化硅光纤基底上制备TiNi记忆合金薄膜,系统讨论了溅射工艺参数以及后续退火处理对薄膜质量的影响.采用自研制光纤镀膜掩膜装置在直径为125μm的光纤圆周表面上形成均匀薄膜.实验表明:在靶基距、背底真空度、Ar气流量和溅射时间一定的条件下,溅射功率存在最佳值;溅射压强较大时,薄膜沉积速率较低,但薄膜表面粗糙度较小.进行退火处理后,薄膜形成较良好的晶体结构,Ti_49.09Ni_50.91薄膜中马氏体B19′相和奥氏体B2相共存,但以B19′为主.根据本文研究结果,在玻璃光纤基底上制备高质量的TiNi基记忆合金薄膜是可实现的,本工作为下一步研制微机电系统和微型传感器做了基础准备.     

Contingent derivatives and regularization for noncoercive inverse problems

Abstract

We study the inverse problem of parameter identification in noncoercive variational problems that commonly appear in applied models. We examine the differentiability of the set-valued parameter-to-solution map using the first-order and the second-order contingent derivatives. We explore the inverse problem using the output least-squares and the modified output least-squares objectives. By regularizing the noncoercive variational problem, we obtain a single-valued regularized parameter-to-solution map and investigate its smoothness and boundedness. We also consider optimization problems using the output least-squares and the modified output least-squares objectives for the regularized variational problem. We give a complete convergence analysis showing that for the output least-squares and the modified output least-squares, the regularized minimization problems approximate the original optimization problems suitably. We also provide the first-order and the second-order adjoint method for the computation of the first-order and the second-order derivatives of the output least-squares objective. We provide discrete formulas for the gradient and the Hessian calculation and present numerical results.     

求解矩阵方程AXB+CXD=F参数迭代法的最优参数分析

本文针对求矩阵方程AXB+CXD=F唯一解的参数迭代法，分析当矩阵A，B，C，D均是Hermite正（负）定矩阵时，迭代矩阵的特征值表达式，给出了最优参数的确定方法，并提出了相应的加速算法.     

XPS study of silicon spheres as a density standard

As density is one of the basic physical properties of materials, an accurate density standard is absolutely essential. To determine density with high accuracy and precision, two 1-kg single-crystal silicon spheres (NMIJ-S4 and NMIJ-S5) are used as the primary standard at the National Metrology Institute of Japan. For the accurate measurement of the mass and volume of the silicon spheres, the effects of the surface layer must be carefully considered. In this work, a surface layer model of NMIJ-S4 and NMIJ-S5 was proposed and the thicknesses of each surface layer were determined using X-ray photoelectron spectroscopy. A detailed uncertainty budget is presented to aid use of the density standard.     

Considerations in the determination of orientational order parameters from X-ray scattering experiments

An assessment of the data processing and analysis methods used to obtain the second- and fourth-rank orientational order parameters of liquid crystals from X-ray scattering experiments has been carried out, using experimental data from four extensively studied alkyl-cyanobiphenyls and calculated data generated from two general types of theoretical orientational distribution function. The application of a background subtraction and two different baseline correction methods to the scattering profiles is assessed, along with three different methods to analyse the processed data. The choice of baseline correction method is shown to have a significant effect: an offset to zero overestimates the order parameters from the experimental and calculated data sets, particularly for lower order parameters arising from broad distributions, whereas an offset to a value estimated from regions of low scattering intensity provides experimental values close to those reported from other experimental techniques. By contrast, the three different analysis methods are shown generally to result in relatively small absolute differences between the order parameters. We outline a straightforward general approach to experimental X-ray scattering data processing and analysis for uniaxial phases that results in order parameters that match well with those reported using other experimental techniques.     

高居里温度铁电单晶PIN-PT的机电性能

弛豫铁电单晶Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-PbTiO₃(PIN-PT)相较于常用的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT)具有更高的居里温度,在高稳定性、高性能的传感器、换能器方面具有应用前景。本工作采用谐振法研究了[001]方向极化的0.66PIN-0.34PT铁电单晶的全矩阵机电性能参数。0.66PIN-0.34PT 单晶的三方-四方相变温度(T_RT)约为160 ℃,居里温度(T_C)约为260 ℃,室温压电系数d₃₃、d₃₁、d₁₅分别为1 340 pC/N、-780 pC/N、321 pC/N,介电常数ε^T₃₃、ε^S₃₃、ε^T₁₁、ε^S₁₁分别为2 700、905、2 210、1 927,机电耦合系数 k₃₃、k₃₁、k₁₅、k_t分别为 87%、58%、38%、61%。其纵向压电常数(d₃₃)和纵向机电耦合系数(k₃₃)小于 PMN-PT 单晶,但是横向压电性能(d₃₁)和剪切压电性能(d₁₅)都略高于PMN-PT单晶。另外,研究了机电耦合性能随温度的变化趋势,发现0.66PIN-0.34PT单晶在150 ℃以下有较好的温度稳定性。     

光谱辐射测量仪器温度修正方法的研究及验证

光谱辐射定标是光学遥感仪器研制中的关键环节。深入分析实验室定标的光谱辐射测量仪器至户外应用的不确定度来源，环境温度是限制仪器户外高精度测量的最主要因素之一。传统的光谱辐射度实验室定标通常在室温（~25 ℃）下进行，而户外光谱辐射测量处于不同温度环境，严重影响仪器测量的准确度。设计搭建实验测量系统，采用遥感辐射领域常用的光谱辐射测量仪器，研究环境温度对光谱辐射测量的影响。实验结果显示：常用光谱辐射计（CR-280）的测量结果受温度影响明显，在10～40 ℃之间变化时，仪器光谱辐射亮度测量值在400～700nm波段内的偏差为±5%左右，而700～1 050 nm内的偏差高达±15%左右。这主要由于仪器采用硅探测器，红外波段恰好与硅的带边接近，硅探测器易受温度影响，温度增加硅的带边会向长波方向移动，光谱辐射计的响应度也随之增加。基于实验数据统计分析，提出一种适用于不同类型光谱辐射计的温度修正方法，相对于传统的斜率/截距（S/B）算法适用性更广，还可由公式计算出任意温度下的修正结果。修正后CR-280红外波段的偏差（950 nm左右）由±10%降低为±1%，明显减小了因户外使用与实验室定标温度不同造成的测量结果偏差。此外，利用不同类型光谱辐射测量仪器（Avantes及SVC HR-1024）对温度修正方法进行验证。环境温度变化时光谱仪Avantes（VIS/NIR）的测量结果存在较大偏差（1 060 nm高达±17%）。通过温度修正方法运算，仪器修正值与定标值的偏差在±1%以内。光谱辐射计（SVC HR-1024）不同波段的测量值，与定标值的偏差受温度影响不同。这主要由于：仪器由Si、制冷型InGaAs及扩展InGaAs探测器组成，Si探测器受温度影响大，950～1 000 nm波段测量值与定标值的偏差高达±10%。而制冷型InGaAs可有效控制探测器温度，受温度的直接影响相对小。但随温度增加，InGaAs探测器制冷效果受限（制冷最佳工作温度为20 ℃），测量结果产生偏差（1%~3%）。同样，利用温度修正公式对不同温度下SVC HR-1024的测量结果进行修正运算，仪器因温度变化引起的偏差可降低至±1%以内。     

钻石颜色分级定量化技术的研究

美国宝石学院19世纪30年代起，首先建立了一套成熟的钻石颜色分级系统。传统上，钻石颜色分级靠目视以及与成套标准比色石比较确定。目视分级结果被一些因素如检验环境、钻石尺寸，分级人员等所影响。因此经常出现对一个样品，即使是同一个人在相同环境分级检测也容易出现分级偏差。为了避免上述问题，利用检测设备来评估钻石颜色，成为钻石领域的一个研究热点。可是目前没有达到评估钻石颜色分级的要求。该研究给出了一个有意义的方法来定量表征钻石的颜色。该方法使用显微微区定位检测方法来定量评估钻石颜色，同时该方法可以避免钻石尺寸大小对钻石颜色分级的影响。可见光分光光度计原理被使用在该方法。该方法由样品系统、微区定位显示系统、信号收集与计算系统组成。D65光源被使用，并且色温保持在(6 500±200) K; 高分辨率CCD探测器作为信号采集设备。该方法准确检测了几套不同大小和颜色的带国家（中国）标准证书的钻石样品，结果表明，该方法能够快速、准确的测量钻石的颜色坐标，并自动转换为钻石分级系统对应的颜色分级级别，同时靠使用微区定位检测技术，对圆钻型钻石测试能够排除钻石尺寸引起的颜色分级偏差。该方法对钻石分级是一个有益的潜在技术。