基于EKF的水下LD通信精对准控制算法

高速激光通信中接收机与光斑中心很难处于精对准状态,导致水下光通信链路难以稳定建立.首先采用蒙特卡洛仿真统计法分析激光光子在海水中传输的接收光强分布规律,再通过实验对接收端的光斑图像进行采样分析,利用曲线拟合得到接收器位置与接收光强的关系.仿真与实验结果表明:光束经过25 m的水下传输,接收光强分布仍近似为高斯分布.采用非线性估计算法(扩展卡尔曼滤波)与基本状态控制反馈理论,根据接收光强度估计接收器当前位置与最大光强处的距离,通过反馈算法实现接收端与光斑中心的主动跟踪对准.算法仿真结果显示,接收端对准误差在2 mm以下,稳定后接收效率超过98%.     

氧燃烧方式下痕量元素形态转化的试验和模拟研究

结合热重试验及XRF测量,采用化学热平衡分析方法对煤中易挥发的有毒痕量元素砷、铬、锑和汞在不同燃烧方式下的化学形态及分布进行了研究。计算表明,在常规燃烧方式下,痕量元素在400-1800 K的温度范围内容易蒸发,生成气相单质或氧化物。富氧燃烧条件下,高浓度的CO2(g)以及碳颗粒温度的降低在一定程度上会抑制痕量元素的蒸发,同时CO2(g)也会抑制痕量元素向气相次氧化物及单质的转化。     

粉煤灰与复合添加剂的固相反应过程分析

煤灰分中主要矿物质之间的反应对灰分特性有着重要影响。本文在具有温控的小型高温反应器中对粉煤灰和复合添加剂所组成的混合灰样进行了静态煅烧试验，并对煅烧后的灰样进行了X射线衍射分析（XRD），着重讨论了温度和时间以及复合添加剂量对灰分矿相组成特性的影响。试验结果表明：当温度低于1200℃时，灰色中主要是游离态的氧化物和部分新生成的矿物如钙黄长石，硅酸二钙；当温度在1200℃-1300℃时，灰分中的主要矿物是钙黄长石，当温度在1320℃－1350℃时，灰分主要矿物是硅酸二钙，同时存在一定量的硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及硫铝酸钙。随着灰分中氧化钙的含量增加，高碱性矿物含量逐渐增大，同时高温下加热持续时间过长，部分新生成的矿物将发生分解。     

高碱煤含钠矿物沉积层的高温熔融及多相反应过程分析

采用纯矿物试剂模拟燃用高碱煤时炉内受热面典型的灰沉积层化学组成,利用热机械分析（TMA）、TG-DSC分析、高温煅烧实验结合XRD、SEM-EDS表征方法研究了不同Na₂SO₄含量灰沉积层的高温熔融过程及矿物间的多相反应机理。结果表明,掺混Na₂SO₄后沉积层熔化特征温度显著降低,Na₂SO₄的主要反应途径与掺混比例有关,当掺混比低于20%时,Na₂SO₄与SiO₂、CaO、Al₂O₃反应主要转变为CaSO₄和钠的硅铝酸盐;掺混比大于40%时则主要与CaSO₄生成低熔点的钠钙复合硫酸盐。富Na₂SO₄沉积层颗粒在800℃时开始黏结;900-950℃时,霞石、钠长石等钠的硅铝酸盐发生低温共熔,同时Na₂SO₄和CaSO₄生成的复合硫酸盐开始熔融,逐渐形成液相;1200-1250℃时,镁黄长石与含钙矿物发生强烈共熔,温度超过1300℃后矿物完全熔融成为自由液相。     

不同气溶胶环境中相干激光雷达回波特性

基于Mie散射理论,给出了利用半解析蒙特卡罗法模拟气溶胶粒子对水平线偏振激光后向散射的主要过程;基于气溶胶和云的光学特性库,选择了4种典型环境、5种典型气溶胶组分和3种湿度条件,分别计算了1.5μm和2.0μm波段处后向散射回波的退偏度、偏振度和回波光子数,得到了后向散射光的偏振特性随各组分粒径的变化规律以及各气溶胶环境的后向散射激光回波特性,并分析了不同环境下达到相同探测性能时所需的激光功率比,为远距离高精度相干激光雷达系统的设计和分析提供了参考。     

基于火星巡视器车载激光诱导击穿光谱仪系统设计米散射激光雷达可行性研究

火星大气气溶胶的地基探测对研究火星大气环境具有重要意义,为了能够在节约火星巡视器/着陆器体积、重量的条件下进行气溶胶探测,论证了基于巡视器车载激光诱导击穿光谱仪系统设计米散射激光雷达方案的可行性。所设计的米散射激光雷达系统使用巡视器车载激光诱导击穿光谱仪的既有硬件资源,加入分光元件和探测器模块,构成与激光诱导击穿光谱仪系统集成的米散射激光雷达,米散射激光雷达与激光诱导击穿光谱仪在火星地表分时工作,互不影响。为了论证所设计的米散射激光雷达的探测性能,对Phoenix火星探测任务中独立的米散射激光雷达得到的一组原始回波信号数据进行了处理,反演得到一组典型火星大气消光系数廓线,结合消光系数廓线与系统硬件参数计算了所设计的米散射激光雷达的回波信噪比,结果表明该系统在所用原始数据被记录的当日在火星大气边界层顶4 km高度处信噪比达到26 dB,在10 km高度附近下降到0 dB,说明基于火星巡视器车载激光诱导击穿光谱仪系统设计米散射激光雷达进行气溶胶探测具有现实可行性。对比Phoenix的独立米散射激光雷达设计方案,基于激光诱导击穿光谱仪的米散射激光雷达不但能够节省巡视器体积、重量,而且发射能量更高,回波接收方案更为简单,数据反演步骤更为简洁。     

SO2和NO对ACF低温脱除模拟燃煤烟气中VOC的影响

采用H₂O₂浸渍的方法对活性炭纤维(ACF)进行改性,并利用氮吸附等温线和XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)的方法对ACF样品进行表征。通过实验测定改性前后ACF脱除VOC(甲苯作为VOC的代表物)的效果,同时考察二氧化硫(SO₂)和一氧化氮(NO)对ACF脱除甲苯的影响。研究发现,双氧水浸渍改性对ACF的BET表面积和孔容没有影响,但使得ACF样品表面的含氧官能团含量大量增加。实验数据也表明,SO₂和NO对VOC在ACF上的吸附具有抑制作用,且随着两者浓度的增加,抑制作用也增强。 研究还发现,SO₂和NO同时存在比单一的SO₂或NO对VOC在ACF上吸附的抑制作用更为明显。     

连续波差分吸收激光雷达测量大气CO_2

研制了一套接收硬目标回波的差分吸收激光雷达系统以用于全天候监测大气CO2浓度变化.系统采用10和12 kHz正弦波分别对处在CO2吸收峰内和吸收峰外的波长进行强度调制,利用单频检测技术提取回波信号.提出了一种利用激光扫频推算系统精度的方法,从而弥补了长期以来只能在理论上计算差分吸收激光雷达系统精度的不足,给实际系统自定标问题提供了一种解决方案.该系统采用全光纤结构,结构可靠,便于移动.利用此系统获得了上海市多天CO2浓度变化曲线,在450 m的积分路径长度上,1 s的积分时间取得了优于3.39×10-6的测量精度.     

高温超导带材的弯曲通流特性研究

高温超导带材的弯曲通流特性决定了超导线圈的临界电流大小。文中针对典型的铋系和钇系高温超导带材,设计了一套测量其弯曲通流能力的装置,研究了77K、自场下高温超导带材在不同弯曲直径下的临界电流,以及双面弯曲再拉直情况下临界电流的恢复特性,并对实验结果进行了分析。     

高温超导在托卡马克磁体中的关键技术问题研究

高温超导(HTS)材料具有较高的运行温度、较宽的温度区间、较大的电流密度、较强的磁场以及节省制冷功率等特点,使其在磁约束核聚变方面的应用中表现出了一些优于低温超导(LTS)的特性。随着HTS材料特别是第二代HTS带材及其应用技术的不断进步,其在大型托卡马克磁体设计和制造方面的优势相较LTS将更加显著。文中就HTS在托卡马克磁体中的关键技术问题进行了研究,综合阐述了国内外该领域的最新研究进展与发展趋势,并基于发展现状提出了当前亟待解决的问题。