高压下三元金属间化合物SrAlSi的电学和晶格动力学特性

基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了三元金属间化合物SrAlSi在高压下的电子性质和晶格动力学性质.三元金属间化合物SrAlSi具有和MgB₂类似的六角蜂巢状结构,Sr原子取代了Mg原子的位置,Al、Si原子无序地占据B原子的位子.通过对SrAlSi三元金属间化合物能带和三维费米面的计算,发现在压力的作用下SrAlSi费米面附近的能带发生电子拓扑变化,压力可以导致电子拓扑结构相变(ETTs).通过晶格动力学研究发现,在压力的作用下,SrAlSi的光学支沿着A-L-H方向逐渐软化,声学支逐渐变硬,说明金属间化合物SrAlSi在压力作用下结构不是很稳定,随着压力的继续增大,会有新的结构出现.     

Structural,optical,and electrical properties of Cu-doped ZrO_2 films prepared by magnetron co-sputtering

Copper(Cu)-doped ZrO_2(CZO) films with different Cu content(0 at.%～ 8.07 at.%) are successfully deposited on Si(100) substrates by direct current(DC) and radio frequency(RF) magnetron co-sputtering. The influences of Cu content on structural, morphological, optical and electrical properties of CZO films are discussed in detail. The CZO films exhibit ZrO_2 monocline(ˉ111) preferred orientation, which indicates that Cu atoms are doped in ZrO_2 host lattice. The crystallite size estimated form x-ray diffraction(XRD) increases by Cu doping, which accords with the result observed from the scanning electron microscope(SEM). The electrical resistivity decreases from 2.63 ?.cm to 1.48 ?·cm with Cu doping content increasing, which indicates that the conductivity of CZO film is improved. However, the visible light transmittances decrease slightly by Cu doping and the optical band gap values decrease from 4.64 eV to 4.48 eV for CZO films.     

碳纳米球薄膜的场发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积法,在Si(100)衬底上制备了碳纳米球薄膜。利用拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜的结构以及表面形貌,表明碳纳米球薄膜是由约2～3μm长、100nm宽的无定形碳纳米片相互缠绕、交织成球状而构成的。在高真空系统中测量了碳纳米球薄膜的场发射特性,结果表明,碳纳米球薄膜具有良好的场发射特性,阈值电场为3.1V/μm,当电场增加到10V/μm时,薄膜的场发射电流密度可达到60.7mA/cm2。通过三区域电场模型合理地解释了碳纳米球薄膜在低电场、中间电场和高电场区域的场发射特性。     

一种投影式激光方向测量方法

为了在激光告警中实现全方位角度探测,且达到一定的探测精度,提出了一种投影式激光方向测量方法.通过计算激光照射在参量给定的遮光板上形成的投影量.求解在探测器上由不同探测象限产生的不同的探测电流的比值.再根据投影面积的比值与角度一一对应的关系可事先编码的原理.由对应程序判断激光入射方向.在软件Matlab仿真中计箅得到产生最小分辨率的四个极限角度分别为(0°,90°)、(33°,21°)、(33°,69°)、(45°,90°),并由实验得到最小分辨电压为0.05 V.通过仿真计算与实验数据证明该设计可达到最小识别角度1°的探测要求.     

基于相位敏感光时域反射仪的高灵敏高频振动信号探测

为提高对外界振动信号的探测灵敏度,设计了一种基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)和3D打印传感器相结合的系统,该系统中的传感器由光纤缠绕在圆柱形弹性体组成,其圆柱形弹性体由3D打印的柔性材料制备。通过对100 m处20 kHz信号的探测,证明了集成弹性体的3D打印传感器对高频振动信号的探测具有增敏效果,解调出的信号频谱的幅度提升了8倍。     

光纤感知阵列在线滑觉测试系统

针对智能柔性滑觉传感中位置与速度的实时监测问题,设计了一种监测目标位移与速度的光纤感知模块。首先,采用温度补偿模块解决温度交叉敏感问题;然后,在分析传感单元应力分布仿真结果的基础上提出了“米”型FBG组网结构;最后,采用标准压力计与小球完成了位置方向与速度状态的测试,并提出了适用该结构的目标状态解算模型。仿真结果显示,目标轨迹平均形变量约为0.32 μm,衰减距离宽度约为3.0 mm。实验针对0.255 kg钢制小球进行滑动测试,FBG应力灵敏度均优于0.0206 nm/N,FBG中心波长偏移量可以准确确定物体所在区域位置和物体运动方向。传感模块能够实时监测物体运动状态,智能调整物体施力大小及位姿。结果显示,该滑觉感知系统的平面定位精度、运动角度与速度换算均符合设计要求。并且根据模型函数关系可知,在调整传感网络中 FBG总量时可以实现对位置、角度及速度精度的控制。综上所述,该系统具有对检测区域内目标位置、运动状态实时监测的能力,适用于柔性智能装配、智能仿生皮肤等技术领域。     

基于深度学习的室内照明智能调节系统

为了实现室内照明的智能控制,根据室内人员实时位置进行跟踪式照明,通过人员覆盖区域完成自适应亮度调节,达到总体节能且局部照明舒适的目的。设计了基于光纤传感网络的智能照明系统,提出了基于深度学习的照明区块化设计与人员实时定位的照明调节算法。区块化设计将照明区域划分成多个等尺寸子区域,划分尺度由光源覆盖间距决定,实现对照明区域的离散处理。再通过状态采集模块对每个子区域进行照度量化分析,将检测结果作为卷积网络输入层的控制参数导入分析模型中。结合封闭体人员定位算法实现对照明子区域定位及照度调节。实验测试了100 m2照明范围内的四种典型情况,获得了各LED对测试位置的照度权值,并测试了不同高度对照度值的影响程度。区域内在x轴方向的人员定位精度最大误差为?96 cm,在y轴方向为91 cm,均小于预设照明区块的最小单元。文中算法在LED个数递增时,收敛时间略优于ANN算法,与对应LED体量的照明空间相比,收敛时间满足应用需求,验证了其具有大范围照明智能调节的能力。     

基于聚束逆合成孔径激光成像雷达组的三维目标重构的研究

为了在聚束逆合成孔径激光雷达成像中获得三维重构需要的高程信息量,设计了基于聚束逆合成孔径激光成像雷达组的目标重构算法.系统在等边三角形三个顶点上分布安置逆合成孔径激光雷达,根据位置和倾角的关系,由另两个激光雷达提供三维目标重构的高程信息.计算了被测目标任意方向进入系统探测区域后,三个逆合成孔径激光雷达对应的高程函数表达式.通过仿真实验可知,被测目标的速度对高程函数没有显著影响.而逆合成孔径激光雷达与目标的角度关系对高程信息变化有显著贡献,在采用不同位置高程信息融合的过程中,选择逆合成孔径激光雷达的分布方式对回波数据的利用率有影响.由于不同角度变化产生了连续变化高程信息,利用该方法可以有效地通过获取高程信息重构目标三维图像.     

FBG测温系统的光谱校正算法的研究

为了解决在大范围、多点位温度实时监测过程中温度传感器铺设工程复杂、维护成本高等问题,研究开发了基于光纤布拉格光栅结构的温度监测系统。利用光纤光栅衍射对波长的选择性,建立了温度与波长的函数关系,通过计算波长变化量反演被测位置的温度信息。由于环境、材料等因素,光谱分布与温度变化并不满足线性变化,所以设计了光谱校正算法完成波长与温度函数的曲线拟合,曲线拟合度大于99.7%。实验采用FB136L-IAC型防爆干燥箱、LPT-200型二极管,1 550 nm光纤等对20～280 ℃范围内温度进行多点位实时检测,实验结果显示,当防爆干燥箱中的温度每改变1 ℃时,对应的中心波长向长波方向偏移大约0.04 nm,与标准温度测试数据进行对比,误差低于±0.3 ℃。由于系统采用光纤传感网络,所以具有很强的抗电磁干扰能力,而光纤光栅衍射可实现精密测量,动态响应范围大、精度高。系统的新颖之处在保证高精度测量的同时,仍满足大范围、多点位、高抗干扰能力的快速铺设,具有很强的实际应用价值。     

变迹-啁啾光栅在瞬态温度测试中的研究与应用

为了快速准确地获取火炮发射时炮管的瞬态温度场信息,设计了基于变迹-啁啾光纤光栅传感器的瞬态测温系统。系统采用啁啾光纤光栅实现对回波光的带宽调制,从而使回波光带宽大幅提高,大大增加了系统带光栅传感器数量及回波光能量。在分析了五种常见变迹函数切趾性能的基础上,系统采用超高斯函数形式完成对回波信号的切趾处理,有效地抑制了由于啁啾调制所造成的旁瓣增大以及光谱抖动,使系统符合瞬态温度测试的设计要求。实验采用调制范围1 532.0～1 548.0 nm的变迹-啁啾光栅传感器,并在炮管上均匀缠绕,共50个测试点位。针对某型火炮发射时炮管的瞬态温度进行测试,实验数据与WRP-130S型高速温度探测器的测试结果比较。实验结果显示,该系统与WRP-130S型探测器测温结果相近,平均误差小于2%,在温降平稳区优于1%。测试结果中,温度-波长数据满足1 ℃约引起0.041 3 nm(均值)的波长偏移。该系统在一次采集过程中可获得50个独立位置的瞬态温度,大大提高了炮管温度场重建的效率。