基于TDLAS技术的CH4气体检测与温度补偿方法

CH₄气体的精准检测对防止矿井瓦斯爆炸,确保安全生产至关重要。目前基于可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）存在因温度变化导致气体浓度测量误差较大。探究了基于TDLAS的CH₄气体检测系统与温度补偿方法,分析温度对CH₄气体吸收谱线的影响,通过算法补偿模型消除环境温度对CH₄气体检测的影响。依据TDLAS技术原理及相关理论,对系统发射单元、吸收池、信号接收单元、数据处理单元进行设计,搭建了基于TDLAS技术的CH₄气体浓度检测系统,实验检测了不同环境温度（10~50 ℃）时0.04%CH₄气体浓度,分析温度变化对CH₄气体在波长为1.653 μm处吸收谱线强度和半宽度的影响。为消除温度对CH₄气体检测的影响并提高补偿效果,采用粒子群优化算法（PSO）优化BP神经网络（BPNN）的最佳权值和阈值,建立CH₄气体的PSO-BP温度补偿模型,克服了BP神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点。结果表明：（1）基于TDLAS的CH₄气体检测浓度随环境温度升高而下降,整个实验温度内相对误差范围为4.25%~12.13%,不同环境温度下CH₄气体检测浓度与温度之间的关系可用一元三次多项式表示;（2）CH₄气体的吸收强度和半宽度随着温度的升高而下降,与温度变化之间的关系为单调递减函数,温度对CH₄气体吸收谱线强度的相对变化率大于吸收谱线半宽度的相对变化率,CH₄气体吸收谱线的强度更容易受温度变化的影响;（3）BP神经网络和PSO-BP模型测试样本的绝对平均误差（MAE）分别为12.88%和1.81%,平均绝对百分比误差（MAPE）分别为2.3%和0.3%,均方根误差（RMSE）分别为15.96%和2.69%,相关系数R2分别为0.980 6和0.999 6。通过建立PSO-BP温度补偿模型,补偿效果大部分分布在±1.0%的误差范围内,MAE,MAPE,RMSE和R2等评价指标均大幅度提升,对提高TDLAS技术在矿井CH₄的精准检测具有一定的参考意义。     

高场磁共振成像1H/31P双调谐射频线圈研究进展

在众多可产生磁共振现象的原子核中,¹H核凭借其在生物体中含量高、磁共振信号强的优势,成为磁共振成像的主要研究对象．但其它杂核在生命科学相关研究中同样具有不可替代的独特性,如³¹P核广泛参与了生物体内的能量代谢过程,是非质子成像研究领域的重要内容．MRI向更高场强的发展使得杂核成像逐渐普及,其核心部件是高质量的¹H/³¹P双调谐射频线圈．本文总结了与¹H/³¹P双调谐射频线圈相关的研究与应用,展示了9.4 T下小鼠脑的质子磁共振成像及磁共振磷谱,并讨论了高场¹H/³¹P双调谐射频线圈的潜在应用价值．     

花瓣状Co-Al双金属硫化物/泡沫镍电极材料的制备及其超级电容性能的研究

采用低成本的两步水热法直接将Co-Al双金属硫化物生长在泡沫镍上,成功制备了CoAl₂S₄/Ni电极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等手段对其结构、形貌和超级电容性能进行了表征。结果表明,CoAl₂S₄/Ni电极材料呈现花瓣状的三维多孔结构,且表面粗糙,这种结构有利于电解液和电极材料的充分接触,具有良好的导电性和比电容性能;当电流密度为1A/g时,电极的放电比容量高达2187.1 F/g, 循环100次后比电容的保持率为90.1%,相关研究为超级电容器电极材料的制备及性能研究提供思路。     

动力调谐陀螺动态误差的两种补偿方案

本文针对动力调谐陀螺的动态误差模型，提出了动力调谐陀螺的动态误差补偿的计算机算法。算法中的输出值是角增量，它是二次拟和函数。该算法具有精度高，实时性好的特点。     

Mn2O3纳米结构的简易合成与电化学性质

用简易的室温或水热方法制备出不同形貌的MnCO₃微结构。经600 ℃热处理后,室温制备MnCO₃转变成Mn₂O₃胶体片,而水热制备MnCO₃样品则形成多孔Mn₂O₃纳米结构。然而,室温制备MnCO₃经120 ℃热处理后形成Mn₂O₃晶相。制备样品经过XRD和SEM表征表明,热处理MnCO₃前驱物形成Mn₂O₃过程导致产物形貌与结构变化。其形成机理又通过TEM和FTIR进一步研究。Mn₂O₃纳米结构的电容性质通过循环伏安法表征,结果表明Mn₂O₃形貌与结构对其电容有重要影响。     

壳聚糖制备多孔炭及其在电化学超级电容器中的应用(英文)

以壳聚糖为原料在 600、700、800和900℃直接炭化制备多孔炭 C-600,C-700, C-800 和C-900,其BET比表面积分别为278、461、515和625 m2·g-1.用恒流充放电和循环伏安法表征了其电化学性能. 结果表明, 由 C-800 制备电极的循环伏安图形更接近矩形, 在恒电流充放电实验中阴极和阳极过程基本对称, 说明该电极具有较好的电容性能.在 50 mA·g-1 的电流密度下,C-600、C-700、C-800和C-900的电容分别为96、120、154 和 28 F·g-1.由 C-800 制备电极的循环充放电稳定性好, 电流密度为1 A·g-1循环1000次后电容损失小于2%,说明壳聚糖制备多孔碳具有作为超级电容器电极材料的潜在价值. 同时还考察了不同浓度的电解液对C-800电化学性质的影响,发现在KOH浓度为 30%时的电容最大.依据实验结果,对多孔炭制备及其电化学性质间的关系进行了探讨.     

电容法研究卵磷脂/氨基酸/H_2O胶束和囊泡体系

运用电容法研究卵磷脂/氨基酸/H2O胶束和囊泡体系结构与性质.卵磷脂的临界胶束浓度和囊泡生成浓度可由体系电容-卵磷脂浓度关系曲线求得.随着卵磷脂浓度增加,体系电容增加,卵磷脂由胶束形成囊泡.随着氨基酸浓度增加,胶束、囊泡半径增大,体系电容减小.氨基酸能促进卵磷脂形成胶束和囊泡,使得卵磷脂临界胶束浓度和囊泡生成浓度减小,其影响的强弱顺序为组氨酸色氨酸垌甘氨酸.     

一维可调谐非磁化等离子体光子晶体的滤波特性

用时域有限差分(Finite-Different Time-Domain,FDTD)的分段线形电流密度卷积(Piecewise Linear Cur-rent Density Recursive Convolution,PLCDRC)算法研究了含单一介质缺陷层的一维非磁化等离子体光子晶体的滤波特性.从频域角度分析得到微...     

基于溴钨灯和LED积分球光源的可调谐光谱分布及光谱匹配

采用溴钨灯和恒流驱动的LED混合作为积分球内部光源,提出了模拟退火算法作为光谱匹配算法,研究了光谱分布可调谐积分球光源的光谱匹配技术.仿真实验表明,该混合光源完全能够定量地模拟CIE-D65和等能光谱分布,且在辐射功率优于LED模拟结果的前提下,LED的数量分别减少79.8％和82.9％,平均相对误差分别减小10％和4...     

碳气凝胶及活化碳气凝胶电极材料制备与性能

 以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料,制备了有机气凝胶和碳气凝胶,并对其进行二氧化碳活化。X射线衍射(XRD)测试表明,二氧化碳渗入到碳气凝胶网络结构发生反应,造成(002)峰和(100)峰减弱;扫描电子显微镜(SEM)测试表明,活化没有破坏碳气凝胶的骨架结构,而是增加了大量的nm尺度微孔,从而大大提高了碳气凝胶的比表面积和微孔比例。在1 mol/L KOH电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试,电极材料电化学性能稳定,具有较好的可逆性,在1 mA/s电流密度下进行充放电测试,得到活化前电极比电容为103 F/g,活化后由于比表面积的增加,比电容达到371 F/g,是一种理想的电化学电极材料。