超薄膜吸收器在太阳能光解水制氢中的应用

太阳能光解水制氢是太阳能利用的重要途径之一。a-氧化铁是极具潜力的阳极材料, 但是a-氧化铁光生空穴的扩散长度(20 nm)远小于其光子穿透距离(波长550 nm时为120 nm), 导致电子空穴对在参与光催化反应之前发生严重的复合, 从而极大地降低太阳能利用效率。提出一种a-氧化铁/银纳米孔阵列的超薄膜双层结构, a-氧化铁的厚度仅为20 nm, 且具有很强的可见光吸收特性, 因此光生电流比相同厚度的a-氧化铁光解水电池高238%。超薄膜光学吸收的机理包括亚波长干涉共振效应和局部表面等离子激元效应, 这两种强化光学吸收的机理也可以应用于光生电荷输运能力差的半导体太阳能光伏器件。     

基于区域相关性的岩石损伤声发射探测与成像方法研究

 为实现岩石破裂过程的超声波探伤成像–声发射一体化监测,深入研究岩石损伤演化与声发射间的关系。在超声波透射型探测和射线追踪成像理论基础上,从岩石内部区域相关的角度考虑岩石的不均匀性、各向异性,构建了基于声发射AST模式的岩石损伤探测成像方法。着重阐述了损伤探测成像方法的原理、离散速度场的构建、分量速度场矩阵的求解、多分量速度场间复合运算规则、待估物元的搜索方法及最终的损伤探测成像方法。通过选择较为完整无明显缺陷的岩石试件、含有严重损伤缺陷的岩石试件以及存在特殊结构的岩石试件,进行成像方法验证。研究结果表明：基于声发射AST模式的岩石损伤探测法具有良好的探测与成像效果,不仅能定位岩石内部损伤缺陷,还能识别与损伤缺陷相关的弱化区域。该方法可以实现超声波探伤成像与声发射信号的同步监测,为后期开展岩石损伤区域圈定、损伤动态发展的跟踪、岩石破裂动态损伤多指标量化评价、岩石破裂损伤演化与声发射间的关系研究提供了基础。     

改进的低秩稀疏分解及其在目标检测中的应用

针对传统低秩稀疏分解算法用于运动目标检测时,前景提取结果容易受噪声干扰以及检测结果不完整的问题,提出了一种新的低秩稀疏分解模型。考虑到视频前景目标呈结构化分布,以及动态背景对前景提取结果造成影响,该模型利用结构化稀疏范数对前景进行约束,且将稀疏部分所代表的运动区域进一步划分为动态背景部分与前景部分;然后采用广义交替方向乘子法对提出的模型进行求解,并分析了算法的复杂度;最后进行仿真实验将其应用到运动目标检测中。实验数据结果验证了提出的方法比其他基于低秩稀疏分解的运动目标检测方法更加稳定有效,更具有普适性,且对不同类型的噪声均具有一定的抗噪性。     

认知无线网络中基于节点功耗和频带利用率的感知时隙优化算法

本文主要研究感知时隙对次用户节点功耗和频带利用率的影响,在保证检测性能的前提下,分析它们之间的折中关系,通过构造新的指标函数来衡量不同系统对次用户节点功耗和频带利用率的要求,并引入调节因子以便根据系统的不同需求选择不同的感知时隙。仿真结果表明,次用户节点功耗和频带利用率均是感知时隙的递减函数,在给定调节因子的情况下,总存在一个最优的感知时隙能够使得指标函数达到最小。      

一种Hilbert变换法在非线性系统分析中的应用

Hilbert变换是信号处理领域常用工具之一,将Hilbert变换法改进并应用到信号分解和非线性系统振动分析中。振动信号的多谐波性,使得Hilbert变换法提取信号的瞬时频率和瞬时相角可以通过滤波的方法分离成快变和慢变两部分,从而提取系统的振动分量;通过迭代计算,依次获得振动信号中所有谐波分量;将非线性振动方程用瞬态幅值相关的瞬态参数表示,从而求解系统的频响关系曲线方程。通过相应的数值模拟计算,验证了改进的Hilbert变换法在非线性振动分析的有 效性。     

高原环境增压器离心压气机特性试验研究

针对所研制的高压比涡轮增压器压气机,基于构建的进气高原模拟试验台架,开展高原环境下车用增压器压气机特性试验分析与研究,以探讨高压比压气机高原特性的变化规律,并获得相应的验模试验数据。结果表明：在高原环境下,随着海拔的升高,压气机质量流量减小,同转速下最高压比基本保持不变,效率、雷诺数有所降低。海拔自1 000 m升高至4 500 m,质量流量减小26%~44%,效率降低1%~3.5%,压气机进口气体雷诺数降低约30%,近50%以上工况不满足雷诺数处于自模区假设。同时,压气机稳定工作流量范围拓宽,最高可拓宽11%,发生在高压比高转速工况。随海拔的升高,压气机体积流量减小,体积流量特性变化幅度较小,约3%(小于折合质量流量变化特性);因此,忽略系统效应的喘振线差异,可以采用体积流量特性进行变海拔高原环境离心压气机特性及内部流动对比研究。在高原环境下,以折合参数绘制的通用特性与零海拔特性差别较大,尤其是4 500 m海拔,不具备较好的可比性和参照性;而以相似参数绘制的通用特性同时也存在差异,但与折合流量特性、实际流量特性相比,随海拔变化最小,可用于不同海拔特性对比研究。由于雷诺数变化的影响,离心压气机特性随海拔高度存在差异,以马赫数相似为基础的特性曲线绘制方法存在偏差,不再有效;此时,对压气机在高原特性的研究,需要采用实际流量和实际转速;但在不同海拔特性曲线对比研究方面,采用相似参数为基础绘制的特性曲线具有较好的直观可比性。     

面粉主要组分对非发酵面团冻融循环后品质的影响

通过分离重组方法研究小麦粉主要组分对非发酵面团冻融品质的影响。运用场发射扫描电镜观察到冻融循环后淀粉颗粒与面筋结构均发生不同程度的破坏。随着重组后面团中的蛋白质/淀粉含量比的下降,深层结合水相对含量下降(P<0.05);与对照相比,生面坯剪切力与强韧性均呈逐渐下降趋势(P<0.05);与对照相比,蛋白含量较高的样品,其熟面坯质构剖面分析(TPA)各指标变化较显著(P<0.05);弹性模量G’与黏性模量G″均呈下降趋势(P<0.05),但在升温过程中,G’与G″反而上升(P<0.05),tanδ变化幅度也逐渐变大,且淀粉糊化与蛋白变性的起始温度不断提前。因此,蛋白质与淀粉对非发酵面团冻融品质均有影响,提高面筋与淀粉含量比例可在一定程度上有效地缓解非发酵面团在冻融过程中的品质劣变程度。     

益生菌Lactobacillus paracasei LC01对小鼠肠道菌群的调节作用

探讨益生菌Lactobacillus paracasei LC01对小鼠肠道菌群的调节作用。将32 只Balb/c小鼠随机分成4 组,分别作为对照组、灌胃LC01灭活菌组、灌胃LC01活菌组和活菌定殖组。干预2 周后,通过MiSeq高通量测序手段,分析不同处理条件下小鼠肠道菌群变化。结果表明：相对于对照组和灌胃灭活菌组,灌胃LC01活菌可以显著提高小鼠肠道内Lactobacillus属、Ruminococcaceae_UCG014属、Alistpes属的相对含量。进一步通过荧光定量聚合酶链式反应和群落聚类分析发现,灌胃LC01活菌不但可以显著提高小鼠肠道内乳酸菌LC01的相对含量,同时可以促进小鼠肠道中格氏乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和唾液乳杆菌的增殖。在活菌定殖组中,停止灌胃2 周后,小鼠粪便中不能检测到菌株LC01,说明菌株LC01不能在小鼠肠道内长期定殖。以上结果表明菌株LC01对肠道小鼠菌群结构具有一定的调节作用,具有潜在的益生作用和应用价值。     

基于主分量分析的语音信号压缩感知

压缩感知理论是近年来兴起的一个新的研究热点。寻求适合于语音信号的稀疏基是压缩感知理论应用到语音信号处理领域的前提。本文基于主分量分析理论和大量的块数据,提取语音信号的特征信息,并根据压缩感知理论、字典构造的方法以及语音信号的特点,构造出一种新的适合于语音信号稀疏表示的冗余字典。该冗余字典是由多个正交基级联而成。为了更为客观的说明这种稀疏表示的优势,采用两种稀疏度的衡量标准来分别比较语音信号在DCT基、GABOR基和该冗余字典下的稀疏性,并且分别对男女声语音信号和清浊音进行了分析。实验表明,无论是男声信号还是女声信号,清音还是浊音,在该冗余字典下的稀疏性均优于DCT基,略差于GABOR基,但是由于其原子数远少于GABOR基,其计算的复杂度和存储量均低于GABOR基,因而比GABOR基更具可用性。      

一种新型的基于最大特征值的合作频谱感知算法

针对认知无线电中经典频谱感知方法的缺点,该文利用随机矩阵理论的相关研究成果,提出了一种基于采样协方差矩阵最大特征值与平均能量的合作频谱感知新算法。该算法将次用户接收信号协方差矩阵的最大特征值与接收信号平均能量的比值(Maximum Eigenvalue-Energy Detection, ME-ED)作为统计判决量,以此判决出主用户是否存在,从而实现频谱感知功能。理论分析表明,与经典频谱感知方法相比,ME-ED算法无需知晓主用户信号的任何先验知识及噪声功率。仿真结果显示,与MED算法和ED方法相比,该算法不仅对噪声的不确定性不敏感,而且在噪声存在波动的情况下,其感知性能最优,鲁棒性最强。