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利用基于深度学习的拉曼光谱技术,在单藻水平上对水产养殖水体中的有害藻类进行分类
梁晓玲|严浩|李梦恒|王臻|梁玉荣|邱鹏|刘金全|周泽兵中国湖北省武汉市华中科技大学物理学院,基础物理量测量教育部重点实验室,引力实验中心,430074摘要纳米弧度级别的宽角度测量对于精密工程、光学计量和基于空间的惯性传感至关重要。传统的干涉测量技术通常在极高灵敏度和宽动态范围之间面临权衡。在这里,我们介绍了一种紧凑型双光束干涉仪的设计和实验验证。这种等臂光学布局有效地抑制了在大角度范围内的条纹对比度下降和相位非线性。空间分离的双光束设置验证了在±50毫弧度的倾斜范围内高达70%的干涉对比度;而厘米级的紧凑型原型实现了0–200毫弧度的线性角度测量范围,残余非线性低于0.5%,灵敏度超过20毫
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-12-03
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基于粒子群模拟退火算法的综合性孔径校准方法,用于宏观傅里叶光栅成像技术
在光学成像领域,高分辨率(HR)成像技术长期面临物理孔径限制的挑战。传统成像系统受限于孔径尺寸,其分辨率遵循阿贝衍射极限理论。近年来发展的傅里叶共聚焦成像(Fourier Ptychography, FP)技术通过合成多角度低分辨率(LR)图像实现高分辨率重建,成为突破物理孔径限制的重要手段。其中,宏观傅里叶共聚焦成像(Macroscopic Fourier Ptychography, MFP)采用机械扫描相机阵列的方式获取数据,通过时序积分实现大视场成像。然而,实际应用中机械扫描系统的定位误差会导致亚孔径单元在频域空间发生错位,直接影响图像重建质量。这一技术瓶颈在静态场景的MFP系统中尤为突
来源:Optics and Lasers in Engineering
时间:2025-12-03
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荧光动力学激光雷达技术用于同时探测植物的三维结构及其光合表型特征
植物表型学领域长期面临结构参数与生理参数同步获取的技术瓶颈。传统方法多采用异步采集模式,导致多源异构数据融合时存在精度损失问题。该研究团队通过创新性整合光学原理与激光雷达技术,成功构建了首套具备同步检测能力的三维荧光动力学LiDAR系统,为植物表型学提供了革命性工具。在技术原理层面,研究突破性地将Scheimpflug成像原理与荧光动力学分析相结合。通过精密设计的光学光路,实现三维空间点云与叶绿素荧光动力学的同步捕获。该系统采用分层激光激发技术,利用450nm波段激光精准匹配叶绿素吸收特性,配合高精度滤光系统与科学级CMOS相机,在保证荧光检测灵敏度的同时实现毫米级空间分辨率。创新性的机械结构
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-12-03
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基于光谱波长响应带差异分析的多光谱测温快速方法
多光谱测温技术领域的研究进展与创新方法分析多光谱测温技术在工业检测、航天工程和材料科学等领域的应用日益广泛。本研究团队针对该技术中普遍存在的核心难题——发射率参数的建模依赖性和搜索范围局限性——提出了创新性解决方案,为温度反演精度与计算效率的协同提升提供了新思路。传统方法主要依赖两种假设模型:一种是建立发射率与波长的多项式关联模型,另一种是假设发射率与温度存在线性关系。这两种方法在实际应用中存在显著局限性:首先,发射率与温度的关系具有复杂非线性特征,当实际变化趋势偏离假设模型时,会导致温度反演误差超过5%;其次,传统优化算法需要预先设定合理的发射率搜索范围,但实际系统中存在多种材料组合和复杂工
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-12-03
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关于利用光纤传感器进行地下结构三维变形测量的新方法的实验研究
光纤光栅(FBG)传感器技术在地下工程三维变形监测中的创新应用研究一、技术背景与行业需求随着地下空间开发的规模扩大和复杂程度提升,工程结构变形监测已成为保障施工安全与运营稳定的关键环节。传统监测方法存在测量维度单一、环境适应性差、安装维护成本高等局限性。 FBG传感器因其具备高灵敏度(可达纳米级)、抗电磁干扰、耐腐蚀等优势,近年来在工程监测领域展现出显著的应用潜力。本研究的核心价值在于突破传统二维变形测量局限,开发出具备三维空间定位能力的创新监测系统。二、方法创新与系统设计研究团队提出采用新型薄壁空心管结构集成FBG传感器阵列,实现三维变形的协同测量。该结构创新性地采用三组120度分布的 FB
来源:Optical Fiber Technology
时间:2025-12-03
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通过流变学驱动的波形建模方法,在无卫星辅助的情况下实现材料喷射过程中的液滴形成
本文针对材料喷射印刷(3D墨水喷射)中卫星滴落问题提出了一种基于流变学参数的快速建模方法,通过系统性实验和数据分析建立了喷射参数与流变学特性之间的关联模型。该研究突破传统经验模型依赖视觉观测的局限性,首次通过实验手段直接关联了材料流变学参数与喷射行为,为工业级喷射设备参数优化提供了科学依据。### 1. 研究背景与问题提出材料喷射印刷作为微纳制造的重要技术,其核心挑战在于如何实现单滴稳定喷射。现有研究多基于牛顿流体假设建立打印窗口(printability window),但实际应用中非牛顿流体行为(如剪切稀化、粘弹性)和动态剪切率(10^5 s^-1)的影响常导致预测偏差。例如,传统Oh数模
来源:Materials & Design
时间:2025-12-03
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增材制造中通过冲击处理控制残余应力:采用超声波、X射线和轮廓测量方法进行验证
近年来,增材制造(AM)技术在航空航天、汽车等领域中的应用日益广泛,其中钨弧熔融(WAAM)增材制造制备的钛合金(Ti-6Al-4V)部件因高强轻质特性备受关注。然而,反复的热循环会导致显著tensile residual stress(RS),可能引发结构变形甚至裂纹。为此,喷丸处理(Peening)被引入以改善RS分布。传统喷丸多采用后处理方式,而新研究则提出在制造过程中嵌入喷丸步骤(inter-pass peening),这需要高效的非破坏性残余应力测量技术作为支撑。本文通过对比相位阵列超声(PAURS)、轮廓法(CM)和X射线衍射(XRD)三种技术,验证了PAURS在Ti-6Al-4V
来源:Materials & Design
时间:2025-12-03
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一个通用框架,用于将充分降维方法扩展到混合多变量椭圆分布的情况
这篇论文聚焦于充分维度约简(SDR)方法在混合椭圆分布预测变量下的扩展与应用。研究团队通过构建通用框架,解决了传统SDR方法在混合分布场景中面临的两大核心问题:一是如何突破线性设计条件(L.D.C.)和恒定条件方差(CCV)的严格假设限制;二是如何验证不同成分分布之间的同质性假设。其研究成果对高维数据降维分析具有重要实践价值。### 研究背景与问题提出在非参数回归分析中,当预测变量维度过高时,直接拟合回归函数面临诸多挑战。传统SDR方法如 sliced inverse regression(SIR)、kernel inverse regression(KIR)等,大多建立在预测变量服从特定分布
来源:Journal of Multivariate Analysis
时间:2025-12-03
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XPS技术对Ti-25Ta合金上热处理后的MAO涂层进行了研究
本研究聚焦于Ti-25Ta合金经微弧氧化(MAO)处理后,在600、700和800℃热处理下的化学相变与结构演变机制。通过高分辨率X射线光电子能谱(XPS)与显微分析技术,揭示了MAO涂层中生物活性组分(Ca、P、Mg、C)与金属氧化物(TiO₂、Ta₂O₅)在高温下的动态行为,为优化生物医学涂层的热稳定性提供了关键数据。**1. MAO涂层的基础特性与生物活性设计**研究以Ti-25Ta合金为基底,通过MAO工艺成功构建了具有多组分特征的生物活性涂层。电解液中的Ca²⁺、Mg²⁺、PO₄³⁻和CO₃²⁻通过电化学沉积与物理溅射共同作用,形成TiO₂-Ta₂O₅复合基质中分布的CaCO₃、Mg
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-12-03
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在干式和微量润滑环境下,采用环保钻探技术对钛合金进行钻削时,温度和钻头磨损的情况
本研究聚焦于钛合金Ti-6Al-4V的钻孔工艺优化,重点分析了三种环保冷却方式(干钻、压缩空气冷却、最小量润滑MQL)对刀具温度场分布和磨损行为的影响。通过开发基于加工参数的经验模型和采用创新的热电偶测量技术,揭示了冷却策略与钻头性能之间的关键关联。研究团队在配备单通道MQL系统的数控机床上开展实验,选用 Kennametal品牌的PVD涂层钻头,通过27个孔洞的重复测试确保数据可靠性。实验发现,在40m/min切削速度和0.13mm/rev进给率条件下,压缩空气冷却方式使刀具切削刃温度达到462°C的平均水平,同时温度梯度仅29°C,显著优于干钻和MQL方案。热电偶探针技术通过嵌入式铜箔与刀
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-12-03
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通过穆斯堡尔(Mössbauer)技术研究了Nd₂Fe₁₄B相在氢化/溶剂热回收过程中的氢化现象,该过程应用于Nd-Fe-B磁体材料
J.M. Le Breton|F. Richomme|A. Chetouani|M. Kchaw鲁昂诺曼底大学,鲁昂诺曼底INSA,法国国家科学研究中心(CNRS),诺曼底大学,GPM UMR 6634,法国鲁昂市76000摘要通过对Nd-Fe-B磁体进行水热和溶热回收处理后,利用穆斯堡尔光谱技术对其进行了研究。这两种处理方法均导致Nd2Fe14B磁相发生氢化,生成Nd2Fe14BHx相,其中氢含量x通过X射线衍射确定。通过将Nd2Fe14BHx相的穆斯堡尔光谱与非氢化的Nd2Fe14B相的光谱进行比较,对其进行了表征。研究发现,Nd2Fe14BHx相的平均超精细场随着氢含量x的增加而增大。这
来源:Journal of Magnetism and Magnetic Materials
时间:2025-12-03
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基于洞察力的优化方法:用于环境条件下的槽式涂布钙钛矿太阳能电池各制造步骤
本文围绕钙钛矿太阳能电池(PSCs)规模化制造中的关键挑战展开研究,提出了一套集成流变学调控、界面工程与结晶过程管理的创新解决方案。研究聚焦于通过 doctor-blade(刀片涂布)和 slot-die(狭缝涂布)等可扩展工艺在环境条件下制备高性能薄膜,并最终实现17%的柔性器件效率。### 一、技术挑战与解决方案传统PSCs制备依赖高精度旋涂工艺,存在材料利用率低、大面积均匀性差等问题。研究团队通过三阶段协同优化突破技术瓶颈:5 mm/s)下仍能保持稳定沉积,突破了传统低粘度溶液的局限性。2. **界面工程创新**:在NiOx异质结表面构建多孔Al₂O₃中间层。该结构通过三维孔道网络增强钙
来源:Advanced Energy and Sustainability Research
时间:2025-12-03
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MODIS与Landsat数据的融合技术揭示了湖泊20年间的8天周期动态变化,以及其中关键的年内季节性转变
随着全球气候变化与人类活动的双重影响,湖泊系统的动态监测成为揭示生态响应机制的关键环节。中国作为亚洲湖泊资源最丰富的国家之一,其境内分布着超过9000个水库和近5000个面积超过1平方公里的自然湖泊,总水体面积超过15万平方公里。这些湖泊不仅承载着重要的水资源调节功能,更作为全球第二大温室气体排放源(仅次于海洋生态系统),其碳循环过程直接影响区域乃至全球气候变化。研究团队针对当前遥感监测存在的时空分辨率矛盾问题,创新性地构建了MODIS-Landsat多源数据融合框架。通过引入植被指数与地理环境参数作为辅助变量,有效突破了单一卫星数据的时间或空间限制。在技术路径上,采用自适应Ostu阈值算法对
来源:Journal of Hydrology
时间:2025-12-03
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在农场尺度上高空间分辨率地估算土壤湿度:整合遥感数据和机器学习技术
土壤湿度高分辨率降尺度框架在农业区的研究与应用摘要部分揭示了该研究在解决农业区土壤湿度监测难题中的突破性进展。作者团队针对现有卫星遥感土壤湿度产品(如SMAP、SMOS)普遍存在的空间分辨率粗(10-30公里)、时间序列不连续(数天至数周)等问题,创新性地构建了融合蒸发蒸腾量(ET)与地下水埋深(GWD)双边界条件的降尺度模型。该框架通过梯度提升决策树(GBDT)算法,成功将9公里分辨率的土壤湿度数据转化为30米精细网格数据,在内蒙古永济灌区的验证中表现出优异的时空预测能力。研究区域选择具有典型农业特征的中国内蒙古永济灌区(40.63°-41.29°N,107.22°-107.71°E),该区
来源:Journal of Hydrology
时间:2025-12-03
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一种具有自锚固系统的碳纤维增强聚合物(CFRP)电缆的局部强化方法
碳纤维增强聚合物(CFRP)电缆作为现代工程中替代传统钢索的重要材料,因其轻质、高强度和耐腐蚀性备受关注。然而,自锚系统中金属环周围的高应力集中导致早期失效问题尚未完全解决。针对这一挑战,本研究提出了一种通过局部增强来优化CFRP电缆承载能力的创新方法,具体涉及五个关键参数的系统性研究。### 关键技术路径与参数优化1. **预浸渍层位置选择** 实验对比了两种增强方案:一种是均匀分布在初始预浸渍层内部的Plan 1(图2I),另一种是全部附加在初始层外部的Plan 2(图2II)。数据显示,Plan 1的极限承载能力达到885.13kN,较无增强的对照组提升13.61%,而Plan
来源:Polymer Composites
时间:2025-12-03
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利用基于散射的点扩散函数实现5D快照成像及可切换成像模式的无透镜成像技术
本文提出了一种名为Diffuser-mCam的紧凑型无透镜相机系统,通过单次拍摄即可获取物体在空间、光谱、偏振和时间维度的5D光场信息。该系统的创新性在于结合散射介质和空间分割多路复用技术,以低成本、小型化的硬件实现传统需多扫描步骤的复杂多维成像,为动态场景下的实时监测提供了新思路。### 核心技术突破1. **多维信息编码机制** 系统通过扩散器将不同波长的光线随机散射,形成speckle-like(散斑状)的原始图像。配合专用的偏振 masks(包含四个不同方向的线性偏振片),将光谱信息(红、绿、蓝)与偏振信息(0°、45°、90°、135°)编码到同一张2D图像中。动态信息则通过
来源:Laser & Photonics Reviews
时间:2025-12-03
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通过高压扭转技术调控镁基非晶合金的结构有序性和氢化性能
Kewei Wang|Kaveh Edalati|Yanshan Lu|Liangjun Huang|Hui Wang|Huai-Jun Lin济南大学先进耐磨与耐腐蚀材料及功能材料研究所,中国广州510632摘要通过高压扭转(HPT)技术,将结构有序性引入非晶态Mg80Ce10Ni10合金中。HPT处理在2 GPa的压力下进行,扭转次数分别为1次、5次和10次。尽管初始熔融旋压样品和HPT处理样品均为非晶态,但氢吸收率从1.61 wt%/h(带状样品)增加到2.60 wt%/h(HPT处理样品)。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)实验结合图像分析表明,HPT处理有效地调节了非晶基体中的结构
来源:Journal of Alloys and Compounds
时间:2025-12-03
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采用超短脉冲激光制造工艺制备的Fe基非晶涂层的创新制备方法及其耐腐蚀性能
双燕|袁家琦|马聪|张志斌|景志远|楚振华|梁秀兵上海海洋大学工程学院机械工程系,中国上海201306摘要基于铁的非晶涂层因其优异的耐腐蚀性和耐磨性等特性,被视为新一代工程设备表面防护涂层材料。然而,热喷涂制备工艺导致的低结合强度以及由于铁基非晶涂层的分层结构而产生的大量孔隙问题;激光熔覆工艺会对铁基非晶涂层造成严重的热效应,导致涂层结晶并出现裂纹和孔隙等缺陷。为了解决这些问题,本研究首次利用超短脉冲激光(即飞秒激光粉末床熔化(Fs-LPBF)工艺的优势进行制备,该工艺具有冷却速度快和与基底紧密结合的优点。系统研究了激光功率和扫描速度对涂层微观结构和耐腐蚀性的影响。研究结果表明,在激光功率为5
来源:Journal of Alloys and Compounds
时间:2025-12-03
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一种方便的、用于制备对映体富集的α-卤代醛的方法
α-卤代醛作为合成复杂分子的重要中间体,在天然产物和药物化学领域具有重要地位。传统合成方法存在稳定性差、纯化步骤繁琐、催化剂成本高等问题,导致其应用受限。本文报道了一种新型两步一锅合成法,通过β-酮卤代水合物的氧化裂解,实现了高纯度、高对映纯度的α-卤代醛制备,并展示了其在后续反应中的实用性。**1. 研究背景与挑战**α-卤代醛因其独特的立体化学特征,成为构建四氢呋喃、吡咯酮等杂环化合物及聚酮类天然产物的关键中间体。尽管手性催化的α-卤代醛合成已有进展,但存在两大核心问题:其一,α-卤代醛化学性质不稳定,易发生分解、异构化或聚合,导致产率低且难以保存;其二,现有工艺多需后续纯化步骤,增加了操
来源:Organic Chemistry Frontiers
时间:2025-12-03
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富含氧空位的NiV-LDH光催化剂的绿色合成方法:用于提升H2O2的光催化产率及Cr(VI)的解毒效果
本文系统研究了NiV-LDH纳米片的光催化性能,重点揭示了氧空位缺陷工程与纳米结构协同作用对光生电荷分离及环境污染物降解的增强机制。研究通过绿色回流法制备了不同Ni/V比例的NV-LDH纳米催化剂,结合多维度表征手段和反应动力学分析,明确了NV-2(Ni:V=2:1)在H₂O₂生产与Cr(VI)还原中的最优性能,并建立了缺陷调控与催化效能的关联模型。**材料设计与方法创新** 研究采用简单的一步水热法合成具有层状结构的NiV-LDH纳米片,通过调控前驱体比例实现了晶格参数的精确设计(a=3.08 nm,c=23.6 nm)。XRD分析显示,NV-2在(003)晶面衍射峰强度最高且半高宽最窄,
来源:Dalton Transactions
时间:2025-12-03