摘要：为支持在产品设计阶段进行生命周期碳足迹评估以及设计方案低碳优化,提出一种基于设计特征的产品低碳设计方法。构建产品设计方案特征表达模型,来表征与产品生命周期碳足迹相关设计信息;通过分析产品设计特征与生命周期碳足迹的关联映射关系,提出基于设计特征的产品碳足迹评估方法;建立基于差分算法的低碳优化模型,以生命周期碳足迹最小为目标优化设计特征,获取低碳性能最优的设计方案;以某冰箱作为研究对象进行低碳设计,验证所提方法的可行性和有效性。

摘要：基于射线跟踪模型,提出了一种超材料角反射面结构,实现了Fabry-Perot天线增益和口径效率的提升.首先对基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线进行了理论推导和分析.然后,设计并分析了双圆极化馈源、基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线及其性能.最后,对所提出的Fabry-Perot天线模型进行了制造和测试.结果表明,该天线的左圆极化增益和右圆极化增益分别为21.4 dBi和21.3 dBi.相比馈源天线,增益分别提高了16.4 dB和16.3 dB.与传统Fabry-Perot天线相比,所提出超材料角反射面同时充当了反射面和相位校正面,实现了对Fabry-Perot天线边缘电磁波的有效调控.所设计Fabry-Perot天线工作在2.8 GHz频段,具有高增益、高口径效率和低旁瓣的优点,满足了太阳射电望远镜F107指数观测的需求.

摘要：量子中继是长距离纠缠分发的关键组成部分,而基于原子系综存储的读出效率是量子中继能否实用化的一个重要指标.本文利用冷原子系综中的自发拉曼散射过程产生Duan-Lukin-Cirac-Zoller量子记忆,在原子系综周围搭建环形腔,增强光与原子相互作用,从而提高读出效率,然而,腔内原子的能级分裂使量子记忆的读出效率降低.本文研究了读出效率随读光相对于原子共振线失谐量的变化关系.结果显示:当读光的失谐量为80 MHz时,本质读出效率为45%,这时腔对读出效率的增强倍数为1.68倍.

摘要：安保机器人作为人工智能、自动控制等技术的综合体,对保障民生安全具有重大意义。受限于车底结构非完整平面,光照不充分,车速非匀速等因素,目前安保机器人对车底高危目标识别准确率较低,检测效率亟待提高。为此,本文提出了一种安保机器人车底高危目标检测方法。首先采用双边滤波器处理输入图像并进行一次小波变换,再将小波域中的低频图像作为输入并利用SURF(Speeded up Robust Features)提取特征点,然后使用基于方向和尺度约束的单向匹配策略寻找匹配点对。在此基础上,采用改进的减小迭代次数的RANSAC(Random Sample Consensus)算法剔除错误匹配点对,并校正目标图像,最后采用基于卷积的NCC算法分块匹配策略寻找危险品位置。实验结果表明,在特征匹配部分本方法相对于SURF+RANSAC算法的匹配正确率提高1.3%,耗时缩短24.2%,在后续目标检测阶段能够标定出危险品位置,满足车底危险品检测要求。

摘要：嫦娥五号(CE-5)任务具有天地联合的优势测控资源,为地基无线电测量新方法验证、工程应用与科学研究提供了优越条件.本文重点开展CE-5探测器开环测速精细提取及应用.首先,提出了基于信号重构互相关的开环测速多普勒频率提取算法,建立了从信号输入、信号处理到观测量输出的完整实现步骤;然后,基于中国深空网开展了CE-5轨道器开环测速试验,经信号处理分析结果表明:CE-5轨道器开环测速精度达到2–3 mHz水平,优于深空站基带测速精度3–4倍;其次,通过CE-5轨道器精密定轨,有效验证开环测速观测量应用效果,结果表明:开环测速的定轨残差为0.12 mm/s,基带测速的定轨残差为0.46 mm/s;最后,提出了基于深空探测器的多体问题引力红移验证方法,从理论上分析了高精度开环测速在引力红移验证方面潜在应用可行性,初步设计了引力红移验证设想方案,以现有CE-5轨道器开环测速结果为依据,建议开展引力红移验证专项试验,有望实现10-4–10-5水平的引力红移验证精度.

摘要：电力电子变压器中高频变压器须承受高频非正弦与高温的复杂应力。随着SiC等大功率半导体器件的使用,高频变压器中非正弦方波电压上升与下降沿出现陡脉冲应力,其dv/dt大于10 kV/μs,给高频变压器绝缘可靠性带来巨大挑战。高dv/dt包含大量高频谐波,从而导致绝缘介质损耗明显增加;高频、高dv/dt下绝缘遭受累积性冲击电应力,导致局部电场畸变,引发绝缘局部放电与损伤。该文围绕dv/dt对高频变压器绝缘介质损耗与冲击能量积聚的影响展开研究。采用阶跃响应函数模拟高dv/dt脉冲电压,结合绝缘介质损耗分解与计算,提出了dv/dt与方波电压叠加下绝缘介质损耗的计算方法。结果表明,绝缘介质损耗随dv/dt的增大而增加,绝缘热效应明显增加。根据绝缘在方波交变电场下能量储存和释放特性,分析了高dv/dt下绝缘能量积聚密度pd。采用有限元仿真分析10 kW、10 kHz、1000 V/750 V高频变压器绝缘电场、位移电流与冲击能量密度。结果发现,pd随着dv/dt增加而增大。结合介质损耗计算,研究指出在方波电压高dv/dt处(电压极性反转时),绝缘遭受累积电-热冲击应力,造成绝缘损伤。研究结果为大容量高频变压器绝缘失效与设计提供指导。

摘要：超表面是一种空间变化的超薄纳米结构,在光学超分辨聚焦透镜或系统中已经得到广泛研究和应用。然而,随着超构透镜聚焦光斑缩小,不可避免产生大旁瓣,限制了透镜视场和应用潜力。本文提出了一种设计大数值孔径(NA=0.944)超分辨弱旁瓣超构透镜的方法。针对波长λ=632.8 nm的圆偏振光,基于硅基超表面PB相位调控,实现了超分辨弱旁瓣点聚焦超构透镜。实验证明,可以实现聚焦光斑半高全宽FWHM=0.45λ,小于衍射极限0.53λ(衍射极限为0.5λ/NA),旁瓣比Sidelobe Ratio(SR)=0.07。该透镜的应用有望实现超分辨光学器件或系统微型化、轻量化和集成化。

摘要：超构表面因其存在丰富的物理内涵和应用价值,可以被制作成各种光场调控器件.为了优化宽带连续消色差的设计方法,我们依靠超构表面的几何相位和共振相位实现对光学器件中波长不依赖的基础相位与波长依赖的色差相位的拆分,设计出在近红外波段的消色差反射聚焦镜和反射板.利用在可见光下透明的GaN纳米柱和槽结构,制备了可见光频段的消色差透镜,并首次取得了基于超构表面透镜的全彩成像和视频拍摄.面对数值孔径和通光口径不能同时较大的问题,我们引入超构透镜阵列的体系,不仅获得了成像效果的提升,还可以实现光场成像,这极大地丰富了超构透镜成像的内容和功能.近期,将有相位调控能力的超构透镜阵列与非线性晶体相结合,成功地实现了100个自发参量下转换过程的同时产生.此量子光源可以实现高维路径纠缠光源和多光子源.超构透镜为光学成像和量子光学等领域引入了新的体系和新的物理效应.

摘要：在水池开展浮式风力机的风浪耦合模型试验时,需要保证其平台结构运动响应及气动性能的准确及可靠。近几年的试验大多基于概念风力机和理想海况开展,无法真实反映商用风力机所遇实际外场工况。另外,以往大多试验均在拖曳水池或海洋工程水池中进行,无法完整复现所有必需的真实海况。为研发真实海上浮式风力机,本团队基于一种商用6 MW风力机进行缩尺模型设计,综合多种海况,在荷兰MARIN实验室的两个水池中开展一系列重现真实风力机工况的模型试验。本文介绍了该试验的样机模型参数、试验场所、试验方案、试验布置等,并对固定式风力机在定常风作用下的气动性能、漂浮式风力机在规则波和定常风作用下的气动性能,以及平台运动响应的试验数据进行简要分析。试验发现:在相似工况下,漂浮式风力机叶轮所受推力比固定式风力机大;波浪及气流扰动是影响浮体平台六自由度运动的主要因素。

摘要：随着城市隧道建设过程中盾构切削混凝土基础案例逐渐增多,研究盾构刮刀在切削混凝土过程中的受力和磨损对于保障盾构安全高效掘进、拓宽盾构机适用范围意义重大.在前期试验的基础上,利用离散元软件EDEM,对刮刀切削混凝土过程进行了数值模拟,研究了刀具参数(刀具前角、刀具后角、刀具形状)、试件强度、切削深度和切削速度对刀具受力的影响,并基于Archard模型探讨了刀具的磨损情况.计算结果表明,刀具前角越大,刀具受力越小;刀具后角和形状对其受力影响较小;试件强度、切削深度和切削速度越大,刀具的受力越大.数值计算得到的刀具切削力平均值与室内试验结果总体上有很好的一致性.刀具磨损情况最为严重的部位是刀尖;刀具前、后角越大,刀具磨损越严重;刀具磨损随切削深度、试件强度、切削速度的增大而增大.研究成果可为盾构刮刀设计和选型提供参考.