摘要：随着大数据时代的到来,全球数据总量爆炸式增长。由于理论储存密度极高、保存时间长等天然优势,DNA被认为可以对海量数据提供稳定、低成本的存储。自概念提出以来,DNA存储技术在编解码算法、数据恢复及重复性读取等核心方面取得进展。但难以想象基于生物分子DNA的信息存储技术如何实现大规模、稳定的数字信息存储,任何报道的DNA信息存储原型系统的存储能力都与实际信息存储需求间存在巨大鸿沟。因此,DNA分子实现实用信息存储,除了需要解决最为核心的合成成本问题外,仍缺乏对存储不同文件的DNA进行稳定保存及高度集成的技术,并且面临海量数据存储时,需要为DNA文库设计适当索引实现特定文件检索,以及存在DNA生物分子存储设备如何与现有电子系统对接等问题。聚焦保存方式对DNA的物理存储密度和文件检索方式的影响,并介绍了文件检索方式以及自动化设备的开发的研究进展,以期促进物理存储密度高、文件选择性检索便捷的集成化DNA存储系统的开发,从而促进DNA数据存储的商业应用。

摘要：电弧离子镀是当前应用最广泛的物理气相沉积技术,其制备的涂层具备高硬度、高沉积效率和良好的结合力等优点,在刀具及模具涂层领域展现出显著优势。然而,该技术存在涂层表面大颗粒缺陷的问题,严重限制了其在高精密加工、高致密性防护涂层以及传感器绝缘膜等领域的推广应用。因此,如何有效减少涂层表面大颗粒缺陷的数量和密度已成为相关机构关注的重要研究方向之一。总结了电弧离子镀技术在大颗粒缺陷控制和抑制方面的最新进展和应用,探讨了当前存在的问题及解决方案。对大颗粒产生、传输和到达3个阶段下的产生/运动机理和控制手段进行了总结。针对大颗粒产生过程,通过优化弧源设计,改善磁场分布,提高弧斑运动速度,实现了更加均匀、快速的弧斑运动轨迹,减少了大颗粒生成概率;在传输过程中,采用物理屏蔽/磁过滤与辅助阳极辅助等手段有效控制了离子和大颗粒运动轨迹;在基体区域沉积阶段,通过增加基体偏压来调控到达基体的大颗粒数目。此外沉积参数的改变也广泛用于减少大颗粒缺陷。这些方法思路和研究进展将为解决电弧离子镀技术中存在的大颗粒缺陷问题提供新思路,并有望推动该项技术在各个行业中得到更广泛的应用。

摘要：氢能是目前最具前景的清洁能源之一,通过可再生能源电解水制氢可以实现绿氢生产,但氢气的高效储存和运输难度较大。氨是高效的储氢材料,但合成氨所需高温高压的反应条件致使过程能耗较高,因此发展可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺对于能源绿色转型和企业低碳发展具有重要意义。基于Aspen Plus流程模拟软件,设计开发了可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺流程,并结合合成氨工业示范企业的生产条件,合理设计万吨级合成氨示范生产工艺。采用光伏发电联合电网为碱性电解水制氢装置供电,在85℃、1.6 MPa下生产1000 m^(3)/h(标准工况)纯度为99.999%的氢气。为了满足万吨级合成氨需求,进一步结合示范企业现有氮气和氢氮混合气共同进料,在400℃、7 MPa下反应生成氨,经氨冷分离得到纯度为99.9%的液氨产品。此外,对耗能较高的合成氨工艺进行四次换热设计,节省能耗。本研究为可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨的工业示范提供参考。

摘要：为保障高速列车的运行安全,高铁桥梁应具有足够的刚度,这势必会增大结构的地震反应。同时铁路组网,如川藏铁路,已经延伸到西部大震风险区。在高铁桥梁中建立第四级设防的分析方法。在振动台上测试了3个1/5和6个1/8缩尺的圆端矩形截面钢筋混凝土实体桥墩,并进行数值分析。试验结果表明,桥墩在峰值加速度为0.96g(原型0.32g,七度罕遇)以内的地震作用下,墩身仍保持较好的完整性和稳定性,桥墩的地震损伤程度不明显,混凝土桥墩试件没有出现明显的开裂和剥落现象,这表明按规范设计的桥梁具备较好抗震安全性。当地震强度增加到1.71g(原型0.57g,八度罕遇)时,桥墩顺桥向出现中等到严重损伤,而横桥向大多还处于中等损伤。但所有桥墩试件在强度为1.86g的巨震作用下不会发生倒塌破坏。研究表明,在相同地震动作用下,随着纵筋率提高,结构耗能总体呈增加趋势;随着地震设防水平增加,耗能随纵筋率的变化更加显著,试验桥墩可以承担更大的地震荷载。纵筋率对桥墩滞回曲线形状影响较大,增加纵筋率,耗能能力随之增大。需要强调的是,由于高铁桥墩不是按照延性设计,桥墩的体积配箍率均较低,研究表明其对桥墩的滞回性能的影响不明显。

摘要：随着电动汽车动力性与集成度的不断提升,电控功率模块热负荷问题日益突出,这对功率模块的热管理技术提出了更高的要求。功率模块液冷板的拓扑优化设计因其高换热量、低压降损失等特点,正在成为实现高热流密度散热的关键技术。为此,本文基于密度拓扑方法,构建了功率模块液冷板流道结构拓扑优化设计模型,通过流动与传热多物理场耦合,对液冷板的流道进行多目标拓扑优化设计。结果表明,基于拓扑优化的液冷板设计呈现出多层级仿生流道结构,该结构显著降低了压降损失,并提高了散热能力。与基准的传统翅片式液冷板结构相比,拓扑优化后的流道结构压降损失降低72.8%,液冷板最高温度降低33.28 K,为车用电控功率模块高性能液冷板提供了新的设计思路。

摘要：针对传统显微系统在覆盖较大面积的病理切片时需多次成像,并且运用图像拼接技术的挑战,设计了一款大视场变焦显微光学系统。通过巧妙结合大视场显微物镜和变焦筒镜,该系统实现了对病理切片的一次成像,从而获取了病理切片的全部信息。通过调整变焦筒镜系统的放大倍率,可以观察到局部疑似病变组织。使用ZEMAX光学软件分别对大视场显微物镜和变焦筒镜进行了优化设计。设计结果表明,组合系统焦距范围为90~800mm,实现12倍变焦,工作距离为100mm,分辨率可达到3.45μm,在全视场范围内,MTF在75lp/mm处均大于0.3,接近衍射极限。仿真结果表明镜头像质优良,最大物方视场达到18mm×18mm,成功实现了大面积的待测样品从细节到全貌的观测,显著提高了检测效率。

摘要：针对动态运动基元方法(DMP)在轨迹规划时忽略关节运动学约束,导致机械臂灵活度下降、轨迹跟踪精度低的问题,提出一种基于可操作性的改进版DMP(M-DMP)。该方法首先通过数值解确定冗余机械臂当前的可操作性梯度,并分别从末端速度分量和零空间分量调整动态运动基元的外力耦合项。然后设计了动态参数,能够自适应调节外力耦合项大小,保证机械臂运行时的灵活度。其次为解决原方法无法避障,以及避障过程中可能出现灵活度降低的问题,利用指数函数优化势力场后,将其与M-DMP结合实现避障。通过理论分析证明了M-DMP的稳定性。最后在多种场景下进行仿真和实物实验,结果表明M-DMP方法在避开障碍物的同时,降低了53.56%的轨迹跟踪误差,并将可操作性提高了27.69%。

摘要：针对当前热态H型钢断面全尺寸测量需求,设计了一种基于线结构光的热态H型钢断面尺寸测量系统。测量系统由4个线结构光子系统、H型钢、电机等组成,通过各侧相机对H型钢进行图像采集,并将测量数据拼接实现热态H型钢断面全尺寸测量。为实现热态H型钢断面轮廓信息的精确提取,提出一种基于法线的高斯滤波线结构光中心线提取方法,分析高斯滤波对线结构光截面灰度分布对称均匀程度的影响规律,利用几何矩构建高斯截面灰度分布模型;在构建的模型基础上,设计一种基于法线的线结构光中心线提取方法,根据初提取中心线法线方向进行中心坐标计算和插值优化,实现热态H型钢线结构光图像中心线快速高精度提取。设计一种基于特征点检测的热态H型钢断面尺寸测量算法,分析热态H型钢轮廓形状特点和数学特征,拾取尺寸特征点,实现热态H型钢断面全尺寸测量。结果表明,与考虑膨胀系数后的热态H型钢尺寸相比,高度、宽度和翼缘的最大相对误差分别为0.06%、1.8%和1.76%;腹板厚度最大绝对误差为0.23 mm。提出的测量算法满足测量需求,能够实现热态H型钢断面尺寸测量。

摘要：为了跟踪国内外海上水面自主船舶(MASS)发展进程,深化对MASS自主性的理解,对国内外MASS在标准规范及科研项目上的发展进行梳理;通过绘制时间尺度上的人机运行机制图对MASS自主性进行解析并以航行感知系统为例进行实例化解读;对MASS的风险评估、模型基础、试验实践内容进行展望。总结分析目前MASS现状和主要问题,提出MASS的3种自主运行模式,为MASS的详细设计及未来发展提供依据和思路。

摘要：自适应波束形成是一种有效的空域抗干扰方案。然而当接收中的多个不同来向的干扰间存在强相干性,一般的自适应波束形成算法无法获得与干扰子空间理想正交的权矢量,对相干干扰的理想抑制失效,残余干扰将大大影响处理结果用于目标检测和定位等的可靠性。针对在同时存在独立干扰和多组自相干干扰的复杂相干干扰场景下自适应波束形成的干扰抑制性能急剧恶化的问题,本文结合协方差矩阵重构思想和空间差分技术,提出了一种改进的自适应波束形成器。该波束形成器的构建基于最小方差无畸变响应波束形成器,首先利用Capon空间谱的功率估计重构了独立干扰+噪声协方差矩阵,获得在不受到接收信号中的期望信号的影响下对独立干扰实现理想抑制的波束形成权矢量;其次,利用空间差分技术重构了恢复相干干扰子空间信息的相干干扰协方差矩阵,进而得到对接收信号中的相干干扰实现理想抑制的波束形成权矢量;最后,结合以上两个权矢量推导出可对接收信号中的所有干扰实现同时抑制的波束形成器。仿真结果验证了提出的波束形成器在未知干扰DOA信息下仍可自适应获得精确的深干扰抑制零陷,同时具有低旁瓣特性,与现有算法相比展现出更佳的输出性能,且优势在小快拍和接收含期望信号时仍具有稳健性。此外,本文通过理论分析表明,有别于现有算法,提出的波束形成器在接收中的干扰数量大于阵列阵元数的场景下仍可获得理想的干扰抑制性能,并在仿真实验中设计典型场景验证了理论分析的正确性。