摘要：基于取样协方差矩阵的最大和最小特征值之差的频谱感知算法,从提高感知判决门限的设置准确度出发,利用Wishart随机矩阵极限特征值分布的最新成果,设计出了一种新的判决门限计算方法.仿真实验结果表明,相对于现有的频谱感知算法,新算法的判决门限计算更加准确,在改善判决结果可靠性的同时,有效地提升了有限样本数量条件下算法的检测性能.

摘要：时刻存在的海洋波浪侵扰严重影响海洋工程装备的安全运行和服役性能,而海洋波浪能又是具有诸多优点的绿色可再生能源。如何通过混合消波-俘能结构减小波浪载荷的同时利用海洋能源是海洋工程领域的基础科学问题。传统消波-俘能结构尤其是深远海浮式结构存在低频消波俘能难的技术瓶颈。基于减小系统等效动刚度思想,提出非线性混合消波-俘能结构,并开展消波俘能特性研究。设计了一种连杆拉簧负刚度机构并应用于混合消波-俘能结构。为了求解非线性混合消波-俘能结构的波浪-结构物流固耦合问题,提出了混合特征值匹配法和谐波平衡法的半解析非线性频域求解方法。研究了机构关键参数对消波俘能性能的影响,揭示了负刚度机构提高低频消波俘能性能的“相位控制”机理。

摘要：为了稳定捕获海洋低频波能,设计了一种基于非线性摆杆刚度机构的点吸式波能转换器.通过在摆杆间添加简单的拉伸弹性元件,制作了紧凑的摆杆刚度装置.对非线性刚度结构进行了受力分析,结合Cummins方程,建立了非线性波能转换器的时域动力学模型,并分析了规则波作用下点吸式波能转换器的波能转换特性.数值仿真结果表明,引入合适的非线性摆杆刚度机构可以提升系统在波浪激励下的运动响应,降低系统在波浪激励下运动响应峰值对应的频率,从而提高系统对于低频能量的捕获效率.

摘要：针对水肥一体化设备营养液制备系统的非线性、时变性、时滞性、精准性等问题,设计出了自适应模糊PID (FPID)营养液制备系统控制器。通过营养液制备原理与工程应用条件,建立营养液制备过程控制系统模型,基于此模型搭建自适应模糊PID控制技术应用下营养液制备系统仿真及种植试验平台,设置PID控制对比仿真试验。试验结果表明,自适应模糊PID控制相较于PID控制,超调量降低53%,响应时间减少270 s,能够有效解决营养液制备系统存在的非线性、时变性、时滞性、精准性问题。为验证应用效果优越性,设置CK组(人工种植)、PID组(PID控制)、FPID组(自适应模糊PID控制)对比种植试验,并以CK组为基准参照组(节水率、节肥率均为0%)。其结果表明,FPID组节水率为22.62%,节肥率为15.01%,PID组节水率为17.53%,节肥率为11.69%;净光合作用效率检测验证控制效果表明,自适应模糊PID控制>PID控制>人工种植。证明自适应模糊PID (FPID)控制方法具备较好的应用优越性。

摘要：为实现光电信息器件的高集成度和高效输出,提高光电信息处理能力,设计了一种基于二维光子晶体的四通道滤波器,根据4个点缺陷微腔与线缺陷波导耦合原理,引入反射异质结并调整微腔与反射结的距离,提高输出效率,对滤波器1403、1426、1449、1508 nm四波长的波分复用功能进行仿真。仿真结果表明:该器件可实现高效传输,四波长透射率均超过95%,插入损耗均小于0.23 dB,通道间串扰均小于-8.7 dB。

摘要：基于光子晶体环形腔与波导之间的共振耦合原理,设计了一款由环形缺陷和线缺陷组成的三端口二维三角晶格光子晶体双功能器件.运用平面波展开法和时域有限差分法分析了光波在器件结构中的传输特性,得到了传输特性曲线和光场分布,然后讨论了环形腔中心柱数量和疏密程度对输出端口透射率的影响.结果表明,通过调节环形腔中心介质柱的数量可进行选频,当环形腔中心柱数量为5时,器件可实现波长1.346,1.455μm的滤波功能与波长1.414μm的波束均分功能;根据中心柱水平和竖直方向的间距对透射率的影响规律,得到器件的最佳结构参数,以及器件的滤波与分束波长透射率.

摘要：利用石墨烯优异的可调光学特性,设计了一种由石墨烯谐振器、SiO 2介质层及金属反射层组成的可调谐双频完美吸收器,研究了石墨烯化学势、偏振角及尺寸大小对吸收器吸收性能的影响,并分析了共振频率处的电场模式,进一步解释吸收器的吸收原理.结果表明,吸收器在6.363 THz和8.987 THz处的吸收率分别为99.98%和99.99%;吸收峰位可通过改变石墨烯化学势进行有效调节,0°~80°范围内的任意偏振角下,峰值吸收率均可达90%以上;SiO 2介质层厚度对吸收器的共振峰位几乎没有影响,但对峰值吸收率有一定影响,随着厚度的逐渐增加,吸收率先升高后降低,在厚度为3.1μm附近时实现完美吸收.以上结果说明,吸收器的高吸收率主要源于电磁共振作用.

摘要：针对全光通信网络容量和频谱效率问题,文章提出了一种基于二维(2-D)光子晶体点缺陷谐振腔与线缺陷波导耦合特性的双谐振腔6通道波分复用器(WDM)。运用2-D时域有限差分法进行性能参数分析,考虑相对折射率的影响,选择双谐振腔和单个直波导耦合的方式,实现了1 451、1 487、1 557、1 658、1 440和1 604 nm 6波长的波分复用。实验结果表明,该WDM具有高达218 nm的光谱覆盖范围,各通道的传输效率均高于91%,插入损耗均小于0.43 dB,通道间串扰均小于-9.2 dB,且大小也只有13.56μm×19.21μm,对光通信系统中粗波分复用非常有用,对于密集波分复用也有参考意义。

摘要：金属微纳结构的表面等离激元能将电磁场局域在纳米尺度,在增强光与物质相互作用以及设计亚波长集成光学器件等方面具有重要的作用.随着金属纳米结构尺寸的减小,非局域和电子溢出等量子效应凸显,经典局域响应模型逐渐失效,而全量子的含时密度泛函(time-dependent density functional,TDDFT)方法只能处理超小体系,自洽量子流体动力学理论(self consistent quantum hydrodynamics theory,SCQHT)是计算介观尺度金属纳米结构表面等离激元共振的有效手段.SCQHT中,能量泛函至关重要,也是其区别TDDFT方法的重要方面.然而,von Weizs cker(vW)动能泛函的比重悬而未决,此外,局域和非局域交换关联泛函均被广泛采用,但其对表面等离激元偶极共振有何影响尚不明确.该文以钠纳米球为研究对象,以TDDFT偶极共振频率为参照,证明了局域和非局域交换关联泛函对偶极共振频率影响不大,最大仅有0.1 eV.在局域和非局域交换关联泛函下,vW动能泛函的比重分别为0.25和0.22.对不同尺寸纳米球的偶极共振能量,两种SCQHT的平均误差分别为10.2 meV和7.7 meV.这些结果为高效准确仿真表面等离激元提供了重要的理论方法.

摘要：食品安全是全社会关注的热点,为避免由于误食变质便携食物损害人身健康的问题,设计了一种具有食物安全监测的保鲜加热多功能饭盒。利用传感器监测食物变质产物的浓度,判断食物安全状况,进行有效的检测,增加食品安全。