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    2011年, 第33卷, 第8期 刊出日期:2011-08-30
      
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    材料科学与工程
  • 舒翠翠,周安,刘立胜,翟鹏程
    . 2011, (8):  1-5. 
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    填充方钴矿作为一种很有潜力的新型热电材料近年来受到广泛的关注。采用第一性原理并结合波尔兹曼传输理论计算了CoSb3和Ba、In填充方钴矿化合物Ba0.5Co4Sb12、In0.5Co4Sb12和Ba0.25In0.25Co4Sb12的电子结构和电传输性能,电子结构结果显示,Ba、In填充导致CoSb3晶格微调,并改变其导带底部特征。电传输结果表明,与CoSb3相比Ba、In填充方钴矿的电导率和功率因子都有明显提高,其中Ba原子的填充使得电导率有很大提高,而In原子填充能够有效地提高材料的Seebeck系数。与Ba、In单填充相比,Ba、In双填充具有相对较好的热电性能
  • 胡荣,王智宇
    . 2011, (8):  6-9. 
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    针对纳米银颗粒在化学还原法制备过程中的团聚及不易组装等问题,以AgNO3和NaBH4为主要原料,通过采用不同性质的溶剂、不同离子型的表面活性剂和硝酸银的加入量来实现纳米银颗粒的可控制备,并研究它们对纳米银的粒径均一性、分散性和自组装成二维有序结构的影响机制。透射电子显微镜分析结果表明,采用甲苯为溶剂和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂合成的纳米银具有良好的分散性、均一性和自组装特性。高分辨电子显微镜表明,纳米银晶格发育完善,结晶性好。
  • 李威威,梅炳初,宋京红,智广林
    . 2011, (8):  10-13. 
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    以硝酸钙、氟化钾为原料,二次去离子水、无水乙醇为介质,采用直接沉淀法制备出不同粒径的氟化钙纳米粉体,利用XRD、FESEM对制备的CaF2纳米粉体进行了分析,研究了不同的介质条件对CaF2纳米粉体的形貌和粒径的影响。结果表明,两种介质条件下均能生成氟化钙纳米颗粒。以去离子水为介质时,得到平均颗粒粒径在50 nm左右的纳米粉体,生成的粉体分散性好。以无水乙醇为介质时,生成的粉体粒径在20 nm左右,分布均匀。
  • 王娇,王伯平,韩清凯
    . 2011, (8):  14-18. 
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    利用金属基或陶瓷基硬涂层可以改变压气机叶片的固有特性,进而可以在某种程度上改善叶片的抗振动疲劳能力。针对具有压电和压磁效应的金属基和陶瓷基两类典型材料的硬涂层,采用有限元法对涂层叶片复合材料结构进行模态分析,对比涂层厚度和涂覆位置等对叶片固有特性的影响。在涂层叶片复合材料结构有限元建模中,涂层视为各向异性材料并考虑其电磁效应,叶片基体为各向同性材料。结果表明,两类硬涂层的厚度和涂覆位置都对叶片固有特性有明显影响,对弯曲振型影响较小,对扭转振型和高阶复合振型的影响较大。
  • 李宁,魏明坤,王雪飞
    . 2011, (8):  19-22. 
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    用简单化学沉淀法制备了Ag3PO4可见光光催化剂,通过XRD、SEM和UV-Vis对其进行表征,并以若丹明B溶液为目标降解物研究了其光催化性能。UV-Vis图证实Ag3PO4对波长小于525 nm范围内有明显吸收,可利用太阳光中的可见光。对比在可见光下光降解45 min时的催化性能,N-TiO2催化降解率为8.1%,而Ag3PO4催化降解率为93.9%,表明Ag3PO4具有高效性;重复光催化5次Ag3PO4催化性能基本保持不变,催化降解率依次为93.9%、95.4%、95.5%、95.9%和96.5%,SEM图和XRD图显示,立方晶系的Ag3PO4在重复光催化5次后形貌和晶型均没有发生变化,以上实验结果表明其具有稳定性。因此,Ag3PO4是一种具有高效性和稳定性的可见光催化剂。
  • 孙玉霞,刘红日
    . 2011, (8):  23-26. 
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    用溶胶-凝胶方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BaTiO3/BiFeO3/BaTiO3三明治结构薄膜。XRD测试结果表明薄膜由BaTiO3相和BiFeO3相构成。通过铁电性测量在薄膜中观察到了反铁电极化。对薄膜中存在的反铁电性进行了基于伊辛模型的蒙特卡罗模拟。模拟结果表明薄膜中的反铁电性来自不同铁电层之间的反铁电耦合。
  • 赵华,祖成奎,刘永华,王衍行
    . 2011, (8):  27-29. 
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    硫系玻璃是单晶锗的低成本替代品,可作为红外热成像系统的透镜和窗口材料,未来应用前景十分广阔。但是目前,硫系玻璃性能提高遭遇瓶颈,原因之一在于石英安瓿瓶前处理水平限制了硫系玻璃性能的提升。通过高温充氮脱羟技术改进石英瓶前处理,并和目前常用方式石英瓶处理技术进行比较,表明石英安瓿瓶高温充氮脱羟处理有利于批量制备高性能硫系玻璃。
  • 朱凡,刘小平
    . 2011, (8):  30-33. 
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    对乌头碱醇质体的制备工艺和抗炎镇痛作用进行研究,以包封率为评价指标,采用乙醇注入法制备乌头碱醇质体,通过正交设计优化制备工艺,用HPLC测定其包封率,并采取二甲苯致炎法和扭体法研究其抗炎镇痛作用。结果表明,乌头碱醇质体最佳制备工艺为:乌头碱与卵磷脂质量比1∶15,磷酸盐缓冲溶液pH为7.6,乙醇浓度10%。以优化工艺制得的乌头碱醇质体包封率较高、稳定性好,且具有良好的抗炎镇痛作用。
  • 党真
    . 2011, (8):  34-37. 
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    将壳聚糖与L-乳酸(LA-CS)在不加引发剂的条件下通过真空反应及真空冷冻干燥工艺制备一种组织再生修复材料。以期这种组织再生修复材料具有良好的机械性能、亲水性和细胞亲和性,同时具有利于组织再生的理想结构。以改进壳聚糖高结晶性导致的脆碎性,有效缓解聚乳酸引起的酸致自催化反应,增强其亲水性及与细胞之间的结合,应用于生物医学材料。并对再生材料体外降解特性进行了初步研究。
  • 交通科学与工程
  • 周燕,张凯,陈拴发,苑瑞星
    . 2011, (8):  38-42. 
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    针对应力吸收层沥青混合料抗剪性能评价方法的不足,在相关研究的基础上提出了评价应力吸收层沥青混合料高温性能的贯入试验方法。分析了试验温度、加载速率、沥青结合料类型、矿料级配等对试验结果的影响,提出了适宜的试验条件和评价指标。结果表明:试验条件采用60 ℃温度,2 mm/min的加载速率较为合理,而破坏模量可表征应力吸收层沥青混合料的抗剪强度和变形综合性能,破坏荷载可反映抗剪强度。研究成果为应力吸收层沥青混合料的质量控制及实际推广应用提供了试验依据。
  • 刘红瑛
    . 2011, (8):  43-47. 
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    用贝雷法级配参数对多碎石沥青混凝土级配组成进行了分析,同时与SMA、美国TEXAS洲的CMHB以及SUPERPAVE级配做比较,最后对多碎石沥青混凝土应用中注意的问题加以讨论。结果表明:早期提出的SAC级配易产生离析现象,且细料部分级配不合理,这是多碎石沥青混合料发生早期破坏的原因之一。还根据贝雷法和SUPERPAVE级配,对SAC的级配进行了修正,并提出了技术要求。
  • 李波,姜敏,曹贵,李晓玲
    . 2011, (8):  48-52. 
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    结合天定高速沥青路面工程,量测了施工中热拌沥青混合料和温拌沥青混合料内部及表面的温度,探讨了两种沥青混合料施工中不同时刻的温度变化差异,并根据灰色理论建立了热拌和温拌沥青混合料施工中温度变化的GM(1,1)模型。结果表明:热拌沥青混合料与温拌沥青混合料表面温度变化差异不大;初压过后的温拌沥青混合料内部温度明显大于热拌沥青混合料各个时刻的内部温度;建立的施工中热拌与温拌混合料内部及表面温度变化预测模型精度较高,可以预测温拌沥青混合料的温度变化,对温拌沥青混合料有效施工时间的确定具有重要的参考作用。
  • 李峰, 黄颂昌, 石小培
    . 2011, (8):  53-57. 
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    为了评价沥青路面裂缝密封胶的低温性能,选择6种加热型密封胶和7种常温型密封胶,变化试验温度、拉伸速率、浸水等试验条件进行粘结试验。结果显示,3种加热型密封胶以及有机硅密封胶具有较好的低温性能。随着试验温度的降低,加热型密封胶的最大拉伸量显著减小,而常温型密封胶的感温性较小,特别是有机硅密封胶几乎不受温度影响。拉伸速率对加热型密封胶的影响较大,而有机硅密封胶接近于理想弹性体,受拉伸速率的影响很小。加热型密封胶的应力松弛能力优于有机硅密封胶,但抗浸水能力不如有机硅密封胶。
  • 苏高辉,杨自春
    . 2011, (8):  58-61. 
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    采用能量平衡方程和P1阶微分近似法建立了由超细玻璃纤维和反射屏组成的管道多层隔热系统稳态传热的数学模型。利用该模型分析了反射屏层数、反射屏发射率、反射屏位置、温度等因素对系统隔热性能的影响。分析结果表明,系统的隔热性能随着反射屏层数的增加而提高,但是提高幅度逐渐减小,存在一个最佳的反射屏层数;反射屏的发射率强烈地影响系统的隔热性能,采用低发射率的反射屏对于提高系统隔热性能有着重要作用;反射屏位置对系统隔热性能有较大影响,将反射屏靠近高温面布置能获得更好的隔热效果。
  • 余永华,卢东升,杨建国
    . 2011, (8):  62-67. 
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    气阀的撞击和气体压力的冲击均会产生声发射信号,声发射信号的频率范围宽,信息量丰富,在无损检测领域已得到了广泛应用,将声发射传感器引入柴油机排气阀的故障监测诊断中,以WP10.240N型柴油机为研究对象,搭建试验测试平台,模拟3种类型的排气阀故障,通过试验研究了柴油机气阀在不同状态下声发射信号特征,提取了与排气阀故障相关的特征参数,探索了基于声发射信号的柴油机气阀故障诊断的可行性。
  • 杨年,朱金福,吴薇薇
    . 2011, (8):  68-73. 
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    多分配枢纽中位问题在枢纽航线网络设计中一直是研究的热点。基于混合集合规划理论,为多分配枢纽中位问题建立了新的面向对象的模型。通过虚拟航段进行逻辑建模,在数据建模的同时进行约束封装;最后用自然约束语言在软件平台POEM上按照顺序性和贪婪性的搜索法则精确求解。实例表明,利用文中模型和搜索策略可得到较优的初始解,且得到最优解的效率远远高于线性模型,证明了文中提出模型的可行性和搜索策略的高效性。
  • 土木工程
  • 张略秋,邹垚,梁枢果,周向阳
    . 2011, (8):  74-78. 
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    分别在A类地貌和B类地貌中测得某核电常规岛厂房的刚性模型表面风压风洞试验数据。用频域方法计算了厂房屋盖风致动力响应。计算结果显示结构动态位移响应在不同地貌中差别较小。且正面迎风时结构风致动态位移均方根响应比斜向迎风时要小。分析了不同风向角下结构表面风压谱密度的分布,结构正面迎风时,结构表面风压谱密度函数能量主要分布在低频段;当风沿斜向作用时,结构表面风压谱密度函数能量主要分布在高频段。风压谱密度函数谱峰对应的折算频率与结构振型对应的自振折算频率一致时,结构风致动力响应将会增大。
  • 尚鑫,徐岳,马保林,王春生
    . 2011, (8):  79-83. 
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    根据混凝土斜拉桥的结构特点,以双连体独塔斜拉桥为工程依托,通过建立实桥动力有限元模型,以模态分析结果为桥梁健康状态评估提供数值模拟试验模型及试验数据。借助Matlab图形用户界面,选择神经网络参数(网络的类型、网络拓扑结构、各层传递函数、特征参数、数据前处理方法及训练样本个数),构建BP神经网络,在对混凝土斜拉桥结构健康状态评估模型研究的基础上,提出了基于人工神经网络的评估技术,并通过实桥应用,完成对样本矢量的输入,以及对所建网络的训练,为实现混凝土斜拉桥健康状态评估提供合适的工具。结果表明,该方法能够有效反映在用混凝土斜拉桥结构的健康状态。
  • 尚丽峰,吴永昂,胡学苏,徐家云
    . 2011, (8):  84-88. 
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    通过对表孔弧形闸门的有限元计算分析,保留了最能反映结构低阶振型的梁结构,把板结构转化为附加质量作用到有关梁上,从而建立了三维简化模型。并利用三维有限元方法计算的结构动力特性与简化结构动力特性相等的原则修正弧形闸门简化力学模型,确定了等效的弧形闸门三维简化结构模型和系统参数。提出了在闸门的横向支臂处添加粘滞阻尼器的方案,通过计算可知:闸门添加粘滞阻尼器后,在不同开度下的横向振动响应都大大降低了。
  • 管品武,陈萌
    . 2011, (8):  89-93. 
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    为防止钢筋混凝土框架柱发生脆性破坏,实现中、强地震作用下所期待的延性破坏,对10个框架中柱构件进行了反复荷载作用下塑性铰形成后的抗剪性能试验研究。从混凝土及箍筋应力水平等条件出发,提出纵筋屈服后框架柱破坏形态的分类标准;研究纵筋屈服后箍筋与混凝土各自的抗剪贡献,回归得出构件在不同位移延性时箍筋及混凝土抗剪贡献的计算公式;以试验为依据研究了框架柱塑性铰区域混凝土抗剪承载力的退化过程及剪切受力机理,对不同延性需求的构件给出不同的抗剪承载力计算公式,弥补我国现行规范未明确剪切抗力与不同延性需求之间定量关系的缺陷。
  • 潘林,宋灿
    . 2011, (8):  94-98. 
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    在施工期间,框架柱之间轴压比的不同以及混凝土收缩和徐变的存在,会导致构件之间存在竖向变形差异,从而导致梁柱的实际内力与不考虑竖向变形的结构计算结果不符。为了研究竖向变形差异对框架结构的影响,以某混凝土框架结构建筑为对象,分析了施工过程及收缩徐变对框架结构竖向变形及内力的影响,并将有限元法和简化计算方法得到的结果进行了对比,结果表明在结构分析和设计时应考虑竖向变形差异对框架结构内力的影响。
  • 夏冬昱,孙喜山,张文飞,胡建军
    . 2011, (8):  99-103. 
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    解析了维里公式的推导过程,提出了更为具体合理的模拟计算控制公式,用于周期性边界条件下流体模型输运系数计算。针对目前存在的压强计算结果不稳定的问题,提出了压强计算结果的影响因素,并从零剪切粘度模拟结果出发验证计算控制公式的可行性,为纳米级周期性边界条件下三维流体模型的压强及粘度计算提供了依据。
  • 陈茜,骆亚生,程大伟
    . 2011, (8):  104-107. 
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    依据土的结构性观点,提出了一个能够反映黄土增湿特性的结构性定量化参数—结构性增湿系数。并利用侧限压缩试验对甘肃省兰州市、陕西省杨凌区2个采样地黄土进行不同含水率和不同压力条件下黄土增湿特性的研究。结果表明:压力和含水率对黄土的结构性参数具有显著影响;相同压力条件下,含水率越大,结构性增湿系数越大,且二者之间呈现非线性的关系;相同含水率条件下,黄土的结构性增湿系数总趋势上随压力的增大而增大;结构性增湿系数在受水和荷载作用下变化规律明显,能够较好地反映黄土的结构特性与增湿变形特性。
  • 资源与环境工程
  • 许念,龚文琪,梅光军,王灿
    . 2011, (8):  108-112. 
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    采用从汽车修理厂土壤中采集的菌种,借鉴国内外对多环芳烃化合物降解菌的驯化和筛选的方法,在自然条件下驯化、分离、筛选出能降解H205的菌株。研究各单因素对此优势降解菌的生物降解特性的影响,找出此优势降解菌的最佳降解条件。结果表明,从汽车修理厂土壤驯化而来的H205降解菌是革兰氏阴性菌,经16SrRNA鉴定为克雷伯氏菌属;该菌降解H205的最佳条件为:pH 6~7,温度30 ℃,摇床转速150 r/min,细菌接种量10%;底物浓度100 mg/L;外加碳源葡萄糖、蔗糖、乙酸钠都对H205的降解有抑制作用;外加氮源酵母膏、蛋白胨对H205的降解有促进作用。
  • 王勇,王洪江,吴爱祥
    . 2011, (8):  113-117. 
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    深锥浓密机是膏体处置技术的关键设备,高径比是影响底流浓度的重要因素,有必要探讨高径比与底流浓度之间的关系。以集料物理特性参数平均取值所需深锥浓密机高径比为基准,建立一种基于高径比的深锥浓密机底流浓度数学模型。该模型的核心是对修正系数A的取值,为了便于理论求解修正系数A,构建了一个理论压缩模型,借助理论压缩模型,计算修正系数A的理论值为5.43%;采用深锥模型实验求得系数A的值为5.14%,与理论计算值高度吻合。选取两台具有代表性的深锥浓密机参数对模型进行检验,结果表明,该模型对深锥膏体浓密机底流浓度预测较为可靠。
  • 陈樑,章江洪,张世玲,谢磊磊
    . 2011, (8):  118-122. 
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    在磷改性双功能催化剂(C301/P-γ-Al2O3)和溶剂液体石蜡形成的浆态床反应器中研究了合成气一步法制二甲醚的催化反应影响因素和工艺条件。结果表明:反应温度、压力、空速及合成气中的CO2含量对合成二甲醚反应均有较大影响,在液体石蜡150 mL、催化剂用量为溶剂质量的7.3%、氢碳比=2、T=270 ℃、P=4.3 MPa、空速为600 mL/(h·gcat)时,CO的单程转化率可以达到93%以上,二甲醚选择性大于60%;原料气中少量CO2的存在可以提高二甲醚收率。
  • 机电工程
  • 朱芳,李刚炎
    . 2011, (8):  123-128. 
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    复杂产品加工的高精度导致了其加工过程的多工序性。当复杂产品在多个工序间进行加工时,其加工误差会在工件上传递并累加。由于其高精度要求,导致引起几何加工误差的过程参数较之一般的多工序加工过程来说更多,误差产生的形式更多样,为了对复杂产品加工误差传递过程进行描述,采用机器人运动学中的微分运动矢量来描述工件和夹具,采用齐次坐标变换来得到其在不同工序间的位置关系。在此基础上,建立了复杂产品加工过程误差传递的物理模型,详细论述了该模型的建立过程,并对所建模型的有效性进行了验证。该模型为复杂产品质量控制与改进研究中的故障诊断、误差源识别、传感器安放位置优化、误差仿真和加工参数及夹具优化设计等提供了理论基础。
  • 肖鹏,杨前禄,吴飞,陈幼平
    . 2011, (8):  129-132. 
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    采用遗传算法搜索单步周期和单步步长组成的参数空间获得最优的参数组合,以实现双足机器人稳定和低耗行走。首先是通过基于倒立摆理论规划机器人的各关节位置曲线,来驱动CATIA和ADAMS软件建立机器人三维模型,进而建立稳定性和能效性函数,然后通过均值自适应法实现权重分配来实现两个目标函数的综合,并采用一种新的适应度定义形式设计适应度函数,最后应用遗传算法获得最优解,仿真结果表明,稳定性和能耗性能有了明显的改善。
  • 舒敏飞,何清华,赵宏强,朱俊霖,肖华
    . 2011, (8):  133-137. 
    摘要 ( )    PDF ( )     
    提出了基于液压油液受压缩建立液压凿岩机工作压力的理论,在此基础上建立数学模型,并以Atlas cop1238LE液压凿岩机为研究对象,耦合了蓄能器,建立Amesim仿真平台,对其进行仿真和分析,验证了上述理论的合理性,同时揭示了冲击性能、工作压力与输入流量、活塞质量、活塞油压作用面积、蓄能器充气压力之间的关系,对液压凿岩机的设计具有指导意义。
  • 李响,李刚炎,游敏,陈方玉
    . 2011, (8):  138-141. 
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    由于其轻量化的特点,复合材料夹层结构在航天、汽车和城市基础设施等方面得到了广泛的应用。针对夹层结构受到多载荷约束情况进行分析,运用拉格朗日乘数法对多载荷约束夹层结构进行轻量化设计;以电动汽车底盘甲板结构为对象,运用多载荷约束夹层结构轻量化设计方法对其进行轻量化研究。结果表明,在保证车辆稳定性的前提下,轻量化设计效果良好。
  • 唐爱红,卢俊,周新民,陈跃鹏,姜德生
    . 2011, (8):  142-146. 
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    以一个简化的环形配电网模型为对象,分析了造成环形配电网中线路损耗的主要原因;根据功率在环形网络中与阻抗成反比的自然分布规律,利用求极值的原理推导出了要使线路损耗最小的环形电网功率分布;借助统一潮流控制器的功率控制功能,设计了基于注入电压控制的统一潮流控制器串联侧的控制系统,使串联侧注入系统的电压与被控制线路电流所产生的功率与被控线路的功率方向一致,其大小与环形电网内的循环功率相等,从而消除环形电网内的循环功率,使环形配电网的线路损耗最小。通过对由两条电阻与电感比例不等的馈线而末端通过联络开关相连而形成的环形配电网的仿真实验验证了所设计的统一潮流控制器能有效减小线路损耗的功能。
  • 信息与计算机工程
  • 熊衍建,林伟,吴晗平,
    . 2011, (8):  147-150. 
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    在阐述紫外光通信系统优势的基础上,提出了紫外光通信接收机光学系统要求。通过光学系统结构选型分析,确定采用离轴三反的结构形式。具体设计了一个口径为200 mm的紫外光通信接收用光学系统,该系统焦距为1 000 mm,其中主镜、次镜均采用非球面。用Zemax软件进一步优化后,结果表明该系统在240~280 nm工作波段范围内,50线对/mm处的MTF均达到0.4以上,满足实际工作要求。
  • 宋树祥, 解鸿国
    . 2011, (8):  151-156. 
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    针对目前基于CCⅡ的高阶全通滤波器设计中存在的电阻过多和电路整体灵敏度高的缺点,提出了一种基于CCⅡ的整体无源灵敏度之和接近0的任意偶数阶全通电流模式滤波器设计新方法。用该方法设计的全通滤波电路仅由n+1个有源器件、2n+2个接地无源元件组成,具有和最佳灵敏度特性的无源LC阶梯滤波器相同的整体灵敏度。4阶全通滤波器的Spectre仿真结果验证了提出的全通滤波电路整体灵敏度之和接近0的特性。