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关键词： 传感器   光敏电阻   偏振片   自动调光  

摘要： 以理论联系实际和深度应用高中物理知识为目的,运用高中物理教材中的传感器知识,使用偏振片、光敏电阻、电压比较电路设计并制作了自动调光窗系统,该实验可以帮助学生进一步掌握传感器的应用原理以及自动控制系统中的闭环控制原理.

关键词： 极小模原理   张量的trace-free分解   极小超曲面   Clifford环  

摘要： 研究了四阶全对称张量的极小模张量,得到了其极小模张量和极小模的完整分类表达式,并证明了其极小模张量与trace-free分解的等价关系.进一步,利用极小模的非负性证明了在单位球∑^(n+1)中任意的一个极小超曲面上M^(n)上,|▽^(2)h|^(2)≥3/2[S×trh^(4)+n×S-(trh^(3))^(2)-2×S^(2)]+3S(S-n)^(2)/2(n+4),并发现其等号成立时M^(n)包含了∑^(n+1)中所有圆心是球心的大圆及其部分和Clifford环∑^(k)(√k/n)×∑^(n-k)(√n-k/n).

关键词： 光纤光栅传感器   深度学习   transformer算法   特征融合   温度测量   应变测量  

摘要： 为实时监控锅炉工作的健康状态,精准获取锅炉管道的温度和受力情况,提出基于深度学习的光纤光栅锅炉状态监测技术。设计了一种双光纤光栅级联封装的传感器结构及其固定方法,用以提高传感器的测量性能。构建特征融合并行transformer回归预测模型对传感器的温度和应变信号进行处理,实现了对传感单元温度和应变的准确识别。实验结果表明,传感器中的两光栅对温度的灵敏度为12.31 pm/℃和11.63 pm/℃,对应变的灵敏度为1.2 pm/με和0,消除温度对应变测量的影响,具有温度补偿作用。通过引入深度学习算法,解决了高温环境下光纤光栅对温度和应变混合敏感存在高阶混合项而难以求解的难题,模型的决定系数大于0.9、平均绝对误差和均方误差分别为0.23和0.31,有效地提高了传感器对温度和应力的识别精度。综上所述,该技术实现了高温环境下温度和应变的准确测量,弥补了传统测量方式高温失效、单点测量等不足,为锅炉工作健康状态的实时监控提供了有效的解决方案。

关键词： 光纤光栅   应变探测   矿井安全监测  

摘要： 矿井井下空间封闭且有限,不便于安装复杂和带电的监测设备。光纤光栅应变探测具有灵敏度高,现场无源等技术优势,并且应变传感光缆布设灵活、安装简单,非常符合矿井场景的应变监测需求。本文从测量原理、系统布设、灵敏度验证、数据分析等方面,对光纤光栅应变探测技术在矿井安全监测中的应用进行论述。经过设计实验和现场模拟测试验证,光纤光栅应变传感系统能够对矿井井壁结构的应变异常变化位置进行及时有效的定位和报警,其技术参数能够良好地满足矿井应变监测需求。

关键词： 极端天气   高温场景   炎热指数   短期负荷预测   张量低秩补全   长短时记忆(LSTM)网络   粗糙集理论(RST)  

摘要： 高效准确的短期电力负荷预测对提升新型电力系统经济运行十分重要。针对极端天气场景下负荷预测数据量较少、随机性较强的特点,提出一种基于张量低秩补全算法的短期负荷预测模型,并选取极端高温场景展开研究。首先,给出极端天气定义,并基于改进型炎热指数和气温两项指标进行数据筛选;其次,提出一种基于张量的负荷数据补全模型,补全缺失数据;然后,通过Pearson相关性分析筛选输入特征量,构建基于长短时记忆(long short term memory, LSTM)网络和粗糙集理论(rough set theory, RST)的LSTM-RST短期负荷预测模型;最后,以苏州某地实际负荷数据设置算例进行验证,仿真结果表明,所提短期负荷预测方法具有较高的准确性。

关键词： 波动方程   非线性边界条件   干扰估计器   输出反馈稳定  

摘要： 无穷维系统的输出反馈控制是控制理论中重要的研究课题,相对于线性边界输入而言,非线性边界条件更多应用于实际的数学模型中,容易引起各种不同的动力学行为,如混沌声振动、倍周期分岔、方波等.本文研究了左端具有非线性位移边界条件,右端带有总扰动输入的一维波动方程的输出反馈镇定问题.首先,利用算子半群理论证明了开环系统的适定性;其次,由于内部非线性项和外部扰动的存在,通过构造无穷维扰动估计器,证明了该估计器能够实时在线估计总扰动;紧接着,借助于原系统的量测输出信号设计状态观测器,构造输出反馈控制器并得到了闭环系统;最后,证明了该闭环系统的适定性和渐近稳定性.

关键词： 光栅   全息光栅   曝光系统   光束扫描   光场均匀性   条纹漂移锁定  

摘要： 提出一种新型的光束扫描匀光方法。扫描干涉光刻后基板处的整体光场强度可以实现均匀分布,进而光栅基板处的曝光剂量就可以实现宏观上的均匀分布。对扫描匀光方法的扫描参数进行数值分析,并开展相关实验。扫描匀光的实验结果表明,当步进距离与光斑半径之比小于等于1.2时,经过光束扫描叠加后,基板处的光场均匀性优于99.00%,相较传统高斯截光的方式,均匀性至少提高5%;引入参考光进行条纹漂移锁定控制后,在?200 mm的扫描过程中,光束的相位变化小于±0.015个干涉条纹周期,实现了光束扫描过程中条纹“静止”在基板位置处的效果。

关键词： Algodoo   全反射教学   高中物理  

摘要： 文章首先简单介绍Algodoo及其研究现状;其次探讨其对设备配置要求不高、实验条件及元件参数可调、适合学生自主探究等应用优势,并通过教学案例展示学生在全反射产生条件、临界角与折射率的关系等方面的学习与自主探究过程,强调Algodoo在提高教学效率、培养学生核心素养方面的积极作用;最后对Algodoo在高中物理教学中的应用进行了小结。

关键词： 矢量分析   张量分析   图形表示   教学法  

摘要： 掌握矢量分析和张量分析基本知识是学习和研究连续介质力学的基础。本文介绍矢量分析和张量分析的图形表示法,包括矢量的点积、叉积、混合积、一阶微分、二阶微分以及二阶张量的迹、简单缩并、双缩并、散度等。根据图形表示法能快速证明常用矢量、张量等式,比数学推导法更直观、简洁、高效。图形表示法的引入以及与数学推导法的结合有助于深化学生对矢量分析和张量分析的理解,提升连续介质力学课堂教学的趣味性。

关键词： 光栅传感器   煤矿巷道   监测系统   应力分布   矿压规律  

摘要： 巷道矿压监测是保障煤矿安全高效开采的重要手段之一,然而传统监测方式存在缺乏系统性、精度低、可靠性差、难以组网等弊端。以光栅传感器为监测手段,系统性设计并开发了包含顶板离层、锚杆轴力、围岩应力及锚杆载荷监测为一体的巷道矿压光栅监测系统,以解决当前监测手段的不足。首先,以内蒙古某矿81303回风巷为研究对象,通过数值模拟明晰了其两帮煤柱的应力分布规律,从而确定了该巷道的最佳测点布设方案。其次,搭建了巷道矿压光栅监测系统的整体架构,并开展了系统硬件配置和监测软件的设计研究,实现了对巷道矿压的实时在线监测与数据处理。此外,工业性应用测试表明该系统获得的矿压规律与传统手段基本一致,监测参量的相对误差最高为1.16%,验证了巷道矿压光栅监测系统的有效性与适应性。