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关键词： 齿轮箱   故障诊断   同步压缩小波包变换   特征提取   模式识别  

摘要： 齿轮箱作为重要的机械传动部件,其健康状态直接影响整个机械设备的工作性能与安全。实际工况下,齿轮箱常处于高温、重载的工作环境下,使得齿轮、轴承等零件容易发生故障,导致经济损失甚至安全事故。因此,开展齿轮箱故障诊断研究,对于保障机械系统安全经济运行具有重要意义。本文以齿轮箱为研究对象,以同步压缩小波包变换(Synchrosqueezed Wave Packet Transforms,SSWPT)方法为手段,围绕齿轮、轴承等齿轮箱关键零部件的特征提取及模式识别问题展开研究,主要内容如下:(1)针对频谱分析难以识别齿轮啮合调制边频带问题,研究了一种基于同步压缩小波包变换边际谱的解调分析方法。利用SSWPT边际谱识别富含齿轮故障信息的啮合调制频带,提高齿轮故障振动信号的解调分析精度。仿真及案例分析表明:该方法能够准确辨识齿轮啮合调制边频带,齿轮故障解调分析效果优于直接包络谱和快速谱峭度方法。(2)针对强噪声干扰下轴承早期微弱故障特征难以提取问题,研究了一种基于自适应同步压缩小波包变换和字典学习的滚动轴承微弱故障特征提取方法。一方面利用顺序统计滤波器自动确定同步压缩小波包的信号重构边界,实现轴承微弱故障特征信号的自适应分离;另一方面采用字典学习算法对重构分量进行降噪分析,实现轴承微弱故障特征增强。仿真及案例分析表明:该方法能有效检测滚动轴承早期微弱故障特征,其效果明显优于包络谱。(3)针对单一特征故障诊断方法存在精度低、稳定性较差等问题,研究了一种基于SSWPT特征融合与集成深度核极限学习机的滚动轴承故障模式识别方法。利用SSWPT特征融合获取特征信息更为丰富的故障特征向量;构建基于不同内核的集成深度核极限学习机以提高故障模式识别精度和泛化能力。通过轴承故障模式识别案例证明了该方法的有效性和先进性。

关键词： 量子计算机   量子力学  

ISBN: (纸本)9787121426872

摘要： 本书介绍了量子计算和量子信息领域的主要思想和技术。该领域的快速发展及其跨学科的性质使得新来者很难全面地了解该领域最重要的技术和结果。本书共分为3个部分。第1部分概述了量子计算和量子信息领域的主要思想和结果，并介绍了计算机科学、数学和物理学的背景材料，这些材料是深入理解量子计算和量子信息所必需的。第2部分详细描述了量子计算。第3部分是关于量子信息的：什么是量子信息，如何使用量子态表示和交流信息，以及如何描述和处理量子信息和经典信息的破坏。

关键词： 自旋交叉   协同效应   非共价相互作用   抗衡离子   取代基效应  

摘要： 自旋交叉(SCO)功能分子材料目前在分子开关、信息存储等领域有着巨大的应用前景,但其在实现从基础研究到实际应用的过程中,依然充斥着困难与荆棘。自旋交叉的类型有很多,但只有突变且其转变温度接近室温并具有较宽热滞回线的类型,才能满足日常信息存储的需求,所以目前很多对自旋交叉的探究均聚焦于此。非共价相互作用作为一种调控策略常被应用于自旋交叉领域,但合成具有可控非共价相互作用的二价铁自旋交叉配合物仍存在着许多挑战。除此之外,在固有体系中引入新的取代基,尤其是可以与SCO耦合的具有其他功能的取代基,在自旋交叉领域也备受关注,但受限于合成方法,该领域还在不断探索中。因此,本论文从抗衡离子、取代基效应出发,围绕双四氮唑配体构筑一系列具有FeⅡN6八面体配位几何的单核配合物,并对其自旋交叉行为进行了系统的研究。全文将从以下四部分内容进行阐述:1.绪论部分,介绍了自旋交叉的概述及分类、自旋交叉的调控,综述了四氮唑类有机配体在自旋交叉领域的研究进展及其发展现状。基于以上文献调研,提出了本论文的选题依据与研究意义。2.第二部分介绍了基于吡啶双四氮唑配体,选择7种不同的胺作为抗衡阳离子,合成并表征了一系列无溶剂FeⅡ配合物(A1)2[FeL12],(H2L1=吡啶-2,6-双四氮唑,A1=(Me)4N+1;Et2NH2+2;iPr2NH2+3;iPrNH3+4;(Me)3NH+5;iPr2MeNH+6;iPr2EtNH+7)。单晶结构分析表明,配合物1-7均具有三维超分子结构,但自旋交叉中心具有不同的堆积模式:1为三维框架,2-4为一维链,5-7为二维层状。配合物1-4的自旋态可基于不同温度下的单晶数据进行确定。变温磁化率测试表明:配合物1在350 K以下处于低自旋(LS)态、配合物4在2-400 K的温度范围内处于高自旋(HS)态,而在配合物2和3中观察到了转变温度接近室温的自旋交叉行为。比较有意思的是配合物3中自旋交叉中心之间具有较强的协同性,其表现出了转变温度在室温附近(9℃)且具有8 K热滞回线宽度的突变型自旋交叉。本章的研究揭示了不同有机胺阳离子引起的分子间不同堆积在调节SCO行为中的重要性,并为设计具有转变温度接近室温的SCO配合物提供了新的思路。3.在第二部分的基础上,研究了不同取代基对自旋交叉配合物的调控。通过多步的有机合成反应得到5种具有不同取代基的双四氮唑吡啶类配体,碱性条件下脱质子与FeⅡ组装得到6个配合物(A2)2[FeL2-62]。之后对它们进行了核磁、质谱、单晶、紫外等测试手段的表征与分析。变温荧光与磁性测试表明配合物13中具有自旋交叉与荧光的协同性。4.最后,基于上述研究内容对本论文的研究工作进行了总结,并对自旋交叉材料下一步的发展方向进行了展望。

关键词： 密度泛函理论   微观反应动力学   遍历历史求和表象   甲醇   铜基催化剂  

摘要： 甲醇在工业中的应用非常广泛,铜基催化剂催化甲醇分解是低成本利用甲醇的方案之一。本文选择了表面铜原子配位数分别为9和7的密堆积Cu（111）表面和较开放的Cu（110）表面,利用平板超胞模型、周期性密度泛函理论和微观反应动力学原理,结合遍历历史求和表象方法,对Cu（111）和Cu（110）表面催化甲醇脱氢分解涉及到的基元反应进行热力学和动力学研究。 首先,本文研究了反应网络中的9个反应中间体在Cu（111）和Cu（110）表面的吸附性质,确定了两表面上吸附活性点位,然后对9个反应中间体的吸附位置、键长键角等几何参数、吸附焓进行了对比分析,发现H3COH、H2CO分子在两个表面均为弱吸附,比较容易发生脱吸附反应。且物种在两表面吸附后,对分子内部键长影响很小。 接着对14个基元反应的热力学性质进行了详细的理论计算。发现催化剂不同表面对反应的促进作用有明显不同,Cu（111）表面对分解反应ES2、ES3、ES5、ES6、ES8、ES9、ES10、ES11的催化作用强于Cu（110）表面,而对于反应ES4、ES12、ES14则相反。 最后,本文探究了10个脱氢反应以及氢气合成反应的反应场景,以上反应基本符合过渡态变化规律;绘制甲醇脱氢分解在两表面的势焓图,两表面甲醇完全脱氢分解的最低能量通道比较类似;计算出反应达平衡时各物种浓度、关键产物理论周转频率和选择性等动力学数值,发现表面均倾向于生成H2CO,99%以上的甲醇都分解为H2CO然后从表面解吸附,与实验室观察到的结果一致;计算出反映网络中四个关键分支点的稳态分支比,最终得出甲醇脱氢分解的各条通道的发生概率,与热力学和动力学数值均有较好的吻合。

关键词： 载波包络相位   高阶阈上电离   少周期激光脉冲   强场物理  

摘要： 随着超快激光技术的快速发展,人们可以利用仅包含几个光学振荡周期的激光脉冲来研究光与物质相互作用,在亚光学周期尺度内认识物质内电子运动规律。对少周期激光脉冲而言,激光电场的波形依赖于载波包络相位(carrier envelope phase,CEP)。通过控制CEP,人们可以调控少周期激光脉冲的电场,进而实现对超快电子动力学的操控。实际上,CEP效应已被证实在众多物理过程中发挥着重要的作用,如阿秒脉冲的产生、原子的电离、分子和团簇的解离、太赫兹波的辐射等。精确测量CEP这一重要的激光参数已成为当前的热点话题。近年来人们提出了基于立体阈上电离测量CEP的方案,并取得了巨大的成功,但该方法所涉及的少周期激光与原子相互作用实验现象仍未能被完全理解,限制了少周期激光脉冲CEP测量精度的进一步提高。为此,我们利用自主搭建的立体阈上电离光电子能谱仪结合少周期飞秒激光系统,系统深入地研究了原子在少周期激光场下高阶阈上电离的CEP效应,进而提出并实现了一种基于高阶阈上电离高精度测量少周期激光脉冲CEP的改进方案。本文主要内容如下:(1)搭建了一套立体阈上电离光电子能谱仪,并利用该装置实现了测量少周期激光脉冲CEP的技术。该装置主要包括三个部分,即真空系统、信号探测系统和数据采集分析系统。文中分别对各个部分的搭建过程和工作原理进行了阐述。完成后的立体阈上电离光电子能谱仪可以长时间稳定测量少周期激光脉冲的 CEP。(2)研究了原子在少周期激光场下高阶阈上电离的CEP效应,并发现氙原子光电子产量的不对称度随光电子能量的依赖关系中呈现出新奇的梯形结构和峰值结构。利用立体阈上电离光电子能谱仪,我们实验研究了氙原子光电子产量的不对称度相对于光电子能量的依赖关系。在高能区,我们首次发现实验结果中呈现出梯形结构和峰值结构。利用数值求解含时薛定谔方程和强场近似的方法,我们再现了实验观测到的结构。经过细致分析,我们发现梯形结构是来自于长轨道和短轨道之间的干涉,而峰值结构则与奇数次和偶数次返回轨道对应的光电子能谱独特结构密切相关。(3)提出了一种基于高阶阈上电离测量少周期激光脉冲CEP的改进方案,并使用该方案测量了 5 fs少周期激光脉冲CEP,其精度在整个2π范围内可达57 mrad。基于对氙原子在少周期激光场下高阶阈上电离中CEP效应的深刻理解,我们提出了一种利用立体阈上电离光电子能谱仪精确测量少周期激光每个单脉冲CEP的改进方案。在传统的立体阈上电离能谱仪测量CEP的方法中,人们仅利用两个较小能量区间的实验数据来获得二维不对称参数分布图(PAP),进而提取CEP。由于该过程会舍弃相当数量包含CEP信息的数据,所以其CEP测量的精度还有较大提高的空间。与该方法不同的是,我们的方法可以有效利用绝大部分实验数据,从而提高了 CEP的测量精度。

关键词： 不对称度   极化度   自旋   分布函数和碎裂函数   横向动量依赖   演化  

摘要： 研究强子自旋结构以及量子色动力学(QCD)非微扰区域的动力学是当前QCD自旋物理的重要课题。进行此类研究的重要途径是定量考察高能散射过程中与自旋相关的物理可观测量,其中用到的重要理论工具是因子化定理。在因子化定理中,散射截面可以因子化为短距离的硬过程与长距离的软过程,前者可用微扰QCD计算得到,后者借助实验测量确定的唯像函数来表示。本文采用的唯像函数是部分子分布函数和碎裂函数。本篇学位论文在横动量依赖(TMD)因子化定理中包含TMD演化效应,由以上唯像函数出发探讨这些物理可观测量的来源,以及它们蕴含的强子自旋结构和夸克横动量结构,主要做了以下几个方面的工作:1.利用TMD因子化定理,我们在π介子入射的Drell-Yan过程中,研究了 sin(2φ-φS)方位角依赖的单横向自旋不对称度。该不对称度的主要贡献来自于Boer-Mulders部分子分布函数h1⊥和横向性部分子分布函数h1的卷积,因此可以将h1作为“自旋探针”对包含非极化核子中的横向极化夸克分布信息的Boer-Mulders部分子分布函数h1⊥进行探测。利用已有的h1⊥模型计算结果和h1参数化结果,以及考虑相应的演化效应,在COMPASS运动学范围下数值计算sin(2φ-φs)方位角不对称度。在计算中,作为输入量非微扰TMD演化公式和π介子部分子分布函数,我们分别提供了两种不同的参数化结果和两种不同的光锥模型计算结果进行对比。我们发现,不同的π介子部分子分布函数对该不对称度的影响比较大,而不同的非微扰TMD演化公式只影响了q⊥-不对称度的形状。研究还表明,我们计算得到的xp、xπ、xF和q⊥依赖的不对称度是可观测的,并且在符号和数量级上与目前COMPASS实验组测量结果一致。因此,在TMD因子化框架下,利用横向极化的π-p数据,我们可以获取π介子的部分子分布函数的信息以及其相应的非微扰TMD演化公式的信息。2.利用TMD因子化定理,我们在e+e-→Λ↑π±X和e+e-→Λ↑K±X湮灭过程中,研究了 Λ超子的横向极化度。该横向极化度的主要贡献来自于Λ超子的横向极化碎裂函数(PFF)D1T⊥和π介子或K介子的非极化碎裂函数的卷积。我们采用D1T⊥旁观双夸克模型的计算结果,以及考虑相应的演化效应,在Belle运动学范围下数值计算Λ超子的横向极化度。对于D1T⊥的非微扰TMD演化公式,我们采用两种不同的参数化结果作为输入。研究结果表明,Λπ+和Λπ-产生过程的计算结果与目前Belle实验组的测量值在符号和形状上是一致的,但是Λπ-和ΛK±产生过程的计算值与Belle数据严重不一致。进一步将模型计算得到的PFF与可用的参数化结果对照发现,模型计算得到的D1T⊥Λ/u应该为正值,D1T⊥Λ/d应该为负值且海夸克贡献较大。这些模型结果应该具备的特点与我们的模型输入不一致,所以在未来的模型计算中,我们需要考虑SU(6)对称性破缺以及考虑海夸克的贡献。另外,未来的计算中考虑加入Y项的贡献,从而改变在大动量区域极化度的大小。3.利用TMD因子化定理,我们在横向极化Λ超子产生的半单举深度非弹性散射过程中,研究了sin(φΛ-φS)方位角依赖的单自旋不对称度。该不对称度的主要贡献来自于Λ超子PFFD1T⊥和质子靶非极化部分子分布函数f1的卷积。利用已有的D1T⊥旁观双夸克模型的计算结果(Set Ⅰ)和D1T⊥参数化结果(set Ⅱ)作为不同输入,以及考虑相应的演化效应,对未来电子-离子对撞机(EIC)中的sin(φΛ-φS)单自旋不对称度进行预言。对于输入量D1T⊥的非微扰TMD演化公式,我们采用两种不同的参数化结果进行对比。研究发现,D1T⊥碎裂函数的不同输入导致了该不对称度具有不同的符号。我们详细讨论了计算中用到的假设和近似可能会对EIC中的计算结果带来大的不确定范围,并讨论了 SetI的计算未来需要改进的地方。未来EIC实验组关于sin(φΛ-φS)高精度的测量值可以对PFFD1T⊥提供重要的交叉验证,并对该函数做出更严格的限制。

关键词： 自旋电子学   自旋极化   拓扑绝缘体   拓扑半金属  

摘要： 近年来,拓扑材料成为凝聚态物理领域的研究热点。这类材料的拓扑结构具有许多独特的性质,例如,拓扑半金属CdAs具有很高的电子迁移率;拓扑绝缘体Bi Sb Te Se的表面态具有自旋动量锁定的特点。实验研究表明,利用拓扑绝缘体和拓扑半金属这些特有的性质,可以实现很多独特的自旋电子学应用,为开发新一代自旋电子器件提供了新的思路和平台。本篇论文的第一项工作是对基于Bi Sb Te Se的自旋电子器件进行了室温下的电输运测量,我们在室温下观察到了清晰的自旋极化信号。以往的实验结果大多是在低温下获得,而且尚不清楚自旋极化信号的来源。通过对实验数据的分析和探究,我们认为,本实验中所观察到的室温下的自旋极化信号源自Rashba态。第二项工作是对多晶CdAs薄膜的Hall bar器件进行表征和低温输运测量,探索该薄膜在低温下的电子输运性质。拓扑绝缘体和狄拉克半金属等拓扑材料均具有拓扑保护的表面态,其中拓扑绝缘体具有无耗散的金属表面态,狄拉克半金属具有奇异的费米弧表面态,这种非平庸的表面态结构引起了各种新奇的输运现象。

关键词： 康德   时空表象   直观   惟一性   无限性   Kant   the representation of space and time   intuition   single   infinite  

摘要： 康德认为时空表象是先验感性的纯粹形式，他对时空表象直观性质的论证可以分为惟一性和无限性两个论证，从反面证明了时空表象为什么不是概念，从正面证明了时空表象为什么是直观。由于康德文本当中所存在的字面矛盾，导致康德的论证在当代遭受着国内外学者的众多批评，与此同时权威的康德研究者也为康德的论证进行了辩解和回护。本文结合前批判时期的文本以及康德与友人的书信，同时注意到康德哲学中对先验语言和经验语言的区分，重新审视康德的论证，对国内外的质疑做出了回应并且指出国内外学者所做出的解读乃至辩护虽然非常有力但依然存在问题，认为康德的时空表象的直观性质在康德哲学内部是可以得到澄清的，也是逻辑自洽的。

关键词： 想象   想象力   表象   不确定性   想象的辩证法  

摘要： 尽管想象并非一个被广泛使用和讨论的社会学概念，但是在社会学思想中并不缺乏隐含的想象研究。通过对这些研究中的代表性案例的分析与反思，我们发展出一种想象概念的形式化模型。想象是一种有意或无意地制造社会表象的创造性的过程及其结果，它与社会历史现实之间有一种辩证的关系。其存在的根源是社会经验世界的不明晰和不确定的特征，它既可能包含着错觉与暴力，也可能体现了理想化的道德期望，而它自身的不确定性则意味着一种创造性的可能。