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结合盲信号分离算法的局部放电TDOA/DOA混合定位方法
张泽宇, 汤晓君, 李晓杉, 刘崇智, 周佳泓
doi: 10.7498/aps.74.20250317
摘要 +
针对电力设备局部放电(PD)超声波检测中存在的时间-空域特征解耦、硬件成本高及计算量大的技术瓶颈, 提出基于核主成分分析(KPCA)伪白化的改进型非圆FastICA (mnc-FastICA)提取TDOA/DOA参数的混合定位方法. 该方法通过时间-空域特征联合提取与智能优化机制, 实现了小规模传感器阵列下的高精度定位. 本文首先构建KPCA伪白化预处理框架, 利用多项式核函数映射信号非线性升维再降维, 在保留TDOA与DOA特征关联性的同时抑制环境噪声; 其次通过mnc-FastICA算法盲分离超声信号后, 联合广义互相关法GCC与阵列流型解析技术同步提取TDOA/DOA参数; 最后建立融合双参数的最大似然估计模型, 并引入非洲秃鹫优化算法实现全局最优解快速收敛. 实验表明, 在仅配置2个正交阵列(共8个传感器)的小规模硬件架构下, 本方法TDOA估计误差降至2.34%, DOA估计精度优于2°, 定位误差达1.54 cm. 该方法有效解决了PD检测中时间-空域特征联合、硬件成本与定位精度的矛盾, 为电力设备状态监测提供新方案 .
激光辐照含铜软木制备LIG/CuO复合材料及场发射性能
马立安, 黄旭, 陈松, 魏朝晖, 孙磊, 叶晓云
摘要 +
三维(3D)石墨烯材料具有优异的电子发射性能与机械稳定性, 在高电流密度场发射器件领域展现出显著优势. 本文通过飞秒激光一步法原位制备氧化铜修饰三维石墨烯复合材料(LIG/CuO), 实现了软木碳化与铜氧化的同步调控. 利用铜盐浸润与抗坏血酸还原构建浅层富铜前驱体, 经激光辐照同步诱导纤维素碳化为少层石墨烯和Cu向CuO转变, 形成CuO纳米颗粒(30—80 nm)包覆的微晶石墨烯三维纤维网络. 该结构展现出卓越场发射性能, 制备的纯LIG阈值电场值为~2.12 V/μm, 场增强因子~8223; 优化的CuO 负载量后, LIG/CuO-5阈值电场值减至1.57 V/μm, 场增强因子达~8823, 并在2.89 V/μm下实现了22.71 mA/cm²超高电流密度的电子发射. 密度泛函理论(DFT)计算揭示异质结界面电子从CuO向石墨烯转移, 使石墨烯功函数从4.833 eV降至4.677 eV, 同时CuO表面能带弯曲协同降低隧穿势垒. 此外, CuO纳米颗粒的局域电场增强效应与优化分布密度协同使有效发射点密度提升.
非晶合金高温流变行为与动力学弛豫耦合机理
梁淑一, 张浪渟, 朱航辰, 邢光辉, 乔吉超
摘要 +
非晶合金高温流变行为是理解其结构演化与动力学行为的重要窗口, 阐明其动力学弛豫行为与流变行为的内秉性关联是理解非晶固体变形行为的重要研究内容之一. 本文基于动态力学分析仪从激活体积和缺陷演化动力学角度系统探究了三种La基非晶合金的高温流变行为与动力学弛豫特征的耦合机理. 在自由体积理论框架下通过应变率跳跃实验结合, 揭示了非晶合金的流变应力随温度和应变率变化的双曲正弦依赖关系, 建立了高温流变激活能与α弛豫过程的关联. 参考应变率与温度正相关, 反映非晶合金结构非均匀性对原子扩散速率的调控. 此外, β弛豫激活能与高温流变平均激活能呈相反趋势, 为β弛豫作为α弛豫前驱过程提供理论依据. 缺陷湮灭与生成速率的动态竞争主导了非晶合金的高温流变行为, 以动力学参量定量描述了非晶合金热力耦合变形特征. 研究结果为非晶合金高温变形机制的微观解释提供了实验数据与理论指导, 有利于优化其高温加工与成型工艺.
大语言模型在电池科研全流程应用的测评与无机固态电解质综合数据库构建
吴思远, 李泓
摘要 +
大语言模型的出现极大地推动了科学研究的进步。以ChatGPT为代表的语言模型和DeepSeek R1为代表的推理模型，为科研范式带来了显著变革。尽管这些模型均为通用型，但它们在电池领域，尤其是固态电池的研究中，展现出强大的泛化能力。在本研究中，我们系统性地筛选了2024年及之前重点期刊中的5,309,268篇文章，精准提取了124,021篇电池相关文献。同时，我们全面检索了欧洲专利局与美国专利局2024年及以前的申请与授权专利，共计17,559,750篇，从中筛选出125,716篇电池相关专利。利用这些文献与专利，我们对语言模型的知识储备、实时学习、指令遵从和结构化输出能力进行了大量实验。通过多维度的模型评估与分析，我们发现：当前的大语言模型在信息分类和数据提取等的精度基本达到了研究生水平，语言模型在内容总结和趋势分析方面也展现出强大的能力。同时，我们也发现模型在极少数情况下可能出现数值幻觉问题。而在处理电池领域海量数据时，模型在工程应用方面仍存在优化空间。我们根据模型的特点和以上测试结果，利用模型提取了无机固态电解质材料数据，包括了离子电导率数据5970条、扩散系数数据387条、迁移势垒数据3094条，此外还包括1000多条化学、电化学、力学等数据，涵盖了无机固态电解质所涉及的几乎所有物理、化学、电化学性质，这也意味着大语言模型对科研的应用已经从辅助科研转向主动促进科研发展阶段。