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关键词： 固体高次谐波产生   半导体布洛赫方程   随机相位  

摘要： 高次谐波(High-Order Harmonic Generation, HHG)是强激光与物质相互作用过程中产生的一种重要的非微扰、非线性光学现象.它不仅开辟了产生极紫外光源的新途径,还被用于合成阿秒脉冲,从而开启了阿秒物理学的大门.与气体相比,固体具有更高的原子密度,高次谐波的产生机制也更为复杂.半导体布洛赫方程(Semiconductor Bloch Equations, SBEs)作为研究固体HHG的一种重要理论方法,在揭示固体HHG的物理机制、解释和预测实验现象等方面扮演着重要角色.本文综述了SBEs的理论框架和最新进展.首先总结了布洛赫基组和绝热休斯顿基组下的SBEs,并分析了它们在数值计算中的优势与局限性.针对波函数随机相位问题,探讨了平滑波函数相位的平行输运规范和扭曲的平行输运规范.最后重点介绍了规范不变形式和瓦尼尔规范SBEs.它们不仅完美地解决了随机相位问题,还为分析固体高次谐波的产生提供了新的视角.

关键词： 联邦学习   短期负荷预测   ResNet   BiLSTM   同态加密  

摘要： 【目的】短期电力负荷预测是我国智能电网建设中的重要内容。为保障电力数据隐私安全、提高短期负荷预测精度，提出基于联邦神经网络的短期电力负荷预测模型。【方法】首先部署横向联邦学习框架，在各参与方构建基于ResNet-BiLSTM两阶段混合神经网络的短期电力负荷预测模型，完成基于本地数据的模型训练。然后将同态加密后的本地模型参数上传到云端，基于FedAvg算法完成模型参数的全局聚合和更新，并将更新后的模型参数回传给本地客户端，随后在本地进行解密和更新。【结果】在2016年电工数学建模竞赛短期电力负荷数据集上进行仿真验证，提出的方法有效预测未来一周和一天内短期负荷数据每15分钟值的变化趋势。相比于传统的预测模型，所提模型在保护电力数据隐私安全的同时获得了更高的预测精度和稳定性。【结论】实验结果表明，由于参与了同态加密机制下的横向联邦训练，更新后的本地预测模型学习到了多个参与方的模型特征，实现在保护本地电力数据不被泄露的同时提高预测精度和稳定性。对短期电力负荷更加准确的预测对于电力系统优化运营管理与资源配置具有重大意义。

关键词： 短期负荷预测   核主成分分析   鱼鹰优化算法   门控循环单元   极端梯度提升  

摘要： 为维护电力系统的稳定运行，满足电力系统对于短期电力负荷预测精度的需求，提出一种基于改进CNN-GRU模型的短期电力负荷预测方法。采用核主成分分析法处理多维输入数据，有效提取主要影响因素作为后续预测模型的输入。构建以改进鱼鹰算法优化的卷积神经网络与门控循环单元组合模型进行训练和预测，并引入注意力机制加强重要信息的影响，提升预测模型的预测性能。最后采用贝叶斯理论优化的极端梯度提升模型优化预测误差，并搭建仿真模型，与多个模型进行对比实验，根据所得到的预测效果曲线和各项性能指标验证本文所提方法的有效性。由验证实验得到，提出的改进CNN-GRU模型的训练与测试时的平均绝对百分比误差分别为1.56%和1.99%，由此可以得出所提出的改进预测模型具有更好的预测精度。

关键词： 道路工程   敏感场   动态共面阵列电容成像   沥青混合料隐性病害   移动式共面阵列电容传感器   动态检测  

摘要： 共面阵列电容成像技术通过检测电容变化来获取被测物体介电常数分布，为沥青路面隐性病害的检测和识别提供了一种可靠的无损检测手段。本研究提出了一种敏感场优化策略，用于获取成像精度高、接近真实、分布均匀的敏感场，以精确重构沥青混合料隐性病害分布。首先利用小波变换对多层敏感场进行融合，得到融合敏感场；其次根据测得的动态共面电容分布，采用阈值优化方法提取不同扫描步的特征敏感场，进而得到真实敏感场；最后基于非局部均值滤波对真实敏感场尖锐区域进行平滑处理，获得均匀敏感场。分别基于融合敏感场、特征敏感场和均匀敏感场对沥青混合料的隐性病害进行成像。通过小波变换获取具有清晰轮廓的融合敏感场分布；根据电容贡献度提取的特征敏感场，能够获得反映病害分布状况的真实敏感场；通过非均值滤波获取局部分布均匀的均匀敏感场。结果表明：融合敏感场重构图像显著提高了病害边缘稳定性；特征敏感场重构图像中病害周围伪影基本消除；均匀敏感场重构图像中病害内部分布更均匀。采用不同敏感场优化方法的成像质量提升程度从高到低依次为：特征敏感场>均匀敏感场>融合敏感场。

关键词： 锂离子电池   石墨烯   量子点   溶胶-凝胶法   SnO  

摘要： 在锂离子电池中，商用阳极石墨的利用率已经接近其理论容量的极限(372 mAh·g-1)，一些金属基复合材料因其更高的储锂能力和更稳定的循环性能而受到广泛关注。本文采用改性的胶体聚沉法及随后空气煅烧的工艺制备了SnO2量子点修饰的还原氧化石墨烯(rGO/SnO2)。作为锂离子电池阳极，rGO/SnO2具有优异的储锂性能。在1和2 A·g-1电流密度下，rGO/SnO2-70电极在1000次循环后依然可以分别保留584和378 mAh·g-1的可逆放电比容量。这主要是因为SnO2量子点“壳”不仅可以提供大量的活性位点，缩短Li+脱/嵌过程中的传输路径长度，并可以阻止充放电过程中rGO纳米片的堆叠，从而实现了SnO2较高的利用率；rGO“核”能够实现电子的快速传输，缓冲SnO2的体积变化，从而使rGO/SnO2具有良好的循环稳定性。本研究可以为高倍率、超长循环寿命的复合阳极材料的设计提供参考。

关键词： 常压低温等离子体   羊肚菌栽培基质   细菌多样性   高通量测序  

摘要： 以羊肚菌栽培基质为研究对象，运用常压低温等离子体技术进行杀菌处理。采用高通量测序技术，分析了低温和室温储存及低温等离子体处理后基质中细菌群落组成与多样性变化。处理后，细菌群落多样性、丰富度和均匀度均显著降低，下降幅度最高分别为32%、34%及9%。科水平上，处理后伯克氏菌科相对丰度持续增加。属水平上，处理后优势菌属为水杆菌属。等离子体对链霉菌属（Streptomyces）、黄单胞菌属（Xanthomonas）、苍白杆菌属（Ochrobactrum）、帕拉伯克霍尔德氏菌（Paraburkholderia）等多种致病菌的杀菌率均在99%以上。本研究首次将常压低温等离子体技术应用于羊肚菌基质灭菌方面，可以有效杀灭多种致病菌，在羊肚菌栽培基质的灭菌和保鲜方面具有良好的应用前景。

关键词： 柔性直流输电   双馈风电机组   正序振荡   负序振荡   锁相环   谐波状态空间  

摘要： 为了揭示双馈风电场经柔直送出系统的近工频振荡机理并提出有效的近工频振荡抑制策略，首先，基于谐波状态空间法建立了计及负序控制的双馈风电机组和柔直送端模块化多电平换流器(modular multilevel converter， MMC)的详细阻抗模型，并通过扫频验证了理论阻抗的准确性；然后，使用阻抗分析法揭示了双馈风电场与送端柔直间产生近工频正、负序振荡的机理及关键影响因素，研究结果表明锁相环和电流内环是产生近工频振荡的关键环节。在此基础上，提出了一种风电柔直送出系统近工频振荡抑制方法，该方法在风电机组锁相环中附加阻尼控制环路，实现了近工频正序振荡抑制。最后，搭建时域仿真模型复现了实际工程中发生的近工频振荡，验证了所提振荡抑制方法的有效性。

关键词： 量子化学理论计算   人工甜味剂   气凝胶   吸附机制   生物质高值化  

摘要： 由人工甜味剂作为一种新型污染物引起的食品安全隐患与环境危害，已逐渐成为亟需解决的问题。研究利用聚乙烯亚胺改性大豆蛋白（SPI）层插氧化石墨烯（GO）构筑环境友好型生物质基气凝胶（PSPI-GO），以高效去除水体中典型人工甜味剂——糖精（SAC）。PSPI-GO对SAC的平衡吸附容量为293 mg/g，对应去除率达91.4%。系列表征结合吸附实验结果表明，PSPI-GO具有丰富多孔结构及优异可再生性能。多重量子化学理论计算（ESP、FMO、IGMH和HSA）进一步揭示静电吸引、氢键键合和分子间相互作用主导吸附过程进行。合成大豆蛋白基气凝胶不仅可实现生物质高值化利用还可为高效清除SAC提供新途径。同时，宏观传质机制解析耦联多重量子化学计算可视化吸附机制的研究策略，可为阐明分子间深层次吸附行为提供新视角。

关键词： 固态锂电池   聚合物电解质   原位表征   扫描探针显微镜   电解质降解  

摘要： 聚合物固态锂金属电池具有较高的能量密度和安全性，十分具有发展前景。然而，该电池在高电压体系下的循环稳定性较差，了解高电压体系下电池性能衰减的机理至关重要。本工作使用扫描开尔文探针力显微镜对LiFePO4/LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM）正极与聚离子液体基聚合物电解质的界面电势变化进行原位表征分析。结果表明高电压的NCM正极-电解质界面能级差由-0.1 eV上升到1.0 eV，容易导致电解质优先失去电子而发生界面降解副反应，从而引起正极-电解质界面结构性质变化，增大了界面阻抗，使电池循环性能显著下降。因此，该原位表征技术有助于提升电解质的高电压稳定性，为发展性能优异的高电压聚合物固态锂电池提供指导帮助。

关键词： 骨科病室   动态环境   大气压低温等离子体   空气消毒   自然菌  

摘要： 目的 针对医院骨科病室环境的常态化消毒需求，研制基于低温等离子体技术的空气消毒机，探究其在骨科病室患者住院、家属陪同、医护治疗的动态环境中的空气消毒效果。方法 以西安某三甲医院骨科病室环境为研究对象，采用自制的低温等离子体空气消毒机进行病室空气消毒，利用安德森六级筛孔空气碰撞式微生物采样器对室内空气中微生物浓度进行采样，分析低温等离子体消杀对病室空气中不同种类微生物的影响，揭示该技术对空气中悬浮微生物的消杀机理。结果 利用低温等离子体协同催化剂对病室环境进行间歇式消毒，能够保持室内臭氧浓度低至5ppbv以内，消毒3h后病室空气中自然菌的菌落总数减少至约150CFU/m3，消亡率达92.35%；消杀2h后马赛血杆菌的消亡率达100%；消杀3h后人葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、霉菌、藤黄微球菌的消亡率分别为90.48%、80.90%、87.5%和92.82%。结论 利用低温等离子体协同催化剂的空气消毒机对病室动态环境进行间歇式消毒，室内臭氧浓度达到了一级国家标准线，在有效控制臭氧产生造成二次污染的同时，可高效杀灭空气中悬浮微生物，病室环境接近《GB15982-2012医院消毒卫生标准》中Ⅰ类环境标准。等离子体-催化协同消杀具有高效消毒和人机共存的技术优势，可以在保障病室内空气质量安全的同时，减轻护理人员的工作量，是辅助甚至替代现有物理化学手段的有效方法。