- 何嘉杰;陈义;石岩;占春连;
目的:针对激光驱动白光光源等高亮度、超小尺寸光源，现有测量系统因视场光阑失配导致光谱辐射亮度的测量精度低。为此，本研究建立了一种光源光谱辐射亮度的校准方法，并研制了一种光谱辐射亮度测量系统。方法:采用钨灯定标405 nm处的系统辐射亮度响应度，利用氘灯(170～200 nm)和宽谱白光光源(200～550 nm)定标系统的光谱辐射照度响应度，将被测光源的光谱辐射照度在405 nm处进行归一化，并乘以该波长处的辐射亮度，从而实现全波段的光谱辐射亮度精确测量。结果:对于1 W被测光源，系统在405 nm处辐射亮度的测量重复性相对标准偏差优于0.44%,测量扩展不确定度为9.57%(k=2)。结论:本研究所建立的测量系统与校准方法，实现了对高亮度、超小尺寸光源从真空紫外至可见光波段的光谱辐射亮度精密测量，为相关光源的计量标准化及产业化应用提供了技术支持。
2025年04期 v.36;No.120 503-511页 [查看摘要][在线阅读][下载 2605K] - 邵海潮;李萌;赵天琦;占春连;林贤锋;王靖翔;
目的:荧光干扰导致拉曼光谱信噪比低、特征峰被掩盖，而基于CCD和CMOS等图像传感器的传统探测方式难以有效解决该问题。方法:研制了基于单光子雪崩光电二极管的时间门控拉曼光谱检测系统。基于拉曼散射光与荧光发射光的时间差异，采用532 nm脉冲激光器与单光子雪崩光电二极管，结合时间门控技术，精准捕获拉曼信号，并抑制荧光干扰。以硅片、红纹石、粉水晶等矿物为样本进行测试，并将结果与商用HORIBA拉曼光谱仪的测试结果进行对比分析。结果:搭建的系统对拉曼特征峰的识别率达到100%,峰值与对应基线值之比(peak-to-baseline ratio, PBR)最高提升31倍。结论:该系统具有较强的荧光背景抑制能力，为矿物样品分析提供了一种极具潜力的新型检测手段。
2025年04期 v.36;No.120 512-520页 [查看摘要][在线阅读][下载 1877K] - 盛东良;郝娟;马方毅;詹剑良;
目的:为实现平面度误差的快速高精度评定，提出一种基于理想基准面快速搜索的新方法。方法:通过建立数学模型，设定搜索流程，快速搜索并找到被测轮廓平面的理想基准面，计算平面度误差。首先，将轮廓数据沿Z轴平移一定距离L,使其远离坐标原点，采用三远点法拟合出过原点的初始基准面，计算其法向量；再基于该基准面上的最远点和最近点，确定法向量的调整方向。随后，选取合理的步长，对基准面法向量进行迭代更新，逐次逼近更优的基准面，直至平面度误差符合最小区域评定准则。结果:与几何搜索逼近法、改进麻雀算法等相比，本方法的平面度评定误差差值小于1μm,计算效率提高6倍以上。结论:本研究所提方法能够快速实现平面度误差的精确评定，符合工程应用需求。
2025年04期 v.36;No.120 521-526+605页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K] - 胡阳;吴玉杭;刘璐;朱睿娜;孔明;
目的:精确描述压电陶瓷执行器的率相关迟滞特性。方法:提出了一种基于频率密度函数及单边play算子的率相关Prandtl-Ishlinskii(P-I)迟滞模型。针对蜣螂优化算法(dung beetle optimizer, DBO)收敛精度低且易陷入局部最优的问题，提出一种融合混沌映射、Lévy飞行策略和t分布扰动策略的改进蜣螂优化算法(improved dung beetle optimizer, IDBO)。搭建实验平台，测试不同频率下压电陶瓷执行器的迟滞行为，并对实验数据进行参数辨识及曲线拟合。结果:实验结果表明，所提改进P-I模型及基于IDBO算法的参数辨识方法，能够精确描述0～200 Hz信号频率下压电陶瓷执行器的迟滞特性，最大相对误差小于6.2%,均方根误差小于12.3%。结论:所提改进P-I模型结合改进蜣螂优化算法，能够在减少辨识参数的同时，更快、更精确地找到最优参数值，获得更高的率相关迟滞建模精度。
2025年04期 v.36;No.120 527-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K] - 刘光学;郭树恒;李洋洋;
目的:针对现有材料试验机校准过程中存在效率低下、无法同步记录、结果不易追溯等问题，本研究设计了一种具有较高适用性的智能校准系统。方法:通过集成图像与自动数据采集技术，构建了包含智能单元、图像采集模块、报告管理系统的校准平台。智能单元与标准器具显示装置相连，实时获取标准数据；图像采集模块根据指令同步获取试验机显示装置图像，并基于图像识别技术自动提取试验机示值。所有采集数据自动存储为电子原始记录，并上传至云端报告管理系统，生成校准报告。结果:与传统人工校准方式相比，该系统能够将校准效率提升两倍以上，同时大幅降低数据采集的离散度、减小示值误差，有效提升了数据的准确性与一致性。结论:本研究开发的智能校准系统不仅显著提高了材料试验机校准的自动化水平和工作效率，也为相关检测设备的智能化校准提供了可行的技术路径与实践参考。
2025年04期 v.36;No.120 535-540页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K] - 李艺;魏源;陈冬梅;赵梦蝶;刘岳燕;
目的:研究不同冲洗液流速(5、8.6、10、15 m/s)条件下，三种湍流数值计算模型在模拟牙根管冲洗过程中的适用性，重点分析各模型在计算精度和计算效率方面的差异。方法:以预备至15/04号规格(牙根管尖端直径0.15 mm、锥度4%)的上颌第一磨牙为研究对象，基于微型计算机断层扫描(Micro-CT)图像进行三维建模。以直接数值模拟(direct numerical simulation, DNS)结果作为对照基准，对比分析大涡模拟(large eddy simulation, LES)、剪切应力输运(shear stress transport, SST)与重整化群(renormalization group, RNG)三种湍流模型在不同入口流速条件下的计算精度和计算效率。结果:RNG模型在所有冲洗液流速下均较早出现低速区，模拟精度较低；SST模型在低流速(5～8.6 m/s)下速度变化与DNS的模拟结果接近，但随着流速上升，计算偏差增加；LES模型在高流速(10～15 m/s)下与DNS的模拟结果保持良好的一致性，能够准确反映根管顶端区域的速度分布。结论:在模拟精度方面，LES模型与DNS模型最为接近，SST模型次之，RNG模型偏差最大。在计算效率方面，SST模型耗时约为LES模型的20%,效率最高；RNG模型效率略低于SST模型；而LES模型计算耗时较长，效率最低。综合计算精度与效率考虑，SST模型在低流速条件(5～8.6 m/s)下表现出较好的精度与效率平衡性，适用于低流速冲洗模拟；LES模型在高流速条件(10～15 m/s)下具有更高的预测计算精度，更适合用于高流速冲洗模拟。需要说明的是，LES模型的优势部分来源于其更高的网格分辨率，使其能够更清楚地捕捉高速流动中的速度变化特征，从而更真实地反映冲洗液在根管内的流动情况。因此，在评估湍流模型性能时，应根据不同流速工况，综合考虑计算精度、效率与网格分辨率之间的平衡。
2025年04期 v.36;No.120 541-549页 [查看摘要][在线阅读][下载 1854K]
- 王鑫;朱明敏;宋光晓;郁国良;邱阳;王嘉维;李燕;朱海斌;周浩淼;
目的:本研究旨在基于Pt/Co/PMN-PT(011)磁电异质结，设计一种具备非易失性多阻态存储功能的人工突触器件，构建与之匹配的神经网络系统，并深入研究器件的物性参数(非线性度、对称性)与系统性能之间的关联性。方法:通过施加脉冲电场，实现磁阻的非易失性连续调控及多阻态切换功能；在此基础上，模拟生物突触的可塑性行为。进一步，将电场调制下的非线性磁阻响应行为应用于图像识别计算任务，并利用Spearman秩相关矩阵分析物性参数与系统性能之间的关联性。结果:器件实现了非易失性多阻态存储功能，模拟实现了突触长时程增强/抑制和脉冲时间依赖可塑性。在10 ms脉冲宽度下，器件获得最优的非线性度(0.9)和对称性(8.1)。将实验获得的突触权重数据映射到神经网络，在基于美国国家标准与技术研究院数据集(Modified National Institute of Standards and Technology, MNIST)的手写数字识别任务中得到图像识别精度最优值达90.3%。结论:通过建立器件的物性参数与神经网络计算系统性能之间的关联规律，为基于硬件设计的神经形态计算系统中器件优化提供了参考基准，对于开发高效、低能耗的类脑计算系统具有重要的指导意义。
2025年04期 v.36;No.120 587-595+641页 [查看摘要][在线阅读][下载 2406K] - 熊焕秋;李一凡;常菲帆;卫国英;金飞;任骊;吉翠萍;朱本峰;
目的:制备一种兼具良好力学性能、自修复性能及导电性的聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)弹性体材料，用于柔性应变传感器。方法:通过双(3-氨基丙基)封端聚二甲基硅氧烷(NH_2-PDMS-NH_2)与4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(hydrogenated methylene diphenyl diisocyanate, HMDI)聚合形成由脲键连接的长链聚合物，再与3,4-二羟基苯甲醛(3, 4-dihydroxybenzaldehyde, DHB)进行亚胺缩合，构建氢键和亚胺键协同作用的双交联聚硅氧烷体系PDMS-D_x-H_y。通过调节脲键和亚胺键的比例，实现对材料性能的调控，并引入聚多巴胺功能化的碳纳米管(polydopamine-modified carbon nanotubes, CNTs-PDA)制备柔性应变传感器。通过红外光谱对其结构进行表征，并采用电子万能试验机和数字源表测试其性能。结果:PDMS-D_(0.5)-H_(0.5)弹性体综合性能最佳，断裂伸长率达410%,拉伸强度为1.3 MPa,室温自修复效率高达92.3%。在此基础上制备的CNTs-PDA/PDMS-D_(0.5)-H_(0.5)柔性传感器在切断并修复后，仍能在100次循环加载-卸载过程中保持稳定的电阻响应，并能实时监测人体关节大尺度运动和微生理信号。结论:成功开发出力学性能可调、自修复效率高的PDMS基弹性体，所构建的柔性传感器在可穿戴电子领域具有良好的应用前景。
2025年04期 v.36;No.120 596-605页 [查看摘要][在线阅读][下载 2278K] - 张丽娉;李超;卢希哲;姚振东;范美强;
目的:探索不同球磨时间与高压氢气气氛对MgH_2-2LiNH_2体系储氢材料的吸放氢性能影响。方法:采用机械球磨法制备不同球磨条件的MgH_2-2LiNH_2样品，利用Sieverts装置测试其吸放氢性能，并通过X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对各样品的微观结构进行表征。结果:球磨条件对MgH_2-2LiNH_2体系储氢材料的储氢性能影响显著。随着球磨时间的延长，材料的放氢温度整体向低温方向偏移，放氢过程由两段式逐渐变为一段式。球磨96 h的样品起始放氢温度为130℃,放氢容量为4.5%(质量分数，下同);在150℃的条件下，该样品150 min内放氢量可达2.01%;而球磨24 h的样品在同样条件下仅能释放0.83%的氢气。在40 bar氢压下球磨可以有效抑制球磨过程中的放氢；与不加氢压球磨样品相比，在氢压下球磨96 h样品的放氢容量从4.5%提升至5.5%,且放氢温度基本保持不变。结论:结构分析表明，性能改善的主要原因在于球磨过程中发生了固相反应，样品中的LiNH_2和MgH_2逐渐转化为Mg(NH_2)_2和LiH。这一结构转变直接导致了放氢行为的改变和储氢性能的优化。
2025年04期 v.36;No.120 606-613页 [查看摘要][在线阅读][下载 2623K] - 吴骏成;姜万龙;叶子弘;汤近天;张雅芬;
目的:开发菰的EST-SSR标记，为其遗传多样性分析、育种驯化及茭白品种鉴定提供理论依据和技术支持。方法:以浙江省审定品种“浙茭7号”为材料，提取其不同生长阶段叶片和茎组织的RNA并混样，利用随机六聚体引物构建文库，基于Illumina Hiseq 2000平台进行转录组测序。通过Trinity软件对所得转录组数据进行组装，再利用TransDecoder预测编码序列，获得具有编码潜力的unigenes集合；使用Krait软件进行简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点挖掘和引物设计，根据引物的退火温度筛选引物，并以14份菰种质资源的DNA为模板，通过聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)扩增及电泳检测验证引物的多态性。结果:共获得编码序列数据42.89 G,组装后得到94 822个具有缩码潜力的unigenes;识别出SSR位点11 951个，总长度为216 632 bp,占总序列长度的0.27%,相对丰度为147.3 loci/Mb,相对密度为2 670.12 bp/Mb。在重复类型中，三基序重复类型占绝大多数(占总数的82.75%),其中基序CCG的位点出现频率最高(占总数的43.49%)。筛选出的38对引物中15对具有多态性，其中SSRT-1、SSRT-2、SSRT-7、SSRT-12和SSRT-18具有共显性特征。结论:浙茭7号转录组表达序列中的SSR多态性较为丰富，所开发的EST-SSR标记为菰的遗传图谱构建、分子育种和种质资源鉴定提供了有效的技术支持。
2025年04期 v.36;No.120 614-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 1234K] - 陈昭闻;宋景鋈;徐维佳;雷轩灏;葛建;
目的:探讨表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate, EGCG)与光甘草定(glabridin, GLA)在抑制黑色素生成中的协同抑制作用。方法:通过体外酪氨酸酶(tyrosinase, TYR)活性抑制实验，测定各物质半数抑制浓度(IC50),并计算联合用药指数(combination index, CI)以评估协同效应；利用分子对接技术模拟EGCG和GLA与TRY蛋白的协同抑制机制；同时，制备含EGCG和GLA的海藻酸钠基喷膜剂，利用紫外线B(ultraviolet B,UVB)诱导的C57BL/6小鼠皮肤黑色素生成模型，通过观察皮肤色素沉着程度、Masson-Fontana染色及检测TRY的基因与蛋白表达水平，评估其体内美白效果。结果:EGCG与GLA的CI为0.87。分子对接模拟显示，EGCG和GLA可分别与TYR蛋白表面的不同活性“口袋”结合，通过非竞争方式协同抑制酶活性。在动物模型中，EGCG与GLA联合用药能显著减轻UVB引起的小鼠皮肤黑色素沉着并抑制TYR表达。结论:EGCG与GLA能够通过协同作用抑制TYR活性，有效减少黑色素生成。
2025年04期 v.36;No.120 622-630页 [查看摘要][在线阅读][下载 1921K]
- 池成焕;陈锡爱;
目的:针对图像匹配技术在实际应用中面临的多姿态、多目标场景适配、匹配速度快等需求，提出了一种基于零均值归一化互相关(zero-mean normalized cross-correlation, ZNCC)的灰度图像匹配算法，以提升复杂场景下的匹配性能。方法:首先依据预设角度范围与金字塔层数，在金字塔顶层构建初始模板库；采用改进积分图与掩模图融合的方法，实现非矩形感兴趣区域(region of interest, ROI)的快速匹配；通过非极大值抑制技术消除匹配框紧邻引发的误匹配问题；以顶层模板库的初步匹配结果为基础，将其映射至金字塔下一层级，动态生成缩小后的搜索空间与对应模板，经逐层迭代直至金字塔底层，完成精确匹配。结果:在单目标匹配任务中(待匹配图像尺寸为1 920×1 278),当匹配交并比大于95%时，算法平均耗时仅7.52 ms;在包含多目标及旋转变换的复杂场景中(待匹配图像分辨率为646×482),满足相同匹配交并比要求的前提下，算法平均耗时52.91 ms。结论:所提算法能够在多姿态、多目标及旋转变换等复杂场景下，实现快速且精准的灰度图像匹配，具备良好的实际应用价值。
2025年04期 v.36;No.120 631-641页 [查看摘要][在线阅读][下载 9945K] - 吴佳洁;陈姝羽;曲伟;
目的:评估自适应傅里叶分解(adaptive Fourier decomposition, AFD)在流感时间序列分析中的应用潜力，提升趋势提取与短期预测精度。方法:首先，利用AFD提取序列的低阶趋势结构，并与季节-趋势分解(seasonal and trend decomposition using Loess, STL)、经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法进行对比。然后，以AFD分解所得高阶分量作为输入构建AFD-LSTM预测模型，在多个流感数据集上与STL-LSTM、EMD-LSTM及原始长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)模型开展对比实验。结果:AFD在趋势提取中表现最优，生成的趋势曲线结构连续、拐点清晰，能更好地贴合原始序列的长期演化形态。AFD-LSTM模型的预测精度最高，其平均绝对误差(mean absolute error, MAE)最低为0.004,决定系数(R~2)最高达0.996,并且在稳定性与泛化能力方面均优于其他模型。结论:AFD方法在趋势建模与高阶扰动建模中均表现出色，所构建的AFD-LSTM框架可为流感监测与公共卫生预测提供稳定而高效的支持。
2025年04期 v.36;No.120 642-649页 [查看摘要][在线阅读][下载 3632K] - 裴星宇;王洁;
目的:本研究提出了一种基于四元数张量的优化补全方法(tensor L_(2,1)-norm minimization via quaternion tensor QR decomposition, TLNM-QTQR),以提升图像重建效率与精度。方法:利用四元数张量QR分解建立低秩约束模型，并融合L_(2,1)范数正则化技术，增强模型对复杂噪声的鲁棒性，采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)进行高效求解。结果:在彩色图像补全实验中，TLNM-QTQR方法的平均峰值信噪比为28.417 dB,结构相似性为0.979,耗时20.995 s,优于对比方法。结论:TLNM-QTQR方法在保证精度的同时，提升了四元数张量补全的效率，为高维数据补全提供了高效可扩展的方案。
2025年04期 v.36;No.120 650-656页 [查看摘要][在线阅读][下载 1787K]