DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 数据来源及研究方法 3.1. 百度指数 百度指数为当前全球最大中文搜索引擎百度公司发布的网络搜索指数。百度指数是以互联网中文用户海量搜索数据作为基础，通过数据变换计算搜索关键词的搜索热度指数，其值越大，则表明相应关键词的网络关注度越高。通过百度指数可以实时了解相应关键词在全国各地的关注程度，该指数的发布为研究宗教传播提供了客观、实时的定量数据。数据提取方法是在百度指数网站中输入相应关键词，然后系统就会绘出相应曲线。因百度指数仅提供时间序列数据，不提供原始数据下载，而为了进行相应的数据分析，则必须将图形数据转换为时间序列数据，本研究的方法是采用图形–数字软件将百度指数曲线转换为时间序列数据。 3.2. 实测数据 为了检验及比较宗教百度指数与实际宗教信教人数之间是否存在相关性，本研究下载中国综合社会调查(Chinese General Social Survey， CGSS)数据库，根据调查数据中的各宗教信教人数比例乘以人口总数作为实际信教人数，将之与百度指数进行比较。通过CGSS数据库采集各宗教信仰人数比例及微观心理数据，它们分别为参加宗教活动频率、感觉身体很健康、阶级认同和生活非常幸福比例。 宏观经济数据源于国家统计局及国家互联网信息中心，采集的数据为宏观经济数据，它们分别为大专以上人口、人均GDP、一般公共服务、人均可支配收入、平均受教育年限、城镇化率、网民数、互联网普及率等。 3.3. 相关分析及回归分析 为了比较宗教实际信教人数与宗教百度指数之间的关系，本研究拟采用传统的相关分析与回归分析法构建模型，定量研究变量间的相关特性。
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user: 5. 结论 本研究针对传统宗教统计数据存在的数据客观性差、数据发布滞后、样本数少的问题，提出以百度指数作为宗教信教人数的替代变量，解决了互联网时代宗教信仰人数问题。本研究根据研究需要采集了互联网影响变量、宏观经济变量和微观心理变量，使用相关系数和回归分析法，构建基于百度指数和基于实测数据的宗教信仰回归模型。经过实证分析，得出以下结论： 1) 百度指数可以作为实际宗教数据的替代变量。 经过实证研究，发现佛教、基督教、民间信仰和伊斯兰教的实际信教人数与对应的百度指数之间存在正相关关系，从而说明通过建立回归模型就能根据百度指数预测实际信教人数，实际信教人数因存在数据采集困难、宏观性差的缺陷，而百度指数则可以免费实时提取，这就为实时研究宗教问题提供了极大的便利，因此可以认为百度指数可作为宗教数据的替代变量。 2) 百度指数回归模型综合性能优于信教人数回归模型。 为了验证百度指数模型相对问卷调查模型的优劣特性，本研究选取了互联网变量、宏观经济变量和微观心理变量三类验证参数，分别构建基于百度指数及调查问卷的回归模型，研究结果表明，无论是模型拟合度还是变量解释力，百度指数模型均优于调查问卷回归模型。研究结果证明百度指数可应用于宗教问题研究。 本研究不足之处： 1) 百度指数局限性。 因为不是每一位信徒都使用百度指数进行宗教信息搜索，比如一些年老信徒就不常用网络搜索，再有就是一些边远山区民众，因通讯条件所限，不能正常上网，这也导致百度指数与实际情况存在差异。 2) 实测数据局限性。 本研究所用的实测数据为全国社会综合调查数据，该调查数据采用抽样方式，不是全样本抽样，因此实测数据与实际数据也存在差距。 未来研究方向。尽管本研究方法存在一定的局限性，并且所构建的回归方程拟合程度不高，但本研究仍不失为解决宗教实时数据采集提供了一个新的研究视角及研究方法，未来将对该方法存在的问题进一步研究，拟通过增加新的数据源，提高模型拟合精度，为新时代宗教社会学发展提供新的研究范式。
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user: 摘要 基于电报方程发展的多导体传输线方程，随着导线的数量和复杂性的增加，导体的特征阻抗矩阵和导纳矩阵以及加上外部激励分布源向量的维数变得很大，从而使得求解由多导体传输线组成的电缆上的电压或电流的计算量和内存开销很大。本文考虑了有损导体和有损介质的一般情况，给出了基于CUDA的特征阻抗矩阵和导纳矩阵的迭代QR方法的并行化方法。为了证明我们的方法的有效性，我们评估了三种不同类型的实现类型：传统的单线程C++，使用OpenMP加速的C++和NvidiaCUDA。评估结果表明，当问题的维度达到数百个时，CUDA的GPU实现明显比单线程C++和OpenMP的CPU实现更有效。
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user: 1. 引言 具有N条平行导体和一条与之平行的参考导体组成的N-线多导体传输线，是组成复杂电子系统的基本电路单元形式之一。求解这样的多导体传输线上传播的电压波与电流，有许多学者进行了研究。Carl E. Baum、T. K. Liu与F. M. Tesche在文献 [ 1 ] 中以正实矩阵的特征模展开方法给出了有损导体与有耗介质一般情形下的解法，但没有给出特征值与特征向量的具体计算方法。文献 [ 2 ] 给出了多导体传输线问题的一种数值解方法。C. R. Paul在 [ 3 ] 中详细讨论了在没有外加激励源情形下多导体传输线电压与电流传播方程在导体无损与有损，介质无耗与有耗情形下的解，而对于导体有损与介质有耗的一般情形，只详细讨论了导体循环对称排列的特殊情形。F. M. Tesche与M. V. Ianoz和T. Karlsson详细介绍了在无耗介质情形下的多导体传输线上电压与电流传播方程的解 [ 4 ]。F. M. Tesche、J. Keen和C. M. Butler在 [ 5 ] 中给出了用BLT方程计算电磁场传播与耦合的实例。L. Paletta、J.-P. Parmantier等在文献 [ 6 ] 中将电磁场–传输线耦合模型应用于大型电缆系统分析。 多导体传输线上控制电压与电流传播的方程基于双导线的电报方程发展而来。但多导体传输线与双导体传输线有两个不同之处：一是在双导体传输线中为消除终端反射，只需使终端负载阻抗等于导体的特征阻抗即可。但在多导体传输线问题中，必需考虑特征阻抗矩阵，且一般为非对角矩阵。二是N条导体与参考导体之间的电容和电导也形成矩阵关系，因此，在有损导体与有耗介质情形导纳矩阵也是非对角矩阵。随着导体的数量增加，使得多导体传输线方程中特征阻抗矩阵和导纳矩阵的维数变得很大。而求解多导体传输线方程，需要计算导纳矩阵与特征阻抗矩阵的乘积的特征值与特征向量。对于高维的导纳矩阵与特征阻抗矩阵的乘积矩阵，尤其是对于有损导体和有耗介质的情形，两类矩阵均为复数矩阵，且与频率有关。因此，计算其特征值与特征的向量的计算量与内存开销是相当大的。从而使得求解由多导体传输线组成的电缆上的电压波或电流的计算量与内存开销变得很大。本文针对有损导体与无耗介质和有损导体与有耗介质的一般情形，采用文献 [ 7 ] 中迭代QR方法计算导纳矩阵和特征矩阵的乘积矩阵的特征值，再采用迭代算法计算特征向量，约简了求解多导体传输线方程的计算量与内存开销。最后给出了具体算例。 现在，求解MTL方程最常见的方法是QR算法。但传统的QR算法，仍然需要重复矩阵的数百万次甚至数千万次的乘法。因此，需要实现QR算法的并行化，以减少计算时间。本文根据文献 [ 8 ] 中介绍的一般方法，提出了一种并行的QR分解算法来求解MTL方程。我们还提供了并行算法和串行算法之间的时间的比较。
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user: 2. N线多导体传输线方程的导出 对于由N条均匀的平行细导体和一条参考导体组成的N-线多导体传输线，考虑导体是有损的，电介质也是有耗的.设导体平行于z轴，假设外加于第n条导体的激励电压源为 v n ( s ) ( z ， ω ) ，激励电流源为 i n ( s ) ( z ， ω ) ，则控制N-线多导体传输线上电压与电流传播的方程为 d d z i n ( z ， ω ) + ∑ m = 1 N y ′ n m ( ω ) v m ( z ， ω ) = i n ( s ) ( z ， ω ) ，   n = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ， N (1) d d z v n ( z ， ω ) + ∑ m = 1 N z ′ n m ( ω ) i m ( z ， ω ) = v n ( s ) ( z ， ω ) ，   n = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ， N (2) 其中 y ′ n m ( z ， ω ) 为对应于频率 ω 的第n条均匀导体相对于第m条均匀导体每单位长度上的导纳，与z无关， z ′ n m ( z ， ω ) 为相应的特征阻抗。以向量 I ( z ， ω ) ， V ( z ， ω ) 分别记N-线传输线上的电流向量与电压向量，以矩阵 Y ′ ( ω ) = ( y ′ n m ( ω ) ) ， Z ′ ( ω ) = ( z ′ n m ( ω ) ) 分别记N-线传输线上导纳与特征阻抗，以向量 I ( s ) ( z ， ω ) ， V ( s ) ( z ， ω ) 分别记外加激励源的电流与电压向量，则N-线多导体传输线方程(1)、(2)可表示为 d d z I ( z ， ω ) + Y ′ ( ω ) V ( z ， ω ) = I ( s ) ( z ， ω ) (3) d d z V ( z ， ω ) + Z ′ ( ω ) I ( z ， ω ) = V ( s ) ( z ， ω ) (4) 方程(3)、(4)是带激励源的N-线多导体传输线方程的一般形式，其中激励源可分为天线模与传输线模，而因天线模在传输终端为零，一般只考虑传输线终端的响应，故常忽略天线模。这里考虑的是正弦型激励源。 在有损导体与有耗介质的情形下， Y ′ ( ω ) 与 Z ′ ( ω ) 均为复矩阵，为解方程(3)、(4)，希望去掉 I ( z ， ω ) 与 V ( z ， ω ) 之间的耦合。为此，用非奇异矩阵 T ( ω ) = ( t n m ) N × N 左乘方程(3)的两边，再与(4)的两边相加，得 d d z [ T ( ω ) I ( z ， ω ) + V ( z ， ω ) ] = − [ T ( ω ) Y ′ ( ω ) V ( z ， ω ) + Z ′ ( ω ) I ( z ， ω ) ] + [ T ( ω ) I ( s ) ( z ， ω ) + V ( s ) ( z ， ω ) ] (5) 令 V T ( z ， ω ) = T ( ω ) I ( z ， ω ) + V ( z ， ω ) (6) V T ( s ) ( z ， ω ) = T ( ω ) I ( s ) ( z ， ω ) + V ( s ) ( z ， ω ) (7) 则方程组(5)可表示为 d d z V T ( z ， ω ) = − [ T ( ω ) Y ′ ( ω ) V ( z ， ω ) + Z ′ ( ω ) I ( z ， ω ) ] + V T ( s ) ( z ， ω ) (8) 令 T ( ω ) Y ′ ( ω ) V ( z ， ω ) + Z ′ ( ω ) I ( z ， ω ) = B ( ω ) V T ( z ， ω ) (9) 则要求同时成立 B ( ω ) T ( ω ) = Z ′ ( ω ) ，     B ( ω ) = T ( ω ) Y ′ ( ω ) (10) 于是，由(10)的后一式，有 T ( ω ) = B ( ω ) ( Y ′ ( ω ) ) − 1 (11) 代入(10)式的前一式，有 B 2 ( ω ) = Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) 如果 Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) 能够对角化，即存在酉矩阵 U ( ω ) ，使得 B 2 ( ω ) = U * ( ω ) Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) U ( ω ) = diag ( γ 1 2 ， γ 2 2 ， ⋯ ， γ N 2 ) (12) 取 γ k = q ( γ 2 ) 1 / 2 ，   k = 1 ， 2 ， ⋯ ， N ，则 Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) = U ( ω ) = ( U ( ω ) q diag ( γ 1 ， γ 2 ， ⋯ ， γ N ) ) * ( U ( ω ) q diag ( γ 1 ， γ 2 ， ⋯ ， γ N ) ) ， q = ± 1 (13) 从而可取 B q ( ω ) = U ( ω ) q diag ( γ 1 ， γ 2 ， ⋯ ， γ N ) ， q = ± 1 (14) 由(10)的第二式知 T q ( ω ) = U ( ω ) q diag ( γ 1 ， γ 2 ， ⋯ ， γ N ) [ Y ′ ( ω ) ] − 1 ， q = ± 1 (15) 于是方程(8)可表示为 d d z V T ， q ( z ， ω ) = − B q ( ω ) V T ， q ( z ， ω ) + V T ， q ( s ) ( z ， ω ) ， q = ± 1 (16) 其中 q = + 1 对应着沿z轴正向的波， q = − 1 对应于沿z轴负向的波，而称 V T ， q ( z ， ω ) ， q = ± 1 为组合电压波。 从方程组(15)求得组合电压波 V T ， q ( z ， ω ) ， q = ± 1 后，则可从下两式求得 I q ( z ， ω ) 与 V q ( z ， ω ) ， I q ( z ， ω ) = T q − 1 ( ω ) ( V T ， q ( z ， ω ) − V q ( z ， ω ) ) (17) V q ( z ， ω ) = Z q ( ω ) I q ( z ， ω ) (18) 其中 Z q ( ω ) = B q − 1 ( ω ) Z ′ ( ω ) (19) 文献 [ 1 ] 采用正实矩阵的特征展开方法讨论 Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) 的对角化问题和方程组(16)的解，但没有给出 Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) 的特征值与特征向量的具体计算方法。而且，对于无损导体与无耗介质以及有损导体与无耗介质的情形， Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) 的对角化的变换矩阵与频率 ω 无关，因此用特征模展开方法对角化 Y ′ ( ω ) Z ′ ( ω ) 增加了计算量和内存开销。 因此，如果我们想解决这个问题，实现矩阵对角化是必要的。因此，我们的工作是将这个串行过程转换为并行算法。
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user: 3. QR算法 从图1中可以看出，QR算法可以分为两部分。 第一部分是建立Householder矩阵H，并进行正交变换，将一般矩阵A变为上Hessenberg矩阵B。具体步骤如下。 图1. QR算法流程图 第二部分是利用给定的变换对上Hessenberg矩阵进行QR分解。具体步骤如图2所示。 图2. 将一般矩阵变换为上Hessenberg矩阵的步骤 按图2所示过程进行迭代，将得到主对角线矩阵的特征值的数值解。
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user: 4. QR算法的并行化 QR算法如图4所示。其中第二部分，是QR分解，是迭代的，很难解耦。因此，我们选择第一部分来实现其并行性。 在第一部分中，可以看到矩阵乘法消耗了大部分时间。因此，我们在CUDA中的矩阵乘法函数的基础上开发了一个并行算法。并行算法的过程如图3所示。 图3. 上Hessenberg矩阵上的QR分解步骤 图4. QR算法的流程 首先，在GPU上申请一个内存块，然后将初始矩阵从CPU传递给GPU。从而，如图2所示，只需计算GPU的计算时间。在图4所示的每个计算周期中，我们构建了一个Household矩阵。由于矩阵乘法的并行化方法是很成熟的，可将每个乘法实现并行法。我们构建了一个并行算法来将一般矩阵转换为上Hessenberg矩阵。 从图5可以看出，对于小维问题，CUDA比C++慢。事实上，诸如OpenMP这样的并行实现并没有多大好处。然而，对于大规模的问题，并行实现显著加快了计算速度。CUDA是最快的实现，运行时间小于C++的10%。 图5. 三种算法的三维比较
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user: 5. 试验结果 我们在不同的平台上实现了该算法：C++语言中的串行算法，支持OpenMP的并行算法和CUDA上的并行算法。由于一根电缆通常由16或32或256根线组成，所以我们选择16阶、32阶和256阶矩阵来测试这些算法。结果如表1所示。 Table 1 Running time of different algorithm Matrix Dimension C++ OpenMP CUDA 16 0.112s 0.109s 3.785s 32 0.662s 0.582s 6.556s 256 1691.884s 566.767s 128.19s 表1. 不同算法的运行时间 从上述数据可以看出，对于大型矩阵，并行算法比串行算法具有很大的优势。当矩阵足够大时，CUDA可以节省更多的计算时间。然而，当矩阵的阶数不够高时，OpenMP会更好。
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user: 6. 结论 本文提出了一种基于CUDA的并行化方法，实现了QR算法来求解MTL方程。为了说明方法的有效性，实现了三种不同类型的算法：传统的单线程C++，使用OpenMP加速的C++和NvidiaCUDA。结果表明，当问题的维度达到数百个时，CUDA的GPU实现明显比单线程C++和OpenMP的CPU实现更有效。
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user: 摘要 质量评审是航天型号产品研制过程中的重要环节，分析了当前型号质量评审的现状和存在的问题，研究了型号质量评审信息化实现方式，以信息化手段为依托，研究并开发了型号产品质量评审管理系统并在研究院范围内上线应用，进一步规范了评审流程、提升了评审效率。
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user: 1. 引言 产品质量评审是在产品检验合格之后、交付之前，对研制产品的质量及其质量保证工作所作的全面与系统的审查 [ 1 ]。航天型号产品由于系统工程的研制特点，以及航天产品的复杂性和高风险性，需要专家对产品诸多环节和内容进行审查和把关。质量评审经过多年的实践，已被证明是强化质量管理、提高产品质量的一种有效办法 [ 2 ]，在航天型号产品质量保证中发挥重要作用。近年来，伴随着型号种类及复杂性的快速增长，以及高强密度发射常态化形势，产品质量评审数量急剧增多，传统质量评审方式难以满足型号研制现状，充分利用信息化手段，结合网络技术、数据库技术，实现产品线上质量评审的需求应运而生。
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user: 2. 型号产品质量评审现状 2.1. 当前型号质量评审的形式 型号质量评审的基本环节一般包括：1) 提出评审申请；2) 组成评审组；3) 准备评审文件；4) 开展评审审查及给出评审结论；5) 评审落实与跟踪管理。其中，开展评审审查及给出评审结论作为评审任务的核心环节，一般包括三种形式。 1) 函审：通过邮寄等方式将评审纸质材料送达评审专家，专家以书面形式将评审意见及结果反馈评审组织者。 2) 会审：通过在特定的时间和地点召开专家评审会，现场给出评审结论。 3) 函审和会审相结合的形式。 目前航天型号产品质量评审绝大多数采用会审的形式开展，新冠肺炎疫情发生以来，为满足当前常态化疫情防控背景下“少开会、少聚集、少出差”的原则，型号以函审、函审结合会审等方式开展的质量评审比例有所提高。 2.2. 当前质量评审存在的问题 随着近年来逐渐增长的研制任务，型号高强密度发射成为常态，型号质量评审会议数量急剧增多，当前的质量评审正面临着如下问题：一是评审会议数量多，评审专家开会密集，评审会议受时间、地点乃至专家人员资源的制约较大；二是对专家评审提出问题的闭环落实和跟踪，缺乏有效的监控和跟踪；三是质量评审信息难以得到有效管理，对评审专家的参加评审频次、提出问题采纳数量等评审信息难以统计。 基于上述，利用信息化管理手段工具，设计并建设切合航天型号产品质量评审管理系统，通过计算机网络实现评审策划、在线质量评审、问题闭环落实等环节，合理利用评审专家“碎片化”时间，实现跨地域、跨组织远程协同质量评审，可以给评审专家带来极大的便利与自主权 [ 3 ]，对提高质量评审效率、降低质量评审的成本具有实际的意义。
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user: 3. 质量评审管理业务分析 3.1. 型号质量评审的内容及分类 以型号研制活动流程为主线，按照阶段的不同，对型号质量评审类别进行分类，包括设计评审、工艺评审、出厂评审、产品验收评审、总装测试评审、型号转场评审、故障调查评审、归零评审及各类质量专项评审。型号质量评审的分类如图1所示。根据评审内容的不同，质量评审的依据、要点及评审原则略有区别。 图1. 型号质量评审的分类 3.2. 基于产品结构树的质量评审信息模型 建立结构化质量评审信息模型是建设评审系统的基础，型号产品在研制各阶段均会发生质量评审，质量评审虽然评审类型和内容不同，贯穿型号产品全生命周期，但是型号质量评审面向的对象始终是型号产品本身。因而，提出基于产品结构树的质量评审信息管理，以产品结构以依托，以评审任务为核心，基于产品对质量评审信息进行统一结构化管理。型号产品质量评审信息ER模型如图2所示。 图2. 质量评审信息ER模型 3.3. 评审任务管理 评审任务管理是实现质量评审任务的发起、处理和评审待办事项的闭环管理。质量评审系统建设的核心是实现评审任务的在线开展，在线评审任务的流程如图3所示，包括评审会议策划、评审材料准备、专家在线评审、生成评审结论及遗留问题、问题闭环落实等5个环节。 图3. 在线评审流程 1) 评审会议策划：评审会议策划是评审准备工作，由会议策划人(通常是会议组织者)对评审会议的评审目的、评审开始时间、评审结束时间、评审会名称、评审对象、评审组成员、线上/线下评审、评审意见接收人等评审属性进行定义。 2) 评审材料准备：为确保评审效果，评审材料准备是由会议策划人(或材料提交人)在评审开始前在规定时间内将评审材料审查并准备完毕，提交评审组成员审阅。评审系统对材料齐套性和提交的及时性进行约束。 3) 专家质量评审：评审专家在线对评审材料进行审查，提出评审意见和建议。专家评审同时能够看到其他专家所提的意见建议，在评审讨论区在线发起讨论主题，对相关评审内容进行探讨。 4) 生成评审结论及遗留问题：评审组长根据专家组的评审意见，在线整理形成评审遗留问题待办事项，并给出是否通过评审的结论。 5) 问题闭环落实：评审意见接收人组织被对评审形成的待办事项进行闭环落实，并将闭环落实后的见证材料上传至评审系统，由评审组长对评审遗留问题的闭环落实情况进行最终确认。 3.4. 评审专家库管理 按照“分级、分专业”管理的原则，研究建立院、所两级评审专家库信息，实现对评审专家的管理。以型号研制总体和各系统专业为索引，研究梳理形成以总体、控制、结构、动力等15方面101个专业为索引的航天型号产品质量评审专家库，建立院、厂所两级专家库信息，通过系统使用进一步完善和辅助专家梯队建设。专家信息主要包括：专家姓名、单位、职称、职务、专业、身份证号、联系方式、邮箱等属性。 为提升专家利用率，让专家工作时间更均衡，研究定义专家工作负荷表，通过对专家负荷进行分析，控制同一专家同一时间能够参与的评审数量，确保评审的效果和质量。 专家库管理实现对每个专家的评审履历进行管理，对参加评审会次数、提意见次数、意见被采纳次数等信息进行记录，统计专家评审资料的时间及时长，为专家贡献度评估提供支撑。 3.5. 评审模板库管理 评审模板库管理是将常用的质量评审策划、评审结论等内容设置为固定的模板，供使用人员快速调用、编辑，进一步提升系统使用效率。 1) 评审策划模板管理是将常用的评审类型、评审要点、评审依据、评审组成员等要素设置为固定模板，评审策划人在策划同类型的质量评审时，可选择已有评审策划模板进行编辑调整，形成单次质量评审策划。 2) 评审结论模板管理是对常用的质量评审结论进行管理，针对产品质量验收结论、质量问题归零评审结论、型号转阶段评审结论等各种类型质量评审结论进行分类管理，统一和规范不同类型质量评审的评审结论。 3.6. 评审管理驾驶舱设计 评审管理驾驶舱是基于质量评审数据对管理人员提供的信息展示及决策支持系统。基于结构化评审信息数据，实现多维度、多形式统计报表及图表输出，评审管理驾驶舱基于以下三个维度进行建设。 1) 一是面向型号产品的统计分析展示：基于型号产品结构树统计分析各类产品研制过程的质量评审会议召开情况。包括按照型号级、分系统级、单机级等产品层次质量评审情况，按照设计评审、工艺评审、出厂评审等不同类型质量评审情况。 2) 二是面向角色的统计分析展示：基于院领导、型号两总、厂所领导、各级管理部门、质量师系统、设计师系统等不同角色视角展示的型号、领域、单位等维度统计分析质量评审会议情况。 3) 三是面向任务闭环情况的统计展示：根据各类质量评审遗留问题待办事项落实情况统计分析，展现各型号、各单位评审遗留问题落实及时性、落实完成率等信息。
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user: 4. 质量评审系统建设与应用 4.1. 系统功能架构设计 通过对评审管理业务需求进行分析，航天型号产品质量评审系统的主要功能包括：评审任务管理、专家库管理、评审模板库管理、评审管理驾驶舱等4个核心模块。此外，按照航天型号产品权限管理要求，系统支撑性管理模块主要包括：基础数据管理、安全审计管理、系统权限管理、集成接口管理等支撑性模块，系统功能如图4所示。 图4. 系统功能图 图5. 系统架构图 通过质量评审系统各功能模块建设要重点达到以下目标：1) 实现质量评审信息结构化定义和管理；2) 实现线上质量评审，对评审遗留问题落实情况进行监督；3) 建立院、所等多层次、多专业专家梯队，进行统一管理；4) 实现对质量评审涉及的各类模板进行集中、分类管理；5) 实现对质量评审信息的多维度统计和分析。 系统各功能模块架构如图5所示。 4.2. 系统实现 型号质量评审管理系统采用B/S模式，基于MVC (Model-View-Controller)三层架构开发。客户端应用Web浏览器进行访问，Web服务器实现对用户各类业务逻辑的处理，数据库服务器实现对存储数据的处理。部署方式采用“一级部署、多级使用”的方式进行，在院级服务器进行集中部署，基于局域网面向研究院、厂所、研究室(车间)多级使用。通过分析各相关系统与评审系统之间业务关系，研究评审系统对外接口，实现关键数据集成。系统基于Web Service技术实现与企业PDM (AVIDM 4.0)系统、人力资源系统、OA邮件系统集成，实现评审文档、评审专家、评审任务通知等信息衔接。系统使用界面如图6所示。 图6. 质量评审系统操作界面 4.3. 系统应用 系统正式上线应用后在全研究院范围内进行了使用，取得了较好的效果。以院内某部门为例，通过采用线上评审方式后，避免了传统评审会局限于会议室资源、评审专家时间等资源限制的问题，标准审查数量从平均每周审查2个标准提升至每周审查4个标准，评审效率提高了一倍，充分展示了专家利用碎片化时间进行线上评审的优势。
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user: 5. 小结 分析了当前航天型号产品质量评审现状及存在的问题，设计了质量评审管理系统功能，基于B/S架构开发了信息系统并上线运行，将信息化网络手段应用到型号产品质量评审业务过程，实现了质量评审全过程信息化管控，创新了评审模式，提升了评审效率。
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user: 摘要 针对低轨卫星测控数传资源调度问题，提出了一种基于约束满足优化问题(CSOP)的静态调度模型。通过分析多星测控数传资源调度原理和特点，对相关概念进行了定义及规范，实现了对象和调度过程的建模。本文将给航天器测控数传任务分配测控数传资源过程与为航天器选取合适的时间窗口视为等价过程，用航天器在测控数传资源可见圈内测控数传次数及测控数传持续时间描述其任务需求，在对测控需求、数传需求及约束条件进行规范化描述的基础上，构建了一种基于CSOP的六元组静态调度模型。
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user: 1. 引言 测控数传资源筹划问题从时效性要求上可以分为两类问题：一类是静态筹划问题，给定未来一段时间的卫星测控、数传任务需求，在给定测控数传资源地理分布的情况下，优化配置测控数传资源数量，满足任务收益；另一类是动态筹划问题，给定当前测控数传资源配置方案和批量应急任务需求，或是测控数传资源发生故障损坏情况下，快速调配测控数传资源，满足应急任务需求或补偿任务损失。对于测控数传资源静态筹划问题，即地面资源优化配置问题，国外对于这类涉及卫星调度问题的研究起步较早，公开报道的文献也比较多。早在1981至1984年间，美国IBM公司的Arbabi博士等人就开始尝试利用计算机求解卫星调度(Satellite Range Scheduling， SRS)问题 [ 1 ]。此后，以美国空军技术研究院Gooley [ 2 ]、Parish [ 3 ] 和Schalck [ 4 ] 等人为代表，对美国空军卫星控制网(Air Force Satellite Control Network， AFSCN)下的卫星调度问题进行了深入研究。Jang [ 5 ] 在上述研究基础上进一步对AFSCN的服务能力进行了评估，Burrowbridge [ 6 ] 则分析了卫星网络资源的优化配置问题。随着我国航天事业的蓬勃发展，测控数传资源的规划管理问题成为国内相关领域学者的研究热点。王远振 [ 7 ] 提出了针对多卫星地面系统的设备进行优化配置的整体技术思路和研究方案，初步探讨了多星地面站系统设备配置方案效能评价、多星任务调度策略与算法以及设备配置方案优化算法等关键技术，并提出运用Delphi法与AHP法建立卫星地面系统设备配置方案评价指标体系，该体系包含5个准则16个指标要素。冯宏胜 [ 8 ] 研究了卫星地面站测控资源配置建模与优化方法，提出利用支持向量回归(SVR)的元建模方法拟合其输入输出关系，并运用拟合得到的回归函数预测未知的样本，据此进行地面资源的优化配置。常飞 [ 9 ] 深入研究了卫星地面站数传资源配置优化模型与算法，设计了基于元模型的地面站数传资源配置方案优化框架，构建了地面站数传资源配置方案与其数传能力之间映射关系的元模型，并在此基础上进行地面站资源配置优化。从以上研究现状可以看出，目前国内外关于测控数传资源筹划问题的研究尚存在以下几方面不足：1) 现有研究成果主要集中在测控数传资源静态筹划问题研究，即测控数传资源配置优化问题，而未涉及资源动态筹划问题；2) 测控资源配置与数传资源配置分开独立研究，并没有面向卫星任务进行测控、数传资源融合考虑；3) 现有研究建立的测控数传资源评估指标体系主要是从资源使用和任务满足率两个角度进行构建，而未考虑从站、区域和全网的角度来衡量测控数传资源支持能力和弹性能力。 本文通过分析多星测控数传资源调度原理和特点，对测控需求、数传需求及约束条件进行了规范化描述，在此基础上构建了测控数传任务模型，实现了对象和调度过程的建模。围绕低轨卫星测控数传资源调度问题，研究提出了一种基于CSOP的六元组静态调度模型。
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user: 2. CSP和CSOP概念 2.1. 约束满足问题CSP概念 约束满足问题(Constraint Satisfaction Programming， CSP)是描述约束规划问题时常用而有效的一种问题模型，它通常由1) 变量集2) 变量的值域3) 限制变量取值的约束集3部分共同定义。约束满足问题已经被证明是用于求解复杂组合优化问题的有效模式，其求解是从变量的值域中找到一组值，分配给变量，满足问题所有的约束，这样的一组值被称为满意解或可行解。 一个约束满足问题可定义为一个三元组 P = ( V ， D ， C ) ，其中V为变量集合， V = { v 1 ， v 2 ， ⋯ ， v n } ；令 v i ∈ D i = { d 1 ， ⋯ ， d | D i | } ，则D为变量的值域 D = { D 1 ， D 2 ， ⋯ ， D n } ；C为约束关系集合 C = { C 1 ， C 2 ， ⋯ ， C m } ，该集合体现了变量集合中各变量之间的约束关系，限制了变量的赋值空间，令 V i ⊂ V ， R i ⊂ D ， i ∈ { 1 ， 2 ， ⋯ ， m } ， R i 是与 V i 相关的值域，则 c i = ( V i ， R i ) ，赋值 〈 v i ， r i 〉 成立的充分必要条件就是要满足约束 c i 。 一个约束满足问题的约束可分为硬约束和软约束。硬约束是指必须被满足的约束条件，如果某个硬约束没有满足，则认为所得的解是不可行的；软约束是指可偏离的约束条件，即所得的解可偏离某些约束条件。例如对于某一任务集，“任务i必须被执行”属于硬约束，若调度计划中不包括i则不满足要求；“任务i不一定被执行”属于软约束，调度计划中可包括i也可不包括i。 2.2. 约束满足优化问题CSOP概念 约束满足优化问题(Constraint Satisfaction and Optimization Problem， CSOP)融合了约束满足问题和优化问题，是有约束情况下的优化问题，满足约束条件的解即为可行解，问题的最优解是使目标函数值取得全局极值的可行解。 对满足约束的需求以及优化目标要结合具体的领域知识进行确定，在资源能够满足需求时，即所有的任务都能被安排时，要在满足所有约束的基础上依据目标函数进行优化；而在资源不能满足需求时，硬约束必须满足，而允许软约束被违反，此时局部解是可接受的，问题是需要寻找一个使目标函数值取得局部极大或极小的解，这种情况下也可认为是部分约束满足问题(Partial Constraint Satisfaction Problem， PCSP)，针对不同的问题和优化目标，软硬约束可依据问题相互转化。
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user: 4. 结论 针对低轨卫星测控数传资源调度问题，本文在对测控需求、数传需求及约束条件进行规范化描述的基础上，提出了一种基于CSOP的静态调度模型。与经典的调度模型相比，该调度模型除了资源选择变量还存在着需求变量的规划，兼有任务规划与资源调度的双重特征，虽然涉及大量的输入参量及决策变量，但其数学模型严格的，可用来进行寻优求解。
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user: 摘要 席夫碱取代基团的各向异性，C=N基团自身的优良特性，使得席夫碱配体在光电材料、磁性材料、催化活性、分析化学等领域有着非常广阔的应用前景。许多稀土离子不仅有大的基态自旋值，还有大的磁各向异性的特点，这使得稀土离子成为理想的分子磁体的制备顺源，科学家们因此一直在期待着使用稀土离子来构建分子磁铁。然而，由于稀土离子的半径较大，它们之间的相互作用通常较弱，很难获得性能良好的分子磁体。引入3d过渡金属不仅可以改善复合物的整体自旋基态，还可以改变稀土的磁交换路径。因此，过渡金属离子与稀土金属离子耦合形成的基于席夫碱配体的3d-4f金属配合物通常具有良好的磁性能。本文中首先介绍了席夫碱配体的分类，金属配合物的发展历程，稀土–过渡配合物的合成方法，并且根据不同的过渡金属离子，将稀土–过渡配合物分为六种类型，重点综述了其结构及性质，探讨稀土–过渡配合物在当前的应用及在未来的发展前景。
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user: 1. 引言 自从首例稀土–过渡配合物被报道以来，已引起愈来愈多的国内外科研人员的目光和重视，在异金属的体系里，由于两种不同金属中心之间存在着相互作用，得到的异金属配合物具有独特的结构和物理化学性质，在制造冷光传感器和催化，在试剂、吸附材料和磁性材料的发展方面具有非常广阔的前景 [ 1 ] - [ 6 ]，因此设计合成具有特定结构和性质优异的稀土–过渡异金属配合物成为研究热点。 本文中首先介绍了席夫碱配体，稀土–过渡异金属配合物及其合成方法，并且根据不同的过渡金属离子，将稀土–过渡异金属配合物分为六种类型，重点综述了其结构及性质，探讨稀土–过渡异金属配合物在当前的应用及在未来的发展前景。
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user: 2. 席夫碱配体 2.1. 席夫碱的合成 席夫碱是一类应用广泛的含亚胺基团(-RC=N-)的有机化合物，通常由伯胺(R-NH 2 )与含活性羰基(RCOR 1 )的酮或醛化合物缩合而成，其中R，R 1 是芳基或烷基(图1)。在1964年，席夫碱由Schiff H.在进行对伯胺和活泼羰基的反应研究时发现，并由此以发现者命名 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。 席夫碱配体的合成可以引入不同的取代基，使席夫碱配合物具有不同的结构和性质。席夫碱取代基团的各向异性，C=N基团自身的优良特性，使得席夫碱配体的应用价值变得非常可观。所以席夫碱配合物成为了备受科研青睐的研究对象 [ 10 ] [ 11 ]。席夫碱作为应用最广泛的配体之一，与多种金属离子配位时，能够得到不同的配合物。席夫碱配体在光电材料、磁性材料、催化活性、分析化学等领域有着非常广阔的应用前景。 图1. 席夫碱的合成 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 2.2. 含硫席夫碱配体的种类 含硫的席夫碱种类繁多。在席夫碱配体的合成中，可以通过设计加入硫原子来合成各种具有不同功能的配合物。含硫席夫碱大致可分为如下几类 [ 11 ]：二硫杂环类席夫碱，大环类含硫席夫碱，氨基硫脲类席夫碱，二茂铁基含硫席夫碱(图2)。 图2. 含硫席夫碱配体 [ 11 ]
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user: 4. 稀土–过渡异金属配合物的应用 稀土发光性能可应用于细胞成像、荧光探针等方面。稀土金属有机配合物在催化领域有很大的发展空间，可催化烯烃聚合，氧化反应稀土磁性材料。因稀土离子独特的电子结构，具备优异的磁学性能，可应用于通信、计算机等领域。 4.1. 在分子基磁性材料方面的应用 稀土配合物在量子信息处理中有着广阔的应用前景。与其它磁性材料相比，镧系元素的单分子磁体具有更好的磁各向异性，尺寸小，塑性强，易于获得配合物晶体。通过裁剪有机配体，改变不同的金属中心，可以有目的地调节分子结构和磁性。它有望成为具有非常广阔应用前景的新一代磁性材料，成为化学、材料等领域的研究热点 [ 36 ]。 高核金属配合物通常表现出比单核金属配合物更好的磁性，主要是由于高核金属的电子云密度高，可能是由于其体积大、自转电阻现象、隧穿效应和超顺磁性。厦门大学的龙腊生用不同的配体合成了48、108和140核等不同配合物，都具有良好的磁性。 2012年第一次出现了含硫稀土配合物的研究报告。Layfield等在2012年研究报道了通过硫原子与Dy桥联的双核Dy III 的配合物(图8)，具备磁性方面的应用。他们的研究工作成果成功指明了以后稀土配合物的磁性材料方面的研究的方向 [ 11 ]。 图8. Dy配合物结构图 [ 11 ] 4.2. 在荧光领域方面的应用 由于稀土离子独特的4f壳层结构，所以其具有丰富的电子能级。在光学方面，稀土离子具有线性发射线，因此其荧光具有发光稳定、色谱纯度高、寿命长的特点。然而，稀土元素金属的f-f跃迁是禁阻的，它的光吸收系数很低，导致发光效率很低。因此，引入具有良好光吸收性能的有机共轭芳香族配体，通过配体的天线效应提高稀土离子的紫外吸收能力，从而提高稀土金属离子的发光性能。我们的日常生活和技术进步与这些发光材料密切相关 [ 37 ]。 2015年西北大学杨小乐课题组通过相应地表征手段和技术(X-射线单晶衍射仪、IR、TGA、荧光光谱仪)系统的对这些稀土–过渡异金属配合物进行了研究和讨论。研究结果表明这些稀土–过渡异金属配合物拥有良好的发光性能，功能材料方面有广阔的潜在应用前景 [ 13 ]。 2018年，温州大学朱挺课题组 [ 35 ] 在稀土–过渡异金属配合物的研究上分为两个方面：一方面，通过增加席夫碱配体的灵活性和修饰参与配位的端基，例如引入具有更强配位能力的羧基，可以构建具有不同结构的多核或甚至高核配合物。另一方面，有目的地引入亲脂基团等官能团有利于将稀土配合物引入细胞，有利于细胞成像的研究。对于合成的d-4f多核金属配合物，可以通过单晶衍射确定配合物的结构。同时，研究多核d-4f金属配合物的发光性能和荧光探针具有重要的理论和实践意义 [ 38 ]。
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user: 5. 结论 稀土–过渡异金属配合物的设计合成已经是当今配位化学领域的研究热点，这不仅是因为其迷人的拓扑结构，更重要的是其表现出来的独特性质在催化、分子吸附、磁性、发光、生物医药等领域具有巨大的潜在应用价值。稀土离子特有的4f电子构型使得其在发光和磁性方面具有独特的性质，而许多过渡金属离子在磁性方面也表现出奇特的性质，所以稀土–过渡异金属配合物既拥有两种金属离子本身所具有的特性，由于相互作用，也表现出一些不同于单一金属离子配合物的性质，极大地拓宽了配合物的应用范围。当前，稀土–过渡异金属配合物在磁性材料方面属于科研项目上炙手可热的研究对象，因其能够通过裁剪有机配体，改变不同的金属中心，可以有目的地调节分子结构和磁性，所以在未来磁性材料的发展中稀土–过渡异金属配合物占据这个重要的位置。而在荧光材料领域，稀土–过渡异金属配合物是目前科研的主流项目，科研人员一直致力于研究稀土–过渡异金属配合物，合成出更加优秀的荧光材料或荧光探针等，可以说稀土–过渡异金属配合物是在这些领域中相对前沿的研究，其未来的发展对人类社会的进步必定会产生巨大贡献。 综上所述，稀土–过渡异金属配合物的结构变化多端，为研究结构和性质之间的关系提供了许多例子，并为定向设计合成具有特定性质的配合物提供了一定依据。本文根据过渡金属的种类，将各种文献中研究的稀土–过渡异金属配位聚合物分为六大类，通过系统研究，希望稀土–过渡异金属配合物将继续为我们提供更多结构新颖性质独特的化合物，并且提供更多关于结构和性质的理论依据。我们研究稀土–过渡异金属配合物的最终目的是通过研究结构和性质之间的联系，提供足够多的信息用于定向合成具有某种特殊性能的功能配合物。
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user: 摘要 稀疏信号重构算法是压缩感知的关键。基于近似l 0 范数的稀疏信号重构可以通过选取一个光滑函数近似l 0 范数，从而将l 0 范数最小化问题转化为光滑函数的优化问题。为了提高压缩感知中稀疏信号重构的精度，本文提出了一种基于改进的近似l 0 范数的稀疏信号重构算法。该算法首先利用一种改进的光滑函数来近似l 0 范数；其次利用外点罚函数法和共轭梯度法求解基于该光滑函数的优化问题的稀疏解；最后进行了多项实验来验证所提出算法的有效性。实验结果表明：相比于光滑l 0 算法、基追踪算法和非凸复合稀疏基算法，本文所提算法在重构误差、信噪比和恢复成功率等方面更具优越性。
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user: 1. 引言 传统的数据采集需要满足奈奎斯特采样定理，即为了不失真的恢复信号，采样频率必须大于信号最高带宽的两倍。但在这一理论指导下所获得的信息是冗余的，极大的影响了信息领域的发展。压缩感知(Compressive Sensing， CS) [ 1 ] 是一种新型的信号采集与重构理论，它可通过远低于奈奎斯特标准的方式进行数据采样，并仍能够精确地恢复稀疏信号。该理论提出后，在阵列信号处理 [ 2 ]、医学影像 [ 3 ] 和雷达探测 [ 4 ] 等领域受到高度关注，展现出了巨大的应用价值。压缩感知理论主要包括三部分：信号的稀疏表示、测量矩阵的设计和稀疏信号重构。其中，稀疏信号重构是指从较少的测量值中精确地恢复原始信号，是CS理论中最重要的一部分。信号的重构精度主要取决于重构算法的性能，设计高效的重构算法是提高稀疏信号重构精度的关键。因此，稀疏信号重构算法具有重要的研究意义。 从数学的角度来看，通常使用以下最小化方法对稀疏信号重构问题进行建模 [ 5 ]： min x ∈ R n ‖ x ‖ 0         s .t .     A x = b (1) 其中 A ∈ R m × n ( m < n ) 是感知矩阵， b ∈ R m 是测量向量， x ∈ R n 是未知的稀疏向量， ‖ x ‖ 0 是实向量x的零范数。 然而，由于l 0 范数的不连续性，使得基于l 0 范数的重构模型的直接求解是NP (Non-deterministic Polynomial)难的 [ 6 ]，其计算量会随稀疏向量维数的增加而增大，且模型的抗噪能力较差。为此学者们提出了很多方法对最小化l 0 范数进行近似求解，如贪婪方法、凸松弛方法和非凸松弛方法等。贪婪算法通过选择与信号重构残差最匹配的原子进行信号重构，传统的贪婪算法有正交匹配追踪算法 [ 7 ]、广义正交匹配追踪算法 [ 8 ] 和子空间追踪算法 [ 9 ] 等，这类算法重构理论简单、计算速度较快，但重构精度较低，需要更多观测值。凸松弛方法将最小化l 0 范数转化为最小化l 1 范数，其中典型的算法有基追踪算法 [ 10 ]、迭代阈值算法 [ 11 ] 和梯度投影法 [ 12 ] 等，这类算法重构精度较高、所需测量值较少，但计算复杂度较高，不适合求解大规模问题。因此这两类算法应用范围有限。 近年来，利用非凸松弛方法近似求解l 0 范数受到了广泛关注。常见的非凸松弛方法使用l p 范数、高斯类函数或分式类函数近似l 0 范数，其中高斯类函数是一种最常见的近似函数。最早Mohimani等人提出了光滑l 0 (Smoothed l 0 norm， SL0)算法 [ 13 ]，该算法利用标准高斯函数近似l 0 范数，并结合最速下降法寻求最优解；随后林婉娟等人提出了利用双曲正切函数和修正牛顿法的牛顿光滑l 0 (Newton Smoothed l 0 norm， NSL0)算法 [ 14 ]；张巍等人通过引入近似双曲正切函数和混合优化方法提出了近似阻尼牛顿光滑l 0 (Almost- Hybird Newton Smoothed l 0 norm， A-HNSL0)算法 [ 15 ]；2020年，周洁容等人提出的非凸复合稀疏基(Non-convex Composite Sparse bases， NCCS)算法 [ 16 ] 中采用复合指数函数近似l 0 范数，并结合外点罚函数法和共轭梯度法求得最优解。这类方法对稀疏信号的恢复性能由所使用的函数对l 0 范数的逼近程度以及对该函数的求解方法所决定。 SL0算法具有重构速度快，算法简单等优点，但该算法采用的高斯函数的陡峭性不大，不能更好地逼近l 0 范数，且利用最速下降法进行求解会产生“锯齿现象”，不能求得全局最优解，从而导致算法重构精度不高。针对以上不足，本文利用一种陡峭性更强的非凸光滑函数逼近l 0 范数，并通过外点罚函数法和共轭梯度法求得稀疏解，提出了一种改进的近似l 0 范数的稀疏信号重构算法，即INCS (Improved non-convex sparse bases)算法。最后通过仿真实验验证了本文算法在重构误差、信噪比和恢复成功率等方面较于SL0算法、基追踪算法和NCCS算法的优越性。
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user: 2. SL0算法 压缩感知中稀疏信号重构算法是求解最优化问题(1)，对任意的 x ∈ R n ， ‖ x ‖ 0 可表示为 ‖ x ‖ 0 = ∑ i = 1 n δ ( x i ) ，其中 δ ( x i ) = { 0 x i = 0 1 x i ≠ 0 。 由于l 0 范数是不连续的，SL0算法中Mohimani等人首次提出利用连续函数 f σ ( x i ) = 1 − e − x i 2 2 σ 2 来逼近 δ ( x i ) ，其中 σ ( 0 < σ < 1 ) 为控制参数，显然有： lim σ → 0 f σ ( x i ) = { 0 x i = 0 1 x i ≠ 0 (2) 令 F σ ( x ) = ∑ i = 1 n f σ ( x i ) ，对任意的 x ∈ R n ，可得到 lim σ → 0 F σ ( x ) = ‖ x ‖ 0 。故最小化l 0 范数问题(1)可转化为 以下优化问题： min x F σ ( x )         s .t .       A x = b (3) SL0算法利用最速下降法和梯度投影原理求解该优化问题。该算法具有重构速度快，算法简单等优点，但采用的连续函数的陡峭性不大，使得近似l 0 范数的估计不准确；且最速下降法会出现“锯齿现象”，不能求得全局最优解，从而导致算法的重构精度不高。
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user: 5. 结论 本文提出了一种基于改进的近似l 0 范数的稀疏信号重构算法，即INCS算法。该算法利用一种逼近性能更优的非凸光滑函数实现对l 0 范数的逼近，并通过外点罚函数法和共轭梯度法求解基于该函数的稀疏解。实验结果表明：对比SL0算法、BP算法和NCCS算法，INCS算法在重构误差、信噪比和恢复成功率等方面表现出更优越的重构性能。
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user: 摘要 棒状金纳米的表面等离子体共振与纳米材料的形状、尺寸及介质的折射率紧密相关。通过对金纳米棒的光学性能调控可实现其在众多领域如药物释放、光热治疗、化学催化等方面的应用。本论文采用优化的油酸钠-CTAB种子生长法制备了尺寸均一、稳定性好的金纳米棒，通过对生长过程中油酸钠、硝酸银和金种子用量的调控合成了不同长径比的金纳米棒，探讨了不同因素对金纳米棒生长的影响。在此基础上，利用表面增强拉曼光谱对该材料的表面增强共振拉曼散射(SERRS)效应进行了研究，并实现了对染料分子罗丹明B的高灵敏检测。
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user: 1. 引言 金纳米材料比其他贵金属材料具有更优异的光学性质、电化学性质和催化性质，而其特殊的性质也与其化学组成和材料的形貌密切相关 [ 1 ]。在众多金纳米材料中，虽然研究时间最早、最广泛的是球状金纳米颗粒，但金纳米棒因具有各向异性的光学性质以及较宽的光响应调制范围等优点得到了科学家们的广泛关注和研究。目前该材料在催化、光学和生物医学等领域已展现出巨大的应用前景。 各向异性的金纳米棒具有纵向和横向两种表面等离子体共振模式，即电子沿长轴振荡和沿短轴振荡呈现出的两种等离子体吸收峰，已有研究证实此等离子吸收峰位移只与金纳米棒的长径比和环境的介电常数有关 [ 2 ]。通过改变金纳米棒的长径比可实现纵向表面等离子体共振峰位从可见光到近红外光区域的调节。而其横向吸收峰位一般位于520 nm附近，不会有大幅度变化，其对周围介质介电常数的变化也相对不敏感。 制备高产率及分散性均一的金纳米棒对于该材料的应用研究具有重要的意义。目前，金纳米棒的制备方法主要分为电化学法、湿化学法、光化学法以及物理法等 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]。早在1989年，Wiesner等人发现还原氯金酸可以在小尺寸金核上制得不等轴的金纳米棒 [ 8 ]。Martin等人将电化学方法与模板法融合，通过改变模板孔径和控制沉积量改变棒的大小及形貌 [ 9 ]。Yang等人在双表面活性剂存在下通过紫外照射还原氯金酸得到了尺寸可调谐的金纳米棒 [ 10 ]。湿化学法主要以种子生长法为代表，此方法由Jana等人提出 [ 6 ]，并由El-Sayed和Huang等研究小组加以改进 [ 11 ] [ 12 ]，这些研究证实了表面活性剂、硝酸银的含量及添加剂的种类对金纳米棒的形成具有显著的作用，但仍需深入比较及研究不同助剂对金纳米棒生长的影响。 本文采用以油酸钠为添加剂，CTAB为稳定剂的种子生长法，通过改变油酸钠、硝酸银和金种子的用量，成功合成了不同长径比并且均一性优良的金纳米棒，调控了不同长径比金纳米棒的等离子体共振性质，并利用表面增强拉曼光谱研究了金纳米棒独特的增强共振拉曼散射效应，实现了对染料分子罗丹明B的高灵敏度检测。实验结果对金纳米棒在实际应用中的研究起到一定的促进及发展作用。
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user: 2. 实验部分 2.1. 仪器与试剂 采用法国Jobin Yvon公司的iHR320拉曼光谱仪，激发光源He-Ne激光器，激发光波长为830 nm，采用物镜为50倍的镜头，到达样品上的最大激光功率为5 mW；峰位校准采用P型单晶硅(111)。 氯金酸(HAuCl 4 ∙4H 2 O)购自国药集团化学试剂有限公司，十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyl trimethyl ammonium bromide， CTAB)、油酸钠(C 18 H 33 NaO 2 )购自上海润捷化学试剂有限公司，硝酸银(AgNO 3 )购自上海凌峰化学试剂股份有限公司，其余试剂均为分析纯。 2.2. 金种子的制备 准确称取0.3645 g CTAB，再移取9.9 mL水，置于清洗干净的100 mL烧瓶中，超声至CTAB完全溶解，时间10~15 min。置于30℃恒温磁力搅拌水浴锅反应，移取并加入100 μL 1% (g/mL) HAuCl 4 水溶液，剧烈搅拌下再加入1 mL 6 mM NaBH 4 水溶液，搅拌2 min，恒温静置30 min。 2.3. 金纳米棒的生长 准确称取0.9 g CTAB和不同含量的油酸钠，同时移取25 mL水，置于清洗干净的100 mL烧瓶中，超声至瓶中固体完全溶解。置于30℃恒温磁力搅拌水浴锅反应，加入4 mM AgNO 3 水溶液，静置15 min。在700 r/min的转速下加入1.03 mL的1% HAuCl 4 水溶液，保持该转速持续搅拌90 min；加入150 μL浓盐酸，调整转速为400 r/min继续搅拌。最后加入125 μL 0.064 mol/L抗坏血酸水溶液，剧烈搅拌后再加入不同体积的金种子溶液，剧烈搅拌30 s后静置12 h。