DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 本文利用水热生长法在掺铝氧化锌(AZO)种子层上以Ag掺杂制备出ZnO:Ag纳米棒，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)对所制备样品的晶体结构、表面形貌以及光致发光性能进行了分析。结果表明，随着Ag掺杂比例的增加，ZnO:Ag纳米棒的晶格常数先增大后减小。近紫外发光峰都发生蓝移，在Zn:Ag = 1:0.03时，近紫外发光峰的强度最强，不但出现了明显的“蓝移”，而且Ag离子的掺入也使深能级发光加强。经分析得出在一定的范围内，随着Ag掺杂比例增加，ZnO:Ag纳米棒的近紫外光的强度有明显的增强。 关键词 :ZnO纳米棒，水热法，Ag掺杂，光致发光谱
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user: 1. 引言 ZnO作为宽禁带半导体材料无论是在带隙方面，还是在激子束缚能上与其他材料相比具有良好的性能，并且属于n型的直接带隙的半导体 [ 1 ] [ 2 ] 。在没有发现ZnO具有紫外发光特性之前ZnSe及GaN一直作为这一特性的专有半导体材料，因此将ZnO作为短波长的半导体材料成为了新的研究热点 [ 3 ] - [ 5 ] 。因为Zn原料较为丰富且具有成本较低、无毒性、掺杂容易以及制备方法较为成熟等一系列优点 [ 6 ] [ 7 ] ，所以ZnO有很大的发展空间和研究意义 [ 8 ] - [ 11 ] 。 目前ZnO纳米棒的制备方法主要有：水热法 [ 12 ] 、热蒸发法 [ 13 ] 、金属有机化学气相沉积法 [ 14 ] 、模板法 [ 15 ] 等。其中后几种方法工艺技术较为复杂，成本造价较高且具有一定的危险性。而水热法不仅有以上制备方法的优点，而且还具有操作简单、制备成本较低、反应条件温和等特点。相关研究表明，利用水热法制备ZnO纳米棒时掺入适当Ag离子后将会获得p型的ZnO纳米棒，并且广泛应用在太阳能电池、气敏传感器、压电器件等设备上，更有望应用于染料敏化太阳能电池上 [ 16 ] ，因此被广泛研究。 而在制备ZnO纳米棒时，种子层的质量对其性能也至关重要。掺铝氧化锌(AZO)种子层能够起到缓冲作用促使纳米棒与衬底具有良好的晶格匹配，同时也起到导向作用使纳米棒垂直衬底生长 [ 17 ] 。陈先梅等采用AZO种子层制备了Ag掺杂ZnO (ZnO:Ag)纳米棒，并重点研究了纳米棒微结构和光学性质与Ag掺杂诱导纳米棒端面尺寸的变化关系，但其并没有深入研究ZnO:Ag纳米棒的光致发光性能 [ 17 ] - [ 21 ] 。因此本文采用水热法在AZO种子层上生长ZnO:Ag纳米棒，研究了不同Ag掺杂比例对ZnO:Ag纳米棒在晶体结构、表面形貌以及光学性能的影响。尤其侧重研究其光致发光性能，期望所制备出的ZnO:Ag纳米棒能在光电探测器及太阳能电池等设备上得到广泛应用。
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user: 2. 实验部分 采用水热法制备ZnO:Ag纳米棒，将玻璃衬底依次用丙酮、去离子水、酒精清洗并放入超声仪器中震荡清洗10 min，取出后烘干备用。然后采用磁控溅射法制备AZO种子层，选用靶材为铝含量3%的Zn:Al合金靶材，溅射功率为130 W，溅射压强为0.7 Pa，溅射时间为15 min。以硝酸锌和六次甲基四胺配置的浓度为0.025 mol/L的硝酸锌溶液为反应釜溶液，再加入一定量硝酸银溶液，使Zn和Ag的原子比分别为1:0.01、1:0.02、1:0.03、1:0.04、1:0.05。将溅射好AZO种子层的衬底垂直放入反应釜中，以95℃的温度进行水浴加热，待6 h后取出，用去离子水冲洗干净，然后置于干燥箱内烘干，最终成功制备出ZnO:Ag纳米棒。 为了表征ZnO:Ag纳米棒的晶体结构和表面形貌以及光学性能，采用XRD (Rigaku D/max-rB Cu Ka)进行物相分析，用SU8000型SEM观察样品的表面形貌，用He-cd激光器(325 nm，30 mw)作为激发光源，测试了样品的PL谱。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. Ag掺杂对纳米棒结构的影响 图1是不同Ag掺杂比例的ZnO:Ag纳米棒的XRD图。由图可知，当Zn:Ag = 1:0.01、1:0.02和1:0.03时，掺Ag后的XRD图谱其衍射峰强度和择优取向性都有明显的提高，同时抑制了其他衍射峰的强度，并且使(002)衍射峰具有择优取向生长。但当Zn、Ag原子比超过Zn:Ag = 1:0.03后，不但(002)择优取向变差，其他衍射峰也得到增强，与没有掺杂时所具有的衍射峰几乎一致。出现这一现象的原因可能是Ag离子是以替位形式取代Zn离子和Ag掺杂比例相对过高引起的。当Ag掺杂后，2θ值有所减小，这是由于Ag离子半径大于Zn离子半径，Zn离子被取代后，ZnO的晶格常数变大，2θ值变小 [ 17 ] 。但当Ag掺杂比例过高时，ZnO:Ag纳米棒衍射峰的强度随之下降这一现象，可能是Ag掺杂使样品结晶时产生剩余应力，破坏了晶格原本结构而引起的，ZnO结晶质量也会随着Ag掺杂量的增加而降低。 3.2. Ag掺杂对纳米棒表面形貌的影响 图2(a)~(e)分别对应未掺杂及Zn、Ag原子比分别为1:0.01、1:0.02、1:0.03、1:0.04和1:0.05的ZnO:Ag纳米棒的SEM图。与未掺Ag的ZnO纳米棒相比，掺杂后纳米棒的表面结构随着掺杂比例的增加，其分布均匀性、平整度及致密性都有所改变，(b)到(f)中纳米棒仍然为六方纤锌矿结构，与为掺杂时的形貌结构一致，仍为单晶结构，尤其是(d)中可以观察到无论是从其生长方向还是光滑程度以及结构规则都是最好的，并且与(a)相比其生长取向更好且表面更加致密，但(e)中纳米棒生长方向开始出现扭曲，表面结构变得杂乱，而(f)中的纳米棒不但生长方向变得扭曲，甚至出现团簇现象。并且通过其断面形貌可以看出纳米棒的上下直径几乎不变但随着Ag离子浓度的增加其直径先增大后减小。由此可知，过量的Ag掺杂使ZnO:Ag纳米棒生长取向越来越差，不能很好的垂直于衬底生长，而是与衬底产生了一定的倾斜角度，生长方向不再确定，导致出现团簇的情况，出现这一现象的原因可能是由于随着Ag离子浓度的升高，从而改变其晶格常数导致其出现团簇现象。 3.3. Ag掺杂对纳米棒光致发光性能的影响 图3为未掺杂及Zn、Ag原子比分别为1:0.01、1:0.02、1:0.03、1:0.04和1:0.05时ZnO:Ag纳米棒的PL谱。从图中可以观察到6个样品都出现近紫外发射峰和深能级发射峰。其紫外发射峰值分别为：353.7 nm、352.5 nm、351.3 nm、349.4 nm、378.9 nm、380.0 nm。与样品a的紫外发射峰相比，随着掺杂Zn、Ag原子比的增加，紫外发射峰先蓝移后红移。样品b、c、d的蓝移量分为1.2 nm、2.4 nm、4.3 nm。即样品d (Zn、Ag原子比为1:0.03时)的蓝移量最大，紫外发光强度最强。造成这一现象发生的原因可能是其发光为本征缺陷而导致的缺陷发光，而当Zn、Ag原子比为1:0.03时，使得缺陷发光达到最强，当浓度过低时对其缺陷发光影响不大；当浓度过高时，根据紫外光的激发机理我们推测，可能是Ag离子的掺入可能使纳米棒表面钝化，使得无辐射复合跃迁有所增加，束缚了激子符合跃迁，最终导致其发光峰 图1. 不同Ag掺杂比例的ZnO:Ag纳米棒的XRD图 图2. 不同Ag掺杂比例的ZnO:Ag纳米棒的SEM图 图3. 不同Ag掺杂比例的ZnO:Ag纳米棒在的PL谱图 强度的减弱。结合XRD和SEM分析表明样品d的C轴择优取向及表面形貌都是最佳，说明在此种掺杂比例下制备的ZnO:Ag纳米棒的结晶程度、光学性能也最好。
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user: 4. 结论 采用水热法在AZO种子层上生长不同Ag掺杂比例的ZnO:Ag纳米棒，研究了Ag掺杂ZnO:Ag纳米棒的结构、表面形貌及光致发光性能。结果表明，不同比例的Ag掺杂对ZnO:Ag纳米棒的晶格常数、择优取向和近紫外发光都有影响。在Zn:Ag = 1:0.03时，近紫外光的强度有明显增强，出现了明显的“蓝移”，并且在一定程度上使深能级发光增强，具有较好的光致发光性能。
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user: 摘 要 以焊缝中心连续气孔为代表，研究了多次补焊对30CrMnSi钢TIG焊接头组织与性能的影响。结果表明，由于多次补焊对焊接接头的重复热作用，导致完全淬火区晶粒粗化、不完全淬火区回火软化，使焊接接头力学性能下降，一、二、三次补焊接头的抗拉强度相比焊接接头分别降低了8.5%、15%和19.8%。 关键词 :30CrMnSi钢，多次补焊，组织，性能
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user: 1. 前言 30CrMnSi钢是典型的Cr-Mn-Si系的中碳调质钢，其碳和其他合金元素的含量较高，通过调质处理可获得良好的综合力学性能，因而被广泛地应用于飞行器、动力设备等需承受较高负荷的重要部件的制造 [ 1 ] [ 2 ] 。目前，薄壁30CrMnSi钢零部件的连接方式主要是诸如TIG焊等的手工惰性气体保护焊，由于焊接结构的特殊性，一些零部件的制造过程中不可避免地会产生气孔、裂纹等焊接缺陷，导致焊缝返修甚至多次返修。有关多次补焊对焊接接头组织、性能等的影响，已有一定的研究报道 [ 3 ] - [ 5 ] ，但对于30CrMnSi钢多次补焊后的组织与性能尚缺乏必要的试验数据。本文以焊缝中心连续气孔为代表，研究多次补焊对TIG焊接头组织与性能的影响，为焊接构件可实施多次补焊提供试验数据。
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user: 2. 实验材料与方法 试板为调制态30CrMnSiA钢板，尺寸150 mm × 50 mm × 2 mm，加工45˚坡口，钝边0.5 mm。采用TIG的方法进行焊接，焊丝为φ2.0 mm的H18CrMoA，焊接时气体流量为5~6 L/min，焊接电流80~82 A，焊接电压11~15 V。 将两试板对接焊后，沿焊缝中心加工U型槽(如图1)，槽宽约2 mm、深1 mm、长12 mm，槽与槽之间间隔6 mm，用来模拟连续气孔的根除，补焊时利用TIG焊的方法填满U型槽，二次、三次补焊皆在前次补焊的基础上在同一位置加工U型槽后完成补焊操作。按图2截取拉伸和金相试样，拉伸实验在WAW-300B试验机上进行，拉伸速率为2 mm/min；显微组织观察在Zeiss Microlmaging GmbH型光学显微镜下进行；利用数显显微硬度仪401MVDTM由焊缝中心向母材方向每隔 0.5 mm 进行显微硬度测试，选择1 kg力为加载力、保压10 s。
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user: 3. 实验结果及讨论 3.1. 显微组织分析 一般认为，热影响区是焊接接头的最薄弱环节，为此本文主要分析多次补焊对焊接接头热影响区显微组织的影响。图3为补焊次数对热影响区完全淬火区显微组织的影响。焊接条件下，由于完全淬火区 图1. 焊缝中心U形槽的位置 图2. 焊接试板取样位置 图3. 多次补焊对焊接接头完全淬火区显微组织的影响 的温度高于奥氏体转变温度，在冷却过程中发生奥氏体转变，因焊接接头的冷却速度较快，过冷奥氏体首先转变为大量的针状贝氏体，穿过晶粒散乱分布，随着温度的降低，剩余过冷奥氏体向马氏体转变 [ 6 ] 。补焊时，完全淬火区相当于重新受到焊接热的作用，由图3可发现，随着补焊次数的增加，完全淬火区受到焊接热循环作用的次数也不断增加，晶粒有粗大的趋势，片状马氏体含量减少，板条状马氏体含量逐渐增加。 图4为补焊次数对焊接接头不完全淬火区显微组织的影响。在不完全淬火区，部分组织发生回火转变，转变为细小的铁素体与珠光体。随着补焊次数的增加，相当于发生多次回火，铁素体和珠光体含量相对增加，铁素体发生长大(如图4)。 3.2. 显微硬度分析 图5为多次补焊对焊接接头显微硬度的影响，图中的虚线表示为母材的平均硬度，以此为标准对焊接接头的硬度变化进行分析。从图中可以看出，多次补焊对焊接接头淬火区显微硬度的影响不大，但随着补焊次数的增加，回火区明显出现了的软化，在三次补焊时，接头回火区最小硬度仅为母材平均硬度的79.9%。这归因于补焊热循环对焊接接头的多次回火作用，加剧了接头的回火软化作用。 3.3. 接头强度分析 图6为多次补焊对焊接接头抗拉强度的影响。由图可见，随补焊次数的增加，接头抗拉强度明显下降，一、二、三次补焊接头平均抗拉强度分别为993 MPa、922 MPa和870 MPa，相比于焊接接头1085 MPa的抗拉强度分别降低了8.5%、15%和19.8%。结合显微组织和显微硬度分析，可以认为补焊时的再次热作用促使完全淬火区的晶粒粗化以及不完全淬火区的回火软化，使接头力学性能明显下降。 图4. 多次补焊对焊接接头不完全淬火区显微组织的影响 图5. 多次补焊对焊接接头显微硬度的影响。1：焊缝区、2：淬火区、3：回火区、4：母材 图6. 多次补焊对焊接接头抗拉强度的影响
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user: 4. 结论 1) 多次补焊相当于对焊接接头的重复加热，促使焊接接头完全淬火区的晶粒粗化，不完全淬火区的回火软化，因此接头软化现象更为严重。 2) 补焊致使接头抗拉强度明显下降，相比焊接接头，一、二、三次补焊接头的抗拉强度分别降低了8.5%、15%和19.8%。
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user: 摘 要 本文提出了一种基于LTCC (低温共烧陶瓷)技术的微型巴伦的设计与实现方法。此种巴伦采用Marchand型结构，运用LTCC多层三维立体集成技术，通过宽边耦合的螺旋型结构实现1/4波长耦合线，大大减小了巴伦的实际体积。随后通过带状线末端电容加载技术的改进型结构，近一步缩小了耦合线长，实现了结构的微型化。最终设计的巴伦工作频带1.5~3 GHz，具有插损小，幅度平坦性好，相位一致性高的优点，巴伦尺寸为2.5 mm × 3 mm × 1.2 mm。文章讨论了该巴伦工作原理、微型化的设计思路、三维结构，最后给出了设计的仿真和测试结果，两者一致性较好。 关键词 :巴伦，低温共烧陶瓷(LTCC)，微型化，电容加载
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user: 1. 引言 随着无线通讯技术和微波集成电路的快速发展，人们对无线通信系统的小型化要求越来越高。低温共烧陶瓷(LTCC)技术由于成熟的发展理论，稳定的电气性能和相对低廉的生产成本成为目前电子元器件小型化发展较为迅速的一个领域 [ 1 ] [ 2 ] 。LTCC是一种多层基板结构，它是以陶瓷材料作为介质基板，金、银、铜等导电性能良好的金属作为导电材料，将无源元件埋置于基板中，在800℃~900℃温度下把陶瓷介质基板和导电金属材料一同烧结成一种具有高性能、小型化的电子元件和电路组件。 巴伦(Balun)是平衡不平衡转换器英文缩写的音译，一般作为不平衡端口和平衡端口之间相互转换的元器件，在天线馈电网络、差分放大器、平衡混频器等需要差分电路的系统中运用较为广泛，因而其小型化设计具有重要意义。LTCC巴伦由于实现简单、成本低廉、一致性好、噪声系数低等优点，成为目前无源巴伦的一种重要形式。
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user: 2. Marchand巴伦理论 巴伦用来将输入信号转换为一对差分信号输出，主要有同轴型、微带型、共面波导型等，而在无线通信系统日益小型化趋势下，微带巴伦由于其分析比较简单，封装尺寸较小而成为应用最广泛的一种。微带巴伦主要有微带集总式巴伦、微带混合环巴伦、微带三线巴伦、微带Marchand巴伦等结构形式 [ 3 ] 。 Marchand [ 4 ] 巴伦最早由N.Marchand在1994年提出，由于有较好的输出等幅值和输出180˚相移，制作容易而且能实现宽频特性，被广泛地应用于微波毫米波电路中。Marchand巴伦是三端口器件，一个不平衡输入端和两个平衡输出端，电路结构主要由两段1/4波长的耦合线组成，两段1/4波长的短路线从半波长开路线上耦合得到能量，从而在两个平衡输出端口得到幅值相同、相位相差180˚的输出能量 [ 5 ] [ 6 ] 。在分析Marchand巴伦原理时可先从1/4波长耦合器入手，Marchand巴伦可看作由两组1/4波长耦合器组成，图1为理想1/4波长耦合器，图2为Marchand巴伦等效电路原理图。 图1. 理想1/4波长耦合器 图2. Marchand巴伦等效电路原理图 当耦合线的源端阻抗和负载端阻抗相等时，由二端口网络理论可以得到图1理想1/4波长耦合线的散射矩阵S，如式(1)所示，其中C为两段耦合线之间的耦合系数。由耦合器的S参数可以得到终端负载相同的Marchand巴伦的S参数，如式(2)所示。 (1) (2) 为了满足每个端口−3 dB的功率转换，即 ，可以得到耦合系数 ，代入式(2)可得巴伦的简化S矩阵如式(3)所示。由Marchand巴伦的简化S矩阵表达式可知，此巴伦能够输出一对幅度相等且为输入信号的一半、相位相反的差分信号，而且由 ， ， 可知输入端口能够达到完全匹配，输出端口不匹配，这也验证了三端口网络三个端口不能完全匹配这一特性，为了实现三个端口匹配的情况，可以在两个输出端口添加补偿电阻性网络来达到三端口的完全匹配 [ 7 ] 。 (3)
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user: 3. 微型化设计方案 微型化是本文设计的巴伦的特点之一，在满足性能指标的前提下减小器件的尺寸，需要用到多种技术的支持。 首先，LTCC多层三维立体集成技术是微型化设计的前提，多层结构的运用避免了传统的平面结构面积大的缺点。由微带巴伦基础理论可知，巴伦的带宽直接与耦合线的耦合系数有关，要得到指标良好的巴伦，需要强耦合系数的两段耦合线来实现，而且需要高的偶模阻抗来抑制奇模激励以实现宽带特性。为了增大耦合线间耦合作用且实现1/4波长，此处采用螺旋宽边耦合带状线结构(Spiral Broadside Coupled Stripline) [ 8 ] 。同一平面平行放置结构相比上下垂直正对方式放置的宽边耦合带状线结构的耦合系数有了很大的提高，大大缩小了巴伦器件面积，更适用于LTCC多层结构。 影响巴伦性能指标的结构参数主要有耦合线线长、线宽、以及耦合线的间距。线长主要影响中心频率，线长越长对应的电感电容越大，中心频率越小。线宽主要影响巴伦的驻波性能、插入损耗等指标。而耦合线间距主要影响耦合系数大小，间距越小耦合系数越大，工作带宽越宽。然而，层间距不能过小，最小层间距由LTCC板材本身最小厚度所决定。 为了进一步减小巴伦尺寸，本设计采用了带状线末端电容加载型结构。由传输线理论可知，在较短传输线上并联一个或多个电容，可与长传输线等效，并联电容增加，短传输线的长度将逐渐变短，同时特征阻抗变大。本文设计的末端电容加载型螺旋宽边耦合带状线三维结构如图3所示。 在巴伦平衡输出端口分别接上对地电容 ，不平衡输入端口和开路端口分别接上对地电容 ，由此得到最终的原理图如图4所示。 、 的引入可以缩短带状线线长，而且通过调节加载电容可以减少耦合线与接地面的寄生电容的影响，此外加载电容的引入也能降低巴伦对于烧结的收缩误差的敏感度，大大优化了巴伦的性能 [ 9 ] 。但是，加载电容虽然能有效减小耦合线长，但同时也会减小耦合强度，改变特征阻抗大小， 、 过大会使带宽变小，通带内驻波性能变差，所以加载电容大小应控制在合理的范围以满足设计指标要求。
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user: 4. 制作与测试 本文采用末端电容加载螺旋宽边耦合结构设计了一款带宽1.5~3 GHz、尺寸仅为2.5 mm × 3 mm × 1.2 mm的微型巴伦，巴伦的指标如表1所示。该巴伦采用A6-M系列板材，相对介电常数2.65，介质损耗角为0.002，最终设计的巴伦带状线线宽0.08 mm，层间距0.04 mm。 巴伦的整体三维结构如图5所示。 文设计的巴伦共有13层金属导电材料和其间的介质陶瓷基板组成。其中1、7、13层为接地层，1、13接地层的作用是为了屏蔽外界环境对巴伦的干扰，第7层作用是为了隔离两段耦合线，减小内部寄生耦合作用；4、5和9、10层为两组螺旋宽边耦合带状线；2、12和6、8层分别为加载集总电容 和 的正极板结构层；端口引出端为3、11层和第5层的左侧，第5层为不平衡输入端，第3和第11层左侧为平衡输出端口。运用三维电磁场仿真软件HFSS进行仿真优化，最终巴伦的仿真和测试曲线如图6所示。 图3. 末端电容加载螺旋宽边耦合带状线三维模型图 图4. 末端加载电容巴伦结构原理图 Table 1 Detailed parameters of balu 参数 值 带宽 1.5~3 GHz 插入损耗 ≤2.0 dB VSWR ≤1.5 不平衡端口阻抗 50 平衡端口阻抗 100 幅度不平衡性 ≤1 dB 相位不平衡性 180˚ ± 10˚ 表1. 巴伦具体指标 图5. 巴伦三维立体图和正面图。(a) 立体图，(b)正面图 图6. S参数仿真测试结果。(a) S11，(b) S21，(c) S31，(d) S21、S31相位差 从图6可以看出，仿真曲线与测试曲线存在一定的误差，经分析，误差主要来自以下两个方面 [ 10 ] ：一、LTCC工艺精度存在误差，线宽、线间距以及层间对位等均存在一定的误差，对于分布参数结构而言在频率较高处必然会引入性能误差；二、测试时引入的误差，底板夹具及SMA头等必然会带来一定的损耗及相位偏移。但是，总体来说该巴伦完全满足了设计指标。
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user: 5. 结论 本文设计了一款基于LTCC的三维多层微型巴伦，运用螺旋宽边耦合与末端加载电容结构来实现巴伦的小型化。文章阐述了其工作原理、微型化设计思路，描绘了其结构模型，最后给出了此款巴伦的仿真及测试曲线，两者吻合度较高。最终设计的巴伦具有带宽宽、插损小，幅度平坦性好，相位一致性高等优点，且具有微型结构，是一般巴伦难以达到的，在通信系统日益小型化的趋势下具有很高的实用价值。
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user: 摘 要 本文通过冲压折叠法制造6061铝合金正四面体点阵夹芯芯体结构，采用钎焊连接面板及芯体，研究了相对密度为0.05正四面体点阵夹芯材料在T6、T7及退火三种不同热处理状态下的准静态压缩(初始应变速率为10 −3 S −1 )行为。研究结果表明：准静态压缩应力应变曲线均表现为三个明显的变形阶段，即线弹性阶段、较长的屈服阶段及致密化阶段，致密化应变为0.4；能量吸收主要发生在芯体剧烈的塑性变形阶段即较长的屈服阶段，吸能量T6态大于T7态，退火态最低；吸能效率由材料的塑性及强度共同决定，吸能效率T7总是大于T6，退火态开始最小，最后处于两者之间。 关键词 :正四面体点阵夹芯，6061铝合金，吸能，吸能效率
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user: 1. 引言 在航空航天及武器防护等需求下，新型多孔材料的缓冲吸能特性的研究获得了广泛的关注 [ 1 ] 。金属多孔材料具有轻质、高比强度、高比刚度、高比表面积、吸能减振、消音降噪、散热隔热以及电磁屏蔽等诸多优异性能，因而广泛用于汽车、军舰、航空航天、电子、生物等工业领域，是一种具有结构与功能双重属性的新型工程材料 [ 2 ] - [ 4 ] 。金属多孔材料根据其内部孔洞的分布规则程度可分为有序和无序两大类，前者称为金属点阵材料，后者则为金属泡沫材料。据报道，在众多的多孔材料中，周期性的有序材料比随机的无序材料具有更优良的综合性能，这是由于有序的多孔材料其夹芯结构可以理论计算进行优化设计，设计与制造更加可控 [ 5 ] 。本文以铝合金正四面体金属点阵夹芯复合板材为研究对象，通过准静态压缩实验研究正四面体点阵夹芯结构不同热处理状态下的压缩能力，获得其应力-应变曲线，评估其静态吸能特性。
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user: 2. 实验材料及实验方法 2.1. 实验材料 实验用面板及芯体材料均为6061铝合金，采用冲压折叠法制造正四面体夹芯，最后采用钎焊的方法连接面板与夹芯。由于正四面体点阵夹芯材料无尺寸效应 [ 5 ] ，故本实验采用正四面体点阵夹芯单体，图1为从钎焊后的大块试样中线切割的正四面体点阵夹芯单体，其相对密度约为0.05。相对密度为单体内的正四面体夹芯的体积比上整个夹芯的所占有的长方体的体积 [ 6 ] - [ 9 ] ，其试样详细尺寸见表1，面板跟芯体板材的厚度均为1.5 mm。 2.2. 实验方法 本文研究不同热处理状态下正四面体点阵夹芯的吸能特性，选取了退火态、T6态、T7态三种不同的热处理状态。将出炉的试样清洗后进行530℃/1h固溶处理，固溶完成后水淬。淬火完成后，将其中一块退火处理，退火制度200℃/2h，并标记为Annealed；其中的一块进行峰值时效处理，时效制度为165℃/19h，标记为T6；另外一块进行过时效处理，时效制度为260℃/10h，标记为T7。对基体材料进行初始应变速率为10 −3 S −1 的拉伸，得到T6、T7及Annealed的屈服强度分别为300 MPa、236 MPa及170 MPa。 试样的准静态压缩在电液伺服万能材料实验机MTS810上进行，初始的压缩应变速率为10 −3 S −1 ，根据芯体的高度，换算后设定的压缩速率约为0.72 mm/min，总压下量不小于50%。
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user: 4. 结论 1) 6061铝合金正四面体点阵夹芯材料的准静态压缩呈现出三个明显的变形阶段，即线弹性变形阶段、较长的屈服阶段及致密化阶段，致密化应变为0.4。 2) 6061铝合金正四面体点阵夹芯材料的能量吸收主要在芯体塑性变形阶段即较长的屈服阶段，不同热处理的能量吸收量T6 > T7 > Annealed。 3) 6061铝合金正四面体点阵夹芯材料的能量吸收效率由基体材料的强度与塑性共同决定。 4) 6061铝合金正四面体点阵夹芯材料的能量吸收阶段在较长的屈服阶段，而此阶段的吸能效率维持在一个波动较小的高值区域，故其静态吸能特性非常优秀。
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user: 摘 要 目的：为了获得与银杏端粒结合序列相结合的端粒结合蛋白，为木本植物端粒结合蛋白的研究提供实验依据，从而丰富对银杏端粒的研究。方法：以银杏叶片为实验材料，利用酵母单杂交文库筛选获得可能为银杏端粒结合蛋白的基因片段，并通过GFP酵母单杂交实验验证获得基因片段与端粒序列的结合特异性。结果：使用端粒特异性结合序列(TTTAGGG) 3 的诱饵载体没有获得合适大小的扩增片段，而使用端粒特异性结合序列(TTTAGGG) 5 的诱饵载体成功获得52个扩增片段，这说明端粒DNA序列(TTTAGGG) 3 过短，不利用蛋白质的结合。比较这些扩增片段序列并去除相同序列，结果显示这52个扩增片段分别属于10个基因片段。对这10个基因片段进行进一步序列分析，并使用酵母单杂交技术验证，结果显示其中一个基因能够与银杏端粒序列特异性结合。结论：本研究通过酵母单杂交文库筛选，GFP酵母单杂交验证等实验方法建立了银杏端粒结合蛋白的筛选方法，并成功获得了一个和银杏端粒重复序列特异性结合的端粒结合蛋白。 关键词 :银杏，端粒结合蛋白，酵母单杂交文库，酵母单杂交
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user: 1. 引言 【研究意义】银杏(Ginkgo biloba L.)是现存最古老的种子植物，被称为植物中的活化石，在遗传学上有重要的地位 [ 1 ] 。端粒是位于真核生物染色体末端的特殊DNA-蛋白复合结构，具有保护染色体的作用。其中端粒结合蛋白作为端粒的重要组成部分，在维持端粒结构、调控端粒长度和端粒保护功能方面起十分重要的作用。在木本植物端粒相关蛋白的研究还很空缺 [ 2 ] ，只在少部分木本植物中如毛果杨(Populus trichocarpa Torr. & Gray)中克隆得到一些可能的端粒结合蛋白，关于这些可能的端粒结合蛋白的作用机制少见报道。银杏作为我国特有的珍稀名贵树种，其分子生物学、发育生物学及遗传学等领域的研究价值日益重要 [ 3 ] 。【前人研究进展】从模式生物拟南芥中首次克隆得到植物端粒序列TTTAGGG。目前已发现的植物端粒双链结合蛋白有水稻中的OsRTBP1 [ 4 ] ，拟南芥中的AtTRP1、AtTRB1、AtTRB2 [ 5 ] ，玉米中的Smh1等 [ 6 ] ，单链结合蛋白有烟草中的NtGTBP1等 [ 7 ] 。【本研究切入点】近几年，酵母单杂交系统被广泛用于模式植物转录因子的克隆研究 [ 8 ] [ 9 ] 。杏作为一种长寿树种，在我国各地普遍存在几百年至数千年的银杏树。这暗示了银杏 能存在特殊的端粒保护结构。因此深入比较研究银杏端粒结合蛋白对端粒的保护机制，在植物端粒生物学研究领域意义重大。【拟解决的关键问题】本研究以银杏为材料，尝试使用酵母单杂交文库筛选端粒结合蛋白，并进一步利用酵母单杂交技术，验证其结合特异性。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 构建酵母单杂交文库 3.1.1. 诱饵载体pBait-pAbAi构建 在本实验室课题组的前期研究中已鉴定银杏端粒序列为拟南芥型TTTAGGG序列。为了增加可能的端粒结合蛋白与端粒的结合能力，在构建诱饵载体pBait-pAbAi时，分别使用了两个特异性结合序列(TTTAGGG) 3 和(TTTAGGG) 5 构建两个诱饵载体pBait-pAbAi。此外，由于特异性结合序列片段较小，为了增加构建成功率，使用了GUS基因片段作为引导序列(图2)。 以载体pBI121为模板，表一的序列为引物扩增GUS基因片段，获得GUS片段加端粒序列(TTTAGGG)三次及五次重复序列的长度约640 bp的条带(图3(a))，与载体pMD-18T连接后测序鉴定正确。 以Hind III和Xho I分别酶切质粒pMD-18T-(TTTAGGG) 3/5 -GUS和载体pAbAi，分别得到长度约为640 bp和5000 bp的片段，进行连接，转化到大肠杆菌DH5α，Hind III和Xho I双酶切鉴定(图3(b))。 使用限制性内切酶Kpn I对质粒pAbAi-(TTTAGGG) 3/5 -GUS进行酶切，获得约5000 bp和600 bp两个片段，对长度约5000 bp的片段利用T4连接酶进行自连。经测序鉴定，(TTTAGGG) 3/5 序列成功连接到载体pAbAi上。 图2. 诱饵载体pBait-pAbAi构建示意图 3.1.2. 诱饵载体转化酵母Y1HGold 经Bst b I线性化的两个pBait-pAbAi转化酵母感受态细胞，涂布于SD/-Ura固体培养基上，30℃培养3 d，挑取2~3 mm单菌落进行PCR检测。获得长度约1.4 kb的片段(图3(c))，说明诱饵载体成功转入酵母Y1HGold中。 同时将经过0.9% NaCl稀释的酵母菌液涂布于含AbA梯度浓度的SD/-Ura培养基上，当AbA浓度达到1000 ng/mL时完全抑制了酵母单菌落生长，如图4所示，确定本研究所需AbA浓度为1000 ng/mL。 3.1.3. 银杏酵母单杂交文库构建 提取银杏RNA并进行1%琼脂糖凝胶电泳检测，由图5(a)可知，其中28S和18S条带比例约为2:1，总RNA浓度为1200 ng/μL，OD 260/280 为1.92，说明RNA纯度质量好，可以用于构建文库。 图3. 酵母单杂交文库载体构建电泳检测图 图4. AbA最低使用浓度筛选结果 图5. 银杏总RNA及酵母单杂交文库筛选片段电泳检测图 总RNA利用磁珠分离出mRNA，浓度为20 ng/μL，OD 260/280 为1.90。以3 μL mRNA为模板，通过反转录及LD-PCR获得双链cDNA，最后通过CHROMASPINTE-400树脂层析柱进行纯化。 cDNA文库与经Sma I线性化的pGADT7-Rec载体共转化诱饵酵母感受态细胞。将经过转化的酵母细胞稀释1000倍后涂布在SD/-Leu培养基上，共长出20个单菌落，经过计算可知总克隆数即转化效率为3.0 × 10 6 ，大于构建文库最低限度1.0 × 10 6 。转化效率 = (菌落个数/涂布菌液体积) × 稀释倍数 × 总体积。 剩余酵母转化产物在SD/-Leu/AbA (1000 ng/mL)培养基上30℃培养3 d，挑取单克隆进行菌液PCR检测(图5(b))，并对其中大于250 bp的扩增片段进行测序。 3.1.4. 可能的银杏端粒结合蛋白的鉴定 结果显示，使用端粒特异性结合序列(TTTAGGG) 3 的诱饵载体没有能够获得合适大小的扩增片段，显示该端粒特异性结合序列难以有效结合端粒结合蛋白。而使用端粒特异性结合序列(TTTAGGG) 5 的诱饵载体成功获得52个扩增片段，显示该端粒特异性结合序列能够有效结合端粒结合蛋白。 对52个扩增片段的进行测序，并进行序列比对，去除序列相同的结果，得到10个cDNA序列可能为银杏端粒结合蛋白基因序列片段。进一步利用NCBI的BLAST分析，其中有3个序列显示为功能未知蛋白，7个为无对应序列，这可能是由于缺乏有效的银杏基因组序列的结果。进一步通过DNAMAN等软件分析，这10个序列中有7个序列中存在较多的终止子，不能翻译成相对应的蛋白。说明这7个序列可能是银杏cDNA文库构建过程中的干扰序列。该结果在已报道的酵母单杂交文库筛选技术研究中也时有报道，显示该技术存在一定的假阳性现象。其余3个序列为端粒结合蛋白的相应序列的可能性较大。为了方便区分，暂以A-C来标明该3个基因片段(图6)。由于酵母单杂交文库不能有效鉴定蛋白质与DNA的结合的一一对应关系，为了进一步这3个序列是否独立与端粒序列特异性结合，研究组进一步使用酵母单杂交技术进行分析。 3.2. GFP酵母单杂交鉴定 3.2.1. 诱饵载体pGNG2-bait构建 诱饵载体pGNG2-bait构建方法同诱饵载体pBait-pAbAi的构建，此处不再详述。仅将限制性酶切位点改为Not I、Spe I和Nru I。以序列5’-GCCCAATACGCAAACCGCCT-3’为引物，测序鉴定。 3.2.2. 诱饵载体转化酵母EGY48 将构建好的诱饵载体pGNG2-bait转化到酵母EGY48感受态细胞中，涂布在SD/-URA(Glu)培养基上，30℃培养3 d。挑取单克隆置于SD/-URA(Glu)液体培养基中震荡培养，提取质粒，转化大肠杆菌DH5α，在含氨苄西林的LB培养基上生长，根据挑取阳性单菌落提取质粒电泳检测验证诱饵载体已成功转化入酵母EGY48中。 3.2.3. 表达载体A/B/C-pJG4-5构建 A、B、C三个序列使用DNAMAN软件分析确定碱基翻译序列，分别在上下游添加限制性酶切位点EcoR I和Xho I设计引物，以载体A/B/C-pGADT7-Rec为模板，通过PCR扩增获得长度约1000bp的条带，与载体pMD-18T连接。测序鉴定。 以EcoR I和Xho I酶切A/B/C-pMD-18T与表达载体pJG4-5，获得长度约1000 bp和6500 bp的条带，利用T4连接酶连接。转化大肠杆菌DH5α，EcoR I和Xho I双酶切鉴定(图7)。 3.2.4. GFP酵母单杂交体系建立 将构建好的A/B/C-pJG4-5载体转化到诱饵酵母细胞中，并涂布于SD-TRP-URA(GAL/RAF)固体培养基，30℃培养3 d。挑取单菌落用0.9% NaCl稀释，通过在荧光显微镜下观察，其中A-pJG4-5转化的酵母细胞发绿色荧光(图8)，其余未见绿色荧光。说明A序列可以与银杏端粒序列(TTTAGGG)特异性结合。 图6. (a) (b) (c)基因序列片段 图7. 表达载体A/B/C-pJG4-5双酶切电泳检测图 图8. GFP酵母单杂交荧光显示图 而B，C两个基因与银杏端粒序列(TTTAGGG)特异性结合能力较弱或不能独立与银杏端粒序列(TTTAGGG)特异性结合。
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user: 4. 讨论 端粒位于真核生物染色体末端，是一种具有保护染色体作用的特殊DNA-蛋白复合结构。端粒的功能在于防止染色体DNA降解、非正常重组和染色体缺失等，从而起到保护染色体基因完整性的功能，因此端粒功能的发挥为生命活动的正常运作提供了重要保障 [ 10 ] 。绝大多数真核生物的端粒DNA序列是由富含TG的重复序列组成，在脊椎动物中为TTAGGG，大多数植物中为TTTAGGG [ 11 ] 。 端粒结合蛋白不仅在维持端粒结构上非常重要，且在调控端粒长度和端粒保护功能方面起十分重要作用 [ 12 ] 。端粒结合蛋白主要分两类：一类是在哺乳动物中被称为端粒重复结合因子(TRF)，其结合于端粒双链区域 [ 13 ] 。其中TRF1和TRF2均结合在端粒Myb区域，以二聚体形式存在 [ 14 ] 。TRF1控制端粒长度，TRF2参与维持染色体的稳定 [ 15 ] 。另一类蛋白以端粒保护蛋白(POT1)为代表，通过寡糖/寡核苷酸结合在端粒单链序列上 [ 16 ] 。 端粒在植物学领域的研究还比较缺少。通过凝胶迁移实验，首次在拟南芥中发现了端粒结合蛋白 [ 17 ] [ 18 ] 。在目前的研究中可以看出，对植物端粒及端粒结合蛋白的相关研究主要集中于草本模式植物，例如拟南芥、水稻、玉米等。对于木本植物端粒的相关研究还少有报道。 一般来说，在酵母单杂交文库筛选过程中，可能存在载体构建时因合成片段过短导致和载体连接效率较低的问题，本研究以载体pBI121为模板，利用PCR扩增其部分GUS基因片段，延长与诱饵载体的连接序列，从而提高连接成功率，后期再通过切除GUS基因片段，载体自我连接即可完成载体构建。目前酵母单杂交文库筛选一般使用植物总RNA来构建cDNA文库，但是存在大量的tRNA和rRNA会对筛选产生干扰，造成过多的假阳性产生。本研究采用磁珠法从总RNA中分离出mRNA来构建cDNA文库，可以有效降低假阳性率。在构建重组酵母时，应确保OD 600 在0.4~0.6之间，否则易造成转化效率低或者不能成功转化。为了排除酵母内源转录因子与目的顺式元件相互作用的干扰，在筛库之前须确定AbA的最低使用浓度。 总之，本研究通过酵母单杂交文库筛选，GFP酵母单杂交验证等实验方法建立了银杏端粒结合蛋白的筛选技术，并获得了一个和银杏端粒重复序列特异性结合的端粒结合蛋白。本研究丰富了对银杏端粒的研究，为木本植物端粒结合蛋白的研究提供了有力的实验依据。
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user: 5. 结论 本研究通过酵母单杂交文库筛选和GFP酵母单杂交等实验方法获得一个与银杏端粒重复序列(TTTAGGG)特异性结合的基因片段。
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user: 摘 要 火灾是当今生活中十分常见的自然灾害，因此及时检测火焰对预防火灾的发生十分重要。本文提出了一种基于背景差分和颜色、形状特征的火焰检测方法。该算法首先采用背景差分法，根据火焰燃烧的动态性实现对运动目标的提取，再根据火焰颜色特征的五条规则以及火焰的三个形状特征对目标区域进一步提取，得到最终的检测结果。该方法火焰检测率较高，具有较好的实用价值。 关键词 :火焰检测，背景差分，颜色特征，形状特征
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user: 1. 引言 不受控制而发生并威胁人身和财产安全的燃烧现象被称为火灾，火灾给国家造成巨大经济损失的同时，还严重危害了人民群众的生命安全。其中森林火灾造成的经济损失最为严重，林火监测技术主要包括地面巡护、近地面监测、航空巡护、卫星监测四种 [ 1 ] 。由于火灾是一种失控的燃烧现象，一般而言没有明显的规律可寻，火焰的燃烧过程分为：初燃阶段、火焰扩大燃烧阶段、剧烈燃烧阶段、火势下降和熄灭阶段，不同的阶段有着不同的特点。快速有效的火灾检测是火灾预防的重要手段，基于视频图像的火焰检测是目前的研究热点，与基于传感器的传统火焰检测系统不同，这种检测方式局限性小，可应用于大空间或复杂环境的火焰检测，具有更好的适用性。 火焰有自身的特征，总体上将火焰的特征分为动态特征和静态特征。火焰的静态特征是指火焰的颜色特征，矩形度，圆形度，重心高度系数等。火焰的动态特征有闪频特征、面积变化特征等。在有关火焰检测技术中对颜色空间应用研究日益增多。Chen [ 2 ] 等根据RGB颜色模型，结合火焰色颜色特征设计出能够区分火焰各种像素的规则，结合每种规则形成了提取火焰颜色特征规则模型。Toreyin [ 3 ] 等使用高斯混合模型提取背景并以火焰像素库为基础获得的RGB颜色检测模型来实现火焰存在检测。王莹 [ 4 ] 等提出了一种基于RGB，HSV，YCbCr三种颜色空间的火焰颜色模型，该模型提取的火焰区域比较完整，且能减少图像亮度变化的干扰；动态特征方面，王莹 [ 4 ] 等提出了一种利用图像的相关性探测火灾的发生，并指出火焰的相关性系数图是剧烈振荡的，而非火焰的相关性系数图是较平坦的。文献 [ 5 ] 针对红外火焰视频，采用红外图像中的火焰颜色特征检测算法实验并进行了研究。Horng等 [ 6 ] 选择 HSI 颜色空间的火焰颜色模型，并结合差分来获取火焰潜在区域目标。Habiboglu等 [ 7 ] 采用协方差矩阵训练支持向量机来识别火焰。文献 [ 8 ] 结合火焰颜色统计模型和序列模式挖掘的方法，能够检测出一幅图像中的火焰。Jenifer [ 9 ] 采用概率统计的方法，对火焰的颜色、面积、表面粗糙度、边界粗糙度、偏斜度进行统计，然后使用贝叶斯分类器进行决策。如若我们在视频图像中利用这些特征加以判断，则能检测出火焰区域。 火焰检测最简单的判别方式是阈值控制，但误检率很高。由于火焰在燃烧的过程中外形不停地变化，具有一定的动态性，将其运动区域检测出来再利用火焰的静态特征判别，能较好的提高火焰检测的准确率。 本文首先通过当前帧与背景帧进行背景差分得到差分图像，然后通过阈值判断提取运动目标区域，然后利用颜色特征和形状特征进一步提取出较为完整的火焰区域。实验结果表明，所提出的算法检测效果好，算法复杂度较低，具有较好的应用前景。
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user: 2. 背景差分法 运动区域提取的目的是将不断运动的区域从背景图像中提取出来，是视频分析算法的关键基础环节，是目标定位、识别和跟踪的前提 [ 10 ] 。火焰在燃烧的过程中由于受到周围气流的影响，火焰会呈现出没有规律的持续运动。本文首先采用背景差分提取出运动区域，缩小检测区域，对运动区域进一步利用颜色特征提取，从而达到预期效果。 背景差分法又称为背景减法，其原理是将当前帧图像与背景图像差分得到运动目标区域，这种方法较帧差法能够更好地提取运动目标，是目前运动分割中最常用一种方法。该方法需要构建一幅背景图像，这幅背景图像必须不含有运动目标，还要能够不断地变化来适应当前背景的变化。构建背景图像的方法有很多种，其中常用的方法有基于单个高斯模型的背景图像构建、基于混合高斯模型的背景图像构建、基于中值滤波器的背景图像构建、平均背景图像构建等。在本文中所采用的是平均背景图像的构建。 如果不考虑噪声的影响，视频帧图像 为背景图像 和运动目标区域 的组合。其中x和y分别是像素点的横纵坐标。 (1) 由式(1)可得出运动目标区域 。 (2) 得到的运动目标需要根据判别规则进一步处理，最常用的处理方法就是阈值分割法，如式(3)所示。 (3) 公式(3)中的T为阈值，文中采用的背景差分算法原理流程如图1所示。
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user: 3. 火焰的颜色特征 疑似火焰的提取主要通过建立火焰颜色模型，颜色空间主要有HSV、RGB、HSI、CHL、LAB、CMY等，Chen等 [ 2 ] 用RGB和HSI颜色空间对火焰进行分析，总结出了三条表达式。文献 [ 11 ] 对该方法进行改进，总结了5条规则，并建立了新的火焰颜色模型，解决了火焰内部空洞，减少了其他干扰物的影响，如式(4)所示。 (4) 其中 ， ， ， 是火焰的红色分量和绿色分量的阈值， 分别是 的阈值。通过公式(4)得到的候选火焰区域，再通过形态学处理方法腐蚀和膨胀处理，能较好地消除噪声并填补细小空洞。当 ， ， ， ， ， ， 时，不仅能排除天空中的白云、类似枯草的黄绿色区域，并且能填补火焰内部的空洞，进而得到较为完整的火焰区域，颜色特征提取结果如图2所示。
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user: 4. 火焰的形状特征 火焰具有长宽比、矩形度、圆形度、重心高度系数、纹理特征等形状特征。 4.1. 圆形度 圆形度表示物体边缘与圆的相似程度 [ 12 ] ，是一种物体边缘轮廓复杂程度的度量，通过物体边缘的总 图1. 基于背景差分的目标检测算法流程 图2. 火焰的颜色特征提取 长度和物体所在区域的面积，可计算出物体的圆形度值，其计算公式为： (5) 其中 为物体所在区域面积， 为物体所在区域周长，即区域边界的长度，该长度可从边界链码中得到。圆形度衡量了物体边缘的复杂程度，物体边缘越复杂，圆形度的取值越高。通过实验对火焰及其他干扰物圆形度进行举例分析，结果如表1所示。 从表1可以看出，与火焰颜色相似的干扰物圆形度值较低，火焰的圆形度值明显较高。 4.2. 矩形度 与圆形度相似，矩形度表示物体边缘与矩形的相似程度 [ 12 ] ，矩形度 的公式定义如式(6)所示： (6) 式中 为包含物体所在区域最小矩形的面积。矩形度反应了物体对其最小外接矩形的充满程度。通过实验对火焰及其他干扰物圆形度进行统计，结果如表2所示。 从表2中可以看出火焰的矩形度一般在0.5左右，而其他干扰物的圆形度的值一般与火焰区域矩形度差别较大。 4.3. 重心高度系数 重心高度系数体现了物体重心高度与物体总高度的关系 [ 13 ] ，其公式定义如式(7)所示： (7) 其中 为物体重心高度， 为物体总高度。 从表3中可以看出火焰的重心高度系数小于0.5，这是因为火焰的重心一般偏下。由此可区分火焰与一些重心偏上和靠近中央的物体，如白炽灯，但难以区分重心偏下的汽车尾灯。 Table 1 Statistics of circular degree of flame and distraction 图像编号 1 2 3 4 5 火焰 19.342 18.376 18.251 17.246 18.367 白炽灯 3.475 4.825 4.935 3.575 3.657 汽车尾灯 2.542 2.582 2.792 3.142 2.905 表1. 火焰及其他干扰物的圆形度统计 Table 2 Statistics of rectangular degree of flame and distraction 图像编号 1 2 3 4 5 火焰 0.562 0.553 0.475 0.489 0.505 白炽灯 0.948 0.952 0.958 0.948 0.944 汽车尾灯 0.208 0.210 0.205 0.212 0.208 表2. 火焰及其他干扰物的矩形度统计 Table 3 Statistics of centroid coefficient of flame and distraction 图像编号 1 2 3 4 5 火焰 0.464 0.465 0.462 0.471 0.470 白炽灯 0.574 0.575 0.577 0.578 0.577 汽车尾灯 0.421 0.431 0.438 0.439 0.440 表3. 火焰及其他干扰物的重心高度系数统计
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user: 5. 实验结果与分析 本文的实验环境为Visual C++ 6.0，调用Opencv图像处理库编程实现火焰检测。基本配置为CPU：AMD A6-3400M APU with Radeon(tm) HD Graphics 1.4 GHZ内存：4G，实验中用火焰区域所占的比重来分等级，具体使用红、黄、绿表示火灾的级别，即高级、中级、低级。 在论文 [ 14 ] 中提出的多特征融合中只用了火焰的红色分量的阈值作为颜色特征的阈值，忽略了蓝色分量和绿色分量的干扰。通过以上三组不同环境下的视频的检测结果(图3~5)可以看出本文方法火焰的颜色 图3. 第一组视频检测结果 图4. 第二组视频检测结果 图5. 第三组视频检测结果 特征提取的火焰区域更加完整，更加准确，但是背景差分将固定的图像作为背景图像时，周围许多的环境因素会不同程度上影响到检测的准确性。实验结果也表明，一般情况下自然环境中的火灾重心高度系数会随着燃烧时间而变大，但是最大不会超过0.45。
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user: 6. 结束语 本算法利用背景差分法结合火焰特征判断火焰区域的思想，首先利用背景差分提取出运动目标区域，之后利用火焰的颜色及形状特征进一步提取较为完整的火焰区域。在实际的火焰检测中背景差分取得的运动目标区域非常完整，但是在颜色特征的提取中阈值是通过多次试验来确定的，同时在检测中外界环境复杂，这些将会造成一定的误检或漏检。在下一步的实验中，阈值的控制仍然是一个重点。由于视频库视频数量有限，在以后的实验中将会适当的扩充实验视频数量，并引入其它有效特征以进一步研究多特征融合方法。
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user: 摘 要 距离多普勒算法是最为广泛的成像算法，但是存在两点不足：第一，当使用较长的核函数提高距离徙动精度时，运算量较大；第二，距离压缩对方位频率的依赖性难解决。Chirp Scaling算法(CSA)运用Papoulis提出的Scaling原理，通过相位相乘代替时域插值来完成随距离变化的RCMC，同时解决了距离压缩中对方位频率的依赖问题。 关键词 :合成孔径声呐，CSA，RCMC
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user: 1. 引言 合成孔径声呐成像算法(Synthetic Aperture Sonar， SAS)中原始回波信号为二维数组：距离向和方位向。通过匹配滤波器，可以实现数据压缩，呈现图像。其中的难点是：距离向和方位向存在相关性 [ 1 ] 。消除相关性的步骤即为距离徙动校正(Range Cell Migration Correction， RCMC)。在距离多普勒算法(Range-Doppler Algorithm， RDA) [ 2 ] - [ 4 ] 中采用时域插值的方法校正，但是这种方法精确度不高，运算量也比较大。而在CSA采用相位相乘的方法，精确性高，运算量小。本文中简单介绍了CS算法的应用原理，并将CS算法与距离多普勒算法进行了简单的比较。
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user: 2. RCMC原理 声呐接收换能器至目标的距离是SAS处理中最重要的参数。它随方位时间变化，当换能器随船的移动不断接近目标时，距离随脉冲逐渐减小；当换能器远离目标后，距离随脉冲逐渐增加。这种距离变化将导致两点重要影响。首先是导致不同脉冲之间的相位调制，最后是导致接收数据的扭曲，即距离徙动(Range Cell Migration， RCM)。如图1所示： 声呐与目标的距离可由菲涅尔近似为 (1) 其中 是目标到声呐方位向航线的最短距离，V是声呐运动速度。 目标多普勒频率为 (2) 由式(1)和式(2)可推出 (3) RMC由式(3)的第二项给出。在距离多普勒域中的每一条水平线具有相同的 ，因而通常在该方向上逐行进行RCMC。 更为精确的一种距离表达式为 (4) 其中， 。由式(4)和式(2)可以推出 (5) 图1. 直线几何对距离的近似 其中 是二维频域中的徙动因子。 由式(3)或式(5)中可以发现距离弯曲程度和目标到系统的距离、方位向频率有关，因此距离多普勒算法中将距离压缩后的二维回波矩阵进行方位向傅里叶变换后进入距离多普勒域，依照公式进行数据的搬移，以完成距离弯曲校正。而CS算法运用原理则在下节中进行了详细的介绍。
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user: 3. CSA变标原理 CSA的变标原理是将一个线性相位与频率匹配滤波器相乘。由于信号频率的线性偏移特性，相当于在时域上乘以一个线性相位。该时域相位是对声呐信号频率的调整或变标，被称为变标方程。 RCM是最短斜距 的线性函数，也是方位频率 的二次线性函数。对于原始回波数据中每行具有相同的 ，由于RCM是距离的线性函数，因此对其校正方法可以有变标方程实现。 如果直接使用Chirp Scaling校正RMC可能会造成信号移出距离基带上的匹配滤波器频带。因此可以将RCM分为两部分：表示参考目标RCM的“一致RCM”以及去除参考目标RCM的“补余RCM”。对于所有目标而言，一致RCM都是相同的，而补余RCM与目标距离是相关的，相对于一致RCM要小得多。为了进一步减小补余RCM分量，一般将参考目标选在场景中心位置 [ 5 ] 。 RCM各个分量表达为 整体RCM：相对于参考方位频率的整体距离徙动为 (6) 一致RCM：参考斜距 上的式(5) (7) 补余RCM：整体RCM减去一致RCM (8) 对原始回波信号进行方位向傅里叶变换后， (9) 其中 为RCM的所用时间。由于信号路径为双程，因此所耗时间为双倍。 变标方程为： (10) 其中 。 式(10)与式(9)相乘，去除补余RCM，将所有目标轨迹曲率调整为参考目标的曲率得 (11) 其中 。 对式(11)进行距离向傅里叶变换，进入距离多普勒域，得 (12) 式(12)相位系数的第一项为方位向匹配滤波器，第二项为距离向匹配滤波器，第三项为目标的相位信息，第四项为RCMC，第五项为附加相位。 对式(12)进行相位相乘，可同时完成距离压缩以及一致RCM，得 (13)
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user: 4. CSA仿真研究 运用MATLAB进行CSA仿真研究。参数预设：载频 为3000 Hz，平台高度300 m，航速5 m/s，发射调频信号脉宽为10 ms，声呐实际孔径尺寸为0.2 m。假设场景中有3个理想点目标，坐标分别为[10，125]、[10，175]、[40，175]。图2描述了未经过RCMC处理直接成像结果，图3进行了距离多普勒算法和CS算法的最终成像结果比较。 由仿真结果可知，RCMC有利于提高SAS最终成像的辨别度。CSA相对于RDA，具有更高的精确度，但所耗时间较长。 图2. 未经过RCMC的距离压缩和成像结果 图3. RDA和CSA的RCMC和成像结果比较 5. 结束语 相较于RDA，CSA能更为精确的计算出目标的所在位置。而且CSA运算过程中仅需要FFT和相位相乘，所以在实现上也是很方便的。FFT次数与RDA几乎相等，但处理块之间的重叠比率会导致轻微的 不同。但由于在CS算法中，要求 的成立，使得CS算法对于相对带宽 较小、方位波束越窄的信号，成像结果越精确 [ 6 ] 。由于声呐系统为宽带信号，因此CSA处理中会产生一定的散焦现象。但是相位相乘补偿RCMC的方法在所有现存成像算法中是最有效的，因此研究CSA就有一定的价值。比如参考文献 [ 7 ] - [ 9 ] 中研究的改进CSA可以适用于宽带和宽测绘带的信号。
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user: 摘 要 本文针对目前云数据中心主机服务器在空转时间段对能源消耗巨大的问题，建立了虚拟资源申请–分配模型，提出了一种虚拟资源分配的策略。该策略在满足用户需求前提下，对主机服务器最大化利用，以此来降低基础设施对能源的消耗。通过“端”对云任务进行统计综合，提交云中心，云中心的资源管理器对云任务进行统一分配，以达到对服务器的最佳利用。仿真结果表明，我们提出的策略对不同任务数目、类型的云任务调度具有较好的效果，能够提高云计算中心服务器的利用率。 关键词 :云计算，虚拟资源，分配策略
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user: 1. 引言 云计算通过互联网提供动态、易扩展、虚拟化的资源，提供这些资源的往往是具有庞大规模计算机集群的云数据中心。通常情况下，一个云计算中心有数万甚至数百万的服务器，这些云计算中心的能源消耗是巨大的。可以通过两种途径减少这些大规模基础设施对能源的消耗：一是降低单一服务器的能耗；二是进行虚拟资源优化来提高服务集群的整体资源利用率。 目前对于虚拟资源优化的相关研究主要集中于优化资源调度、优化资源分配以及资源有效管理等方面。有学者提出分层调度方法 [ 1 ] 、多目标蚁群算法 [ 2 ] 以及引入经济学方法比如纳什均衡 [ 3 ] 、市场经济机制 [ 4 ] 等提高资源利用率。文献 [ 5 ] 提出多目标遗传算法，通过设计适应度函数，解决动态资源分配问题。文献 [ 6 ] 针对资源调度问题中的成本最小化和期限约束模型，提出了基于遗传算法的动态目标优化策略。文献 [ 7 ] 针对不同的资源类型，提出了多资源包装算法，并在iVCE中实现了一个原型。文献 [ 8 ] 设计了一个体系架构，根据应用的特征和当前的工作负载，在云集群环境中找到最优的cpu密集型和io密集型工作的分配比例。文献 [ 9 ] 在讨论了多种基本要素的虚拟机迁移情况下，提出了基于队列的虚拟机迁移模型。文献 [ 10 ] 在考虑时间价格差异和对任务延迟的容忍度情况下，提出了一个动态的虚拟资源租赁算法，来使得云服务提供商尽可能达到利润最大化。本文研究虚拟资源高效率整合方法，提高计算中心的资源利用率，以达到减少能源消耗、降低运行成本的目的。