DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 我校以“主动适应社会需求，培养学生政治素养与专业能力结合、知识学习与实践能力并重、诚信做人与创新能力兼备的复合型创业型应用人才”为己任，强调培养学生应用知识和技能解决实际问题的能力，旨在为社会输送复合型创业型的应用人才 [ 1 ] 。《网络管理与维护》课程是计算机网络技术专业的专业必修课，按计算机网络技术专业人才培养方案，本课程设置目标：通过本课程的学习，提高学生在网络组建与管理、网络配置与维护等方面的专业知识及专业操作技能，学生具有网络规划、设计、实施与管理的能力，紧跟信息技术的最新发展，适应行业相应岗位的需求。《网络管理与维护》是网络规划、网络管理及维护的综合课程，实际应用性、操作性很强，先修课程有：计算机应用基础、计算机网络基础、网络设备配置与管理、网络综合布线、网络操作系统配置与管理，后续课程：顶岗实习、毕业设计。我系根据该课程特点，以生产环境中实际工作流程确定教学目标，采用专题式教学模式，通过学习与实践，学生掌握网络运行、维护与管理的基本知识和技能，能够胜任网络运维管理工作岗位的需求，努力实现我国高等教育提出的“培养具有创新型的应用型复合型人才，提高学生的理论知识水平和科学实践应用能力” [ 2 ] 的目标。
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user: 2. 专题式教学概述 2.1. 专题式教学内涵 专题式教学模式是一种针对教学对象的层次和特点，打破传统的按照教材的章节体系依序授课的方式，根据教学大纲规定的基本要求，按照课程内容的内在思想和逻辑关系，对教学内容进行整合、提炼、概括和充实，划分为若干有机联系而又相对独立的专题，再将它们组合成完整的教学内容体系，围绕专题确定教学方案，相对集中深入地进行教学，并以多样化的教学方法加以实施 [ 3 ] [ 4 ] 。 专题式教学侧重于将一个阶段的教学内容进行系统的整合，根据课程教学需要，以某个知识主题作为教学中心，按知识的必然联系整合教学内容，通过自主探究和合理引导，围绕主题进行研究与分析，提高学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣。 2.2. 专题式教学适用性 专题式教学的教学目标明确，适用范围明确，在计算机网络技术专业课程教学中，适用于高年级学生综合应用能力提升训练及实际解决问题能力提升训练。《网络管理与维护》课程采用专题式教学，还在于本专业学生通过先修课程学习已具备基本的计算机网络基础知识、综合布线实际操作技能、局域网组网技术、IP编址知识、网络设备基本配置、网络操作系统配置等知识架构，对网络建设体系涉及的知识及技能要求已经有了一定程度的知识储备和实际操作经验，具备一定的学习基础。在顶岗实习前，学生需要在现有知识体系的基础上，整理所学知识的脉络，加深对知识体系的认识，将单一知识点向专题知识总结转化，在知识纵横梳理的过程中提升综合认知及实践能力。
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user: 3. 专题式教学实施途径 3.1. 教学主题确定 在专题式教学中，教学主题是将教学内容切合学生的需要并达成梳理知识体系的课程目标，是统筹课程知识体系的关键点。 《网络管理与维护》是计算机网络技术专业的一门专业核心课程，按照网络集成公司工作流程开设，以工作流程中的工作任务为单元组织教学，以真实的网络工程工作任务和职场情境展开学生职业能力训练。教研室成员对计算机网络相关职业工作岗位进行充分调研和分析，与多家合作企业的相关专家共同制订了计算机网络技术专业人才培养方案，确定了本课程的教学目标：通过构建一个完整的网络运行环境，完成网络设计、网络综合布线、网络设备的安装与配置、基本安全配置、网络联合调试、简单网络故障诊断与排除、服务流程和体系建设等网络运行维护与管理工作领域中的所有工作任务，掌握网络运行、维护和管理的基本知识与技能，能够胜任网络建设、运维、管理等相关工作岗位的需求。在进行课程教学前，组织学生考察并记录学校网络建设详情，选择一个中型企业及一个大型园区实地考察、学习网络建设方案及运维方案；在每个教学任务开始前，教研室教师集体沟通讨论课程主题，再由教师进行引导，学生参与讨论，最后拟定教学主题。比如，在观摩学校数据中心、企业网络中心机房时，同学们就在笔记中标注了网络设备间组成了环路的问题，因此在网络设备安装与配置任务中，我们共同确定了其中一个教学主题——“网络冗余技术”。 3.2. 教学内容重构 专题式教学知识的重构，要求教师从纵向和横向两方面精心选择与该主题相关的教学材料，对涉及到的知识进行重新组建，使相关内容纵横勾连，帮助学生重构知识体系，认识学科规律，进一步提升解决实际问题的能力。有时更可打破学科之间的限制，在教学中整合不同领域的内容和策略，进行有机扩展、延伸掘进，合理地吸纳应用场景及其他学科的知识，丰富教学内容，体现专题式教学开放性、综合性、多元性和生成性的特点，加速学生对学习内容的内化及长期记忆 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 。 在组织“网络冗余技术”专题内容的时候，我们遵循应用由易到难、组网规模由小到大、以实际应用场景为基础进行内容组合。按照网络冗余技术介绍、链路级冗余技术、网关级冗余技术、冗余技术的综合应用进行教学内容准备，主要内容如下： 1) 链路级冗余技术 二层链路冗余技术： 链路捆绑技术AP (Aggregate-Port)，实现带宽提升、流量分担和冗余备份的目的。应用场景如图1所示。 图1. AP应用场景拓扑 生成树技术：STP和RSTP (实现环路避免和冗余备份) MSTP (实现环路避免和冗余备份、实现多链路负载均衡)。应用场景如图2所示。 图2. STP、RSTP、MSTP应用场景拓扑 三层链路冗余技术： 三层链路捆绑技术AP，应用场景如图3所示。 使用OSPF实现冗余和负载均衡，应用场景如图3所示。 2) 网关级冗余技术 VRRP协议应用。应用场景如图4所示。 3) 冗余技术的综合应用 OSPF协议、VRRP协议、MSTP协议综合应用实例，应用场景如图4所示。 图3. OSPF应用场景拓扑 图4. 冗余技术综合应用场景拓扑 3.3. 教学方法探索 线上线下相结合的翻转课堂教学模式，既能充分发挥教师的引导者、组织者作用，又能充分突出学生的学习主体地位，以学生为中心的教学组织思想体现在课前、课中及课后教学全部环节。 以“网络冗余技术”专题为例，课前阶段，为学生提供所需的各类学习资源，如课程内容讲解PPT、与主题关联的参考资料、学习任务单、讲解视频、操作视频等资料，上传至学校网络教学平台。学生根据课程设计的要求，结合自己掌握的网络技术相关知识的程度，自主在学习资源库中寻找适合自己需要的资料。资料发放有较长的时间提前量，学生有相对比较充裕的时间进行课程准备，复习前导课程的知识点，特别是网络设备配置与管理的内容。设置学习任务单时，按照教学内容组织，分链路级冗余技术、网关级冗余技术、冗余技术的综合应用三大块进行详细任务布置，覆盖本次主题教学的全部知识点。同时注意根据学生实际学习情况，在实际学习要求及测验部分设置不同的难度等级，如基础掌握部分、提高部分、扩展了解部分等。在网络教学平台上开辟讨论区，教师定时网上答疑，视学生学习、讨论情况进行引导。教师收集学生自主学习过程中的所有反馈信息后，不定时进行研讨，拟定课堂上要讨论及解决的问题。 在宝贵的课堂内化时间，共同研讨，引导解决问题，达到对教学内容深入理解及提升的目的。教师提出学生自学过程中的共性问题，组织引导大家研讨、解决；再根据教学主题，提出设计的问题，引导学生深入探究，提出自己的解决方案。课堂教学完成后，在总结互评阶段，同学们分小组分别演示本小组完成的任务，讲解配置过程及遇到的问题、解决问题所采取的措施，以检验前期的学习效果，巩固前期的学习成果。 课堂教学结束后，按学生学习程度布置本主题任务的拓展作业：1) 查阅资料，了解中、高端网络设备提供的冗余功能并举例说明。2) 了解网络设备的堆叠、虚拟化技术。3) 了解服务器操作系统(Windows、Linux)增加网络带宽，实现负载均衡/冗余功能。4) 了解服务器虚拟化技术增加网络带宽，实现负载均衡/冗余功能(如Xenserver)。 本课程以提升学生解决实际应用问题为主旨，所以在教学中，引导学生关注现有市场上占有率较高、在各行业有广泛应用的各类网络设备品牌，了解各厂商提供的产品线及各类产品提供的主要功能，学习设备制造商提供的行业应用解决方案、不同应用场景采用的技术，如Huawei、H3C、Cisco、Ruijie等。因此，在实施翻转课堂进行教学的各环节，案例教学、问题导向等教学手段也得到了大量应用。各种教学方法的合理使用，加强了学生之间、师生之间的交互，在教学过程中增强学生的参与意识，尽量满足不同个体的个性化学习需求，调动学生的学习积极性。
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user: 4. 总结 专题式教学通过按主题对教学内容的有效重构，拓展学生的学习空间和学习容量；精心设计的专题教学使每一专题形成一个小的知识体系，促进学生深入理解并掌握知识的系统应用。 下一步努力方向：第一，需要定期讨论解决部分学生课前学习努力程度不足的问题；第二，适度细化主题教学内容粒度，帮助少数学习能力不足的学生更好地适应高强度的、综合性强的知识技能学习，使他们更有信心提高教学各环节的参与度。
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user: 摘 要 二氧化碳转化为高附加值的燃料和化学品，对于缓解全球变暖、改善生态环境和解决化石资源日益枯竭的难题具有重要的意义。通过加氢合成碳氢化合物，尤其是C 2+ 烃类和含氧化合物的研究愈来愈引起大家的兴趣。设计制备兼具二氧化碳活化和C-C键耦合的多功能催化剂仍然是一较大的挑战。本文总结了二氧化碳加氢生成乙醇、长链烷烃、低碳烯烃的最新研究进展及应用，同时展望了二氧化碳加氢的发展趋势。 关键词 :二氧化碳，加氢，C 2+ 烃类，乙醇 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 第二次工业以来，生产能源和日用化学品对于化石燃料(例如天然气，石油和煤炭)的需求越来越多；例如，2011年全球生产的能源中约90%来自化石燃料；此外石油将继续是未来几年的主要能源。而世界人口的增加以及化石燃料的数量有限，资源迅速减少都是目前面临的问题 [ 1 ] [ 2 ]。广泛使用化石燃料面临的另一个主要问题是，在燃烧或其他氧化过程中它们最终将其碳含量转化为CO 2 ，而CO 2 是主要的温室气体之一，助长了全球变暖。空气中二氧化碳含量的增加在很大程度上促进了全球变暖，该理论最早是由两个世纪前的法国数学家Joseph Fourier提出，19世纪后期由瑞典化学家Svante Arrhenius证明。根据气候变化委员会(IPCC) 2005年的报告，每年的CO 2 排放量逐渐增加，CO 2 排放量的增加将进一步助长全球变暖 [ 3 ]。我们面临着短期和长期的碳难题：由于CO 2 排放量的增加对环境造成有害影响，以及化石燃料资源的短缺。除了改变低碳排放源之外，储蓄和新技术方法对碳资源的可再生利用和对环境的适应性显然对未来至关重要。从长远来看，二氧化碳的转化和利用相对于捕获和储存更具吸引力，如通过将CO 2 催化转化为高附加值化学品，如烃类和含氧化合物；为现代世界气候变化和能源需求供应的问题提供了方法 [ 4 ] [ 5 ]。 1920年代末，Hans Fischer和Franz Tropsch发表了关于CO加氢合成烃类的报告，将其统称为费–托合成(FTS)，该技术被视为从非石油来源生产燃料和化学品的替代途径。近几十年来，基于甲醇中间体(先生产甲醇，然后甲醇脱水成碳氢化合物，表示为CO 2 -MSR)或费–托中间体(CO 2 -Feed FTS)改进的CO 2 加氢工艺，将CO 2 代替CO用于催化转化生产碳氢化合物，已引起了学术界和工业界的极大关注 [ 6 ]。其中CO 2 分子中的碳原子为其最高氧化价态(正四价)，整个分子处于最低能量状态，标准吉布斯自由能(ΔG θ )为−394.38 KJ/mol，所需转化的大多数含碳化合物的自由能，因此将其转化成其它含碳化合物非常困难；并且需要使用能够促使其选择性转化为目标化学物质的极其“有才华的”催化剂，同时能够高效活化CO 2 分子和C-C键耦合。过去有许多关于CO 2 转化的研究，但大多数集中在C1产品(例如CH 4 ，CH 3 OH及其衍生物)。这篇文章我们主要研究如何发生CO 2 加氢反应以生成更高价值的C 2+ 化学品，特别是长链烷烃、烯烃和高级醇。讨论了高效多相催化剂设计中结构与活性之间的关系，提供了可能的反应途径，并对CO 2 催化转化为C 2+ 化学品的研究进行相应的展望描述。
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user: 2. CO 2 加氢催化合成乙醇的研究进展 相对于CH 3 OH，乙醇(C 2 H 5 OH)是更理想的产物，乙醇作为一种重要的化工用品，其用途很广，可用于制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。近年来，在均相催化合成乙醇与CO 2 方面取得了巨大进展。在以下部分中，我们将重点关注在CO 2 加氢向乙醇的多相催化方面取得的重大成就。过去，CO 2 转化为乙醇以均相催化剂为主，可高效的活化CO 2 分子和高选择性生成乙醇。但均相催化剂稳定性较低、难分离，在工业中需要较高的合成成本。针对均相催化剂的不足，近年来科学家们开展了多相催化剂的研发。CO 2 和H 2 合成C 2+ OH反应体系中，需要能够高效活化CO 2 和C-C键耦合的复合型催化剂，因此相对甲醇的合成较为困难。 目前已经报道了多相催化剂用于CO 2 催化加氢制备乙醇的研究工作。如2017年，肖丰收等人 [ 7 ] 报道了非贵金属钴催化剂(CoAlO x )上将CO 2 选择性氢化为乙醇的方法。CoAlO x 催化剂在140℃下乙醇选择性为92.1%及收率为0.444 mmolg −1 ∙h −1 。在此基础上，Wang等人 [ 8 ] 将镍物种掺入钴催化剂中可以促进由CO 2 加氢形成相对稳定的*CH x 中间体的形成，大大避免了甲烷化的发生。Co 0.52 Ni 0.48 AlO x 催化剂在反应体系中反应12 h，乙醇收率为15.8 mmolg −1 ∙h −1 ，选择性为85.7%。何等人 [ 9 ] 研究在不同溶剂中Pt/Co 3 O 4 催化剂在CO 2 加氢制C 2+ OH的催化性能。实验结果显示溶剂在反应中起关键作用，水作为溶剂可显着增强CO 2 转化率，并且还可以有效地促进低碳醇的生成。An等人 [ 10 ] 报告了在金属有机框架(MOF)的Zr 12 簇上的协作Cu I 位点，用于将CO 2 选择性氢化为乙醇。在碱金属阳离子的辅助下，Zr 12 负载的Cu I 中心在空间上通过双金属相互协同作用促进C-C偶联生成乙醇。经过Cs + 修饰的MOF催化剂，在超临界条件下，CO 2 催化加氢制乙醇选择性高于99%，同时强调了将MOF用作可调谐平台来设计用于CO 2 转化开创了新的窗口。
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user: 3. CO 2 加氢催化合成C 2+ 烃类的研究进展 将CO 2 转化为高碳烃是实现基于战略性CO 2 碳资源的碳捕获和利用有效的方法，与CO 2 加氢合成甲醇相比，由与CO 2 直接合成高碳烃成功研究很少；这主要是缺乏有效的催化剂体系。CO 2 加氢合成烷烃大多数非均相催化剂是铁基和钴基催化剂，须克服ASF碳数分布，降低甲烷的生成；且CO 2 合成高碳烃的研究相对较少 [ 11 ] [ 12 ]。 Co催化剂广泛用于F-T合成中，特别是用于生产重烃。如Mn改性的Co 2 C有利于长链烃形成。虽然Co具有非常低的RWGS反应活性，并且当使用CO 2 代替CO时主要起甲烷化催化剂的作用。为了改善Co催化剂的CO 2 加氢催化性能，通过添加促进剂和载体提高二氧化碳的转化率和烃类的选择性。与钴基催化剂相比，铁基催化剂具有更高的RWGS活性，这使其更有望将CO 2 和H 2 转化为碳氢化合物。通常在铁基催化剂上改性的FTS是两步反应过程，其中第一步是通过RWGS中间生成CO，然后通过FTS将CO加氢成烃，尽管Fe催化剂对CO 2 加氢具有良好的性能，但就选择性和活性而言，唯一的Fe催化剂远不能满足反应要求 [ 13 ]。为了解决该问题已经采用了许多方法来提高性能，包括常规的促进剂掺杂和特殊催化剂结构的构造。如Sun等人利用Na-Fe 3 O 4 /沸石催化剂的三种串联的活性位点协同作用催化CO 2 加氢生成C 2+ 烃类，表现出优异的催化性能 [ 14 ]。 近期，孙予罕等人 [ 15 ] 设计氧化铟/分子筛(In 2 O 3 /HZSM-5)双功能催化剂，在CO 2 加氢一步转化高选择性合成汽油方面取得新突破。烃类产物中C 5 -C 11 烃的选择性高达80%，而甲烷仅有1%，且烃类组分以高辛烷值的异构烃为主。李灿院士 [ 16 ] 研究了一种由ZnZrO固溶纳米颗粒组成的ZnZrO/ZSM-5串联催化剂，高度分散在H-ZSM-5微米晶体的表面上，利用ZnZrO上的甲醇合成和H-ZSM-5上的甲醇芳构化的优势。在这项工作中，CO 2 转化率为14%时，CO 2 转化为芳烃的选择性高达73%，与使用ZnZrO构造的串联催化剂ZnZrO/ZSM-5相比，CO的选择性降低至44%。固溶体和H-ZSM-5沸石。在1800 mL/g cat /h的空速下，芳烃的选择性可以达到78%，且反应100小时，没有观察到串联催化剂的明显失活。
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user: 4. CO 2 加氢催化合成低碳烯烃类的研究进展 近年来，由CO 2 加氢合成低级烯烃已取得进展，轻质烯烃(乙烯，丙烯和丁烯)作为石化工业中的基本原料，近年来受到广泛关注 [ 17 ] [ 18 ]。短链烯烃的形成总伴随着CH 4 和C 4+ 烃类，因此该课题研究须克服ASF碳数分布，抑制甲烷生成，阻止烯烃发生二次反应；同时反应体系中产生的H 2 O分子，易造成催化剂失活，影响CO 2 转化率。在低CO 2 转化率(25.7%)下获得了高达65.2%的高C 2 -C 4 烯烃选择性，但仍需要进一步改善以控制链增长。目前关于低碳烯烃的合成分为两种路径：1) 通过RWGS反应再CO加氢合成低碳烯烃，2) CO 2 催化转化为甲醇，甲醇脱水缩合制得。 RWGS反应体系一般采用铁剂催化剂，通过调控助剂增强结构和化学性质，并稳定活性成分对催化剂改性；或者活性相(例如Fe 2 O 3 )和载体之间的强相互作用可以有利地抑制烯烃的氢化。如在铁基催化剂中添加碱金属(Li，Na，K，Rb和Cs)可以提高C 2 -C 4 烯烃的选择性。C 2 -C 4 烯烃的产率按以下顺序增加：Fe < Li + -Fe < Na + -Fe < Cs + -Fe < K + -Fe < Rb + -Fe。程等研究了Na对负载型Fe催化剂的结构和催化性能的影响。研究表明烯烃的选择性随Na含量的增加而增加，而烷烃的选择性则相反地降低。Na似乎可以促进催化剂的表面碱性，这有利于烯烃的生产。根据近期研究表明，适当增加催化剂表面的碱性可有效提高低碳烯烃的选择性 [ 13 ]。 李等人 [ 19 ] 鉴于ZnO-ZrO 2 在CO 2 转化为甲醇时的高温反应性和独特的热稳定性，再结合SAPO-34分子筛在MTO反应上优异的择形性。利用物理混合法制备的ZnZrO/SAPO双功能催化剂，在反应条件为T = 380℃，P = 2 MPa，空速3600 h −1 下反应，达到了优异的效率，CO 2 转化率为12.6%，且C 2 = -C 4 = 的选择性达到80%。Wang等人 [ 20 ] 在此基础上对催化剂进行改进，通过化学涂层策略制备ZnZrO 2 @Al 2 O 3 @ SAPO-34串联催化剂，考察了ZnZrO 2 和SAPO-34的界面特性对CO 2 加氢生成低级烯烃的影响。在3 MPa，3500 ml g −1 ∙h −1 和380℃的反应条件下，ZnZrO 2 @Al 2 O 3 @SAPO-34串联催化剂上的CO 2 加氢显示出较高的C 2 -C 4 (75% C 2 = -C 4 = ，20% C 20 -C 40 )在烃类产品中的选择性为95%，CH 4 的选择性为3%，CO 2 转化率为21%，副产品的CO选择性为45%。与ZnZrO 2 @SAPO-34相比，C 2 -C 4 的选择性提高了55%。此外，这项工作还为设计用于其他应用的出色的双功能串联催化剂打开了一个新窗口。
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user: 5. 总结与展望 本文总结了CO 2 催化加氢为C 2+ 碳氢化合物的最新进展。在过去的几年中，这种反应的高级催化剂的开发取得了突破。以高价值重烃为目标产品的最先进的钴、铁、氧化物和双功能复合催化剂在本综述中成为关注焦点。迄今为止，由上述选择性和高效的CO 2 加氢催化剂产生的烃类产品非常丰富，包括高级醇、低级烯烃(C 2 -C 4 )，汽油(C 5 -C 11 )等。尽管从CO 2 生产C 2+ 烃的过程中取得了显著进展，但该过程仍具有挑战性，目前处于基础研究阶段。由于不可避免的RWGS反应，大多数过程由于热力学上的限制而导致单程转化效率低以及副产物CO选择性过高(20%~70%)，而与哪种方法无关(以甲醇或CO为中间产物)。因此将CO 2 加氢成甲醇和甲烷等C1产物以及类似合成的FT工艺相比，目标产物的时空产率(STY)通常较低。这些问题将激励研究人员开发更有效和更具选择性的CO 2 加氢催化剂，使RWGS与碳链增长的反应偶联应协同进行，以实现对所需重烃的高选择性。 源自二氧化碳捕获和储存的碳源与源自可再生资源(例如风，太阳和生物质)的氢源的组合将为合成碳氢化合物提供有效的方法。同时考虑到氢的消耗，研究人员应开发更多用于CO 2 转化的高级催化材料高效活化CO 2 ，并在足够的氢气下有效地偶联C-C键。C 2+ 烃类和氧化物是理想的氢化产物，具有高能量密度和用途广泛等特点。然而由于C-C键偶联势垒高，使CO 2 氢化生成C 2+ 产物仍然是一个持续的挑战。
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user: 摘 要 利用紫外可见分光光度计分别获取克菌丹农药和苹果汁–克菌丹农药混合溶液的吸收光谱，发现克菌丹农药及其与苹果汁混合溶液在279 nm处有明显的特征肩峰。对苹果汁–克菌丹农药的特征肩峰的吸光度与克菌丹农药的浓度进行偏最小二乘法线性拟合，建立了吸光度与药液浓度之间的预测模型函数，其相关系数为0.9907，平均回收率为99.6%，LOD (检出限)为0.0360 mg/mL，LOQ (定量限)为1.1999 mg/mL。对苹果汁–克菌丹农药的吸收光谱进行导数运算处理，得到混合药液的导数吸收光谱。与原混合溶液的吸收光谱相比较，苹果汁–克菌丹农药的导数光谱在297 nm处有明显的特征峰。拟合混合药液的浓度与导数光谱吸光度的函数关系，相关系数为0.9934，平均回收率为98.2%，LOD (检出限)为0.0098 mg/mL，LOQ (定量限)为0.0328 mg/mL。结果表明，采用吸收光谱法对苹果汁中的克菌丹农药残留进行直接检测与分析是快速和有效的，而基于导数吸收光谱的检测效果则更优。 关键词 :农药残留，克菌丹，吸收光谱，导数光谱 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 克菌丹 [ 1 ] 农药是一种高效的、传统多位点有机硫类杀菌剂，以保护作用为主，兼有一定的治疗作用，在全球已有近50年的销售历史。但是在2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，克菌丹在3类致癌物清单中 [ 2 ]，因此研究克菌丹农药在日常生活中的残留就显得尤为重要。 农药残留的检测分析方法有许多种，例如GC/MS-MS方法 [ 3 ]、可见近红外光谱 [ 4 ]、GC-ECD方法 [ 5 ]、HPLC-MS/MS方法 [ 6 ]、以及生化测定法 [ 7 ] 等，而相比较于上述的几种检测方法，吸收光谱方法 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 检测克菌丹农药的检测方式还未见相关报道。吸收光谱法具有简化样品前处理过程，实现快速、无损检测 [ 11 ] [ 12 ] 等上述检测方法无法比拟的优点。
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user: 2. 实验部分 2.1. 仪器 紫外吸收光谱检测系统为UV6300紫外–可见近红外分光光度计(上海美谱达)。其波长范围为190~800 nm，带宽为1 nm，波长准确度为±0.3 nm。 2.2. 样品 克菌丹农药(美国默赛技术公司)，如图1所示，纯度100%的苹果汁。 图1. 克菌丹结构式 2.3. 实验过程 首先将一定量的克菌丹农药溶解在纯净水中，使用微型注射器完成滴定并搅拌使其充分融合，配制标准药液。再分别向稀释后的苹果汁中逐渐加入一定量配好的标准药液，得到不同浓度的混合溶液。最后设置UV6300仪器采样间隔0.5 nm，狭缝宽0.2 nm，进行快速自动扫描，获取各浓度混合溶液的吸收光谱。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 各种样品的吸收光谱 利用UV6300得到了克菌丹、苹果汁–克菌丹混合溶液、纯苹果汁三种溶液的吸收光谱，结果如图2所示。发现克菌丹及其与苹果汁混合溶液的波峰位置位于279 nm处，而克菌丹药液的波峰位于283 nm处，苹果汁则在这两处没有波峰，因此，可以根据波峰位置的不同来检测苹果汁中是否存在克菌丹农药的残留。 图2. 样品的吸收光谱 3.2. 苹果汁–克菌丹混合溶液吸收光谱 基于浓度为1.5 mg/mL克菌丹的标准药液，分别配置5种不同浓度的苹果汁–克菌丹的混合溶液，浓度分别为0.0714，0.1364，0.1957，0.2234，0.2577 mg/mL，得到了对应浓度的吸收光谱，结果如图3(A)所示。从图中我们可以看到各浓度苹果汁–克菌丹混合溶液在279 nm处均有一个吸收肩峰，则此肩峰为苹果汁–克菌丹农药的特征峰，而且随着农药浓度的增加，肩峰位置的吸光度也逐渐增加。 图3. 苹果汁–克菌丹混合溶液的吸收光谱及其建模 为了得到苹果汁中克菌丹农药残留检测模型，对上述5种混合溶液的克菌丹浓度值和279 nm处肩峰的吸光度进行了函数拟合，其相互关系结果如图3(B)所示。结果表明在所选浓度范围内克菌丹的浓度值和肩峰吸光度具有很好的线性关系，其模型函数关系式为： y = − 0.0035 + 3.4336 ∗ x (1) 相关系数为0.9907。但是如图3(A)所示，当苹果汁中克菌丹的浓度很低时，肩峰位置处的吸光度并不明显。为了提高检测的效果，我们将对苹果汁–克菌丹药液的原始光谱进行导数运算处理。 3.3. 苹果汁–克菌丹混合溶液导数吸收光谱 利用导数光谱可以降低重叠谱带的干扰和消除基线漂移的干扰 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]。对苹果汁–克菌丹混合溶液的吸收光谱进行导数运算后得到对应导数光谱，结果如图4所示，从结果来看，与原始吸收光谱相比较，导数光谱的特征峰更加突出，也更容易识别。 对苹果汁–克菌丹混合溶液的导数光谱特征峰强度与浓度进行函数拟合，建立克菌丹导数吸收光谱的检测模型。导数光谱强度与浓度对应关系如图5所示，所建立的模型函数相关系数超过了0.99，与基于原始光谱所建模型函数相关系数大小基本接近。其中导数光谱对应的模型函数关系式为： y = − 0.00066 − 0.0298 ∗ x (2) 3.4. 苹果汁中克菌丹农药的检测模型分析 为检验所建立的克菌丹检测模型函数准确性，另外在同等条件下配制五种浓度的苹果汁–克菌丹混合溶液，浓度值分别为0.1047，0.1667，0.2234，0.2755和0.3235 mg/mL。然后将279 nm和297 nm处的吸光度带入相应的检测模型，并得到预测的浓度值，再结合已知的浓度值求出回收率和平均回收率。结果如表1所示。 图4. 苹果汁–克菌丹混合溶液的导数吸收光谱 图5. 导数光谱的函数模型 Table 1 Recovery rate of detection mode Actual value (mg/mL) 0.1047 0.1667 0.2234 0.2755 279 nm (mg/mL) 0.1015 0.1643 0.2226 0.2785 Recovery (%) 97 99 100 101 297 nm (mg/mL) 0.1047 0.1617 0.2141 0.2745 Recovery (%) 100 97 96 100 表1. 检测模型的回收率 再对所建立的苹果汁中克菌丹农药的检测模型进行分析，根据公式LOD = 3*(δ/S)和LOQ = 10*(δ/S)求出检测模型的检出限(LOD)和定量限(LOQ)结果如表2所示。(δ为空白溶液的标准偏差，S为函数的斜率)。 Table 2 The evaluation parameters of the predictive function of Captan pesticides in apple juic Wavelength (nm) Correlation coefficient (R) LOD (mg/mL) LOQ (mg/mL) The mean recovery (%) 279 nm 0.9907 0.0360 1.1999 99.6 297 nm 0.9934 0.0098 0.0328 98.2 表2. 苹果汁中克菌丹农药的预测模型函数的相关参数 表2中数据显示基于原始吸收光谱，导数光谱所建立的苹果汁中克菌丹农药残留的检测模型的相关系数略优于原始光谱的相关系数，而且苹果汁中农药的含量与吸光度具有很好的线性关系，同时对同等条件下配置的5种浓度的果汁农药进行了分析，并求出回收率和平均回收率，原始光谱的回收率稍微优于导数吸收光谱但基本一致。但是从检出限(LOD)和定量限(LOQ)的角度来看，导数吸收光谱就要明显优于原始光谱。例如原始光谱对应的检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.0360和1.1999 mg/mL，导数光谱对应的检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.0098和0.0328 mg/mL。因此从检测模型的相关系数和检出限(LOD)，定量限(LOQ)来看，导数吸收光谱法要优于原始吸收光谱法。
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user: 4. 结论 克菌丹农药吸收光谱在279 nm处有明显肩峰。向纯苹果汁中逐步添加1.5 mg/ml的克菌丹标准农药，得到苹果汁–克菌丹农药混合溶液的吸收光谱，在此基础上对原始吸收光谱进行了导数处理，通过对肩峰处吸光度和克菌丹农药浓度的函数拟合，得到了基于原始吸收光谱和导数吸收光谱的预测模型，发现预测模型的相关系数都比较接近，且都大于0.99。 根据所得的预测模型函数，对苹果汁中克菌丹农药的残留量进行计算和分析，得到了平均回收率，检出限(LOD)和定量限(LOQ)。我们可以发现所建立的两种模型函数都有很好的回收率和相关系数，但是从检出限(LOD)和定量限(LOQ)的角度来看，导数吸收光谱要明显优于原始吸收光谱。
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user: 摘 要 啮合面载荷分布是斜齿轮设计和强度校核的基础。以传动误差为基础，基于啮合面和端面刚度建立了斜齿轮单位线载荷分析模型，通过数值解法得到了斜齿轮啮合面上单位线载荷和转角误差分布。为便于设计和校核，建立了既综合考虑齿廓因素和轴向因素，又能反映啮合面载荷的特征坐标系。将斜齿轮副简化为两个反向圆锥台接触模型，完善了斜齿轮热弹流分析模型，得到了斜齿轮接触点油膜压力、厚度和温度场分布，得到了沿特征坐标分布的闪温。结果表明：斜齿轮齿廓中部承担了大部分载荷，其变化规律与转角误差相同。本文建立的特征坐标系能够反映齿轮载荷分布特征和满足设计和校核的要求。高速重载齿轮系统热弹流解闪温分布与Blok闪温分布规律基本相同。本文可以为斜齿轮设计和胶合强度校核提供理论依据。 关键词 :斜齿轮，载荷分布，热弹流润滑，温度场 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 平行轴斜齿圆柱齿轮是高速重载传动中的首选，其重合度高，传动平稳，振动和噪音小，已得到广泛应用。斜齿轮啮合过程中单位线载荷的计算是斜齿轮设计和强度校核的基础，Miryam B等 [ 1 ] [ 2 ] 通过弹性势能法研究了斜齿轮单位线载荷沿接触线的分布规律，Yanjun Peng等 [ 3 ] 研究了修形和错位情况下的斜齿轮载荷分布，李文良等 [ 4 ] 研究了接触线长度及螺旋角对其的影响，但载荷计算较繁琐，较难用于工程计算。 热弹流分析是校核承载能力的重要方法，杨沛然等 [ 5 ] 研究了两个反向圆锥滚子的热弹流数值解，王优强等 [ 6 ] [ 7 ] 研究了斜齿轮瞬态热弹流润滑，但其研究重点在建模和求解方法，都是直接给定单位线载荷，无法将其直接应用于斜齿轮的设计与校核中。 本文将载荷和热弹流计算引入工程应用，通过转角误差基于啮合面和端面刚度得到了斜齿轮啮合面上每一点的单位线载荷分布，提出了简化斜齿轮设计和强度校核的特征坐标系，建立了考虑润滑油粘合和密度随温度和压力变化的斜齿轮热弹流分析模型，得到了啮合面上的热弹流温度场，为斜齿轮设计与校核奠定了理论基础。
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user: 2. 斜齿轮单位线载荷计算 2.1. 斜齿轮单位线载荷分析模型 斜齿轮在传动过程中由于受载变形会产生传动误差，如式(1)所示，式中 Δ θ 为传动误差角， r b 2 为从动轮基圆半径。则该点单位线载荷为 w = k δ 。设该时刻接触线总长度为L，不考虑基节误差，则必满足载荷平衡方程，如式(2)，P为输入功率n 1 为小轮转速，r b 1 为小轮基圆半径。 δ = r b 2 ⋅ Δ θ (1) ∫ 0 L w d l = ∫ 0 L k ( l ) r b 2 Δ θ d l = 9549 P n 1 r b 1 (2) 2.2. 斜齿轮单位线载荷计算 斜齿轮端面刚度可以由石川模型求得，斜齿轮参数如表1所示，斜齿轮端面刚度分布如图1所示。 Table 1 The parameters of the helical gea 项目 数值 单位 齿数z 23/30 / 模数m 3 mm 法向压力角α 20 ° 螺旋角β 21.2 ° 齿宽b 30 mm 变位系数x 0.3/−0.3 / 输入功率P 150 Kw 小轮转速n 1 2000 r/min 表1. 斜齿轮参数 图1. 斜齿轮端面刚度分布 斜齿轮啮合面 N 1 N 2 N 3 N 4 为其基圆内公切面，如图2所示，接触线 K 1 K 2 为与轴线成基圆螺旋角 β b 的线段，根据端面啮合状态，可以将啮合区分为双齿啮合区 A 1 A 2 B 1 B 2 、 D 1 D 2 E 1 E 2 和单齿啮合区 B 1 B 2 D 1 D 2 ，在双齿啮合区内，接触线总是对应成对出现的。设齿轮副从 A 1 点啮入， 点啮出，斜齿轮轴向重合度 ε β = b / P b a = b tan β b / ( π m t cos α t ) ，设 ε β = n + Δ ε β ，n为整数。 n P b a 对应的区域内，接触线总长度为常数， 由式(3)计算，其总载荷为 W n = ∫ 0 L n k ( l ) r b 2 Δ θ d l ，将端面实际接触长度 A 1 E 1 离散化，设 l Δ = A 1 E 1 / ( N − 1 ) ， N为划分节点数，则 n P b a 对应载荷如式(4)。 图2. 斜齿轮啮合模型及啮合面 L n = n ε α P b t / sin β b (3) W n = n ∑ i = 1 N k i r b 2 l Δ Δ θ / sin β b (4) Δ b = Δ ε β P b a 对应的接触线长度和分布规律是随时间变化的，与 Δ B 和 β b 大小有关，可分四种情况，如图3所示，在s1区域，接触线长度最长，s2区域最短，其余区域是渐变的，啮合线长度 L Δ 为该时刻各段接触线长度之和， W Δ 为各点单位线载荷之和，设某时刻共有m条线段参与啮合，每条线段上离散后点数为 n u m ，则有： W Δ = ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n u m − 1 k j r b 2 l Δ Δ θ / sin β b (5) L = L n + L Δ (6) W = W n + W Δ (7) 图3. 斜齿轮单位线载荷分析模型 斜齿轮接触线总长度如式(6)，总载荷如式(7)。采用数值计算方法，取初值 L = L n 和 k 0 ，求得 Δ θ 0 ，由式(7)得到总载荷 W 0 ，根据总载荷与实际载荷差值修正 Δ θ ，直到载荷精度满足要求，即得到该时刻的转角误差 Δ θ ，根据 w = k δ 得到接触线上该点的单位线载荷。其啮合面单位线载荷如图4所示，啮合过程中转角误差分布如图5所示，斜齿轮单位线载荷分布趋势与转角误差规律相同，呈方波状分布，方向与齿宽方向成 β b 角度，只是由于各点啮合刚度不同，齿廓中部单位线载荷比较大，齿顶和齿根单位线载荷较小。 图4. 斜齿轮三维单位线载荷分布 图5. 斜齿轮三维传动误差分布 斜齿轮啮合面上每一点单位线载荷、滑动速度、曲率半径等不同，其载荷分布、应力分布、温度分布均应为三维模型，但三维模型计算量大，设计或校核运算周期长，而实际设计和强度校核过程中，往往只关心危险点的强度，故为了既能承载斜齿轮相关信息，又能体现斜齿轮本质，建立斜齿轮特征坐标系，用线段 A 1 E 2 ¯ 上各点来表征整个啮合面信息，坐标采用各点齿廓坐标，为示与端面坐标区别，用无量纲坐标 Ψ 表示，定义与 Γ 相同，特征坐标经过啮入点和啮出点，啮入点和啮出点接触线长度最短，滑动速度大，曲率半径小，故为斜齿轮最危险点之一，线段 A 1 E 2 ¯ 既包含了齿廓方向信息，也包括了齿宽方向信息。特征坐标下单位线载荷和转角误差如图6所示，显然，啮入点载荷和对应轴向最大值基本相同，转角误差也相同，因此特征坐标能反映整个啮合面的变化情况。 图6. 斜齿轮单位线载荷和传动误差分布
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user: 3. 斜齿轮热弹流计算 3.1. 斜齿轮分析基本模型 齿轮系统在运转过程中会在接触处形成润滑油膜，由于挤压和粘性剪切，油膜内能增加，温度升高，通过对流换热和热传导使齿轮温度升高。热稳态时，轮齿本体温度高于润滑油温度，因此在进入啮合瞬间，轮齿作为热源对润滑油加热，使润滑油温度升高，由于油膜极薄，几乎接触瞬时润滑油温度即与本体温度一样，以往研究均以热稳态润滑油温度为入口油温，这在接触区前半段，润滑油界面温度低于轮齿温度，这与实际不符，本文以热平衡时本体温度作为初始温度 t 0 ，使热弹流温度更符合工程实际。 3.1.1. 斜齿轮热弹流基本方程 斜齿轮接触线上曲率半径沿齿宽是逐渐变化的，接触线上K点到 N 1 N 2 距离即为主动轮曲率半径 r K 1 ，到 N 3 N 4 距离为从动轮曲率半径 r K 2 ，可简化为两个个反向圆锥台相对滚动，如图7所示，在xoz平面内为两个椭圆，其长短轴如式(8)，在接触处曲率半径如式(9)。 a K i | i = 1 ， 2 = r K i cos 2 β b 1 − 2 sin 2 β b ， b K i | i = 1 ， 2 = r K i cos β b 1 − 2 sin 2 β b (8) R i | i = 1 ， 2 = a K i 2 b K i = r K i cos 3 β b 1 − 2 sin 2 β b (9) u i | i = 1 ， 2 = π ⋅ n i R i / 30 (10) 3.1.2. 热弹流基本方程 流体润滑雷诺方程为： 图7. 斜齿轮齿面接触分析模型 ∂ ∂ x ( F 2 ∂ p ∂ x ) = u 2 ∂ ( ρ h ) ∂ x − ( u 2 − u 1 ) ∂ ∂ x ( ρ F 1 F 0 ) (11) 式中： F 0 = ∫ 0 h 1 / η d z ， F 1 = ∫ 0 h z / η d z ， F 2 = ∫ 0 h ρ ⋅ z / η ( z − F 1 / F 0 ) d z ， ρ ， η 分别为考虑压力和温度影响的润滑油密度和粘度，如式(12)、(13)，h为油膜厚度，如式(14)，其中p必须满足载荷平衡方程，如式(15)。 ρ ( p ， t ) = ρ 0 ( 1 + 0.6 × 10 − 9 p 1 + 1.7 × 10 − 9 p − 0.00065 ( t − t 0 ) ) (12) η ( p ， t ) = η 0 exp { A 1 [ − 1 + ( 1 + A 2 p ) z ( t − 138 t 0 − 138 ) − s 0 ] } (13) 式中： A 1 = ln η 0 + 9.67 ， A 2 = 5.1 × 10 - 9 ， z = α / ( A 1 A 2 ) ， s 0 = β / ( A 1 ( t 0 − 138 ) ) 。 h = h 0 + x 2 2 R − 4 π E ∫ x a x b p ( x ) ln | x − s | d s (14) 式中， h 0 为油膜中心处膜厚，R为综合曲率半径，E为当量弹性模量。 R = R 1 R 2 R 1 + R 2 ， 1 E = 1 2 ( 1 − ν 1 2 E 1 + 1 − ν 2 2 E 2 ) w = ∫ x a x b p ( x ) d x (15) 能量方程： ρ ⋅ c p ( u ∂ t ∂ x ) ︷ 对 流 能 量 − λ ∂ 2 t ∂ z 2 ︷ 传 导 能 量 + t ρ ∂ ρ ∂ t u ( ∂ p ∂ x ) ︷ 压 缩 发 热 = η ( ∂ u ∂ z ) 2 ︷ 粘 性 发 热 (16) 运动方程： ∂ p ∂ x = ∂ ∂ z ( η ∂ u ∂ z ) (17) 能量方程边界条件： { t ( x ， 0 ) = λ π ρ 1 c 1 u 1 k 1 ∫ − ∞ x ∂ t ∂ z | z = 0 d s x − s + t a t ( x ， h ) = λ π ρ 2 c 2 u 2 k 2 ∫ − ∞ x ∂ t ∂ z | z = h d s x − s + t b (18) 3.2. 热弹流方程的求解及结果分析 3.2.1. 热弹流方程的求解 将方程(11)~(18)进行无量纲化，采用有限差分法进行离散，x方向离散成81个不等距点，z方向离散成21个等距点，在给定温度场情况下，求解雷诺方程，得到油膜压力和厚度分布，在给定压力和油膜厚度情况下求解能量方程，采用逐行扫描法求解温度场，将两者联立循环求解，直至得到稳定温度场。采用有限元方法求解本体温度，热平衡时润滑油温度 t o i l = 60 ˚ C ，通过有限元法 [ 8 ] [ 9 ] 求解得到本体温度 t 0 = 396   K ( 123 ˚ C ) ，如图8，润滑油参数如表2所示。 图8. 斜齿轮有限元本体温度场分布 Table 2 The parameters of the oi 项目 数值 单位 润滑油密度 ρ f 870 kg∙m −3 粘度 ν f 92.5 × 10 −6 m 2 s −1 比热容 c f 2000 J(kg∙k) −1 热传导系数 λ f 0.14 W(mk) −1 表2. 润滑油参数 3.2.2. 斜齿轮热弹流温度场计算结果 图9给出了啮入点的油膜厚度和压力分布，对于高速重载齿轮，油膜中心压力往往比较大，本例中中心压力已经达到1.45 GPa，油膜厚度约为0.4 μm，与齿面粗糙度数量级相当。由于压力较大，故压力分布和油膜分布不再具有典型的弹流特征，二次压力峰和颈缩靠近出口且很小，压力分布接近赫兹压力分布。 接触区的三维温度场如图10所示，(a)为三维温度场分布，(b)为中心油层和界面温度分布，可见油膜中层温度远大于界面温度，油膜中层温度分布与压力分布趋势相同，在压力最大处取得最大值，而界面温度则略有不同，温度一直升高在出口附近略有下降，取其最大值作为最高温度，其与本体温度之差为该点闪温。 图9. 斜齿轮油膜厚度和压力分布 图10. 斜齿轮油膜温度场分布 3.2.3. 热弹流闪温与Blok闪温的比较 闪温是引起齿轮热胶合破坏的主要原因，齿面高温致使油膜破裂，两齿面直接接触，摩擦系数增大，从而导致更高温度，使齿面撕裂，引起齿轮热胶合破坏。Blok根据摩擦理论推导了齿面接触闪温公式，如式(19)。 t f = 0.7858 f w | u 1 − u 2 | ( λ 1 ρ 1 c 1 u 1 + λ 2 ρ 2 c 2 u 2 ) b 0 (19) 式中， f = 0.06 为摩擦系数，w为单位线载荷， λ i ， ρ i ， c i ， u i 为轮齿热传导系数、密度、比热容和切向滑动速度，其中1、2分别表示主从动轮， b 0 为赫兹接触半宽。 图11为特征坐标下的热弹流闪温和Blok闪温的比较，两者分布趋势基本相同，在主动轮齿根和齿廓节点附件，热弹流闪温大于Blok闪温，而在齿顶附近，热弹流闪温小于Blok闪温。 图11. 斜齿轮闪温分布
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user: 4. 结论 1) 以端面刚度和啮合面为基础，建立了斜齿轮啮合面单位线载荷分析模型，得到了斜齿轮啮合面上每一点的单位线载荷。啮合面单位线载荷分布与转角误差趋势相同，呈方波状分布，方向与齿宽方向成 β b 角度，齿廓中部载荷比较大，齿顶和齿根载荷较小。 2) 建立了便于斜齿轮设计和校核的特征坐标系，既包含了齿廓信息，又包含齿宽信息，能够反映斜齿轮危险点信息，特征坐标系能够代表斜齿轮啮合面情况，可以有效地减小斜齿轮设计和校核工作量。 3) 建立了更符合实际工况的斜齿轮热弹流分析模型，得到了斜齿轮接触点的油膜厚度、压力和温度场分布，以及沿特征坐标的闪温分布，高速重载斜齿压力和颈缩靠近出口，沿特征坐标闪温大致呈V形分布，在主动轮啮入点最大，计算结果与Blok闪温分布规律一致，在主动轮齿根和齿廓中部，热弹流闪温大于Blok闪温，在齿顶处，热弹流闪温小于Blok闪温。
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user: 摘 要 矿区沉陷监测为其安全生产提供支撑信息。基于Stacking时序InSAR技术，利用73景覆盖新疆哈密北泉1矿和北泉2矿的Sentinel-1A数据，对该区域在2017年3月16日至2019年10月8日期间的地表沉陷进行监测，获取研究区时间序列地表沉陷信息。结果表明，矿区范围内存在三个沉陷漏斗，最大年均沉陷速率达−154 mm/a，并且矿区沉陷受到冰冻期等气候影响，具有一定的季节性规律。 关键词 :Stacking，北泉1矿，北泉2矿，矿区沉陷 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 煤炭是我国重要的能源矿产，然而，煤炭资源的开采破坏了上覆岩层的原始应力平衡状态，使岩层和地表发生形变，从而引起各类地质环境问题和灾害，影响矿区安全生产及周边构筑物安全 [ 1 ] [ 2 ]。由此，对煤矿开采造成的地表沉陷进行监测是十分必要的。然而，传统的监测手段如水准测量和GPS测量成本高、监测范围小、工作量大，且以个别离散点的形式不利于反映矿区整体的沉陷状况，从而阻碍了矿区开采沉陷情况的全面监测及相关理论研究 [ 3 ] [ 4 ]。 时序InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar， InSAR)方法作为InSAR技术的拓展，克服了常规DInSAR时空失相干和大气效应的影响，不仅拥有全天候、监测范围广、精度较高等优势，且实现了长时间序列地表形变监测，有利于矿区获取整体高精度的时间序列形变信息 [ 5 ] [ 6 ]。其中，干涉图堆叠(Stacking) [ 7 ] 时序InSAR方法基于多主影像，控制了时空基线，利用多个差分干涉图，有效解决了时空基线过长引起的失相干问题且降低了大气扰动给差分干涉相位质量带来的影响，提高了监测精度，具有能够时序性监测大量级形变的优势，有助于矿区沉陷监测。 北泉1矿和北泉2矿是位于新疆哈密的国家重点煤矿，至今仍在开采中，长期开采导致该地区地表原有应力被破坏，出现地表沉陷。本文采用2017年3月16日至2019年10月8日共73景Sentinel-1A升轨影像，基于Stacking时序InSAR方法对该地区进行沉陷监测，提取矿区开采沉陷形变场，研究沉陷变化规律，旨在为矿区预警防灾提供科学可靠的数据支撑。
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user: 2. Stacking时序InSAR基本原理 Stacking数据处理主要基于DInSAR完成，在生成差分干涉图后，经解缠将相位加权叠加，最后获取地表形变速率结果 [ 8 ] [ 9 ]，具体流程如图1所示。 首先，假设每幅SAR影像的大气相位稳定且随机分布，其相位贡献值也随机分布，通过时间间隔对各差分干涉图相位加权 [ 10 ] [ 11 ] ： w i = Δ T i 2 (1) 其中， Δ T i 为第i幅干涉图成像时间间隔。将所有差分干涉图叠加后，点的平均相位变化速率如下式： PR = ∑ i = 1 N w i ⋅ p h i / ∑ i = 1 N w i (2) 其中， 为第i幅干涉图解缠相位。 图1. Stacking时序InSAR技术流程图 在估计相位变化速率时也可以估计干涉图的相位变化标准差，其与成像之间的时间间隔成反比，干涉图叠加后，相位变化速率的标准差表示为 [ 12 ] [ 13 ] ： std ( V ) = SQRT ( 1 N ∑ i = 1 N w i 2 ( p h i / Δ T i − P R ) 2 / ∑ i = 1 N w i 2 ) (3) 式中，V为N幅差分干涉图图叠加后的相位变化速率。 Stacking方法是对一系列解缠的差分干涉图进行相位叠加，从而获取平均形变速率，能够提取大量级形变，在该方法中，叠加后的形变相位是累加的，而大气误差相位却与干涉图数量呈二次方根倍增长，由此提升了信噪比，并减弱大气延迟误差的影响以保证监测精度 [ 14 ] [ 15 ]。
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user: 3. 研究区域概况及数据源 北泉1矿和北泉2矿位于新疆哈密市三道岭矿区东部，二者紧邻，如图2所示，其中，北泉1矿中心地理坐标为东经92˚40'51，北纬43˚07'48，东西长约2.10 km，南北宽约2.50 km，面积约4.55 km 2 ，核定产能1.44 Mt/a；北泉2矿中心地理坐标为东经92˚44'25，北纬43˚09'15，东西长8.54~11.87 km，南北宽0.97~4.09 km，面积约37.02 km 2 ，设计产能4.00 Mt/a。 图2. 研究区域影像图 本文采用2017年3月16日至2019年10月8日共73景Sentinel-1A升轨影像，利用Stacking时序InSAR方法对北泉1矿和北泉2矿进行沉陷监测。Sentinel-1A数据为C波段，时空基线短，实验共组成72个干涉对，时间基线最长36天，空间垂直基线最长约142.50 m，所用数据距离向分辨率约为2.33 m，方位向分辨率约为13.95 m。