DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料与试剂 10种FWAs标准物质：FWA113、FWA264 (CATO)，FWA220 (源叶生物)，FWA353、FWA210、FWA71 (ANPEL)，FWA357、FWA5bm (IL)、FWA134、FWA85 (MANHAGE)。 甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯)、四氢呋喃(色谱纯)购于TEDIA； 三乙胺(色谱纯)、氨水(色谱纯)、乙二胺(色谱纯)购于科密欧； 四丁基溴化铵(色谱纯)购于MACKLIN；三乙基苄基氯化铵、四丁基硫酸氢铵购于国药集团化学试剂公司。 提取混合溶液：甲醇、水、三乙胺(60+39+1)体积混合。 2.2. 仪器与设备 Waters e2695高效液相色谱仪：配有2475FLR荧光检测器； SB-25-12DT超声波发生器：宁波新芝生物科技股份有限公司； QL-866涡旋混合器：海门市其林贝尔仪器制造有限公司； XA205DV天平：感量分别为0.000 1 g，梅特勒； RE-52B旋转蒸发仪； CT 14RD TECHCOMP离心机； JFSD-100搅碎机； DCY-24G氮吹仪； Agilent Cary Eclipse 荧光分光光度计； Agilent XDB -C18 250mm×4.6mm，5µm柱；Diamonsil C18 250mm×4.6mm 5µm柱。 2.3. 方法 2.3.1. 标准溶液的制备 标准储备液：称取适量各标准样品FWA210、FWA220、FWA264、FWA353、FWA85、FWA113、FWA357、FWA5bm、FWA134、FWA71，用体积百分比0.1%三乙胺溶液分别配制成浓度为100 mg/L的标准储备液，0℃~4℃避光保存。有效期3个月。 混合标准系列工作溶液：吸取适量每种标准储备溶液，用提取液稀释成1.00 mg/L的混合标准工作溶液，0℃~4℃避光保存。有效期3个月。继续吸取适量混合标准工作溶液，用提取液配制成浓度为0.005 mg/L、0.010 mg/L、0.020 mg/L、0.050 mg/L、0.100 mg/L的标准系列工作液，临用时配制。 2.3.2. 试样处理 1) 制备 取500 g面粉或者淀粉样品，用捣碎机充分捣碎混匀，均分成两份，分别装入洁净容器作为试样，密封，并标明标记。将试样置于避光处保存。 2) 样品前处理 准确称取1 g试样(精确至0.01 g)置于塑料离心管中，加入提取液10 mL，涡旋震荡1 min，超声提取10 min后，用4000 r/min离心5 min，取上层清液，0.45 μm微孔滤膜过滤后进液相色谱仪进行分析。 2.3.3. 液相色谱操作条件 色谱柱：C18柱，250 mm × 4.6 mm (i.d.)，5 μm 流动相：流动相A相为甲醇，B相为0.025 moL/L的四丁基溴化铵(TBA)溶液，流动相梯度洗脱条件如表1。 Table 1 Instrument gradient elution settin 时间(min) Time 流动相Flow phase A (%) B (%) 0 60 40 15 70 30 25 90 10 25.1 60 40 30 60 40 表1. 仪器梯度洗脱设置 流速：1.0 mL/min。柱温：30℃。检测器：激发光波长350 nm，发射光波长430 nm。进样量：20 µL。 2.3.4. 分析步骤 将2.3.1中的标准系列工作溶液分别按照液相色谱参考条件2.3.3进行测定，得到相应的标准溶液色谱峰的面积，以标准工作溶液浓度为横坐标，以色谱峰的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。同时，将试样溶液按照色谱条件进行测定，得到相应的样品溶液色谱峰面积，根据标准曲线得到待测液中目标物的浓度，平行测定次数两次。
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user: 4. 讨论 本文建立了面粉、淀粉等十种食品中二苯乙烯类荧光增白剂的高效液相色谱检测方法，该方法填补了国家标准中面粉、淀粉制品中违法添加二苯乙烯类荧光增白剂定量检测的方法空白，增加了技术储备。该方法前处理简单、准确、灵敏，方法的重现性和线性关系均能满足定量分析要求。由于二苯乙烯类荧光增白剂在日常生活中应用广泛，塑料、洗涤、纸包、纺织、染料等领域均能接触到，也易造成环境污染，直接影响消费者的食品安全和人身健康。因此，监督部门应针对该情况加强对食品及农产品中二苯乙烯类荧光增白剂的检验监管工作。
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user: 摘 要 线性及非线性超声技术是多晶金属材料特性无损表征的主要研究方法。本文介绍了超声技术在多晶金属材料特性无损表征的研究与典型应用，包括对弹性模量、平均晶粒度、应力、力学性能退化等。通过超声表征结果探究金属材料的内部特性，对材料能否安全服役做出无损评价；阐述了与传统检测方法相比，超声表征方法在分析多晶金属材料的内部缺陷与特性方面具有的优势。最后介绍了本团队在超声与多晶微结构之间的相关性以及对多晶材料平均晶粒尺寸超声表征所展开的工作与研究，并提出了该领域需要进一步研究的方向与目标。 关键词 :多晶材料，超声检测，弹性模量，晶粒度，应力，非线性表征 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 多晶金属材料广泛应用于航空、冶金、医疗、机械制造以及核能等多个重要领域，其材料内部常伴有裂纹、偏析、缩孔、气孔、非金属夹杂等缺陷，致使其服役疲劳强度、硬度、延伸率等力学性能降低从而极易导致事故发生，造成人员伤亡和财产损失，已经引起了科研人员的高度重视。因此对于多晶金属材料特性的检测方法研究成为了近年来的研究热点问题。 迄今为止，工业及研究领域主要使用的五大常规无损检测(Nondestructive Testing，简称NDT)技术有：超声(UT)、射线(RT)、涡流(ET)、磁粉(MT)、渗透(PT)，其中超声无损检测技术具有非接触、非破坏性等特点，并且有快速、直接、成本低、精度高、适用范围广等优点，逐渐成为多晶金属材料特性无损评价(Non-destructive Evaluation，简称NDE)的主要研究方法 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。 通过对多晶金属材料的弹性模量、平均晶粒度、应力、力学性能退化等特性进行检测可以分析金属材料内部组织结构的完整性，与传统的检测方法相比，如金相法检测晶粒尺寸需要对试样进行腐蚀、抛光等处理；X射线法测量多晶材料表面应力的测量速度不高，超声检测多晶金属材料特性可以在不损伤被检材料的前提下对材料组织、物理性能以及缺陷等进行快速表征及评价。 超声波在多晶体内部传播时，在介质界面(晶界、相界、孪晶界等)处发生反射、透射等，同时为实现振动的传播，损失一定的能量或速度用于克服分子、原子间结合力，进而改变超声波传播特性：在波形上表现为波高、间距发生改变，在频域上表现为不同频率下幅值、相位等发生变化，发生变化的超声波被传输到计算机并进行信号处理和特征值计算，分析超声波的时域、频域特征一一声速、衰减系数、非线性系数、频率偏移等参数的变化，以此来反映多晶体内部组织的变化并据此评价，图1为超声检测原理框图。 多晶金属材料的超声无损表征是研究其内部结构与分析其性能的一种有效检测手段，可对金属锻件、铸件以及焊缝和金属棒材、板材等进行在线检测，并能够较为准确地定位缺陷，对材料的性能进一步做出无损评价，从而判断其能否继续安全服役，为多个领域的安全生产、质量控制和技术发展起到了至关重要的指导作用。 图1. 超声检测基本原理框图
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user: 2. 弹性模量、泊松比的超声表征方法 弹性模量的测量一般有动态法、静态法和超声波法。动态法主要通过测试材料的共振频率，但共振频率寻找较为困难，主要依靠主观判断且操作比较复杂；静态法参照国家标准，主要测试材料在弹性拉伸时应变与应力的线性关系，但检测过程易受外界因素干扰导致测量结果不准确。应用超声波法测定材料的弹性常数能够快速、准确地掌握材料的强度、硬度等力学性能，及时反馈样品、工件的质量信息，因此超声检测金属材料弹性模量的方法迅速发展起来。 超声法是一种非破坏性的动态弹性模量无损检测方法，这种方法越来越多地应用于金属材料、复合材料以及高分子材料弹性模量的检测。19世纪40年代，J. W. Ballou [ 5 ] 利用图2中所示装置，采用声速法对材料的杨氏模量进行测量。 图2. 声速法测定材料杨氏模量装置 [ 5 ]。(A.音频振荡器B.酒石酸钾钠晶体C.钢共振棒D.纱线夹E.纱线样品F.光纤平台装置G.晶体拾音器H.信号提取放大器I.输出仪表J.信号过滤器K.电源调压变压器) Schneider W. C. [ 6 ] 等对超声波法在固体弹性常数测定中的应用进行了深入研究，结果表明固体材料中超声透射率与入射波角成函数关系，可以确定板中横波和膨胀波的速度，进而可以确定泊松比和力学模量。针对某些方法不能在高温环境下测量的缺陷，Carnevale E. H. [ 7 ] 等利用瞬时接触法测量了几种材料的横波和纵波速度，并计算出其弹性模量和泊松比，温度测量范围已从室温达到1000℃以上，图3即为其利用的瞬时接触系统，装置通过将探头放在可移动的滑动轨道或轴承上，可以轻松实现瞬时接触并将探头插入高温系统中。在此基础上，Smith R. T. [ 8 ] 等通过对单向应力试样中横波和纵波速度的测量，确定了几种各向同性多晶金属的三阶弹性模量。即在弹性(非塑性)区域内，观察到的超声波速度和外加应力之间的线性相关性可以用有限变形的宏观理论来解释。 图3. 瞬时接触系统 [ 7 ] Aussel J. D. [ 9 ] 等提出了一种基于连续回波来测量固体材料的声速和弹性常数的激光超声方法。利用激光超声波在热弹区域中激发的超声脉冲进行测量，这可以在样本处进行无限次射击并可以同时测量纵向剪切速度。为进一步提高弹性模量的检测精度，陈以方 [ 10 ] 等研究了棒、板等工件材料的声场，研制出一种弹性模量检测系统，可以利用纵波探头准确测量横波与纵波的速度值，从而得以使用声测法对工件的泊松比和弹性模量实现在线测量，测量精度高达0.2%。针对文献 [ 6 ] [ 7 ] 中横波信号分辨困难，测量速度时存在较大误差，不易在特殊环境中使用的问题，周辛庚 [ 11 ] 等提出通过测量由激光脉冲轰击试件表面产生的表面波与纵波速度，进而求得材料弹性常数。这种方法避免对横波速度直接测量，提高了信噪比，可在特殊环境下对弹性常数进行非接触式测量。国防科学技术大学樊程广 [ 12 ] 利用激光超声方法对复合材料的弹性模量进行了测量，图4(a)为弹性模量激光超声测量系统，图4(b)为美国IOS公司生产的用于接收激光超声信号的AIR-1550-TWM 激光超声接收仪。 图4. 实物图 [ 12 ]，(a) 激光超声测量系统，(b) AIR-1550-TWM 激光超声接收仪 针对超声法测量弹性模量不易观测数据的问题，候金弟 [ 13 ] 等研究了一种可通过示波器波形变换来测试固体材料杨氏模量和泊松比的方法。这种方法由声波在两种介质交界处上产生反射和折射时的波形变换，根据斯涅尔定律测得横波与纵波声速，再由固体材料泊松比、杨氏模量与横波、纵波声速间关系测得固体材料的泊松比与杨氏模量。 对于多晶金属弹性模量与泊松比的超声表征方法，主要是利用超声声速法，测量横波、纵波和表面波的速度进而利用公式计算出材料的弹性模量及泊松比。此外，还有超声脉冲法、超声相控阵法及激光超声法等都可以对金属材料弹性模量进行测量。随着计算机与人工智能的日益发展，弹性模量与泊松比的测量还可以通过计算机来进行，如采用有限元法对均匀介质中的正向波传播进行建模或利用编程软件采用反演算法将弹性模量与泊松比不断迭代得到近似最优解，这无疑会进一步提高测量的精度，为进一步的研究提供更好的思路。
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user: 3. 晶粒度的超声表征方法 多晶金属材料在应用过程中由于受到外力重负荷会使其内部产生大量微裂和微孔洞等微观缺陷，这将引起材料的逐步劣化导致不能继续服役。因此对于材料微观组织的早期缺陷检测和性能评估具有重大意义，对金属材料内部微观晶粒度的检测能够对材料的性能评估起到指导作用。传统的金相法检测晶粒尺寸需要对试样进行腐蚀、抛光等处理，对材料有一定的破坏性。与金相法对比，超声评价技术可以在不损伤材料内部结构的前提下实现在线检测，这极大地提高了检测效率并得到广泛应用。 目前，国内外大量研究学者利用超声波对金属材料的微观晶粒度进行检测与探究。早在20世纪40年代，Firestone [ 14 ] 和Sokolov [ 15 ] 提出利用超声波的散射对金属组织进行研究，但是受限于实验条件，理论并未得到实验结果支撑，研究随即停滞。为进一步评价超声信号与材料微观结构间的关系，Grayali和Shyne [ 16 ] 研究了材料微观组织对超声波在4140钢(0.4%C)中传播速度衰减的影响。在此研究基础上，Smith [ 17 ] 推导了多晶材料中晶粒尺寸对超声衰减频率依赖性影响的表达式。结果表明，平均晶粒度相同的两个试样，如果晶粒分布不同，超声衰减频率曲线会有显著差异。夏纪真 [ 18 ] 等利用超声衰减法对锻模材料的晶粒度进行测量，并建议采用液浸法来替代接触法进行测量以减小测量误差。基于超声波在传播过程中发生的散射衰减问题，Stanke [ 19 ] 等使用自相关函数来表征颗粒的几何形状并对具有三次对称晶粒和逆指数空间自相关函数的非织构等轴材料进行数值计算，解决了由散射引起的单相多晶介质中弹性波的衰减和相速度变化的问题。Hirsekorn [ 20 ] 等基于先前提出的具有独立且均匀分布晶粒取向多晶体中的超声波传播理论，计算纹理化多晶体中横波和纵波的散射系数、相位和群速度，采用二阶微扰理论对三维对称多晶体中平面波的影响进行计算。李雄兵 [ 21 ] 等通过水浸式脉冲反射方法获取材料的超声信号，并在每种材料上获取20组信号，最终利用超声衰减法对平均晶粒尺寸进行了评估，图5所示为其使用的超声信号采集系统。 图5. 超声信号采集系统示意图 [ 21 ] 东北石油大学的张颖等 [ 22 ] 利用美国日泰公司生产的RAM-5000 SNAP非线性超声检测系统对20#钢的不同晶粒度工件的超声特性进行了研究，图6为非线性超声检测系统示意图。Pamel和Huthwaite [ 23 ] 实现在二维(2D)和三维(3D)中模拟等轴多晶材料中纵波的超声散射能力。结果表明，与超声衰减和相速度已有理论预测相比，2D和3D数值在一系列散射过程中展现出良好的一致性。 图6. 不同晶粒度试件非线性超声检测系统示意图 [ 22 ] 金属晶粒度常用的检测方法有：金相法、X射线法、超声能量衰减法、脉冲反射法、超声纵波声速法、频谱分析法、液浸法、背散射法等。经研究发现，许多方法存在一定局限性。随着智能化算法的进一步发展，可以利用线性拟合函数表示超声多个特征值映射参数与晶粒尺寸之间的关系，使用进化算法定量求解晶粒尺寸之间的绝对平均误差并进行优化，得到用于映射和拟合函数的系数，然后生成完整的多参数超声评估模型 [ 24 ]。
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user: 4. 残余应力的超声表征方法 金属内部残余应力一般对材料性能不利，当零件因工作应力与残余应力叠加，使总应力超过强度极限时，便容易出现裂纹和断裂。残余应力作为内应力对材料的各项性能都有一定影响，尤其是对材料的疲劳性能有严重影响，材料的疲劳寿命、结构强度也会因此严重下降。目前残余应力的测定主要有机械测量法和物理测量法，前者会对材料有一定损伤，后者则具有非破坏性。目前X射线法是较为成熟的无损测量方法，但只能测量材料表面应力且对表面有较高要求。超声波法以声弹性理论为基础，利用弹性介质中声速或频谱变化与弹性介质内部应力间的线性关系进行测量 [ 25 ]，其检测速度快、灵敏度好、可靠性高，是一种应用前景较好的残余应力检测方法。 1940年时S. Oka就已发现由材料内部应力引起的声双折射现象，但并未有实际应用。1950年D. S. Hughes [ 26 ] 等根据有限形变理论，研究了超声波在材料中传播时应力与速度间的关系并给出各向同性材料声弹性理论表达式，为超声波应力测量奠定基础。根据超声波速度与材料内部应力间的关系，Crecraft [ 27 ] 实测了钢、铝、铜三种金属材料的横向和纵向超声波速度在内部应力影响下变化的结果，并计算了相应的三阶弹性常数。Nelson N. Hsu [ 28 ] 设计了一种利用超声波进行应力分析的实验，发现了铝和钢试样在单轴压缩下，其速度变化与施加应力之间存在的线性关系，实验装置如图7所示。Allen和Sayers [ 29 ] 由材料内部产生的声双折射现象，利用横波双折射技术中两个正交偏振横波、纵波的时延和由立方晶体组成的正交对称聚集体的超声速度表达式对钢中组织残余应力进行了测量。由于声速的相对变化比较小且与外加应力成正比，对金属材料内部残余应力的测量精度要求也相应提高，Karabutov [ 30 ] 与Sanderson [ 31 ] 研究了利用激光发射的瞬时超声波对金属表面和焊缝的残余应力进行测量，进一步提高了测量精度。 图7. 换能器组件及铝盘测速装置 [ 28 ] 路浩 [ 32 ] 等基于传统的声弹性效应，利用基于界折射纵波的超声波法焊接残余应力系统无损测量了低碳钢的焊接残余应力并使用激光全息小孔法验证了实验结果，其应力测量系统如图8所示；设备的重要组成：全息激光头如图9所示。 图8. 超声波法应力测量系统 [ 32 ] 图9. 全息激光头组件图示 [ 32 ] 为进一步模拟材料内部残余应力，Javadi [ 33 ] 等采用有限元分析方法，对304奥氏体不锈钢板的焊接残余应力进行了分析，通过采用钻孔法对有限元模型进行了验证并与基于声弹性的超声应力测量模型进行比较后发现，这种使用纵向临界折射(LCR)波的方法可以有效测量钢板内部的残余应力。图10为通过传感器楔于钢上测量LCR波的探针。 图10. 测量LCR波的探针装置示意图 [ 33 ] 多晶金属内部残余应力常用的检测方法有：X射线法、声弹性法、超声横波法、超声纵波法、超声双折射测试法、激光超声波法等。其中超声波法不受材料种类的限制并可用于较厚样品的在线检测，具有较好的应用前景。目前，复杂曲面下残余应力的检测仍然面临很大挑战，Qinxue Pan [ 34 ] 等在工业机器人技术与残余应力超声无损检测技术相结合的基础上，构建了双机械手残余应力超声检测机器人系统并建立了临界折射纵波法测量残余应力的模型，实现了曲面下残余应力的自动无损测量，这无疑是残余应力超声表征的一大突破，利用人工智能机器人与超声无损检测技术相结合进行超声表征无疑为人们接下来的研究方向提供了思路。
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user: 5. 性能退化的超声表征方法 对于机械设备中在役的金属结构工件来说，其寿命在使用过程及外界载荷的压力下可分为三个阶段：早期性能退化、损伤累积和最后的断裂失效 [ 35 ]。声学、力学、材料学的各领域专家经过多年研究发现材料的性能退化与超声波穿透材料传播过程中的非线性效应十分相关，因此对材料力学性能退化的超声无损检测与评价也逐渐发展起来。 材料性能退化总是伴随着某种形式的非线性力学行为，随即引发超声波的非线性传播，即产生高次谐波 [ 36 ] - [ 46 ]。Buck [ 38 ] 等通过非线性声学试验发现单晶和多晶金属材料能承受的疲劳循环次数与高次谐波间存在紧密联系。Cantrell [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] 和Frouin [ 42 ] 等研究发现，金属材料在疲劳退化失效中的各个阶段都可由非线性系数来表征。Nagy [ 43 ] 采用一种特殊的实验技术，对复合材料、塑料、金属等多种材料的二阶声弹性系数进行了测试。实验结果表明：非线性声学参数比线性声学参数能够更早、更灵敏地反映出材料的疲劳损伤。Jhang [ 44 ] 等尝试测量在材料中产生的高阶谐波分量，并构建了利用外差信号检测技术分析的大功率非线性超声信号系统。结果发现利用非线性超声效应评价材料退化是可行的，图11为典型的二次谐波频率分量测量系统。 图11. 二次谐波频率分量测量系统 [ 44 ] 税国双 [ 47 ] 等提出利用直接激发Rayleigh波的方法测量材料声学非线性系数，经验证这种方法有效，为材料早期性能退化的无损检测提供了方法。Cantrell [ 40 ] 提出两个互相作用的位错偶模型，发现在金属疲劳过程中形成的位错偶极子结构会使超声波在疲劳材料中的传播产生如图12(a)所示的较大失真畸变，图12(b)为接收信号经傅里叶变换后与β间的关系。 图12. (a) 超声波信号在传输过程中失真，(b) 信号经傅里叶变换后与β间关系 [ 40 ] 目前材料的性能退化主要可用非线性超声检测技术进行评价，其主要利用基波、二次、三次谐波与非线性超声系数对材料的早期疲劳损伤进行无损评价。另有研究学者采用有限元数值模拟的方法来分析金属材料的力学性能退化规律或者通过建立物理模型的方法对力学性能退化进行分析。非线性超声目前大多应用于金属材料，构建的理论模型也十分有限，因此我们需要将材料的力学特性与超声波的非线性效应紧密结合，利用计算机对材料的力学性能退化进行客观的无损评价。
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user: 6. 团队研究工作 本团队对多晶金属材料的超声表征进行了研究，包括对材料弹性模量、晶粒度、应力等特性进行了一定探究。之前的研究表明：晶粒分布对材料的力学性能会产生可测的影响。基于此，我们研究了晶粒分布对激光超声波在α钛合金中衰减的影响并进行量化。实验通过在800℃退火下保持不同的时间，从而获得具有26~49 μm的不同平均晶粒尺寸的微观结构，此时获得的晶粒尺寸大致为正态分布。通过经典的Rokhlin模型和改进的Turner模型进行测量，结果表明当考虑单个平均晶粒尺寸时，其衰减率比经典理论预测的衰减率要大。另外由于大晶粒的概率比假设的泊松统计量大，其衰减频率依赖性也大幅降低，这将有利于我们用激光超声技术来无损评估多晶材料中的晶粒尺寸分布 [ 48 ]。图13为激光超声实验系统原理图。 图13. 激光超声实验系统原理图 [ 48 ] 为了解决超声衰减方法测量晶粒尺寸精度相对较低且易受到噪声信号影响的问题，我们利用质心频移方法对多晶材料平均晶粒尺寸进行超声表征并建立了高斯脉冲在衰减频率相关的非线性介质中传播时，平均晶粒尺寸与质心频率下移间关系的模型 [ 49 ]。另外，我们还提出了一种利用有限元方法对多晶材料微观结构的非均匀性引起的超声散射问题进行研究，并在时域和频域内进行量化 [ 50 ]。 目前，随着互联网的快速发展，将超声无损检测技术与人工智能相结合来研究多晶金属材料的内部特性是很好的思路，这将会极大地提高测量的精度，为发现早期材料的内部缺陷与性能退化提供有效检测手段，当然也为我们的研究提出了新的挑战。
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user: 7. 总结与展望 多晶金属材料特性的超声表征方法非常广泛，对金属弹性模量、晶粒度、应力、力学性能退化的检测方法研究也逐渐深入。目前国内外学者为了能够更加快速准确而且无损伤地检测金属材料的内部特性而展开了研究。 超声检测由于可以实现对材料非接触、高精度、无损伤的检测而越来越受到研究者们的青睐。而且随着人工智能和深度学习算法的不断发展，对于材料的超声线性表征也会很快地应用其中。通过计算机不断地优化学习计算，我们可能会对材料内部的超声表征有更加客观地无损评价。 从科学研究方面来讲，现有的国内外研究成果支撑着学科发展，对于材料的超声无损表征可能会在增材制造、孔隙非均匀性检测与评价等方面有更多的研究价值。从工程应用方面来讲，超声LCR波法在测量材料内部残余应力和表面应力方面被证明较为准确和实用，利用非线性超声构建物理模型从而对多晶材料的力学性能退化进行无损评估也被证明是一种有效的方法，但目前可用的物理模型较少，还需要进一步扩充完善。目前待发展的有效检测手段可能会在科学研究和工程应用方面有更大的实用价值。 材料科学与制造技术的进步不断推动着航空、冶金、医疗、机械制造以及核能等多个领域的协同发展，新型材料、结构、工艺等不断涌现并投入应用，制造质量、设备性能以及对应用安全可靠性要求的提高迫使无损检测技术不断发展 [ 51 ]。应用于多晶金属材料内部缺陷与特性检测的电磁超声、激光超声、相控阵超声、空气耦合超声、静电耦合超声等无损检测技术都存在一定的优劣势与技术难点。其中：电磁超声技术对金属自然缺陷较为敏感且无需耦合，但受限于提离距离限制及易受环境噪声干扰；激光超声技术因其可激发高频声波，适用于微观组织结构评价与微小缺陷检测，且能够用于具有复杂几何形状材料的检测，但该技术受限于激光激励声波的光声转换效率，不适于大厚度材料以及表面光反射率较低材料的检测；相控阵超声技术的控制算法较为复杂，针对特定工件检测时的方案设计和控制参量设置较为困难；空气耦合超声技术受限于气固交界面显著的超声衰减性质，对横向和纵向的超声波信号分辨率较低；静电耦合超声技术对静电换能器和前置放大器的要求较高且对湿度、灰尘等外界干扰较为敏感，不适用于恶劣的工业检测环境。这些都对我们的应用研究提出了极大挑战。 实现工业设备的智能化、高质量制造和高可靠性应用，攻关并研制标准化、自主化、精量化、智能化的超声无损检测技术与设备是今后研究的重要课题。无损表征检测方法与成像方法的交叉融合以提高检测方法的可靠性、适用性和经济性是无损检测技术研究的重要方向 [ 52 ]。
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user: 摘 要 对于缝洞油藏的开发，高压注水是一种较为有效的开发方式。本文通过建立不同地质特征的高压注水机理模型，采用数值模拟的方法，系统的剖析了两种关键地质控制因素(储集体之间的分布位置、裂缝部位)对高压注水效果的影响；并与常规注水效果进行对比，以此来指导缝洞型碳酸盐岩高压注水地质条件的选择，根据模拟结果可知，当两套储集体分布为侧上分布时，高压注水无效；第二套储集体越接近第一套储集体下部，高压注水效果越好。当两套储集体为水平分布时，裂缝的位置对高压注水效果有影响。当裂缝处于高部位和低部位时，高压注水效果一般；当裂缝处于中部位时，高压注水效果较好。 关键词 :缝洞型油藏，高压注水，地质因素 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞油藏是多期构造运动与古风化岩溶共同作用形成的，缝洞油藏主要的储集空间是溶洞，流动空间是裂缝，裂缝主要起连通作用 [ 1 ]，其中裂缝的长度可由几米到几公里，裂缝的开度则从微米级跨越到毫米级 [ 2 ]。一般而言，缝洞型油藏初期充分利用天然能量进行开发，当地层能量衰竭到一定程度后，根据储层类型适时选择转机采或注水替油 [ 3 ] [ 4 ]。单井缝洞单元在注水替油开发过程中发现注水指示曲线和注水压降试井曲线出现拐点等特殊现象 [ 5 ]。这一特殊现象的原因为多套储集体参与了流动，而致使多套储集体流动的主要因素为多套储集体之间裂缝的应力敏感效应 [ 6 ]。在初期开发过程中，随着地层能量的下降，裂缝导流能力降低或闭合 [ 7 ]。随着注入压力与注水量的增加，使得天然裂缝开启，致使远井储集体通过裂缝流入近井储集体 [ 8 ]。 有效应力的变化是引起裂缝开启和闭合的主要原因 [ 9 ] ；随地层压力升高，有效应力降低，裂缝逐渐开启 [ 10 ]。本文针对地质因素对高压注水效果影响，建立溶洞–裂缝–溶洞模型，通过控制变量法来分析单因素变化时高压注水效果，并与常规注水进行效果对比。
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user: 2. 模型的建立 根据文献调研与现场资料得出当地层压力达到85 Mpa时，裂缝渗透率发生明显变化，处于开启状态。设置第一套储集体已进行多轮次注水，油水界面抬升，第二套储集体为未采出状态。 Table 1 Model basic parameter 参数 数值 参数 数值 溶洞 裂缝 网格步长(m) 10 × 10 × 3 孔隙度(%) 50 0.1 网格数 25 × 5 × 30 渗透率(mD) 3000 5 网格总数 3750 有效网格 3025 一套储集体储量(m 3 ) 53，205 二套储集体储量(m 3 ) 538，835 表1. 模型基本参数 图1. 机理模型 根据所建典型单井缝洞单元模型，可以发现该模型是由裂缝将两套储集体沟通而成(表1、图1)。从所建模型可以发现该模型主要地质因素为两套储集体的相对位置(第二套储集体位于第一套储集体侧上方、平行位置、侧下方与正下方)、裂缝位置(高部位、中部位、低部位)。
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user: 3. 储集体位置分布模式对高压注水的影响 针对第二套储集体与第一套储集体的相对位置，如图2 (第二套储集体位于第一套储集体侧上方、平行位置、侧下方与正下方)进行高压注水模拟及效果分析。 图2. 储集体位置分布 结果分析：高压注水效果根据图3可知，当两套储集体分布模式为侧上分布时，注水过程中会将第一套储集体内的油驱入第二套储集体中，当注入水波及至第二套储集体底部时，由于油水密度差异，注入水无法将第二套储集体内的油置换出来，并且在再次生产时，流入第二套储集体底部的水会占据裂缝通道，阻碍第二套储集体中的油流出，因此第二套储集体采出油量为负值。当两套储集体为平行分布时，注水过程中第一套储集体中的水会占据部分裂缝空间，减少第一套储集体的油流入第二套储集体，所以平行分布模式较侧上分布模式采出的第二套储集体的油量多。当两套储集体分布模式为侧下分布及正下分布时，第二套储集体采出量也逐渐增加。当第二套储集体位于第一套储集体正下部时，第二套储集体采出量最多。 图3. 储集体不同位置采储量 根据图4可知，当第二套储集体位于第一套储集体侧上方时，注水失效，且高压注水较常规注水会将更多的第一套储集体的油驱入第二套储集体；当分布模式为平行分布、侧下分布和正下分布时，高压注水第二套储集体采出量高于常规注水，高压注水有效。 图4. 不同储集体位置下，常规注水与高压注水效果对比
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user: 4. 裂缝位置对高压注水的影响 当两套储集体位置处于平行分布时，两套储集体之间沟通的裂缝的位置对高压注水动用第二套储集体有影响。两套储集体之间沟通的裂缝可分为高部位、中部位和低部位三种位置，如图5。针对裂缝位置进行高压注水模拟及效果分析。 图5. 裂缝位置 结果分析：根据图6可知，当裂缝处于高部位时，在进行高压注水时将第一套储集体内高部位的油驱入第二套，高压注水出现负效。而裂缝处于中部位时，由于裂缝处于第一套储集体油水界面附近，在进行高压注水时，第一套储集体内油水界面的水流入裂缝，阻碍了高压注水时第一套储集体内的油流入第二套储集体，再次生产过程中，第二套储集体的油流入第二套储集体，高压注水呈正效。 低部位波及水量最多，注入水及第一套储集体内的水通过裂缝低部位进入第二套储集体，由于油水密度差，波及的水量保持在第二套储集体的低部位，无法产生有效的替油效果，而且在再次生产过程中，波及水占据裂缝通道，阻碍第二套储集体中的原油流入第一套储集体，所以裂缝位于低部位时，第二套储集体采出量少于裂缝位于。 图6. 不同裂缝位置效果对比 由图7可知，裂缝处于高部位时，注水呈现负效，且高压注水较常规注水会将更多第一套储集体的油驱入第二套储集体。当裂缝位于中低部位时，高压注水有效，且中部位较低部位效果好。 图7. 常规注水与高压注水效果对比
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user: 5. 结论 1) 当两套储集体分布为侧上分布时，高压注水无效；第二套储集体越接近第一套储集体下部，高压注水效果越好。 2) 当两套储集体为水平分布时，裂缝的位置对高压注水效果有影响。当裂缝处于高部位和低部位时，高压注水效果一般；当裂缝处于中部位时，高压注水效果较好。
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user: 摘 要 分别于2018年夏季(7月)和秋季(9月)对泰湖国家湿地公园设置的12个采样点进行大型底栖无脊椎动物采样调查分析，共发现大型底栖无脊椎动物7种，其中夏季发现5种摇蚊幼虫，秋季发现4种摇蚊幼虫。优势种属于摇蚊属(Chironomus)、拟摇蚊属(Parachironomus)、多足摇蚊属(Polypedilum)和前突摇蚊属(Procladius)。夏季和秋季的丰度均处于0~320 ind./m 2 之间，两季均为3号样点的大型底栖无脊椎动物种类数最多，丰度也最大，而1、10、11、12号样点则均未发现大型底栖无脊椎动物。夏季的Simpson多样性指数平均值为1.73，秋季的平均值为1.79，各样点之间的多样性指数变化也不大，说明泰湖国家湿地公园的大型底栖无脊椎动物物种不丰富。 关键词 :泰湖国家湿地公园，大型底栖无脊椎动物，群落结构，夏秋季 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 湿地生态系统是处于陆地和水体之间的自然综合体，其生物多样性十分丰富，生产力强 [ 1 ]。同时具有很强的调节环境的能力，湿地不仅具有储蓄地下水、泥炭积累等水文功能，同时具有保护生物多样性、维持物种库，为野生动植物尤其是一些稀少或濒危物种提供栖息地等生态功能 [ 2 ]。国际上对湿地的保护及研究经历了从无到有的过程，但我国湿地保护工作起步相对滞后 [ 3 ]。国内由于过度的开垦农田、工农业污染、城市建设等多方面的影响，给湿地生态带来了严重的破坏，有必要加强湿地的保护与监测工作 [ 4 ]。 大型底栖无脊椎动物是指生活史的全部或至少一段时间聚居于水体底部的大于0.5 mm的水生无脊椎动物 [ 5 ]。大型底栖无脊椎动物被广泛应用于监测水生态系统的损伤，同时也是水生食物网的重要组成部分，是生态系统营养循环和生态平衡的基础 [ 6 ]。大型底栖无脊椎动物具备物种丰富、分布广泛的特性，生活周期长且迁移距离短，易于采集且对生境的变化反应敏感，将其作为湿地生态系统监测的主要生物类群 [ 7 ]。 泰湖国家湿地公园位于黑龙江省泰来县城区 [ 8 ]，主要水源来自于周边降水。近年来由于水量减少，湿地呈现明显的缺水状态，为了补充湿地水资源，泰来县政府设计从嫩江引水入泰湖。为了验证泰湖引水修复的效果，同时要求了解补水对泰湖湿地生态系统中生物栖息和繁殖的影响，以便科学有效地治理，既可以达到湿地水资源充沛，又对湿地生物栖息繁殖更有利。通过本次调查，对泰湖国家湿地公园大型底栖无脊椎动物进行采集、鉴定和生物特征分析，获得大型底栖无脊椎动物群落特征，根据其在水环境中的指示作用，对泰湖国家湿地公园水环境进行监测，并且为湿地生态系统的恢复提供科学依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 研究地概况 泰湖国家湿地公园位于黑龙江省泰来县城区，地理坐标为E123˚25'14.17''~123˚29'00.97''，N46˚24'12.10''~46˚21'15.10''，属中温带大陆性季风气候，总面积1365 hm 2 ，是省内为数不多毗邻城区、生态环保的国家湿地公园之一 [ 8 ]。如图1，泰湖国家湿地公园东西宽4180米，南北长5310米，总面积1365公顷，其中水域面积7平方公里。公园以沼泽、草甸、湖泡、林地等景观组成，并融合人文景观。湿地公园野生动植物资源丰富，有种子植物65科250属494种，有鱼类7科31种，鸟类34科162种，其中国家一、二级保护鸟类21种(如丹顶鹤、东方白鹳、白琵鹭、大天鹅) [ 9 ]。独特的生态环境，使湿地在调解气候、降解污染、保护生物多样性、保护生态平衡等方面发挥着重要作用。 图1. 泰湖国家湿地公园采样点分布图 2.2. 底栖动物采集 泰湖国家湿地公园的水体水深达2.5米，并且均为富含腐殖质的淤泥底质，因此本研究大型底栖无脊椎动物样本的采集工具主要是改良彼得生采泥器，采样面积为1/16 m 2 [ 10 ]。使用时将彼得生采泥器打开，挂好提钩，然后缓缓放入水中，接触底质时将提钩抖脱，慢慢提起，提出水面后打开采泥器，重复采样三次，将采集到的底泥倒入40目分样筛除去污泥浊水及小型和微型动物，剩余部分倒入白瓷盘中，用镊子仔细挑选出所有的大型底栖无脊椎动物后保存。 样品在现场挑拣出来后即用85%的酒精固定，带回实验室后换用80%的酒精固定，常温保存，在鉴定完成前，经常检查并添加酒精保存液，确保样本浸没样品，对完整和有长期保存价值意义的样品进行标本制作，长期保存。 依据物种检索表，在肉眼、解剖镜或显微镜下，主要对照大型底栖无脊椎动物的外部形态进行鉴定，种类分类鉴定参照的文献主要有：《中国北方摇蚊幼虫》 [ 11 ]。大多数样本鉴定至种，鉴定不到种的鉴定至科、属。 2.3. 数据处理与分析 采用物种优势度指数Y = Pi × fi确定优势种，当Y > 0.02时，该物种即为群落中的优势种。式中：Pi为种i的个体数占所有种总个体数的比例；fi为出现种i的样点个数占总样点个数的比例 [ 10 ]。 采用Simpson多样性指数分析大型底栖无脊椎动物的多样性，具体计算公式为D = 1/∑Pi 2 。式中：Pi为种i的个数占所有种总个体数的比例 [ 12 ]。
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user: 4. 讨论 4.1. 泰湖国家湿地公园大型底栖无脊椎动物群落特征分析 本次调查仅发现大型底栖无脊椎动物7种，并且均为水生昆虫中双翅目摇蚊科幼虫，归属于5个属。水生昆虫是大型底栖无脊椎动物中数目最多、种类最多、群落结构最复杂的类群 [ 13 ]，其中摇蚊幼虫也最为常见，摇蚊幼虫的耐污性较强，本次调查中发现的摇蚊幼虫均为世界性分布的属，分布极其广泛，适应大多数类型的水体环境，对地理因素表现出的差异并不明显 [ 14 ]。 结合泰湖国家湿地公园中夏、秋两次采集的大型底栖无脊椎动物鉴定结果，和泰湖国家湿地公园的各种非生物因子状态：大型底栖无脊椎动物的生存已经岌岌可危，只存在少量的摇蚊幼虫，并且水体理化因子呈现出严重富营养化的状态，水体中的水生维管束植物并不存在，仅水体周围着生芦苇和香蒲，非常单调的植物群落结构，水体的底质也是腐殖质丰富的淤泥底质，综合以上因素分析泰湖国家湿地公园的水体已经达到重度污染，各项非生物因子均不支持大型底栖无脊椎动物的生存和繁殖，而大型底栖无脊椎动物的状况也响应了这一调查结果。 4.2. 泰湖国家湿地公园大型底栖无脊椎动物对水环境的指示作用 在长期的观察中发现，自然界中存在部分动植物对环境中的一些物质反应很敏感。它们对这些物质的多少和变化能产生各种反应或信息。因此，环境学家就用它们来定性地监测和评价环境质量的好坏和趋势，并且把有这种特性的动植物叫做指示生物。在一定地区范围内，能通过指示生物的特性、数量、种类或群落等变化，指示环境或某一环境因子的特征。 摇蚊幼虫为完全变态类昆虫，由于其主要以水底有机物碎屑为食，且摄食量相当可观，因而在加速水体物质循环中的有机物矿化作用和消除有机物污染方面具有显著作用 [ 15 ]。摇蚊科昆虫又因种类丰富，个体众多，分布广泛，不同种类对水域生境要求不同，从而成为监测水体环境和污染状况的优良指示生物，在生态学和环境科学领域中得到广泛的应用。在加强水生态毒理学应用研究中，摇蚊幼虫被广泛应用于毒性测试。依据摇蚊幼虫对水体中重金属的敏感性，已经开展了重金属对摇蚊幼虫的急性和慢性毒性实验。按照水污染的轻重程度划分，水体严重污染的指示生物就包括摇蚊幼虫，以及颤蚓类、毛蠓、绿色裸藻等，均有在低溶解氧条件下生活的能力。 本次调查发现的摇蚊幼虫中，摇蚊属幼虫(苍白摇蚊、溪流摇蚊)尤其喜欢生长在盐分较高的环境中，对有机物污染耐受性极强，并且耐受酸性环境；多足摇蚊属幼虫(云集多足摇蚊)对水质的变化，如营养盐、重金属、pH和溶解氧等的变化反应极为敏感，并且更加适应有机污染、重金属类毒物污染的水体；前突摇蚊属幼虫同样耐受重金属污染，综合调查中发现的摇蚊幼虫的特性，它们的存在已经指示了泰湖国家湿地公园的水质污染特性，其重金属和有机物污染程度较大，并且营养盐的含量也很多，水体富营养化状况严重，而对泰湖国家湿地公园水体理化指标的检测结果也响应了这一结论。 4.3. 泰湖国家湿地公园大型底栖无脊椎动物与底质和植被的关系 生境的复杂性是决定大型底栖无脊椎动物多样性的关键因子，相关学者对于环境因子与大型底栖无脊椎动物多样性关系的研究认为大型底栖无脊椎动物的群落结构、空间分布与水质、底质、植被、温度和盐度等环境因子有关 [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]。大型底栖无脊椎动物群落结构通常由栖息地的物理结构及其复杂性决定，尤其依赖于水体基质中的粗颗粒有机物，并且大型底栖无脊椎动物长期生活于水体底部，底质成分组成对大型底栖无脊椎动物的种类组成、丰度及多样性有着直接的影响 [ 19 ]。水生维管束植物是湿地生态系统中最明显的生物特征，大型底栖无脊椎动物的分布同样由植被类型决定，尤其是占主导地位的水生维管束植物的结构和生长形式，水生维管束植物通过吸收和释放化学物质(如营养物质、对抗性物质)影响水下气候和化学性质，也影响了大型底栖无脊椎动物的分布 [ 20 ]。 在本次泰湖国家湿地公园的大型底栖无脊椎动物调查中，样点均布设在湖中，湖水底质为腐殖质含量非常多的淤泥底质，淤泥底质非常适合摇蚊幼虫的生存，腐殖质含量多也为摇蚊幼虫提供生命活动的资源 [ 21 ]。但是，淤泥底质并不适合其他类群的大型底栖无脊椎动物，与软体动物、甲壳动物等耐污性较弱的类群所需的环境相差甚远。湖中也未发现水生维管束植物，浮水植物、沉水植物均不存在，仅有挺水植物如芦苇、香蒲等常见物种生长于湖周围，水生维管束植物群落结构单调，种类极少，既不利于对湖水水体的净化，也无法为大型底栖无脊椎动物提供充足的食物或是合适的栖息环境。
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user: 5. 结论 本次对泰湖国家湿地公园大型底栖无脊椎动物的调查中，夏季共发现5种摇蚊幼虫，秋季共发现4种摇蚊幼虫。优势种属于摇蚊属(Chironomus)、拟摇蚊属(Parachironomus)、多足摇蚊属(Polypedilum)和前突摇蚊属(Procladius)。这些类别的摇蚊幼虫尤其喜爱中至重污染水体。这说明泰湖国家湿地公园水体已经污染严重，通过夏季和秋季两次采样结果对比，水质并未得到明显的改善。
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user: 摘 要 利用昆明市1960~2018年气温观测数据对当地年最低气温、年最高气温、年平均最低气温、年平均最高气温、年平均气温变化趋势进行了研究。结果表明，近几十年来昆明地区年最低气温、年最高气温、年平均最低气温、年平均最高气温、年平均气温均大致呈显著上升的趋势。20世纪70年代是近59a最冷的阶段，但气温的极小值(−7.8℃)出现在20世纪80年代。2000~2010为近59a最暖的阶段，但气温的极大值(32.8℃)出现在2010年之后。年最低气温先于年最高气温产生突变。年最低气温在1987开始产生突变，且自1997年开始，年最低气温呈显著升高趋势；年最高气温在2005年才开始产生突变，且自2013年开始，年最高气温显著升高。年平均气温在1991~1992年间产生突变，自1993年开始，年平均气温显著增加。此外，气温在变化过程中主要存在着25~28a时间尺度的周期变化规律，且此周期以“冷–暖–冷”为主要特征。 关键词 :昆明，降水，气候变化 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近百年以来全球气候呈现以快速变暖为主要特征的变化趋势 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。根据全球各国气象台站观测结果，近百年来全球地表气温升温幅度已经超过0.7℃，并且由于化石燃烧等人类活动的影响，20世纪90年度以来的增暖幅度明显加速，这导致了极端天气气候事件大幅增加，已经对人类生存和各国经济社会的可持续发展带来了深远影响 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]。 近几十年来，西南地区气候也发生了显著变化 [ 7 ] [ 8 ]。郝晓阳等 [ 9 ] 基于昆明站1951~2013年的逐日气温资料，采用多种统计方法分析了昆明站近60年来气温变化特征，发现近60年来昆明市年平均气温呈上升趋势，变化倾向率为0.29℃/10a；平均气温在年代际变化上进入20世纪90年代以来均大于多年平均气温，且距平气温在逐渐增大，1990s离差系数最大，为气温波动最大的10年；平均气温突变年份为1993年，存在23~32年的主周期。魏康洪等 [ 10 ] 利用昆明1999~2013年气温和降水资料进行了昆明市气候均值、气候倾向率、距平、线性趋势和异常统计分析。结果表明，昆明年均气温略呈上升趋势，气温增温率为0.007℃/a；干季增温弱于雨季，冬春季呈气温偏高异常，夏秋季呈低温异常。潘娅婷等 [ 11 ] 发现昆明年平均气温、平均最低气温、极端最高和极端最低气温均在1990年初出现异常增暖。吴利华等 [ 12 ] 指出极端气温指数霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数、冷日持续指数和月平均日较差呈明显下降趋势，月最低气温极大值、月最低气温极小值、夏季日数、热夜日数、暖夜日数、暖昼日数和热日持续指数则呈明显上升趋势，而月最高气温极大值、月最高气温极小值、冰封日数和作物生长期呈不显著上升趋势，并且月最低气温指数比月最高气温指数升温幅度快。此外，许多学者对昆明市年际到年代际尺度气温变化特征及其影响因子进行了分析，极大推进了高原城市气候变化的研究进展 [ 13 ] [ 14 ]。 尽管已有相关工作对昆明气候变化特征进行了研究，但所用资料样本相对较短，而且对其气候演变趋势的研究还不多见。因此，利用最新资料对昆明近几十年来气温变化特征进行深入研究有利于提高应对气候变化能力以及提升气候资源利用水平。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 资料 本文所用数据资料为中国气象数据网提供的昆明站1960~2018年逐月气温资料，该资料已经经过严格的质量控制，被广泛应用于我国气候变化研究中 [ 15 ]。 2.2. 方法 为了探究昆明近几十年来气温的变化特征，利用一元线性回归、Mann-Kendall (M-K)非参数检验和小波分析方法对昆明1960~2018年的气温的趋势变化、突变和周期规律进行分析，相关方法已被广泛用于气候变化分析。 M-K检验公式为： U F k = [ s k − E ( s k ) ] V a r ( s k ) ( k = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ， n ) (1) UF k 为标准形式的正态分布，是按时间序列x 1 ，x 2 ，…，x n 计算出的统计量序列，给定特定的显著性水平 α ，若 | U F 1 | > U α ，则表明序列的趋势变化比较明显。 小波分析公式为 W f ( a ， b ) = ∫ R f ( t ) φ ¯ a b ( t ) d t ，   a > 0 ， b ∈ R (2) 其中， φ a b ( t ) = 1 a φ ( t − b a ) ，而函数已成为小波母函数，它满足容许条件 ∫ R | φ ^ ( ω ) | 2 / | ω | d ω < ∞ (3) 其中， φ ^ ( ω ) 表示 φ ( t ) 的傅立叶变换。参数a一般叫做尺度参量，这个参量具有伸缩的功能，即参数a具有将小波函数 φ a b ( t ) 的友集展宽(a > 1)和缩窄(a < 1)的功能，参数b为平移参数。小波变换实际上是对函数f(t)在某一局部上的“平滑”作用。将b的取值范围内所有小波系数的平方积分，就可得到小波方差，即 W p ( α ) = ∫ − ∞ ∞ | W p ( α ， b ) | 2 d b (4) 小波方差图反应了能量随尺度的分布，可确定时间序列中各尺度扰动的相对强度，进而确定主周期。
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user: 3. 研究结果 3.1. 气温的年际变化特征 图1为昆明年最低气温时间序列。由图中可知，在1960~2018年间，昆明年最低气温平均值−2.1℃，且序列表现出较为明显的上升趋势，其线性倾向率分别为0.44℃/10a，趋势系数达到0.38，通过了0.05的显著性检验。同时，由图中可以发现，昆明年最低气温也存在较为明显的年际变化特征，年平均气温的最小值为−7.8℃，出现在1983年，而最大值为1.2℃，出现在1994年。 图1. 1960~2018年年最低气温时间序列 进一步给出昆明年最高气温的年际变化曲线(图2)。由图中可知，近几十年来昆明市年最高气温的平均值达到29.6℃，且同样表现出较为明显的升温趋势，其升温率为0.21℃/10a，趋势系数达到0.31，通过0.05的显著性检验。对于年际变化而言，年最高气温也存在一定的年际变化特征，最小值为27℃，出现在1974年，最大值为32.8℃，出现在2014年。 图2. 1960~2018年年最高气温时间序列 年平均最低气温、年平均最高气温、年平均气温在1960~2018年间大致呈明显上升趋势(图3)，趋势系数分别为0.832、0.715和0.813，均通过0.05的显著性检验，且其线性倾向率分别为0.52℃/10a、0.30℃/10a和0.38℃/10a。进一步对比分析可知，年平均最低气温的升温趋势比年平均最高气温大，可见，在年平均气温升高过程中，年平均最低气温对升温趋势的贡献大于年平均最高气温。1960~2018年年平均最低气温的多年平均值为10.6℃，其中最小值为8.9℃，出现在1971年，最大值为12.7℃，出现在2005年。年平均最高气温的平均值为21.1℃，最小值为19.8℃，出现在1971年，最大值为22.9℃，出现在2009年。年平均气温的平均值为15.2℃，最小值为13.6℃，出现在1971年，最大值为16.7℃，出现在2005年。 3.2. 气温的突变特征 图4为昆明市1960~2018年年最低气温的M-K突变检验结果。由图中可知，昆明年最低气温在1987年开始产生突变，自1997年开始，UF(k)开始超过0.05的显著性水平临界线，表示自1997年开始，年最低气温升高趋势是显著的。 图3. 1960~2018年年平均最高、最低和平均气温时间序列 图4. 1960~2018年年最低气温的M-K检测曲线 图5为年最高气温的M-K突变检验图。从图中可以发现，1960~2018年间年最高气温在2005年开始产生突变，年最高气温存在上升趋势，2013年UF(k)开始超过临界线，即自2013年开始，年最高气温显著升高。 图5. 1960~2018年年最低气温的M-K检测曲线 图6为1960~2018年年平均气温突变检验示意图。从图中同样可以发现，1960~2018年年平均气温在1991~1992年间开始产生突变，在1993年UF(k)开始超过临界线，表示自1993年开始，年平均气温显著增加。 图6. 1960~2018年年平均气温的M-K检测曲线 进一步分析可知，年最低气温先于年最高气温产生突变，即年最低气温在1987开始产生突变，且自1997年开始，年最低气温呈显著升高趋势。年最高气温在2005年开始产生突变，且自2013年开始，年最高气温显著升高。年平均气温在1991~1992年间开始产生突变，自1993年开始，年平均气温显著增加。 3.3. 气温的周期特征 对1960~2018年年平均气温进行小波变换，并通过提取小波系数一级计算小波系数实部，可得到昆明1960~2018年平均气温变化的小波系数(图7)。由图可见，图中实线小波系数大于0，代表年平均气温相对较高的暖期，虚线小波系数小于0，代表年平均气温相对较低的冷期。昆明市1960~2018年年平均气温的演化过程中存在着多时间尺度的特征，其中主要存在着25~28a周期变化规律，且此周期以“冷–暖–冷”为特征。 图7. 1960~2018年年平均气温小波系数 以小波方差为纵坐标，时间尺度为横坐标，可得小波方差图(图8)。小波方差图能反映年平均气温时间序列的波动能量随时间尺度的分布情况，并用于确定气温演化过程中存在的主周期。由图8可知，1960~2018年的小波方差图中只存在1个较为明显的峰值，对应着28a的时间尺度，说明28a左右的周期震荡最强，为年平均气温变化的第一主周期。该特征表明以“冷–暖–冷”为特征28a左右的周期波动控制着年平均气温在1960~2018年间的变化趋势。 图8. 1960~2018年年平均气温的小波方差图
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user: 4. 结论 本研究运用一元线性回归、MK检验和小波分析等方法对昆明1960~2018年气温变化特征进行了分析，得到以下结论： 1) 昆明市1960~2018年年最低气温、年最高气温、年平均最低气温、年平均最高气温和年平均气温均大致呈显著上升的趋势。20世纪70年代是近59a最冷的阶段，但气温的极小值(−7.8℃)出现在20世纪80年代。2000~2010为近59年来最暖的阶段，但气温的极大值(32.8℃)出现在2010年之后。 2) 近59年间，昆明市年最低气温先于年最高气温产生突变。年最低气温在1987年开始产生突变，且自1997年开始，年最低气温呈显著升高趋势；年最高气温在2005年才开始产生突变，且自2013年开始，年最高气温显著升高。年平均气温在1991~1992年间产生突变，自1993年开始显著增加。 3) 昆明市气温变化主要存在25~28a时间尺度的周期变化规律，且此周期以“冷–暖–冷”为主要变化特征。
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user: 摘 要 《歧路灯》是一部与名著《红楼梦》同一时代的长篇古白话小说，由清代作家、教育家李绿园结合自己的从教经历及社会背景所著，以青少年的教育问题为主题，以谭绍闻的故事为主线，开展小说的情节。本文以教育理念作为视角，以其中的青少年谭绍闻的形象作为研究对象，结合当下教育实际，挖掘出青少年教育可以借鉴的丰富思想及内蕴。《歧路灯》对于经世之道，有着颇为独到的见解，对青少年的成长给予很大关注，其阐释的情感疏导、文化劝喻内涵深厚，对于青少年的发展有指导作用。从古代文学作品中提炼教育思想，以期能对现当代青少年教育有所启示与借鉴价值。 关键词 :《歧路灯》，教育理念，教育启示，青少年 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 《歧路灯》作为一部教育类性质的小说，讲述的是一个青少年在经历种种之后，一改前非，重新立于世间的故事，是一部以浪子回头为主题的小说 [ 1 ]。该小说以青少年面临的教育问题为话题，以主人公谭绍闻的故事为主线，建构小说情节。《歧路灯》是我国第一部以教育为话题的古典小说 [ 2 ]。讲述放荡少年谭绍闻的故事，其父去世以后失去严格家教。同时，受到母亲溺爱、坏人诱惑，以及自身缺乏自控、意志不坚，进而渐渐坠入深渊、误入人生歧途，之后在父亲老友劝导、家中义仆规劝、堂兄帮助之下，谭绍闻一改前非、重整家业、光耀门楣的故事。作为一部教育类性质小说，《歧路灯》不仅有较高的文学艺术价值，且其中所体现的教育理念、思想及教育方法是值得深思、借鉴的。每个时代都有其相应的社会环境与社会背景，而表象之下的本质却又有相似之处。清朝中期，奢靡之风盛行，李绿园在其《家训谆言》中对他当时的社会浮夸之现象描述：浮浪子弟，添出几种怪异，养鹰、供戏、斗鹤鹑、聚呼卢等 [ 3 ]。同样之道理，当下之社会，科学技术飞速发展，科技在推动经济稳步增长的同时，也出现了诸多弊端，不少青少年沉迷网络游戏，而疏于学业，道德意志淡薄、道德滑坡严重，这使青少年教育面临新的挑战，很多父母在为子女教育发愁。教育，作为国之百年大计愈来愈受到政府、国家、社会、家庭的关注与重视，值得思考。法古之经典，以育国之英才。在这种新时代背景下，对《歧路灯》中教育理念的现代解读尤为及时和必要。