DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 近年来，室内可见光定位技术以其成本低廉、易于铺设、无电磁干扰、适用面广等特点逐渐成为室内定位技术的热门选择。文章研究了一套基于LED可见光的3灯结构室内定位系统，通过软件滤波分离各灯信号分量、三边测量的方式进行室内定位，系统整体结构简单，同时为了提高定位精度，提出了分区域进行定位的方法。为了验证系统的性能，搭建了基于STM32控制的实验平台进行实验，实验结果表明，在600 mm*600 mm的区域内定位误差基本在30 mm以内，满足室内定位需求。 关键词 :光定位，STM32，三角测量 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 随着科技与经济的不断发展，人们对于定位服务的需求急剧提高。当前，以GPS (全球卫星定位系统)为代表的卫星定位系统已基本满足了室外定位的需求，但对于卫星信号难以穿透的室内环境却并不适用。与此同时，随着智能设备的普及，室内定位在商业领域、公共安全及军事等领域日益受到重视 [ 1 ] 。当前，室内定位技术主要包括Wi-Fi定位、红外定位、超声定位等，这些定位技术虽然能满足室内定位需求，但通常需要铺设许多传感器，设备环境复杂、使用成本较高 [ 2 ] ，这些缺点极大地限制了室内定位技术的发展。但近年来，随着固态照明技术突飞猛进，LED以其低功耗、使用寿命长 [ 3 ] 等特点逐渐成为了主要的照明手段，极大地降低了照明的成本，在此基础上，利用可见光进行室内定位的技术也得到了广泛重视，相比于其他传统的室内定位技术，利用可见光进行室内定位具有功耗低、成本低、兼顾照明、无电磁干扰、应用场合广等优点 [ 4 ] 。 目前，基于白光LED的室内可见光定位技术主要有LED-ID定位方法、TOA (到达时间)定位方法、RSS (接收信号强度)定位方法等 [ 5 ] 。其中，LED-ID定位方法给每盏LED分配固定的ID，探测器通过读取接收信号中的ID信息以确定自身所处位置 [ 6 ] ，这种定位方法的精度主要取决于LED的布局，提高LED的数量可以有效增加精度，但对应的算法复杂程度也会随之提升；TOA定位方法通过LED发送信息的时间与探测点接收信息时间之差来进行测距 [ 7 ] ，缺陷在于发送端的时钟必须与接收端的时钟严格一致；RSS定位方法则通过探测器所接受到的信号强度来测算探测点与LED之间的距离 [ 8 ] ，RSS定位方法的特点在于能在对发送端和接收端的时钟无任何要求的同时实现较精确的定位效果，且结构简单，易于实现 [ 9 ] ，是当前使用较多的一种室内可见光定位方法。 文章研究了一套基于可见光的室内定位系统，采用STM32作为核心处理器，发射端使用3个LED以不同的频率高速闪烁，发送携带位置信息的光信号，接收端光电探测器与STM32的ADC相连，STM32对光电探测器输出的模拟信号进行采样处理，并从采样信号中提取出待测点位置信息，最终得到待测点的坐标，整个系统结构简单，定位精度较高，满足室内定位的要求。
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user: 2. 室内定位系统的定位原理 2.1. 定位原理 通常，我们认为白光LED符合朗伯辐射模型，模型如图1所示。一般情况下LED的辐射范围远大于LED自身直径，故将LED简化为图中S点，O点为S点在水平光照面上的投影，d为S点与O点的垂直距离，n为光照面法线方向，光电探测器A与O点距离为r。 图1. 朗伯辐射模型 此时若探测器水平放置(此时LED辐射角与探测器入射角相等)，则接收信号光信道直流增益可表示为(1)、(2)式的形式 [ 10 ]： (1) (2) 其中A为探测器的接收面积；T s (θ)为探测器光滤波增益；g(θ)为探测器的光聚能增益；m称为光源辐射模式，是表征发光方向性的参数 [ 11 ] ；θ 1/2 为光源的半功率角，即强度为最大光强一半的光束与n的夹角 [ 7 ] ，在光源与光照面选定的情况下，θ 1/2 为一个常量。 又从图1中，有 (3) 故可知，在光源处于固定高度d时，探测器在光照面上各点接收到的光照强度将随着半径r而改变，通过测量待测点接收的光强度，可得到待测点距离LED垂直投影点O的距离r。 已知待测点分别距3个LED垂直投影点的距离r 1 、r 2 、r 3 ，可通过三角测量法对待测点的坐标进行定位，三角测量法原理如图2所示。O(x， y)为探测器所处位置，A(x 1 ， y 1 )、B(x 2 ， y 2 )、C(x 3 ， y 3 )分别为三个LED在光照面上的垂直投影。 图2. 三角测量法 由圆的几何关系，可给出以下方程组： (4) (5) (6) 由此即可得到O点的坐标x、y，为简化起见，我们选择的三个LED的垂直投影坐标分别为A(0， 0)、B(−300， 300)、C(−300， −300)，故O点的x、y分别表示为： (7) (8) 2.2. 滤波原理及实现 为了得到每个LED所产生的光照强度，必须给每个LED赋予不同的标识，这里我们选择以光信号频率作为标识来区分每个LED，即以不同频率的PWM波驱动LED闪烁发出不同频率的光信号，并在接收端以滤波器对接收信号进行处理。由于我们仅需要光信号的强度而对相位没有要求，因此所采用的滤波器应拥有较好的频率选择性和通带内较为平坦的幅度特性，综上考虑，我们选用可以较少的阶数获得较好的频率选择性，通带内也较为平坦，同时在运算效率上更占优势的IIR滤波器 [ 12 ] 。IIR滤波器的输入输出关系可用如(9)式的N阶差分方程表示： (9) 其中b i 和a i 分别是输入信号x(n)与输出信号y(n)的i阶延时加权系数。在已知所需滤波器的设计指标时，b i 和a i 的值均可由数学软件Matlab中附带的Fdatool工具给出。 在系统的实际设计中，由于实际采样频率与滤波器预设的采样频率不严格匹配，实际采样信号的频点与预设频点有一定偏离。同时由于LED所发出的信号是方波信号，其频谱并不如正弦波一般集中，因此在设计滤波器的通频带时还须对实际采样信号的频谱进行分析。 如图3所示，我们对测试点1(−200， 0)、测试点2(−100， 0)以及测试点3(0， 0)采集的信号进行400点FFT，并将得到三组信号的频谱并将其绘制在同一张图上，可见在560 Hz处，测试点3接收到的光信号频谱尖峰达到最大，而测试点3的坐标(0， 0)正好处于频率标识位500 Hz的LED正下方，因此我们取560 Hz作为对应该LED的滤波器的中心频点。同理对于频率标识位2000 Hz及3000 Hz的LED，对应滤波器的中心频点为2240 Hz及3300 Hz。 图3. 接收信号频谱 图4给出了测试点1(−200， 0)处的实际滤波效果，可见信号在经过一段时间的群延时后波形趋于稳定，此时我们分别取3个信号的幅值，即可得到接收信号中每个LED的光电流值。 图4. 滤波效果示例
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user: 3. 室内可见光定位系统的实现 3.1. 系统硬件组成 系统的整体组成框图如图5所示，定位系统由主控芯片STM32、灯架(LED)、PIN光电探测器以及LCD显示屏组成。灯架大小为760 mm*760 mm*910 mm，实际实验面积大小为600 mm*600 mm，灯架顶部放置三盏LED，对应光照面的垂直投影坐标为A(0， 0)、B(−300， 300)、C(−300， −300)。发射端部分以占空比为50%，频率分别为500 Hz、2000 Hz、3000 Hz的PWM波对LED光源进行驱动，使3个LED光源按不同的频率进行高速闪烁。灯架底部绘制标定板，X坐标范围为−300至300，Y坐标范围为−300到300，最小刻度为1 cm。PIN光电探测器置于标定板上，将接收到的光信号转化为电信号。STM32通过ADC对光电探测器输出的模拟信号进行采样，并对采样信号进行处理，最终结果由LCD显示出来。 图5. 系统组成框图 在本系统中，由于数字滤波器需要进行大量的浮点数运算，故核心MCU选用STM32F407，与STM32F103相比，F407系列芯片采用Cortext-M4内核，内部集成了FPU指令，运算速度远快于F103系列，同时集成了DSP库函数，在程序编写上可以节省大量时间。 3.2. 系统软件模块 系统的信号运算流程如图6所示。 图6. 系统运算流程 在系统中，预设采样频率为22，400 Hz，但STM32F407的AD时钟频率远高于预设采样频率，为了使实际采样频率与预设采样频率尽可能的接近，我们令STM32在某时刻进行多次采样，取均值作为该点采样值，并在每次采样中加入延时函数以达到逼近预设采样频率的目的，400点A/D采样的函数为： void GetSampleValue(void) { u16 i; for(i=0;i { Sample[i]=Get_Adc_Average(ADC_Channel_4，4)*(3.3/4096); delay_us(21); } } 在滤波方面，主控芯片STM32F407的库函数已经包含了大多数DSP功能，同时采用Cortext-M4内核，内部集成了FPU指令，对于浮点数运算速度极快，可以满足系统的需求，因此不需要外置其他滤波手段。系统中，IIR滤波器所用函数如下所示。 void filter(void) { arm_biquad_casd_df1_inst_f32 S1; arm_biquad_cascade_df1_init_f32(&S1，NumStages，(float32_t*)&IIRCoeffs[ 0 ]，(float32_t *)&IIRState[ 0 ]); arm_biquad_cascade_df1_f32(&S1，Sample，Output，Samplelength); } 在函数中，NumStages为2阶滤波器的个数，IIRCoeffs [ ]数组存储滤波器滤波系数，即(9)式中的b i 和a i ，IIRState [ ]为运算过程中的缓存数组，Output为存储滤波后输出信号的数组。 为了得到光照强度与LED-探测器距离的关系，我们可以采用两种方法。一是测量每个LED的半功率角，以式(1)进行计算；二是采集一些数据点进行曲线拟合。在实际应用中，由于单个LED灯珠的光照度并不能满足照明需求，因此每个LED均由多个灯珠组合而成，此时若空间距离不够，LED辐射模型将偏离朗伯模型，按(1)式进行定位会产生较大误差，因此综合考虑，我们选择采用曲线拟合的方式得到光照强度与LED-探测器距离的关系。 为了更准确的拟合定位曲线，我们将整个光照平面按待测点与LED投影点的距离进行区域划分，以频率为3000 Hz的LED为例，半径小于350 mm的近区和半径大于350 mm的远区定位曲线分别如图7、图8所示，图中x坐标代表电压幅值，y坐标代表距光源的距离(mm)，每相隔50 mm采集一个数据点。在探测时首先判定待测点所属区域位于哪个区域，然后调用该区域的数据曲线进行定位，得到待测点的坐标。实验表明，通过这种方式进行定位，准确度能得到大幅提升。 图7. 3khz光源近区电压–距离曲线 图8. 3khz光源远区电压–距离曲线 得到待测点距3个LED光源的距离之后，调用(7)式、(8)式即可得到待测点的坐标值，最终将结果通过LCD返回。
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user: 4. 测试结果及分析 为了验证系统定位效果，我们在平面上选取一些点进行测试，测量结果如表1所示。 Table 1 Experimental dat 实际位置 LCD读数 相对误差 绝对误差 X坐标 Y坐标 X坐标 Y坐标 50 150 35.831 113.925 14.169 36.075 38.758 50 100 45.304 73.706 4.696 26.294 26.710 −50 100 −56.547 91.704 6.547 8.296 10.568 −100 50 −114.628 59.251 14.628 9.251 17.308 −150 50 −173.695 65.963 23.695 15.963 28.570 −100 −100 −87.157 −113.709 12.843 13.709 18.785 −150 −50 −147.866 −51.218 2.134 1.218 2.457 −200 −200 −173.155 −210.450 26.845 10.45 28.807 150 −50 122.494 −81.905 27.506 31.905 42.125 150 −100 166.245 −116.972 16.245 16.972 23.494 150 −150 177.162 −129.080 27.162 20.92 34.284 表1. 实验结果 由测试结果可见，在600 mm*600 mm，最小刻度为1 cm (10 mm)的标定板上，大部分测试点的绝对误差在30 mm以内，测量结果较为准确，而有些探测点则误差较大，其主要原因包括： 1) 由于随着待测点与LED光源的距离逐渐增大，探测器接收到的光强减小幅度逐渐放缓，使得点与点之间接收到的光强度相差不大，最终导致了在RSS测距时引入了误差。 2) 实验所用的LED灯具较为简陋，并不严格符合朗伯光照模型，即便在以LED光源为圆心的统一圆半径上的点，探测到的光强也有些许误差，在光强变化放缓的远区将会导致定位产生偏差。 由于数据样本有限，拟合曲线只能尽可能符合所采集数据，但仍然会引入一定误差。提高数据样本个数可以有效降低此类误差，但相应的也会增加数据采集的难度。
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user: 5. 结语 随着固态照明技术的不断发展，VLC技术以其功耗低、成本低、易于铺设等特点逐渐成为了室内定位技术的热门选择，本文设计了一种基于STM32的VLC室内定位系统，采用内置软件运算的方式实现滤波、RSS测距及三角定位，最终实现室内定位的目的。系统整体硬件构成简单，成本低廉，精度也基本满足室内定位的需求，整个实验验证了室内可见光定位的可操作性，具有较好的工程应用价值。
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user: 摘 要 本文采用聚乳酸(PLA)、木粉、聚己二酸丁二醇/对苯二甲酸酯(PBAT)，通过挤出/注塑成型制备PLA/PBAT/木粉复合材料。借助材料试验机等详细研究PLA含量对木塑复合材料力学性能(弯曲强度、拉伸强度和冲击强度)、吸水率的影响。结果表明随着PLA含量增加，木塑复合材料的弯曲性能和拉伸性能逐渐增加。当PLA含量达到66%时，与未添加PLA相比，木塑复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别提高了95%和850%；拉伸强度仅提高了30.9%；木塑复合材料的冲击强度则随着PLA含量增加而下降。吸水试验表明PLA的加入可有效降低PBAT木塑复合材料的吸水率。 关键词 :PBAT，PLA，力学性能，吸水率 Copyright © 2019 by authors 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 近年来，随着环境污染的日益加剧，塑料的不可降解和不可回收性严重危害了自然环境及动植物生命。可降解高分子材料是一种使用后能被自然界微生物完全降解的材料，其最终产物为二氧化碳和水，不污染环境，且性能与传统石油基塑料相当 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] ，因而聚乳酸等生物聚酯可降解高分子开始得到重视并获得发展。 近几年，随着人们对木材需求增加，大量的木材废弃物往往采用直接焚烧方法处理，这不但导致环境污染加剧，而且也带来大量资源浪费。另外我国森林资源随着人们需求大幅增加而开始出现短缺。因此实施以塑代木是有效节约森林资源的重要举措之一，同时又可大幅减少高分子的消耗，降低成本，提高经济效益。木塑复合材料是将木粉、竹粉、农作物秸秆粉等天然纤维与热塑性树脂混合后，采用挤出/注塑等工艺制成的一种绿色环保新型复合材料 [ 4 ] [ 5 ] 。研究表明，木粉、竹粉等生物填料尺寸、种类及含量等都会对木塑复合材料性能产生影响。Chaudemanche等详细研究了木粉粒径大小对木粉复合材料的力学性能的影响 [ 6 ] 。尹文艳对木粉/废旧塑料复合材料的进展做了系统总结 [ 7 ] 。李冲等以聚己内酯(PCL)和聚乙二醇(PEG)作为增容剂，可大大改善PLA和PBAT两相界面的黏结力，提高共混物力学性能，降低结晶温度 [ 8 ] 。PBAT分子链不仅柔性良好，而且热稳定性，冲击性能良好 [ 9 ] [ 10 ] ，但是弯曲性能较差。而PLA则具有良好刚性，加入PLA可改善PBAT/木粉复合材料强度。因此本文通过挤出共混方法制备了PBAT/PLA木粉复合材料，并研究PLA含量对木塑复合材料的力学性能(弯曲强度，拉伸强度，冲击强度)和吸水率的影响。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 原料 聚己二酸丁二醇/对苯二甲酸酯PBAT(TH801T)，新疆蓝山屯河有限公司；聚乳酸(4032D)，美国Nature有限公司；增容剂GMA (AX8900)，法国阿科玛有限公司；木粉(100目)，溧阳市辉腾木质粉有限公司。 2.2. 仪器 同向双螺杆挤出机(SHJ-20B)，南京杰恩特机电有限公司；注塑机(SA600)，海天注塑机集团有限公司；材料试验机(QJ212)，上海倾技仪器仪表科技有限公司；冲击试验机(QJBCJ)，上海倾技仪器仪表科技有限公司。 2.3. 木塑复合材料的制备 首先将PBAT，GMA，PLA和木粉在70℃的烘箱中干燥24 h，除去原材料中水分。按表1用电子天平称取定量的PBAT，PLA，GMA和木粉，放入混合机中混合均匀。然后转移至双螺杆挤出机中挤出造粒。挤出机温度设置为155℃~170℃。将造粒后的材料放入注塑机中注塑成标准试样，注塑机温度控制在160℃。复合材料中各个成分质量分数如表1所示。 Table 1 The weight fraction of component in the composite 编号 1 2 3 4 5 木粉(wt%) 30 30 30 30 30 PBAT (wt%) 0 16.5 33 49.5 66 PLA (wt%) 66 49.5 33 16.5 0 GMA (wt%) 4 4 4 4 4 表1. 复合材料组分含量 2.4. 性能测试 木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，分别按照国家标准GB/T1040.2-2006，GB/T9341-2008和GB/T1843-2008通过材料试验机进行测试。拉伸和弯曲速度均为10 mm∙min −1 ，温度为20℃。每组测试试样为5个，取平均值。 吸水率：首先将待测试样放入80℃烘箱中干燥24 h，取出冷却后称量(W 1 )。接下来将样品浸入盛满水的烧杯中，烧杯置于水浴锅中，水浴温度控制在60℃，浸泡时间为24 h。试样取出后用干净纸巾擦去表面，称量记录(W 2 )。 吸水率(W)根据公式 W = W 2 − W 1 W 1 × 100 % 来计算，其中，W 1 代表试验前样品质量，g；W 2 代表浸泡试验之后样品的质量，g。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 弯曲强度 弯曲强度是指材料在弯曲负荷的作用下破裂或达到规定挠度时所能承受的最大应力。弯曲模量是指材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力，弯曲模量值越大，表示材料在弹性极限内不易发生形变。图1和图2是加入聚乳酸后，PBAT/木粉复合材料的弯曲性能变化。当PLA含量为0%时，PBAT/PLA木粉复合材料的弯曲强度为17.9 MPa，弯曲模量为620 MPa。随着PLA含量增加，木塑复合材料弯曲强度和弯曲模量逐渐增大，分别达到最大值34.9 MPa和5890 MPa。与未添加PLA相比，木塑复合材料弯曲强度和弯曲模量分别提高95%和850%。这表明PLA对木塑复合材料的弯曲性能有较好增强效果。 3.2. 拉伸强度 拉伸强度是指材料在拉伸过程中最大可以承受的应力。图3是掺有不同含量PLA的PBAT/PLA木粉复合材料的拉伸强度。不添加PLA的PDAT/PLA木粉复合材料的拉伸强度为9.4 MPa。随着PLA含量增加，木塑复合材料的拉伸强度也逐渐增加。当PLA含量达到66%时，木塑复合材料的拉伸强度达到12.3 MPa。与未掺入PLA的木塑复合材料相比，拉伸强度提高30.9%，这表明，在一定范围内，增加PLA含量有利于改善木塑复合材料的拉伸强度。 图1. PLA含量对木塑复合材料弯曲强度的影响 图2. PLA含量对木塑复合材料弯曲模量的影响 图3. PLA含量对木塑复合材料拉伸强度的影响 3.3. 冲击强度 冲击强度是评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度的物理量。冲击强度越大，木塑复合材料韧性越好。图4是PBAT/木粉复合材料的缺口冲击强度随掺入PLA含量变化图。不添加PLA的PBAT/木粉复合材料的冲击强度为7.8 KJ/m 2 。随着加入聚乳酸PLA含量增加，木塑复合材料的冲击强度逐渐下降。当PLA含量达到66%时，与未掺入PLA的木塑复合材料相比，冲击强度强度减小了2.5 KJ/m 2 ，这表明在一定范围内，PLA的含量越低，材料的冲击强度越好。 图4. PLA含量对木塑复合材料冲击强度的影响 3.4. 吸水率 图5分别是第一天，第三天，第七天掺有不同含量PLA的PBAT/木粉复合材料的吸水率。相同PLA含量下，复合材料吸水率随着时间增加而增加。在相同时间内，未添加PLA的PBAT/PLA木粉复合材料的吸水率最高。随着加入PLA含量增加，复合材料的吸水率也逐渐下降。当PLA含量达到66%时，与未掺入PLA的木塑复合材料相比，吸水率达到最低值。这表明在一定范围内，PLA的含量越高，吸水率越低。 图5. PLA含量对木塑复合材料吸水率的影响
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user: 4. 总结 本实验通过挤出/注塑方法制备了PBAT/PLA木粉复合材料，通过改变掺入PLA含量详细对比研究复合材料的力学性能(拉伸强度、弯曲强度、冲击强度)和吸水率，并取得以下结果： 1) 通过添加PLA，PBAT/PLA木粉复合材料的力学性能得到很大改善。弯曲强度从17.9 MPa增加到34.9 MPa，弯曲模量从620 MPa提高到5890 MPa，与未添加PLA相比较，木塑复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别提高了95%和850%；拉伸强度从9.4 MPa增加到12.3 MPa，增加了30.9%。 2) 通过冲击强度的测试，发现随着PLA含量增加，PBAT/PLA木粉复合材料的冲击强度从7.8 KJ/m 2 下降到2.5 KJ/m 2 ，材料韧性开始变差。 3) 通过吸水率测试，发现随着PLA含量增加，PBAT/PLA木粉复合材料的吸水率逐渐下降。
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user: 摘 要 在高压直流(HVDC)网络中，直流潮流控制器可以用来控制支路电流，但其同时也会影响整个HVDC系统的稳定性。因此，对于含直流潮流控制器的HVDC网络动态特性分析的研究必不可少。本文主要研究带直流潮流控制器的三端HVDC系统的小信号稳定分析。首先，基于已有的带直流潮流控制器的三端HVDC网络，搭建了小信号数学模型；其次在此基础上设计了对于直流潮流控制器的控制策略，实现整个系统的稳定要求。最后，在Simulink中建立带直流潮流控制器的三端HVDC仿真模型，在稳态和暂态运行工况下对所提控制策略进行仿真验证，并将其仿真结果与理论值进行对比，以此验证了直流潮流控制器对HVDC系统的动态影响。 关键词 :高压直流输电，直流潮流控制器，小信号模型，暂态仿真，稳定性分析 Copyright © 2019 by authors 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 随着电力电子技术日益成熟，特高压直流及柔性直流输电技术广泛并入传统电力系统中，直流输电技术已成为电网发展的重要方向 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。与传统交流电网的发展类似，直流电网的拓扑必然会逐渐由辐射状向环状发展 [ 6 ] [ 7 ]。然而，环状直流网络相对于辐射状网络存在的主要问题是，环网线路上的电流不可控。因此，在多端直流环网系统中引入直流潮流控制装置，可以较大范围地控制潮流，使之按指定路径流动，并最大限度地利用线路容量。 目前，国内外学者已提出了三种直流潮流控制器设计方案，分别为在直流线路中接入可变电阻 [ 8 ] [ 9 ] 、直流变换器 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] 和等效电压源 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]。与前两者相比，等效电压源所需的电压和功率等级一级功率损耗都小得多，且易于实现。同时，通过接入等效电压源实现直流线路潮流控制主要有两种方法，一种需要外接电源 [ 15 ] [ 17 ] [ 18 ]，另一种则无需外接电源 [ 16 ] [ 19 ]。 对于现有的可变电压源型直流潮流控制方法，多数需要与外部交流电源连接来实现与直流网络的能量传输 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]。只有两种直流潮流控制器(PFC)拓扑结构能避免使用外接的直流或交流电源 [ 16 ] [ 21 ] [ 22 ]。这种直流潮流控制器(CFC)或PFC有利于简化电路结构，并且无需外接交流电源。文献 [ 16 ] 主要介绍了CFC的结构，但并没有给出具体的控制策略。文献 [ 22 ] 研究了CFC的稳态模型，但是稳态模型并不能准确地揭示系统的动态特性和系统稳定性。加入了CFC之后，原先的HVDC系统很可能变得不再稳定。因此，对含有CFC的HVDC系统建立小信号模型至关重要。小信号模型广泛地应用于非线性系统的分析。通过对小信号模型进一步的研究，可以得到系统特征根值和传递函数，以此便可研究系统的稳定性及其动态特性。此外，基于小信号模型，可以设计控制系统来获得理想的系统动态响应。 综合以上诸多因素，本文主要工作在于研究含CFC的三端HVDC系统的小信号模型稳定性和对其控制环节的设计。主要体现在以下两个方面。1) 对于系统小信号模型的进一步研究，包括：a) CFC的动态分析；b) 对于CFC电压和有功功率控制的动态分析；c) DC网络的动态分析。2) 基于小信号模型的建立，对于DC CFC设计了控制环节，以此满足系统稳态及动态运行需求。同时，本文基于MATLAB/SimPowerSystem建立了系统仿真模型，以此验证小信号模型的稳定性和对于DC CFC设计的控制策略。并给出此仿真结果与理论数学模型运行结果的比价。最后，本文还分析了直流装置对多端HVDC网络的影响。
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user: 2. 含CFC的三端VSC-HVDC系统 2.1. 系统结构 典型的含两线路的三端VSC-HVDC系统等效电路如图1所示。三端分别为T 1 、T 2 和T 3 ，换流站采用VSC结构，直流环网线路采用电感和电阻串联的结构，且三端间设置线路参数不同。 图1. 含CFC的三端VSC-HVDC系统结构 2.2. VSC控制策略 如图1所示，T 1 和T 2 端的VSC采用定有功功率和定无功功率控制来稳定直流侧的电流值；而T 3 端则采用定直流电压和定有功功率控制来稳定直流侧的电压值。因此，T 1 、T 2 端的VSC等效为直流电流源，T 3 端的VSC则等效为直流电压源。 VSC能调节换流站端口间的总功率，但并不会改变各直流支路上的电流值。因此，各支路上的电流值会因线路参数的不同而产生不同。在不加以任何控制的情况下，支路电流很容易出现过载现象。为此，就必须在直流线路上加设专门的附加装置来控制各支路的电流，也就是我们所说的直流潮流控制器CFC。 2.3. CFC 如图1所示，将CFC安置在12和13支路间，它主要包括两个全桥型的直流变流器，并在两桥间并联一个电容，以此实现两个变流器间的能量传输。由此，只需改变并联电容的值就能控制各支路间的电流。 对于两线路CFC的控制，一般采用支路电流控制和电容电压控制相结合的策略。通过直流电流控制策略来控制12支路上的桥臂开关S C 1 ，以此调节支路电流i 12 ；同样地，通过电容电压控制策略来控制13支路上的桥臂开关S C 2 ，以此调节并联电容C上的电容电压。 如图1所示，全桥直流控制器由可控开关器件IGBT构成。通过调节PWM触发信号的占空比来控制开关的导通与闭合，以此实现线路直流潮流控制。CFC中各开关元件PWM信号的占空比如表1所示。 Table 1 Duty cycles of the PWM signals for the switches in the CF 开关 占空比 开关 占空比 S A1 /S A2 d a S B1 /S B2 d b S C1 d c1 S C2 d c2 S D1 d d1 S D2 d d2 表1. CFC中开关元件PWM信号的占空比 通过控制四个开关的不同组合形式，每个CFC全桥都有如下四种工作模式，如表2所示。a i 为上桥B1各模式下开关的占空比；b j 为下桥B2各模式下开关的占空比。i cfc 1 、i cfc 2 分别为从B1、B2流经CFC电容C的电流值，u c 为电容C上的电压。i 12 、i 13 分别表示支路12、13上的支路电流；e 12 、e 13 则分别表示图1中N 1 、N 2 和N 3 、N 4 节点间的电压。 就上桥B1来看，在模式1下，开关S A 1 、S C 1 闭合，电容C没有接入支路12中，因此e 12 、i cfc 1 都为0；在模式2下，开关S A 1 、S D 1 闭合，电容C没有接入支路12中，则e 12 等于电容电压u c ，i cfc 1 等于支路电流i 12 ；在模式3下，开关S B 1 、S C 1 闭合，电容C向支路12放电，此时e 12 等于−u c ，i cfc 1 等于−i 12 ；在模式4下，同模式1，电容C被旁路。同理，下桥B2分析与B1相同。 Table 2 Switch modes of bridge converters in the CF 开关模式(i) 闭合开关(B1) 占空比(a i ) e 12 i cfc1 1 S A1 ，S C1 a 1 0 0 2 S A1 ，S D1 a 2 u c i 12 3 S B1 ，S C1 a 3 -u c -i 12 4 S B1 ，S D1 a 4 0 0 开关模式(j) 闭合开关(B2) 占空比(b j ) e 13 i cfc2 1 S A2 ，S C2 b 1 0 0 2 S A2 ，S D2 b 2 u c i 13 3 S B2 ，S C2 b 3 -u c -i 13 4 S B2 ，S D2 b 4 0 0 表2. CFC中开关模式
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user: 3. 系统数学建模 3.1. 系统等效电路 由上章的分析可知，对于所在支路，CFC相当于一个可控电压源。则整个系统的等效电路如图2所示，在支路12和13中，CFC分别等效为e 12 和e 13 。T 1 、T 2 端的等效模型为直流电流源i 1 、i 2 ，同时并联接地电容Cs；T 3 端等效模型为直流电压源v 3 。 图2. 系统等效电路 3.2. CFC数学模型 根据上述开关工作模式的分析，由叠加原理可得e 12 、e 13 与u c 的关系为 e 12 = ( a 2 − a 3 ) u c e 13 = ( b 2 − b 3 ) u c 考虑电容C在一个开关周期内的充放电情况，可得u c 与i 12 、i 13 之间的关系为 C d u c d t = ( a 2 − a 3 ) i 12 + ( b 2 − b 3 ) i 13 结合表1中的开关占空比，上两式可以改写为 e 12 = ( d a − d c 1 ) u c e 13 = ( d a − d c 2 ) u c C d u c d t = ( d a − d c 1 ) i 12 + ( d a − d c 2 ) i 13 上式构成了CFC的动态数学模型，如上章所述，CFC等效为一个对支路12的可控电压源e 12 和一个对支路13的可控电压源e 13 。且通过改变d c 1 和d c 2 的值来控制e 12 、e 13 的大小。由此可见，CFC可以独立控制不同支路。 3.3. HVDC网络数学模型 由KVL、KCL定理，可以得到HVDC网络的数学模型 L 12 d i 12 d t + R 12 i 12 = v 1 − v 2 − e 12 L 13 d i 13 d t + R 13 i 13 = v 1 − v 3 − e 13 L 23 d i 23 d t + R 23 i 23 = v 2 − v 3 C s d v 1 d t = i 1 − i 12 − i 13 C s d v 2 d t = i 12 − i 23 − i 2 建立系统状态空间方程： x ˙ = A x + B v i n y = C x + D v i n 其中，矩阵A、B、C、D将在附录中具体给出。式中，x为状态矢量，v in 和y分别为系统输入、输出矢量，它们可以分别表示为 x = [ i 12 i 13 i 23 v 1 v 2 u c ] T v i n = [ i 1 i 2 v 3 ] T y = [ i 12 u c ] T 输入量为来自三端VSC的可控电压和电流值，两个输出量为CFC控制的潮流值。在以下的研究中，取d a 、d b 的值都为0.5。
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user: 4. 小信号分析 绘制如图3所示的控制框图。图中，A 2 、B c 、B d 、C 2 为式(9)中的系统矩阵。虚线框中构成整个开环控制系统，解释了从控制输入v c 和小扰动输入v d 到输出y的两个控制环。接着，通过矩阵F将y反馈到y f 后，再与参考值y ref 进行比较。比较值e r 通过矩阵E后重回到控制量v c 。在下面的章节中，将具体介绍开环控制系统、控制矩阵E的设计以及闭环控制系统。 图3. 基于小信号模型的系统框图 4.1. 开环控制系统 从图3中可知，开环控制系统可表示为 x ˙ = A 2 x + B c v c + B d v d y = C 2 x 4.2. 控制环节(E)设计 本文对控制环节E采用了两个PI控制环，则矩阵E可表示为 E = [ P I 1 i 12 r e f 0 0 P I 2 i 12 r e f ] = [ K P 1 + K I 1 / s i 12 r e f 0 0 − K P 2 + K I 2 / s u c r e f ] 式中，K P 1 、K I 1 、K P 2 、K I 2 分别为控制环PI 1 和PI 2 的参数。通过对以上四个参数的合理设置，以达到矩阵E的控制目标。 4.3. 闭环控制系统 如图4所示，将输出y f 返回到与参考值y ref 作比较，系统传递函数就变成闭环形式。则闭环下系统状态空间方程为 x ˙ = A 2 x + B c E ( y r e f − F C 2 x ) + B d v d y = C 2 x
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user: 5. 仿真结果 在MATLAB/SimPowerSystem中建立图1中所示的三端VSC-HVDC仿真模型，以此来验证本文的控制器设计及理论分析。系统参数如表3所示。 Table 3 Parameters of the meshed 3-T VSC-HVDC syste 支路电阻 单位(W) 支路电感 单位(H) R 12 1 L 12 0.1 R 13 2 L 13 0.1 R 23 1 L 23 0.1 接地电容 单位(F) CFC电容 单位(F) C s 3e-4 C cfc 1e-3 表3. 三端VSC-HVDC系统参数 5.1. 工况1：i 12ref 阶跃变化 初始时，i 12ref 设为0.5 kA，在时间t为0.5 s时，i 12ref 增加到0.6 kA，最后在t为1 s时再回到初始值0.5 kA。图4显示了此情况下i 12 和u c 的动态响应，同时在图中对比了通过基于MATLAB的数学模型和基于 MATLAB/SimPowerSystem下仿真模型下的不同运行结果。 在动态响应过程中，i 12 能在很短的时间达到新的参照值，并产生很小的误差。同时，u c 会出现很小的波动，但整体始终保持在稳定值。此外，不难发现，仿真模型的结果能很好的匹配理论模型下的结果，这就验证了本文所设计的控制器(E)是有效可行的。 图4. i 12ref 阶跃变化下的系统动态响应 5.2. 工况2：u cref 阶跃变化 初始时，u cref 设为3 kV，在时间t为0.5 s时，u cref 增加到3.3 kV，最后在t为1 s时再回到初始值3 kV。图5显示了此情况下i 12 和u c 的动态响应，u c 能在很短的时间跟随u cref 变化，并产生很小的误差。同时，由于CFC电容的充放电，i 12 也只会出现很小的波动，而整体稳定在参考值i 12ref 。 图5. u cref 阶跃变化下的系统动态响应
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user: 6. 结论 1) 本文主要建立了含CFC的三端直流网络的小信号模型，并设计了对CFC的控制环节。基于已建立的小信号模型，此控制环节满足了系统稳定及动态特性的要求。 2) 本文通过与MATLAB/SimPowerSystem仿真结果的比较，验真了小信号模型的准确性；并通过不同工况下的运行结果，验证了本文所设计的控制系统的有效性。
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user: 摘 要 本文以柠檬酸为诱导剂，采用水热法首先合成花状ZnO，然后进一步通过化学沉淀法将Ag 3 VO 4 负载在花状ZnO上形成Ag 3 VO 4 /ZnO异质结复合物。并通过XRD、SEM、UV-vis、DRS和PL等手段对合成样品的结构组成、形貌和光学性能进行了表征，并以RhB和MB为目标降解物，探究了复合样品的光催化性能。结果发现，Ag 3 VO 4 颗粒成功地负载在ZnO表面，提高了可见光的响应范围及载流子的分离效率，相对于单独的ZnO和Ag 3 VO 4 ，构成的Ag 3 VO 4 /ZnO异质结复合物提高了光催化降解效率，并且当Ag 3 VO 4 的摩尔负载比达到15%时，对于RhB和MB的降解效率达到了96%和88%。更深一步的捕获实验发现，超氧自由基(·O 2− )和空穴(h + )是光催化降解过程中起主要作用的活性自由基。 关键词 :Ag 3 VO 4 /ZnO复合物，光催化降解，活性自由基 Copyright © 2019 by authors 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 社会工业革命的发展给我们带来了许许多多的好处，但是同时由于生产出了许多的污染物也造成了环境的严重恶化，不同化合物造成的化学污染和全球气候变化成为人类正面临的环境问题。在去除这些污染物的方法中，非均相光催化是一种绿色环保的重要方法，目前在不同污染物的降解，微生物的消毒，二氧化碳的光还原，氢的产生和精细化学品的合成等方面得到了大量的应用 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。尤其是半导体作为催化剂的光催化工艺有可能解决环境污染，全球变暖，能源短缺和环境污染领域的严峻挑战 [ 4 ] [ 5 ] ，成为目前研究的热点。在众多的半导体光催化剂中，氧化锌(ZnO)由于其特殊的电子结构，多样的形貌，易于制造等优点已广泛应用于光催化工业 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。然而，ZnO的带隙较宽(3.2 eV)，只能吸收约为整个太阳光光谱4%的紫外线，甚至紫外光激发的电子和空穴也很容易相互重组，严重抑制了其光催化作用特别是可见光光催化性能。因此需要通过改性ZnO半导体来扩大光吸收范围以成功激发电子–空穴对 [ 9 ] 。 目前，掺杂带边调制，复合催化剂设计，形貌控制合成等多种方法已被应用于提高ZnO的光催化性能 [ 10 ] 。通常，ZnO与窄带隙半导体的结合不仅可以增强可见光的吸收范围，同时可以提高电子–空穴对的分离效率 [ 11 ] [ 12 ] 。近年来，Ag 3 VO 4 由于其约为2.2 eV的窄带隙而受到广泛关注。纯的Ag 3 VO 4 价格较高，将其与低成本半导体相结合是一种可行的方法。因此，通过Ag 3 VO 4 与ZnOn型半导体复合形成异质结来构建内建电场可望提高载流子的分离效率 [ 13 ] 。 本文通过水热法首先合成花状ZnO，然后进一步用化学沉淀法将Ag 3 VO 4 颗粒负载在ZnO上，通过调节比例合成了不同的Ag 3 VO 4/ ZnO异质结复合材料，通过降解RhB和MB溶液探究不同比例的Ag 3 VO 4 负载对光催化性能的影响，并通过捕获实验对光催化的机理进行了探索。
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user: 2. 实验材料与方法 2.1. 实验材料 二水合醋酸锌(Zn(CH 3 COO) 2 ∙2H 2 O)，一水合柠檬酸(C 6 H 8 O 7 ∙H 2 O)，氢氧化钠(NaOH)，偏钒酸氨(NH 4 VO 3 )，硝酸银(AgNO 3 )，氨水(NH 3 ∙H 2 O)，罗丹明B(RhB)，亚甲基蓝(MB)化学试剂都是分析纯。 2.2. 实验方法 2.2.1. ZnO的制备 将0.24 g的Zn(CH 3 COO) 2 ∙2H 2 O和0.11 g的C 6 H 8 O 7 ∙H 2 O溶解于30 mL的去离子水中，强力搅拌5分钟，然后将NaOH (2 mol/L， 10 mL)水溶液在强力搅拌下缓慢滴入溶液中，并在玻璃烧杯中超声处理30分钟。随后，将混合溶液转移到50 mL的聚四氟乙烯高压釜内衬中，在150℃下加热12小时，冷却后取出通过离心分离白色沉淀物，用蒸馏水洗涤，在60℃下干燥得花状ZnO用于下一个实验。 2.2.2. Ag 3 VO 4 /ZnO的制备 将0.12 g所得花状ZnO分散到含有50 mL去离子水的烧杯中。 在室温下超声处理5分钟后，向悬浮液中滴加NH 4 VO 3 溶液(0.178 g溶解在40 mL的去离子水中)，并磁力搅拌30分钟。然后，剧烈搅拌下在黑暗中将0.026 g溶解在0.1 mL氢氧化铵(25wt.% NH 3 )中的AgNO 3 快速加入混合物中，继续搅拌12小时。作为对比，单独的ZnO、Ag 3 VO 4 以及摩尔比为10%和20%的Ag 3 VO 4 /ZnO的复合物均被合成出来。 2.3. 表征方法 通过Rigaku D-max-γA衍射仪(Cu K α ， λ = 0.154178 nm)获得X射线衍射(XRD)曲线。场发射扫描电子显微镜(FESEM， S-4800 Hitachi)来表征样品的形貌。通过分光光度计(JASCO V-670和Edinburgh FL/FS900)分别测量UV-可见吸收光谱和光致发光(PL， λ ex = 325 nm)。 2.4. 光催化降解实验 分别采用罗丹明B和亚甲基蓝作为目标降解物，使用150 W的氙灯作为模拟可见光源，分别称取0.02 g的催化剂放入100 mL的溶液中，溶液浓度为10 mg/L，刚开始一小时吸附达到吸附平衡，每隔半小时取一次样品，光照实验后，每隔30 min取一次样品，然后离心取上清液进行吸光度测试。根据吸光度和浓度之间的函数关系，确定上清液的浓度。最后根据公式(1)计算降解效率，并采用一级动力学方程(2)对光催化降解数据进行处理，计算出光催化降解反应速率常数k。方程式中C 0 和C t 代表在光催化降解过程中RhB的初始浓度和t时刻的浓度，t代表着光催化的降解时间，k值为直线的斜率也代表光催化降解的反应速率常数，是衡量光催化性能速率的重要参数。为了计算数值k，通常采用对数值t进行线性拟合，其斜率就是k值。 D = ( C 0 − C t ) / C 0 (1) − ln ( C t / C 0 ) = k t (2)
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user: 3. 结果与讨论 图1的XRD曲线显示，单独的ZnO在衍射角度分别为31.74˚，34.34˚，36.16˚，47.56˚，56.54˚，62.82˚，67.96˚和69.02˚处对应的晶面分别为(100)，(002)，(101)，(102)，(110)，(103)，(200)，(112)和(201)，与ZnO的标准卡片JCPDS No. 36-1451一致。同样，单独的Ag 3 VO 4 也与JCPDS No. 43-0542标准卡片一致。不同比例的Ag 3 VO 4 /ZnO复合样品其衍射峰均显示出了ZnO和Ag 3 VO 4 的峰，证明了异质结的形成。随着Ag 3 VO 4 比例的增加，ZnO的衍射峰强度逐渐降低，Ag 3 VO 4 的衍射峰强度逐渐增加。 图1. ZnO、Ag 3 VO 4 及不同Ag 3 VO 4 含量负载复合物的XRD图 图2. (a)Ag 3 VO 4 /ZnO的SEM图；(b) ZnO的FESEM图；(c) 不同负载比例的Uv-vis DRS光谱图；(d) 单独ZnO和15%负载比例的Ag 3 VO 4 /ZnO的PL光谱图 从图2a和图2b可以看出，花状ZnO是由许多的棒状ZnO组成，ZnO棒的表面比较光滑，其长度约在3~10 µm之间，宽度在1~2 µm之间。而Ag 3 VO 4 颗粒均匀的附着在ZnO棒的表面，没有破坏ZnO的原有的形貌，保持了ZnO表面的光滑，其颗粒尺寸大小约在100~200 nm左右。图2c是负载不同比例Ag 3 VO 4 异质结的紫外可见漫反射光谱图，由曲线可知，单独ZnO对可见光(λ大于420 nm)几乎没有吸收能力。与纯的ZnO相比，Ag 3 VO 4 /ZnO复合材料显示出明显的红移，其吸收强度也比ZnO纳米棒强，这表明通过在ZnO纳米棒表面上负载Ag 3 VO 4 纳米颗粒提高了吸光能力。值得注意的是，当负载比例达到15％时，表现出比其他Ag 3 VO 4 /ZnO复合材料更强的吸收。复合材料位于ZnO和Ag 3 VO 4 之间的带隙可能有利于光吸收和抑制复合，从而提高光催化性能。图2d为样品的PL光谱(光致发光光谱)，与ZnO相比，Ag 3 VO 4 /ZnO纳米复合材料主发射峰的PL强度大大降低，这可能归因于由ZnO和Ag 3 VO 4 之间的异质结构的形成引起的弱化复合。也就是说，光生载流子可以在复合催化剂中快速分离和迁移，从而减少重新结合并延长光生载流子的寿命。在紫外区(λ小于420 nm)，PL光谱的现象正好相反，它来自ZnO的较大带隙，在紫外光的照射下，ZnO产生的电子–空穴对由于具有宽的带隙可以使得载流子的复合几率降低从而提高了载流子的寿命，而复合之后的异质结由于带隙较窄，在紫外光的照射下产生的电子–空穴对容易复合，所以出现了在紫外光区域复合异质结的强度大于单独的ZnO的PL峰强度。 图3. (a)(b) 不同负载比例的样品对RhB溶液和MB溶液的降解动力学曲线；(c)(d) 不同负载比例的样品对RhB溶液和MB溶液的降解动力学模拟曲线 图3a和图3b为复合催化剂光催化降解RhB和MB的动力学曲线，其中负载比为15%的催化剂分别降解了96%的RhB溶液和88%的亚甲基蓝溶液。单独的ZnO和Ag 3 VO 4 、负载比为10%和20%的降解RhB溶液和MB溶液的降解率分别为12%、89%、90%、91%和9%、85%、88%、81%。图3c和图3d为模拟的降解动力方程，由此可以看出当负载量为15%时，其曲线的斜率较大，表明其降解速度是最快的。由以上结果可知，随着Ag 3 VO 4 的负载量的增大，光催化降解效率先增大后减小。当Ag 3 VO 4 的负载量处于15%时，光催化性能最好，低于或高于这个值时，催化效率降低。这是因为电子–空穴对的分离效率必须是某个空间区域的固定值，它总是受负载含量的影响。当添加过多的Ag 3 VO 4 时，相应的空间电荷区域变窄，并且ZnO的光穿透深度可能超过空间电荷层，导致电子–空穴对的重组。类似地是，太少的Ag 3 VO 4 减少了可用电子和空穴的量，导致光催化效率降低。因此，Ag 3 VO 4 的含量对Ag 3 VO 4 /ZnO纳米复合材料的光催化活性极为重要 为了探究光催化的机理，我们进行了一系列的捕获实验。一般来说，不同半导体的带隙、导带和价带位置会影响其光催化行为，例如ZnO不能响应可见光，而单独的Ag 3 VO 4 在光的激发下电子可以从价带迁到导带，并在价带上留下空穴。通常，光催化降解过程中的活性自由基主要包括超氧自由基(·O 2− )、空穴(h + )和羟基自由基(·OH)等。当满足一定的电势时，可以产生自由基，如·OH/OH − 的电势要求为+1.99 eV vs. NHE，O 2 /·O 2− 的电势要求为−0.33 eV vs. NHE。为探究哪种自由基在起作用，采用0.1 mmol的BQ，0.1 mmol的IPA和0.1 mmL的TEOA分别作为·O 2− 、·OH − 和h + 的捕获剂。由图4a和图4b可知，加入BQ和TEOA时，光照过程中曲线的降解下降的非常慢，表明几乎没有光催化效果，而图4c加入IPA时降解效果非常明显。图4d的捕获剂动力学实验也显示了同样的结果。由此表明，在光催化降解过程中电子和空穴起到了主要的作用。 图4. 负载比为15%的Ag 3 VO 4 /ZnO复合催化剂的自由基捕获实验：(a) BQ；(b) TEOA；(c) IPA；(d) 不同捕获剂的降解动力学曲线 图5为根据上述结果推测的复合材料光催化过程中的电子-空穴对机理图。ZnO和Ag 3 VO 4 纳米结构都是n型半导体，它们的费米能级位于其导带附近。单独的Ag 3 VO 4 和ZnO的费米能级分别为−0.28 eV和−0.12 eV，光照之前还没接触时，其导带的位置分别为+0.04 eV和−0.34 eV，价带位置分别为+2.24 eV和+2.86 eV。接触之后，由于两者物质费米能级的不同，将会发生电荷的转移直至两者的费米能级相同。由于单独ZnO的带隙较宽，当和钒酸银接触后，ZnO的费米能级不动，单独的Ag 3 VO 4 将会发生导带和价带位置的移动。单独的Ag 3 VO 4 的费米能级要上移0.4 eV，此时，导带和价带的位置将分别为−0.36 eV和1.84 eV。光照时Ag 3 VO 4 将会产生电子–空穴对，Ag 3 VO 4 导带上的电子将会转移至ZnO的导带，与溶解氧反应生成超氧自由基，与污染物反应生成二氧化碳和水。同时，Ag 3 VO 4 价带上的空穴直接与污染物反应达到降解污染物的目的。因此，由于在n型ZnO和Ag 3 VO 4 纳米结构之间形成n-n异质结，电荷载流子被有效地分离，导致电子–空穴对的寿命增加。然后，分离的电荷载体转移到纳米复合材料的表面以参与降解反应。 图5. 光催化降解原理图
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user: 4. 总结 以柠檬酸为诱导剂，采用水热合成法首先制备出花状ZnO，进一步通过溶液法将Ag 3 VO 4 颗粒均匀负载在ZnO上，XRD和FESEM证实了异质结构的形成。与单独的ZnO和Ag 3 VO 4 相比，复合异质结具有改善的光催化性能，表明在光照条件下具有了更好的电子–空穴对的分离效率。当Ag 3 VO 4 负载比为15%时，降解效果最好，对RhB溶液和MB溶液的降解效率分别96%和88%。自由基捕获实验发现，光照时起作用的主要是电子和空穴，羟基自由基几乎不起作用。机理分析显示，光照时Ag 3 VO 4 产生的电子转移到ZnO上，与氧气反应产生超氧自由基，留下的空穴直接与污染物参与反应。接触后由于费米能级不同，形成的n-n异质结能提高载流子的分离效率。
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user: 摘 要 梦像镜子一般映照出“我”的内在世界，是认识自我的重要途径。释梦是荣格分析心理学的重要组成部分。文学家黑塞亦对梦的研究和应用尤为重视。在他的诗学创作上甚至将梦与理想诗学相提并论，梦成为黑塞表达思想的一种文本模式。为了更好地应用这种文本，黑塞认真研究了荣格的释梦理论，并且将自我探索与荣格的释梦理论相结合。梦在黑塞的笔下成为剖析和研究个体内在的表达媒介，不同梦境谕示对自我的不同认知与发展。通过阐释《德米安》与《荒原狼》之梦境，籍荣格释梦理论，分析黑塞通过虚构梦境剖析现代人自我内在的多样矛盾性以及发展和完善自我的心理学–文学方式。 关键词 :释梦理论，荣格，《德米安》，《荒原狼》，内在世界 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 在C.G.荣格眼中梦使我们更靠近人类生活基本事实。在徳裔瑞士籍文学家赫尔曼·黑塞(Hermann Hesse， 1877~1962)看来：“谁要是从记忆、梦和无意识联想中寻找心灵的根源，……他会把许多通常留在无意识中的，只会出现在没有被重视的梦中的东西拉到光明之处( [ 1 ] ， p.354)”。梦成为他们接近心灵真实世界的通道。 “吸引诗人的是在诗学创作中应用梦这一主题可以表现浪漫主义观点，表现对天堂的渴望，以及用来逃离现实或者模糊现实与幻想的界限( [ 2 ] ， p.88)。”恰因梦对黑塞的强烈魅力使他非常注重荣格的释梦理论。1916年春天，黑塞在露茨(Luzern)的索玛特(Sonmatt)疗养院接受了C.G.荣格的学生，约瑟夫·本哈尔德·朗(J.B. Lang)博士的心理治疗。朗医生还向黑塞介绍了荣格本人。这些治疗使他有机会了解到荣格的释梦理论，并激起黑塞系统性阐释梦境的兴趣( [ 3 ] ， p.43)。黑塞阅读了荣格重要的作品，其中《力比多的转化和象征》(今为：《转化的象征》)对《德米安》成书有着重要影响。据米歇尔·理博柯(Michael Limberg)推测，1921年2月，荣格送给黑塞《心理类型》(Psychologische Typen)手稿。几个月之后，黑塞为此书写了书评，并发表于福斯报(Vossische Zeitung)。由此可知，黑塞对荣格的心理学颇有研究。 黑塞中后期的创作生涯中，梦显现于各类作品中。无论是日记、信件、还是诗歌、散文、杂谈、小说等都梦境不断，其中既有黑塞真实的梦境记录，也有以梦言思，以梦传情。黑塞创作向来以探索内在、追寻理想的自我存在道路为主旨。那么他如何通过梦境来达成此目标，应为黑塞研究的重要方面。基于黑塞对荣格理论的重视和研究，文中主要围绕《德米安》与《荒原狼》两部作品，从分析心理学视域下阐释黑塞创作中梦境与自我成长以及心灵世界中自我表现方式之关系。
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user: 3. 结束语 黑塞在《德米安》中说“不断深入我内心的探知，我越来越信任自己的梦境、思想和直觉、越来越了解内心中的力量。这令我受益匪浅。”(Demian: 329-330)黑塞将分析心理学中那些与梦相关的重要理论尝试应用于对自我的探索中，试图从荣格心理学中学习到更多认识梦境的手段和方法，从而为认识内在世界寻找更多的道路。同时，经由荣格的释梦理论，梦也成为他在作品中表达思想的一种隐微手法。帮助建立健康、完整的内在之“我”。就如同荣格所强调的那样，健康的心灵本来应该是一个整体，但是生活所经历的，数不清的大大小小“外压”，把心灵撕扯得七零八落、变成种种独立存在、相互冲突的系统结构。哲学、心理学、宗教、医学的任务，就是要帮助遇到困顿的人们强化、修炼心灵、重新获得心灵的整体性，使之抵御随之而来的不断分裂。