- 周彪;郭依科;王凯;徐敏;杨孟娇;
为保障煤矿安全生产和工人健康，煤矿井下主要采取的防尘手段是湿式除尘和化学抑尘。通过保水性实验探究无机盐与表面活性剂溶液各自及协同作用下的抑尘保湿性效果。实验结果表明：由于四种表面活性剂的分子结构和性质不同，形成分子层的稳定性和厚度不同，十二烷基苯磺酸钠溶液（SDBS）的保湿性最强，聚乙二醇对异辛基苯基醚溶液（Triton X-100）的保湿性最弱。当表面活性剂SDS与SDBS溶液质量分数分别为0.24%、0.04%，无机盐K2SO4的浓度0.9mol/L，且SDS与SDBS比例为5∶5,SDS+SDBS的混合溶液与K2SO4比例同样为5∶5时，煤尘水分散失最少，复合溶液润湿保湿性能最佳。硫酸钾溶液对复合溶液的疏水端产生析出作用，导致煤尘疏水端的疏水作用增强，更多表面活性剂分子逃逸水相后向液-气界面聚集，从而降低溶液的表面张力。
2024年02期 v.41;No.330 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2195K] [下载次数：120 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：27 ] - 王东梅;龚正君;范美坤;朱靖宜;
基于表面增强拉曼散射（SERS）开发了金纳米粒子液体状薄膜SERS基底，探讨了加入顺序、促进剂浓度、加热温度和卤素离子修饰对SERS基底活性的影响。结果表明：金纳米粒子液膜SERS基底组装的关键是界面上的纳米颗粒和油相中带相反电荷的离子之间的相互作用，将金纳米粒子（Au NPs）与油相（己烷）先混合再加入促进剂（四丁基硝酸铵）的顺序制得的SERS基底活性最好；促进剂浓度为10mmol/L时所得到的SERS信号最强；在不影响SERS信号的情况下，将加热温度从室温提升至80℃，可将制备时间从12 h缩短至40 min；加入20mmol/LKBr修饰有利于提升SERS信号。在以上优化条件下，建立了菲（Phe）、芘（Pyr）和蒽（Ant）三种多环芳烃定量检测方法。
2024年02期 v.41;No.330 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2010K] [下载次数：169 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 王富华;王路一;朱海涛;张卫东;
润湿性不仅控制着疏松砂岩储层中流体的流动和分布，而且影响微粒运移，因此对固体颗粒表面润湿性的准确评价直接关系到储层微粒润湿性的有效调控，对储层微粒运移损害的防治具有重要意义。但现有的评价方法主要针对固体平面厘米以上的宏观尺度，无法准确评价疏松砂岩储层中毫微米尺度的泥砂颗粒的表面润湿性。该文结合活化指数法和接触角测量法，提出了适用于颗粒润湿性评价的新参数——颗粒润湿指数R，建立了一套适用于毫微米尺度的固体颗粒润湿性评价新方法，并进行了实验验证。实验结果表明，该评价方法可以更准确地评价泥砂颗粒的润湿性，测试程序简单，数据处理方便，适用范围广泛，为固体颗粒润湿性的评价与应用技术提供了新手段。
2024年02期 v.41;No.330 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K] [下载次数：109 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 杨振舰;庄亚楠;陈亚东;
针对建筑机器人在施工现场获取地图信息时间长且需要规划出一条全局的、能实时避障的路径等问题，该文提出了一种应用建筑信息模型（building information model,BIM）技术建立导航地图并进行路径规划的算法。根据BIM模型中的信息对传统RRT算法进行优化改进，提出了IRRT(improved rapid-exploration random tree)算法。首先将原有的固定步长改为动态步长，通过判断与目标点的远近界定步长大小，避免了节点的盲目扩张；其次，对随机采样点的生成范围进行了约束，并设置一个同时考虑目标点和随机点的权重来解决传统RRT算法中新生成点仅由随机采样点单一决定的问题；算法陷入最小值时选取随机扰动策略进行逃脱；最后在全局路径的相邻节点间使用动态窗口法进行局部避障。实验仿真结果表明IRRT算法比传统RRT算法在搜索速度上快了3倍多，平均路径比改进前减少25.56%，平均节点减少8.92%，加入动态窗口法后有效提高了机器人实时避障能力，更适合多变的室内环境使用。
2024年02期 v.41;No.330 31-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 2608K] [下载次数：349 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 苏佩东;乔雅君;李艳鑫;侯嫔;郭鑫蕾;牟勇霖;张春晖;
该研究通过球磨法将树脂颗粒嵌到石墨相氮化碳（g-C_3N_4）层状结构内，制备具有高效、稳定光催化性能的球磨改性间苯二酚-甲醛树脂-g-C_3N_4复合催化剂。具体研究了水热反应条件、球磨速度、球磨时间等对催化剂在纯水体系中、可见光条件下产过氧化氢（H_2O_2）的性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、BET孔径测试分析等表征手段，分别探究了球磨过程中树脂和g-C_3N_4的微观结构、晶体组成和孔隙结构变化。结合电化学阻抗谱测试，揭示了间苯二酚-甲醛树脂-g-C_3N_4复合光催化剂在纯水体系、氧气饱和条件下制备H_2O_2的机理。实验有助于培养本科生及研究生的实验设计思维和操作能力，激发学生的科研兴趣，提升其解决实际环境问题的能力。
2024年02期 v.41;No.330 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2447K] [下载次数：219 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 陶琨;徐晓明;丁琳雪;
全谱结构拟合是获得研究对象精细结构的一种重要方法，X射线多晶衍射仪测试的角度准确度直接影响全谱结构拟合的正确性和可信度，而测角仪的机械制造误差是影响测量角度准确度不可忽视的因素。该文采用模拟计算方法对由蜗轮蜗杆系统的制造误差造成的X射线多晶衍射全谱拟合结果的可信度进行了分析，结果表明对theta-theta衍射仪而言，机械制造的角度准确度至少要达到±0.003°，拟合结果才是有可信度的，所以只有采用直接在衍射仪轴上安装有高准确度的圆光栅的方式，才能提供符合当前物质结构分析的要求。该文具体给出了圆光栅的准确度要求。
2024年02期 v.41;No.330 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K] [下载次数：66 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 朱涛;夏玲玲;陈顺超;徐宸;
网络自媒体海量舆论信息转发、情感两极分化、谣言混杂等极易引发网络舆情事件，对网络舆情监测综合能力的培养提出了更高的要求。针对现有教学中普遍缺乏综合实验这一实际情况，设计了一套网络舆情监测综合实验方案。首先，以成果导向教育理念为引导，确立了实验教学目标，规划了实验内容框架。然后，详细设计了从舆情文本获取到预处理，从主题挖掘到以基于变换器的双向编码器表征（bidirectionalencoderrepresentation from transformers, BERT）大模型为核心的情感分析、谣言检测等一系列实验模块。最后，使用网络舆情监测实例展示了实验效果。教学实践表明，实验方案能够使学生深入掌握网络舆情监测基本流程和实操技能。
2024年02期 v.41;No.330 56-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K] [下载次数：759 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] - 张倩;代伟;朱美强;张坤;王军;
针对机器人抓取问题进行了综合性教学实验设计，提出了基于物体点云信息的机器人跟踪抓取方法。通过阈值处理保留运动模糊光条中亮度较高的部分，改善了运动模糊情况下光条区域提取困难的问题；利用特征直方图对不同物体的点云进行特征描述，实现了由未知的点云信息查询得到实际的抓取位置的目标；采用基于位置控制的优化算法实时更新跟踪路径，完成抓取操作。通过该完整的实验设计能够帮助学生理解激光三角法、点云信息、位置逼近等基本理论和方法，培养学生理论联系实际的能力和对科学研究的兴趣。
2024年02期 v.41;No.330 65-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2795K] [下载次数：210 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 宋雨;刘杨;高强;刘俊杰;李荭娜;吉月辉;
为探究不同认知负荷下的人脑活动，设计了三种实验范式（N-Back、心算和Sternberg），采集被试者在三类认知负荷下的脑电图（electroencephalogram, EEG）信号，并对EEG信号进行预处理、特征提取和特征分类。模型通过相位锁相值（phase locking value, PLV）计算了EEG的功能连接特征，将PLV功能连接矩阵作为脑功能网络的边；以微分熵特征作为网络的节点信息，实现EEG频域与空间域特征的融合，利用图注意力神经网络完成了跨任务的认知负荷分类。模型在跨任务三分类认知负荷识别中取得了57.12%的平均分类准确率。基于复杂网络理论，从全局和局部两个层次分析了不同负荷状态下大脑网络结构的变化，随着认知负荷程度增加，theta与alpha频段的全局聚类系数逐渐减小，delta与theta频段的全局效率则有所提高；theta频段下的额叶、顶叶与颞叶脑区电极的局部效率呈上升趋势。网络全局与局部的度量变化表明随着人脑认知负荷程度的提高，功能脑网络的拓扑结构在发生改变。
2024年02期 v.41;No.330 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1776K] [下载次数：358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 包月平;Ganesh Kumar;胡晓;展思辉;张贺;
羧甲基纤维素水凝胶分子内含有大量的羧基和羟基官能团，能够高效吸附水体中的有机污染物，同时由于水凝胶的易回收和生物相容性，目前已被广泛应用于印染废水处理。但传统的羧甲基纤维素水凝胶制备方法存在耗时长、成本高、污染重等问题。该实验设计结合我国资源化发展和环境保护需要，以纤维素水凝胶为原料，以水代替部分传统有机溶剂，开发出一种室温下快速制备羧甲基纤维素水凝胶的绿色合成方案。合成时间从44 h缩短至约4h，制备成本降低约95%，同时减少了化学试剂的使用，避免了二次污染。实验选用典型染料亚甲基蓝作为模型污染物，考察了羧甲基纤维素水凝胶对其在不同水体环境中的吸附性能。
2024年02期 v.41;No.330 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 3923K] [下载次数：481 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 刘鹏云;齐日新;徐静;李学进;邢伟;
该文设计了La2CoMnO6双钙钛矿氧化物应用于锂硫电池抑制穿梭效应的研究型综合实验。实验通过溶胶凝胶法制备La2Co Mn O6双钙钛矿氧化物，并首次将其用作锂硫电池正极添加剂。通过La2CoMnO6对多硫化锂的静态可视化吸附实验、催化实验以及锂硫电池电化学性能测试，考察了该添加剂对多硫化锂穿梭效应的抑制效果及机制。该实验有助于激发学生的创新精神和科研兴趣，培养综合运用所学理论知识进行科学研究和解决实际问题的能力。
2024年02期 v.41;No.330 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 2058K] [下载次数：307 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 金浩;高涵;王飞飞;高荣科;
为精确补偿无刷直流电机无位置传感器的换相误差，分析了换相误差与重构母线电流积分的相关性，设计了母线电流重构及滤波电路，得到了双重构母线电流在每个换相周期的积分值，并以电流积分差值作为换相误差表征量建立了闭环补偿控制系统，利用控制器输出量补偿换相误差，实现了换相信号相位的高精度闭环校正。相比传统方法，所提出的硬件电路可精确构建母线电流积分，准确表征电机换相误差，提高无刷直流电机的运行效率。最后通过搭建磁悬浮飞轮系统验证了所提方法的有效性。
2024年02期 v.41;No.330 98-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2500K] [下载次数：45 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 张艺明;周明珠;刘超;庄一展;
高升压、高效率、高功率密度的DC-DC变换器是可再生能源系统的重要组成部分。耦合电感因其良好的调压特性和高功率密度等特点广泛应用于高升压直流变换器拓扑的构造。基于耦合电感的高升压boost变换器种类非常多，为了帮助学生更好地理解这些变换器，并掌握它们的拓扑规律，该文采用“倍压单元-变换器拓扑-演化规律”思路，总结了一系列非隔离型高升压直流变换器的演变规律。以Y源结构的耦合电感高升压boost变换器为例，进行了模态分析和电压增益推导。为了验证该高升压直流变换器的稳态性质和动态性质，搭建了实验平台，并验证了该变换器的可行性和稳定性，旨在帮助学生加强对电力电子中高升压直流变换器的直观认识和理解，并提升归纳总结能力。
2024年02期 v.41;No.330 106-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2443K] [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 周亭;张霞;王虹;王一蕾;张志庆;
实验以DNA功能化金纳米簇为催化剂，以硼氢化钠还原对硝基苯酚（4-NP）和甲基橙为模型反应，旨在研究DNA功能化金纳米簇催化降解有机污染物的能力。研究了DNA-AuNCs在不同温度下的催化活性，并对催化剂的动力学和热力学性质进行了系统分析。实验选题紧跟学科前沿发展，涉及纳米科技、有机污染物降解等社会热点问题，实验内容融合了纳米材料、光谱学和催化等理论知识，以及多种仪器的使用，拓展了学生的学术视野，培养了学生的科研素养和创新能力。
2024年02期 v.41;No.330 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 3018K] [下载次数：75 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 陈鸿龙;张博见;李隽健;孙良;
大多数基于深度学习技术的视觉设备都配备了图像信号处理（Image Signal Processing, ISP）过程以实现RAW数据到RGB图像的转换，同时集成数据预处理过程以完成高效的图像处理。该文在同时考虑ISP和数据预处理过程影响基础上，搭建了深度学习视觉应用实验平台，提出针对ISP过程的图像缩放攻击，即精心制作对抗RAW经过ISP过程得到攻击图像，一旦缩放到特定尺寸就会呈现出完全不同的样貌。由于所提出的攻击是由基于ISP过程的梯度驱动的，因此构建了一个等效模型来学习目标ISP的转换过程，利用等效模型的近似梯度来发动攻击。该攻击平台的构建涵盖了深度学习算法、图像处理及对抗攻击优化等内容，有助于学生深入学习和理解基于深度学习视觉应用的任务处理原理以及深度学习模型的弱点，培养学生针对复杂算法问题的创新与实践能力。
2024年02期 v.41;No.330 122-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1751K] [下载次数：49 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：15 ] - 王松柏;董晓芮;李文艳;薛柳燕;李英奇;
以金纳米团簇的合成、表征和应用为例，将纳米团簇科学前沿引入化学专业本科生综合实验教学。与国标（GB5009.33—2016）检测NO_2~–方法相比，该方法不需要对肉制品样品进行脱脂、脱蛋白等处理，检测效率显著提高，此外还对剩菜剩饭和多次煮沸水中的NO_2~–含量进行了检测，为健康的饮食习惯提供依据。实验涉及蛋白质变性、氧化还原反应、软硬酸碱规则、荧光传感等相关理论知识，有助于学生了解交叉学科前沿，还可以通过多模块教学，从多维度、多视角培养学生的学习兴趣以及知识迁移和综合应用能力。
2024年02期 v.41;No.330 127-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1912K] [下载次数：264 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 李铭;杨明昕;穆鹏程;张翠翠;
该文针对国产FPGA上通信基带算法及相关信号处理算法IP核匮乏现状，设计了基于紫光Logos系列FPGA器件的通信基带发端算法；在紫光FPGA缺乏FIR IP核的情况下，经优化设计实现了仅用7个乘法器的60阶FIR成型滤波器；搭建收发测试环境对设计的发端系统进行了测试。测试结果表明，所设计的基于正交调制的发端基带算法和基带系统性能达到主流水平的技术指标要求，实现了首批通信算法和通信系统在国产FPGA器件上的应用。
2024年02期 v.41;No.330 135-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 6175K] [下载次数：82 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]