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2020年 第26卷 第5期    刊出日期：2020-10-30

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2020年 第26卷 第5期 电子期刊

2020, 26(5):  681-852. 

摘要 ( 7 )   PDF (51108KB) ( 121 )  

相关文章 | 多维度评价

特邀综述

从β-Nb 氧化角度探究 Zr-Nb 系锆合金在 LiOH 水溶液中腐蚀加速的机理

姚美意, 周邦新

2020, 26(5):  681-692.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2258

摘要 ( 1015 )   HTML ( 371)   PDF (4185KB) ( 322 )  

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E110 和 M5 等 Zr-Nb 系锆合金在堆内和 360 °C/18.6 MPa/去离子水中表现出优良的耐腐蚀性, 但在 360 °C/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH 水溶液中表现出明显的腐蚀加速现象. 综述了 Zr-Nb 系锆合金中的主要第二相 β-Nb 在不同腐蚀条件下的腐蚀氧化行为, 发现 β-Nb 第二相在 LiOH 水溶液中腐蚀时很快氧化成 Nb₂O₅, Nb₂O₅ 会与 LiOH 反应形成 LiNbO₃, LiNbO₃ 会溶解进入溶液而在氧化膜中留下孔隙. 从β-Nb 第二相氧化角度阐述了 Zr-Nb 系锆合金在 LiOH 水溶液中发生腐蚀加速的机理.



数字影视技术

基于分区域双边滤波的谷粒噪声修复算法

徐敏, 丁友东, 董荪, 张倩倩, 李傅媛, 陈钰

2020, 26(5):  693-701.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2120

摘要 ( 860 )   HTML ( 185)   PDF (1202KB) ( 97 )  

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作为胶片电影中最常见的谷粒噪声, 其对应的修复算法虽然很多但却存在过度平滑、复杂度高等诸多缺陷. 因此运用 RGB 通道的相关性, 提出一种基于分区域双边滤波的噪声修复算法, 目标是去除胶片电影中常见的谷粒噪声, 为后续斑点、划痕、稳像、闪烁等修复工作提供质量保证. 测试结果表明: 运用本算法去噪后的图像不仅能满足人眼的视觉要求, 而且其峰值信噪比(peak signal to noise ratio, PSNR)值和结构相似性(structural similarity, SSIM)值明显提高, 运行时间也几乎缩短为原来的一半, 这不仅会提高旧电影的商业价值, 而且对挽救国内外大量史实资料具有重要意义.



VR 影像深度跳跃与观众感知反应时间的模型构建

田丰, 戴帅凡, 张焱

2020, 26(5):  702-714.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2177

摘要 ( 838 )   HTML ( 181)   PDF (2548KB) ( 54 )  

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为了探索虚拟现实(virtual reality, VR)影像中深度跳跃对人体视觉系统的影响, 提出了一个新型深度感知模型, 研究了基于 HTC Vive 头戴显示器的视差变化对深度感知的影响, 揭示了跳跃视差变化条件下的感知规律. 实验结果表明: 反应时间与视差变化的绝对值成正比; 逼近视角的视差跳变反应时间较长; 目标深度和深度变化与生理舒适度呈负相关, 深度变化与情绪影响力呈正相关. 将模型应用于实际影像的创作与评估, 可以得到基于水平视差的剪辑后逐像素反应时间分布图.



研究论文

IEEE 802.11p 协议下基于交错导频的V2V 信道估计

方勇, 刘畅

2020, 26(5):  715-725.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2069

摘要 ( 757 )   HTML ( 18)   PDF (989KB) ( 127 )  

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车到车(vehicle to vehicle, V2V)通信因其复杂恶劣的信道环境, 对系统的信道估计性能提出了更高的要求. 针对 IEEE 802.11p 协议中导频过少无法准确跟踪频率选择性衰落信道的问题, 提出了一种基于交错导频辅助的信道估计与跟踪方法. 该方法将相邻符号的导频交错排布, 利用相邻符号间信道的高度相关性, 对前后时刻导频位置的信道估计结果进行插值运算, 对V2V信道进行实时跟踪, 在不改变 IEEE 802.11p 数据传输效率的前提下, 其误码率性能在空旷高速的通信场景下明显优于基于原导频辅助的信道估计与跟踪方法. 在所提出的交错导频框架下, 针对不同 V2V 通信场景的特点选择合适的信道估计方案, 可以较大程度地提高 IEEE 802.11p 的系统性能.



一种转向均衡的3D NoC感知容错路由算法

李娇, 郭润龙, 蔡升, 崇云锋, 徐海鹏, 冉峰

2020, 26(5):  726-734.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2081

摘要 ( 744 )   HTML ( 16)   PDF (791KB) ( 174 )  

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针对复杂三维片上网络中自适应路由策略存在性能较差与容错机制不完善的问题, 提出一种转向均衡的感知容错路由算法. 首先将XY, XZ和YZ分为奇偶平面, 并在行与列上制定6种不同的禁止转向, 以得到更均衡的转向模型; 然后以奇偶行列对水平和垂直方向上边界及内部链路故障分类设计故障模型, 并进行容错绕行; 最后将提出的转向及故障模型应用到结合“全平面一跳预先感知”策略的路由算法中, 以提高网络的性能与容错能力. 实验结果表明, 所提出算法在无链路故障时较对比算法吞吐量提升16.2%, 传输延时降低3.6%, 在较低链路故障率时传输延时降低11.8%, 随着链路故障率的增加, 算法仍具有优势.



成功完成认知重评任务增强低 Theta 脑电活动

赵敏捷, 李颖洁

2020, 26(5):  735-746.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2084

摘要 ( 787 )   HTML ( 19)   PDF (1743KB) ( 164 )  

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认知重评是情绪调控的重要策略之一, 然而并不是每一次策略的执行都会成功, 这种现象背后的生理机制尚缺乏研究. 通过分析比较成功完成认知重评任务与未成功完成任务的两组人的头皮脑电, 探索这种差异背后的电生理机制. 招募 29 名健康志愿者完成认知重评任务、观看负性图片、 观看中性图片三种任务, 并同时采集头皮脑电. 实验后根据被试负性刺激的效价和唤醒度评分结果, 对重评成功和失败进行了分配入组, 其中成功组 15 人, 失败组 14 人. 进一步分析脑电事件相关谱扰动 (event-related spectral perturbation, ERSP)显示: 当完成认知重评任务时, 在刺激后 300~1 200 ms 内, 成功组的前额低 Theta 频段 (4.0~6.5 Hz)活动显著高于失败组; 在刺激后 1 200~2 700 ms 内, 仅在成功组发现了前额偏侧化现象, 其左侧前额 ERSP 显著高于右侧前额, 且在左侧前额区发现 组间差异, 成功组 ERSP 显著高于失败组; 最后,在认知重评任务下, 刺激后 300~1 200 ms 内, 无论是成功组还是失败组, 前额左侧 ERSP 均显著高于前额右侧 ERSP. 综上, 是否成功完成认知重评 任务在脑电频谱特性上是可以区分的. 前额低 Theta 频段的活跃程度可以在一定程度上反映一个人认知重评能力的高低, 所得研究结果为评价个体的情绪调控能力提供了一个潜在的客观指标.



基于图的联合特征实体链接方法

周金, 朱永华, 张铁男, 邢毅雪, 张克

2020, 26(5):  747-755.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2068

摘要 ( 776 )   HTML ( 18)   PDF (660KB) ( 130 )  

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实体链接是指将文本中的实体指称映射到知识库实体的过程, 这一过程在知识图谱、知识融合领域都是关键的步骤之一. 提出了一种基于图的联合特征实体链接方法, 首先对知识库和文本进行预处理, 然后识别文本中的命名实体指称, 随后联合主题、上下文、元数据等多特征的语义相似度, 在经扩充的图模型中利用重启随机游走和联合消歧选出指称的链接实体. 实验结果表明, 基于图的联合特征实体链接方法有效提高了实体链接效果.



考虑公平偏好的重大工程协同技术创新激励问题

马光红, 刘佳玮

2020, 26(5):  756-768.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2122

摘要 ( 555 )   HTML ( 16)   PDF (2004KB) ( 210 )  

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以重大工程协同技术创新激励问题为研究重点, 在委托代理框架下引入公平偏好理论, 分别探讨了业主方和代理方均有公平偏好、双方公平中性、代理方有公平偏好、业主方有公平偏好的情形下, 公平心理对激励机制设计的影响. 研究结果表明: 当双方公平偏好强度不相等时, 最优激励系数与代理方公平偏好正相关, 与业主方公平偏好负相关; 当双方公平偏好强度相等时, 固定支付随偏好强度负向变动, 而产出贡献率的相对大小会改变公平偏好对激励系数的影响方向, 最终表现为产出分享比例随公平偏好的增强 逐渐向产出贡献率较低的一方倾斜, 但不会超过 0.5. 通过数值模拟发现, 双方公平偏好强度的差异有利于业主方效用水平的提升, 但差异过大会影响创新联盟的总体利润.



经济政策不确定性、投资者情绪与股价同步性——基于TVP-VAR模型的时变参数

任永平, 李伟

2020, 26(5):  769-781.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2080

摘要 ( 1197 )   HTML ( 37)   PDF (1183KB) ( 472 )  

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基于时变参数向量自回归(time-varying parameter-vector auto regression, TVP-VAR)模型, 考察了经济政策不确定性、投资者情绪与股价同步性之间的时变关联性. 模型估计结果表明, 经济政策不确定性对股价同步性主要表现为中短期的正向影响, 且波动比较明显, 长期影响则相对较弱; 投资者情绪对股价同步性表现为负向影响, 且短期影响最为明显, 长期影响则较弱. 时点脉冲函数结果显示, 在不同时间点上, 股价同步性对经济政策不确定性的冲击具有正向响应, 对投资者情绪的冲击具有负向响应, 且不同时间点的响应程度和响应时间均存在差异. 这些结论为进一步完善政策调控体系, 规范和引导投资者行为, 促进市场理性化提供了思路.



基于光诱导电聚合的 IgG/PEGDA 复合水凝胶微结构的图形化加工方法

孙雨阳, 罗均, 刘娜, 杨扬, 孙翊

2020, 26(5):  782-789.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2082

摘要 ( 690 )   HTML ( 10)   PDF (2812KB) ( 82 )  

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构建封装蛋白质的复合水凝胶微结构在药物缓释、生物支架改性修饰等领域具有重要应用. 报告了一种基于光诱导电聚合原理的免疫球蛋白/聚乙二醇二丙烯酸酯(immunoglobulin G/polyethylene glycol diacrylate, IgG/PEGDA)复合水凝胶微结构的图形化加工方法. 首先, 对 PEGDA 光诱导电聚合的图形化加工原理进行了研究, 并分别对单纯 PEGDA 水凝胶和包裹 IgG 蛋白质的复合 PEGDA 水凝胶的微结构光诱导电聚合图形化加工进行了实验验证. 实验结果表明, 所提出方法可以利用水凝胶分子和蛋白质的混合溶液, 结合电脑光斑图形和交流电场加工多种几何形状的蛋白质复合水凝胶微结构. 在加工过程中, 水凝胶微结构的截面形状由光斑图形控制, 水凝胶微结构的高度随着沉积时间的增加而增加, 最小加工尺寸为 3~4 μm. 利用所提出方法可以实现传统微加工方法难以实现的管状、高深宽比的复合水凝胶微结构加工.



本征边界积分方程法模拟含流体粒子固体的性能

周吉成, 和东宏, 马杭

2020, 26(5):  790-801.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2090

摘要 ( 612 )   HTML ( 14)   PDF (1980KB) ( 129 )  

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针对含流体粒子固体问题, 将 Eshelby 的本征应变和等效夹杂理论引入边界积分方程中, 提出含大量流体粒子固体的本征应变边界积分方程的计算模型及迭代算法. 通过全空间中 多粒子近场群的定义, 在本征应变边界积分方程中引入局部 Eshelby 矩阵, 以解决粒子间相互作用的问题, 从而保证了迭代计算的收敛性. 通过数值算例的比较, 验证了计算 模型的正确性和计算方法的可行性, 其中对于全空间单个圆形粒子的情况采用了解析解 作为比较基准, 其他情况则采用子域边界积分方程法的结果作为比较基准. 采用代表性体积单元(representative volume element, RVE)模拟了含流体粒子固体材料的整体力学性能, 对含有 1 000 多个流体粒子的 RVE 在粒子规则分布和随机分布的条件下进行了计算, 验证了本计算模型和算法的可行性和高效率.



爆炸驱动燃料云团界面不稳定性发展及颗粒分散过程

申洋, 丁珏, 翁培奋

2020, 26(5):  802-815.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2094

摘要 ( 694 )   HTML ( 18)   PDF (2631KB) ( 93 )  

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在工业爆炸灾害和国防军事领域, 气体和燃料颗粒组成的燃料云团的非定常两相燃烧爆轰会对周围介质产生毁伤破坏效应, 该效应与燃料运动特性和空间质量分布密切相关. 建立了二维气液两相流模型, 基于有限体积方法、利用二阶精度的守恒型单调迎风格式 (monotonic upwind scheme for conservation laws, MUSCL), 以正庚烷燃料为对象, 对爆炸驱动下冲击波在两相介质中传播、 燃料云团界面不稳定性演化、冲击波诱导旋涡机制, 以及颗粒初始运动性质开展数值研究. 可以得出, 波与燃料颗粒相互作用是一个动量、能量传递的过程. 当冲击波扫过两相介质, 压力发生衰减, 与比例距离 Z 满足幂数律关系. 同时, 波在云团中发生反射和折射, 两相介质中波阵面发生弯曲. 燃料介质获得和波同向的平动速度. 如初始粒径为 60 $\mu $m 的燃料云团, 在 112 $\mu $s 时间内, 云团扩散的径向速度提高到 22.8 m/s. 此外, 当波作用于燃料云团, 气液界面的流场发生扰动. 当波扫过燃料云团外缘, 会产生大尺度结构的旋涡, 增强了原来未受扰动流场的湍流度. 同时, 界面附近流场的密度和压力梯度诱导出涡量, Richtmyer-Meshkov不稳定性 (Richtmyer-Meshkov instability, RMI) 的发展使得界面生成一系列小尺度涡. 大、小尺度的涡促进了湍流的发展, 加剧了燃料云团的运动和颗粒的分散, 为云团的膨胀及后续两相爆轰的发生提供重要条件.



硼氮掺杂C₆₄-石墨炔材料几何及电子结构第一性原理

李晖, 辛子华

2020, 26(5):  816-823.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2091

摘要 ( 628 )   HTML ( 15)   PDF (1533KB) ( 99 )  

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采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 对新型碳单原子层平面结构—C₆₄-石墨炔的硼、氮掺杂结构进行研究. 当硼原子分别替代C₆₄-石墨炔中碳六元环和四元环上的一个碳原子时, 获得稳定的四元环位B掺杂C₆₄-石墨炔结构和六元环位B掺杂C₆₄-石墨炔结构(简称B4环掺杂结构和B6环掺杂结构). 两种结构仍然表现为二维平面结构, 晶格常数分别为9.378×10^-10和9.383×10^-10 m; 当硼和氮原子交替替代C₆₄-石墨炔中四元环和碳链上的碳原子时, 得到链位B, N掺杂C₆₄-石墨炔稳定平面结构(简称BN链掺杂结构), 晶格常数为9.393×10^-10 m. 单个硼原子掺杂的 B4 环掺杂结构和 B6 环掺杂结构均因掺杂使体系由半导体转变为金属. 硼、氮原子交替取代的BN链掺杂结构是带隙为2.56 eV的半导体.



基于机器学习方法的二维材料带隙预测

游洋, 杜婉, 李惟驹, 陈竞哲

2020, 26(5):  824-833.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2089

摘要 ( 1403 )   HTML ( 50)   PDF (1117KB) ( 530 )  

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利用密度泛函理论与机器学习相结合的方法, 对二维金属化合物的带隙进行研究, 得到比传统理论计算成本更低且更有效的带隙预测方法. 以广义梯度近似(general gradient approximation, GGA)-Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) (GGA-PBE) 和 G₀W₀ 的带隙计算结果为参考, 考察了化学通式为 MX₂ 的二维材料数据集. 利用套索回归, 即最小绝对值收敛和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator, LASSO)、支持向量回归(support vector regression, SVR)和梯度树提升回归(gradient boosting regression, GBR)等机器学习方法建立带隙的预测模型. 测试结果表明, 对于大多数二维材料, 基于线性核函数的 SVR 与 LASSO 模型的预测性能相对较好, 训练模型的平均绝对误差为 0.34 eV, 测试集误差为 0.5 eV. 这说明对于二维材料带隙采取的特征参数集具有一定的完备性和合理性, 对新材料带隙的初步预测有一定的参考价值.



极体算子与M-加算子的极表示

刘畅, 冷岗松

2020, 26(5):  834-841.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2092

摘要 ( 813 )   HTML ( 17)   PDF (404KB) ( 123 )  

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研究了极体算子和 M-加算子的极表示. 对于  Rⁿ中的紧凸集 K, 证明了 K° = (ext K)°. 证明了当 K,L 为 Rⁿ 中包含原点的凸体, M 为  R² 中第一象限中的凸体时, 有 K 和 L 的 M-加等于 K 和 L 的 (bdM)-加. 通过举出反例, 说明当 M 不在第一象限或者 K, L 不包括原点时, 二者不一定相等.

一种 CFD-DEM 流固耦合方法在渗流导致城市地面沉降问题中的应用

李晓蛟, 陆烨, 武亚军

2020, 26(5):  842-852.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2093

摘要 ( 882 )   HTML ( 22)   PDF (2028KB) ( 386 )  

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城市地面沉降的主要原因之一是地下水渗流, 有限元方法难以揭示地面沉降的细观机制, 而能够揭示细观机制的离散元方法 (discrete element method, DEM) 却难以建立具有复杂形状的流场模型. 基于 DEM 和计算流体动力学 (computational fluid dynamics, CFD) 耦合原理, 借助 DEM 程序 PFC3D 与 CFD 程序 Fluent, 实现了基于颗粒细观的流固耦合计算. 通过建立单颗粒沉降、 基坑临空面渗漏、河道边坡渗流 3 个算例验证了 CFD-DEM 方法的正确性与可行性. 模拟结果表明, 这种 CFD-DEM 方法可从细观角度展现渗流引起地面沉降的整个动态过程, 也可实现对各种复杂形状流场的模拟求解计算. 在渗流作用下土体稳定性发生变化, 土颗粒运动造成土体流失, 最终形成地面沉降. 此外, 水力梯度越大, 地表沉降值越大, 从土体细观角度展现了渗流作用下地面沉降的整个动态过程, 可对相应城市地质病害防治进行机理研究.