当期目录

2011年 第17卷 第1期    刊出日期：2011-02-28

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上海市现代冶金与材料制备重点实验室专栏

含钛复合矿选择性提取制备钛合金

邹星礼，鲁雄刚，李重河，钟庆东，丁伟中

2011, 17(1):  1-6.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 3231 )   PDF (3474KB) ( 1586 )  

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采用固体透氧膜（solid oxygen-ion membrane，SOM）熔盐电解法，对含钛复合矿直接脱氧并选择性提取钛合金.经过X-射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）和能量分数X-射线（energy dispersive Xray, EDX）分析，结果表明：从含钛高炉渣中可以直接提取出Ti5Si3合金粉末，并可有效去除金属杂质Ca，Mg，Al；从钛铁矿中可以直接提取出TiFex合金.最后，对电解脱氧过程进行讨论分析.

BaCoO₃基透氧材料的B位掺杂优化

刘旭，丁伟中，沈培俊，刘蛟，王海海，耿振

2011, 17(1):  7-12.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 4469 )   PDF (1522KB) ( 1340 )  

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采用传统的固相合成法制备BaCo_0.9-xFe_xNb_0.1O3-δ(BC0.9-xFxN0.1O, x=0.1,0.2,0.3,0.4)和BaCo_1-yNb_yO_3-δ(BC_1-yN_yO,y=0.10,0.12,0.14,0.16)混合导体透氧膜材料，较系统地研究Fe和Nb掺杂量对BC_0.9-xF_xN_0.1O和BC_1-yN_yO的晶体结构、晶粒大小、结构稳定性以及透氧率的影响.结果表明：Fe和Nb掺杂有助于提高BaCoO₃基钙钛矿材料的结构稳定性，但会降低材料的透氧能力；与Fe相比，Nb掺杂能够更有效地提高材料的高温化学稳定性，并细化晶粒；厚度为1 mm的BaCo_0.88Nb_0.12O_3-δ膜片在850 ℃和Air/He（110 mL·min^-1/80 mL·min^-1）的吹扫条件下，透氧率为2.02 mL·cm-²·min^-1.

新一代钢铁生产技术相关基础研究与探索

洪新，郑少波，张捷宇，徐建伦，尤静林，王兴庆，吴永全，李秋菊

2011, 17(1):  13-20. 

摘要 ( 2511 )   PDF (3831KB) ( 2352 )  

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传统钢铁工业具有规模巨大、能源与资源密集、工艺路线曲折的特点.中国能源和资源的状况要求未来钢铁工业引入循环经济的理念，用创新的思维开发新流程，逐步向冶金材料制备、能源转换和社会废弃物处理三大功能方向转变.结合这一战略思路，近年来，上海大学现代冶金与材料制备重点实验室开始在铁矿微粉低温氢还原、碳氢铁浴混合终还原、废钢中痕量元素脱除、时空多尺度冶金理论与建模等方面进行一些相关的基础研究和探索.

强磁场下相变研究进展

李传军，任忠鸣

2011, 17(1):  21-34.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2278 )   PDF (3098KB) ( 2229 )  

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磁场作为一种调控材料组织结构的新方法已经引起了人们广泛的关注.相变过程能够决定材料的结构和性能，大量的研究结果表明，磁场能够改变相变热力学和动力学条件，从而改善或改变材料的微观组织、形貌、成分分布以及性能特征.评论了磁场下相变研究状况，介绍了磁场下测量材料相变的一些常用方法，重点描述了磁场对铁磁性合金结构相变和扩散型相变热力学和动力学的影响，讨论了磁场在热处理过程、晶界工程等方面的一些研究状况，分析了磁场对非磁性物质相变过程、组织形貌的影响.

脉冲磁场退火对取向硅钢磁性能的影响

李莉娟，刘立华，夏强强，翟启杰

2011, 17(1):  35-38.  doi:10.3969j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2872 )   PDF (1206KB) ( 1334 )  

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通过对取向硅钢进行脉冲磁场退火实验，发现在相同的退火时间（6.0 min）内，低于1 T的脉冲磁场可以在一定程度上提高取向硅钢的磁感（B8），而高于1 T的脉冲磁场则会使取向硅钢的磁性能急剧恶化.同时发现，脉冲直流电加热方式会使取向硅钢的磁性能恶化.研究表明，脉冲磁场退火有望成为一种调控材料微观结构的有效手段.

通信与信息工程

基于多小波的彩色图像分层树集合分裂算法

陈俊丽，卿定湖，李翔，万旺根

2011, 17(1):  39-43.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2034 )   PDF (1184KB) ( 1183 )  

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提出一种基于多小波变换的改进的彩色图像分层树集合分裂（set partitioning in hierarchical trees, SPIHT）算法，将彩色RGB图像转换到YCbCr色彩域，Y通道分配到2倍于Cb,Cr的比特，在各色彩通道间构造新的方向树结构，重组图像多小波分解系数，进行嵌入式多小波彩色图像SPIHT编码.结果表明，该算法具有良好的编码效果，性能优于9/7单小波编码.

基于全双工以太帧间隔的源同步时钟传输方法

陈健，张俊杰，宋英雄

2011, 17(1):  44-50.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2357 )   PDF (2609KB) ( 1930 )  

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提出在全双工以太物理层中，基于以太帧间隔（interpacket gap, IPG）的固定比特率业务同步时钟传输方法.该方法引入同步剩余时戳(synchronous residual time stamp, SRTS)算法，是一种不受以太分组流量影响的带外时钟传输方法.通过连分数展开分析恢复时钟的各阶抖动成分，给出基于以太帧间隔的同步剩余时戳算法的参数选择方法，并通过软件仿真和现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)硬件实验证明了其优良的同步性能.

采用啁啾光纤光栅色散补偿的长距离副载波复用光纤有线电视系统实验

宋英雄，宋建港，林如俭，范春华

2011, 17(1):  51-56.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2437 )   PDF (2393KB) ( 1417 )  

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给出采用啁啾光纤光栅进行色散补偿的1 550 nm副载波复用（subcarrier multiplexing, SCM）长距离光纤有线电视(cable TV, CATV)系统的实验结果.对系统中啁啾光纤光栅色散补偿器的最佳位置进行实验，实验结果与理论计算的最佳位置相符，并得到较好的组合二阶互调（composite second order distortion, CSO）输出指标.通过建立200 km传输实验系统，对比有无色散补偿模块（dispersion compensation module, DCM）时的指标测试结果，证明采用啁啾光纤光栅作色散补偿能够改善由自相位调制（self-phase modulation, SPM）效应引起的CSO指标劣化.

利用图像块数据库和纹理特征点的图像彩色化方法

吕东辉，张闯，汪世刚

2011, 17(1):  57-63.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2193 )   PDF (4653KB) ( 1567 )  

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针对颜色转移彩色化算法存在速度慢、效果不佳及人工干预性强等问题，提出一种新型的彩色化算法.首先从聚类分割后的各类区域彩色图像中提取矩形块，并计算图像块的颜色直方图和纹理特征；利用颜色直方图比较图像块的相似性，实现数据库的选择性录入；利用目标图像块与彩色图像块纹理特征点之间的欧氏距离比较，查找最佳匹配的图像块，进而实现目标图像的彩色化.通过建立树木、天空、沙滩和草地4类图像块数据库，实现基于数据库技术的免除人工干扰的图像彩色化.

一种小型化的高效率微波整流电路分析与设计

高艳艳，杨雪霞，周建永

2011, 17(1):  64-67.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2375 )   PDF (1470KB) ( 2036 )  

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提出一种新颖的微带线结构微波整流电路.用ADS 2006A软件进行分析和设计，整流电路在5.80 GHz工作频率，负载为320 Ω时，微波直流转换效率达到81.4%，转换效率75%以上的频带带宽为300 MHz.实验结果表明，负载为298 Ω时测得最高电压为4.57 V，转换效率达到68.5%.该整流电路具有小型化、高转换效率、易集成的特点，可应用到射频识别（radio frequency identification,RFID）系统和无线传感器的能量供给中.

矩形隧道中电波传播特性预测

贾明华，郑国莘，赵幸，张欣

2011, 17(1):  68-73.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2150 )   PDF (2336KB) ( 1263 )  

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电波传播特性预测是无线电系统设计的基础，其中路径损耗特性关系到系统覆盖范围，决定系统布局，时延特性决定数字通信系统的最大数据传输速率.提出一种预测矩形隧道中电波传播特性的方法，该方法可以通过几何光学原理精确地计算出由发射天线到达接收天线的电波主要路径，避免了复杂度很高的射线跟踪过程，使传统预测方法的计算复杂度大大降低.仿真结果表明：该模型对电波传播的路径损耗预测精度不低于传统的射线跟踪方法；隧道环境中收发天线相距越近，其接收的多径信号的平均时延扩散与均方根（root mean square， RMS）时延扩散越大；隧道截面积越大，其接收的多径信号的平均时延扩散与RMS时延扩散越大.

机电工程与自动化

多重电枢风电系统无电网电压传感器的并网逆变

汤燕燕，阮毅，杨勇

2011, 17(1):  74-78.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.

摘要 ( 2759 )   PDF (1959KB) ( 1235 )  

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以提高并网逆变器可靠性和降低成本为目的，采用基于虚拟电网磁链定向的无电网电压传感器的矢量控制策略；为了提高风电系统可靠性和容错能力，采用多重电枢直流侧电压并联运行的控制方案.详细分析单套逆变器数学模型和控制策略，实现两套逆变器并联运行并网.实验结果表明，三相并网逆变器输出电流正弦度良好，同时具有较好的动、静态特性，从而验证了方案的可行性和正确性.

仿人面部表情机器人SHFR-1样机

柯显信，唐文彬，陈玉亮, 杨晓晨

2011, 17(1):  79-84.  doi:1007-2861(2011)01-0079-06

摘要 ( 2135 )   PDF (2345KB) ( 1468 )  

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通过对人类实现不同面部表情时脸部肌肉运动情况的分析，设计仿人面部表情机器人的运动机构和控制系统.在仿真环境下，对所设计的虚拟样机进行运动分析，以所得到的数据为依据，研制仿人面部表情机器人样机SHFR-1.在SHFR-1机器人上进行面部表情演示实验，结果表明,该样机可以较好地实现高兴、悲伤、惊讶、害怕、愤怒和厌恶等6种人类基本表情.

控制器局域网位时序处理器的设计与实现

胡越黎，徐晓勇

2011, 17(1):  85-89.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.

摘要 ( 2186 )   PDF (1859KB) ( 1395 )  

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在控制器局域网（controller area network，CAN）总线通信中，位时序的处理关系到CAN能否正确地收发数据.基于总线标称位时间的周期结构及位同步的工作原理，提出CAN 2.0协议标称位时间的一种优化方法，即将传统的标称位时间由4个互不交叠的段简化成3个互不交叠的段，并在此基础上提出一种基于同步状态机的CAN总线位时序处理器的设计方法，提供可编程的时间段来补偿传播延迟时间和相位漂移，并对设计的电路进行仿真与验证.结果表明，相对于CAN协议规范标称位时间的4个互不交叠的段，减少了整个位时序处理过程使用的寄存器，简化了执行位同步的步骤，能更简便地处理CAN总线通信的位时序，实现了CAN总线协议中对位定时和位同步的控制，更好地优化了CAN网络的性能.

齿轮传动的磨损自修复

莫云辉，张黎明，王帅宝，陶德华

2011, 17(1):  90-93.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.

摘要 ( 2050 )   PDF (1492KB) ( 1327 )  

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研制适用于钢/钢摩擦副的含软金属Sn,Zn粉体的自修复润滑剂，在摩擦磨损试验机上考察该润滑剂的修复性能和摩擦学性能，用ANSYS软件仿真计算齿轮传动的齿面接触应力.研究结果表明，研制的Sn-Zn修复润滑剂可在钢表面摩擦形成修复层，在不同载荷下有良好的减摩和抗磨性能.仿真计算结果显示，该修复润滑剂可使修复齿面的接触应力降低16.7%.

数理化科学

关于Burgers方程族的解的注记

胡六锋,张大军

2011, 17(1):  94-99.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011

摘要 ( 2171 )   PDF (1727KB) ( 1397 )  

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讨论等谱与非等谱Burgers方程族的精确解.两个方程族都可以通过Cole-Hopf变换化为线性形式,利用Wronskian方法中Wronskian元素的构造技巧给出若干不同形式的精确解,研究这些解之间的关系及动力学特征.

种植密度对基因芯片表面应力的影响

李晶晶1,2,谭邹卿1,秦巍3

2011, 17(1):  100-102.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.

摘要 ( 2708 )   PDF (905KB) ( 1370 )  

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利用能量法分析无标记生物检测中基因芯片的纳米力学行为.首先，考虑微悬臂梁机械能、基因层静电能、水合能和构型熵，建立基因芯片能量模型;其次，利用能量最小原理，得到芯片稳态弯曲的曲率半径与表面应力之间的关系;最后，预测种植密度对芯片表面应力的影响，同时将预测结果与有关实验数据进行比较，证明该方法的可靠性.

基于核密度估计的图像平滑的最优停止

李毅，王远弟

2011, 17(1):  103-110.  doi:10.3969/j.issn.1007-2861.2011.

摘要 ( 2326 )   PDF (3216KB) ( 1767 )  

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运用偏微分方程进行图像平滑的过程中，迭代的最佳停止次数一直都是研究重点.利用随机变量之间的独立性，提出一个基于核密度估计的最优停止准则.该准则能获得准确的最佳停止次数,且不需要预知图像中的噪声水平.数值实验结果表明，该准则所得到的最佳停止次数非常接近于均方差（mean square error，MSE）方法所得到的最佳停止次数,且适用于多种噪声水平.