便携式飞行时间质谱仪的研制及其在石化污水系统挥发性有机物监测中的应用

近年来，国内的大气污染问题越来越严重，挥发性有机物（VOCs）的排放是其中一个重要原因。VOCs是臭氧和气溶胶的前驱物之一，在大气化学反应过程中扮演着极其重要的角色。本实验自行研制了一台基于真空紫外（VUV）灯的高分辨光电离飞行时间质谱仪（TOF MS），建立了一种新的VOCs稀释采样方法，并将其应用于石化行业污水处理系统VOCs的采样与分析。结果表明：隔油系统的3个池子基本没有测到高浓度的挥发性有机物，其中溶气气浮甲苯物质的质量浓度最高，为50.41 mg/L，其余组分的质量浓度大多数在0.1~1.0 mg/L之间；1#加氢和2#加氢隔油池有着类似的组分浓度，以1#加氢隔油池为例，二甲苯物质的质量浓度为10.60 mg/L，乙苯为52.33 mg/L，苯为59.80 mg/L；由于罐区隔油池没有加盖，处于露天状态，挥发性有机物气体容易向大气中扩散，并没有检测出较高浓度组分。可以看出，新式采样方法可有效地稀释定量样品，操作简便，减少了样品因闪蒸过程造成的VOCs损失，检出物质更丰富；同时，使用自行研制的TOF MS仪器能够快速检测不同装置污水处理系统的VOCs种类，将该仪器用于实际样品检测，发现化工企业大多数密闭的池子都含有苯系物、醚类等，但不同工艺的污水处理系统VOCs存在明显差异。该质谱仪适用于石化企业污水系统VOCs监测。     

避免加速度倍频激励共振的凸轮从动件运动规律设计

提出了一种运用有限傅里叶级数进行凸轮从动件运动规律设计的方法,运用该方法可有效减小或避免凸轮机构运动产生的某倍频激励恰与所作用对象的固有频率相近或相等而产生较大的倍频振动或共振。凸轮从动件运动规律依据工艺运动要求设计,常用有高次多项式等,通过对其周期运动进行频谱分析,可得其加速度幅值频谱;结合考虑激励对象的动态特性,在满足凸轮从动件运动规律工艺运动要求的条件下,选择去掉该凸轮从动件运动规律加速度幅值频谱中那些易引起倍频激励共振的项,得到改进设计后的运动规律,进而达到通过改变激励源频谱特性来减小激励对象振动的目的。进一步通过对改进后的凸轮从动运动规律的有限傅里叶级数的项数及系数进行优化,可使其能更好地满足给定工艺运动要求。     

机械臂关节空间轨迹的时间最优智能规划研究

针对机械臂关节空间轨迹的时间最优规划问题,提出了基于膜计算-粒子群算法的轨迹规划方法。建立了机械臂关节空间轨迹规划模型,使用3次样条曲线构造了轨迹基元函数。提出了膜计算-粒子群算法,通过设计处理器处理膜传递的信息,通过算法淘汰机制、吞并机制和信息交流机制实现膜间合作,膜内根据不同算法原理各自进行速度和位置更新,最终通过膜计算将多种粒子群算法优势进行融合。经测试函数测试,相比于其他粒子群算法,膜计算-粒子群算法具有最高的搜索精度和最快的收敛速度;同时使用多作用力粒子群算法和膜计算-粒子群算法进行轨迹规划,膜计算-粒子群算法规划的机械臂耗时比另一算法减少了23.99%,充分证明了膜计算-粒子群算法在轨迹规划中的优越性。     

Nb和时效时间对热轧中锰TRIP钢中P偏聚的影响

热轧态中锰TRIP钢首先经650 ℃退火2 h,随后在550 ℃进行等温时效热处理,采用场发射扫描电镜(FE-SEM)研究该钢中P的偏聚和时效析出行为的变化情况。结果表明,中锰TRIP钢中P在晶界的偏聚是一种非平衡偏聚现象,临界时间约为50 h,与理论计算结果48 h较为吻合。在局部偏聚区域内,C与P存在共偏聚的关系,即P偏聚量高的地方,C含量也高。而合金元素Nb具有抑制P偏聚的效果,在20~70 h时效时间内,可以相对降低6.57%~19.5%的最大P偏聚量。根据电子背散射衍射(EBSD)菊池线分析,P偏聚量低于2.28at%时,P为固溶状态,高于2.28at.%时,P为析出状态。     

高能量离子束诊断质谱仪的研制及性能表征

本研究开发了一台应用于高能量离子束诊断的直线式飞行时间质谱仪，实现了其与高能真空弧放电离子源的联用。该仪器加速电压30 kV，飞行腔有效飞行距离1.5 m，通过短脉冲离子门精确截取，ICCD高速相机优化聚焦，仪器分辨率优于90 FWHM，对放电过程中产生的等离子体可实现不同时间的离子成分分析。将该方法用于真空弧放电离子源放电过程中离子成分的检测，放电2 μs时，电离成分以气态离子C⁺、O⁺、C²⁺、O²⁺为主；放电6 μs后，除气体成分外，还可以检测到Fe⁺、Cu⁺及其同位素金属离子峰。该仪器能够给出离子源放电产生离子的种类、价态以及相对含量等信息，可实现整个放电过程产生离子成分信息的准确诊断。     

飞行时间二次离子质谱对矿物表面性质的研究

随着易选矿石的逐步枯竭,低品位、嵌布粒度细等难选矿石的开发利用已成必然趋势。目前,矿物加工已经从实践生产阶段发展到了理论研究指导实践生产的阶段,因此具有分辨率高、信息量大、灵敏快速以及样品用量少等特点的矿物表层研究方法来支撑理论研究是必不可少的。飞行时间二次离子质谱法(TOF-SIMS)是近年来在矿物加工中使用较多的一种矿物表面化学分析方法,具有表面质谱、化学成像、深度剖析、快速灵敏及数据精准的优点,因此总结归纳了近年来TOF-SIMS在矿物加工中应用取得的成果,以期为学者提供可靠的理论依据及技术支持。     

基于经验模态分解的冷水机组能耗预测模型

针对实际工程中采集的磁悬浮冷水机组的功率时间序列多为非线性、非平稳信号的问题,提出基于经验模态分解的机器学习能耗预测模型,此模型从信号本身尺度特征出发对信号进行分解,具有良好的局部适应性。将基于经验模态分解的机器学习模型预测结果与原始机器学习模型的预测结果进行比较,结果表明,采用经验模态分解的磁悬浮冷水机组能耗预测模型能够提高预测精度。