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双摆臂式干涉仪动镜控制器设计及实现
1
作者
陶启贵
李大成
+2 位作者
王安静
李扬裕
施海亮
《量子电子学报》
北大核心
2025年第3期334-344,共11页
干涉仪动镜控制效果的好坏影响着傅里叶光谱仪的性能,已有的研究表明,双摆臂式干涉仪比经典迈克尔逊干涉仪具有更好的稳定性。然而,对于倾斜会使动镜控制误差增大的问题,由于生产工艺等因素的限制,实际上很难完全依靠硬件来消除。因此,...
干涉仪动镜控制效果的好坏影响着傅里叶光谱仪的性能,已有的研究表明,双摆臂式干涉仪比经典迈克尔逊干涉仪具有更好的稳定性。然而,对于倾斜会使动镜控制误差增大的问题,由于生产工艺等因素的限制,实际上很难完全依靠硬件来消除。因此,本文尝试从控制方法的角度来实现干涉仪动镜在环境参数发生变化时控制误差不超过2%的要求。本工作在对动镜控制器进行分析的基础上,搭建了软硬件平台,在硬件上实现控制信号的获取与通信,而在软件上实现动镜的周期摆动。在周期摆动的匀速阶段,分别在控制器中使用经典比例-积分-微分(PID)和模糊PID进行控制,并在水平与倾斜两种情况下进行了试验与数据采集。试验结果表明:相较于经典PID,模糊PID在系统参数发生变化的情况下具有更好的控制效果,其水平状态的误差在0.7%以内,平均误差为0.15%,倾斜状态的误差在1%以内,平均误差为0.29%。该控制方法为傅里叶光谱仪在复杂环境中的应用与拓展提供了借鉴。
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关键词
自动控制
动镜控制
模糊控制算法
双摆臂式干涉仪
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职称材料
平板波导光谱仪中光栅多次衍射杂散光的抑制
被引量:
3
2
作者
李扬裕
方勇华
+1 位作者
李大成
李亮
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2016年第7期138-142,共5页
平板波导光谱仪是一种紧凑型光谱仪,其光栅多次衍射杂散光大,需要进行抑制。首先研究了多次衍射杂散光的形成过程,并通过Trace Pro软件详细分析了多次衍射杂散光的传播路径和大小。然后根据杂散光的空间特性和波长特性对其进行分类,采...
平板波导光谱仪是一种紧凑型光谱仪,其光栅多次衍射杂散光大,需要进行抑制。首先研究了多次衍射杂散光的形成过程,并通过Trace Pro软件详细分析了多次衍射杂散光的传播路径和大小。然后根据杂散光的空间特性和波长特性对其进行分类,采取不同的抑制方法。在不改变原有光学结构的基础上提出了利用滤光片和挡光板来抑制多次衍射杂散光的方法,滤光片的参数和位置需要精心选择以达到最好的抑制效果。最后对增加抑制结构前后的杂光系数进行对比分析。结果表明,多次衍射杂散光得到了很好的抑制,最大杂光系数从5.3%降到0.033%,平均杂光系数从1.9%降到0.001 8%。
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关键词
杂散光
光栅多次衍射
波导光谱仪
交叉Czerny-Turner结构
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职称材料
地方高校师资队伍结构的聚类分析——以福建农林大学为例
3
作者
李扬裕
陈学红
郭鹰
《高校教育管理》
2010年第3期54-57,共4页
大学水平的高低直接取决于大学中的师资队伍水平,师资队伍结构不良将影响师资队伍整体水平的发挥。以福建农林大学为案例,选用高职称教师比例、中青年教师比例、高学位教师比例、具有外校学缘教师比例作为衡量师资队伍结构状况的指标,...
大学水平的高低直接取决于大学中的师资队伍水平,师资队伍结构不良将影响师资队伍整体水平的发挥。以福建农林大学为案例,选用高职称教师比例、中青年教师比例、高学位教师比例、具有外校学缘教师比例作为衡量师资队伍结构状况的指标,使用聚类分析法分析的结果显示:总体上学校师资队伍结构好;在16个学院中,师资队伍结构属于好的有8个,属于较好的有3个,属于中的有3个,属于差的有2个。各个类别的师资队伍结构特征,可以为相应学院的师资队伍建设和规划提供参考。聚类分析方法也可为其他地方高校解决师资队伍结构不良问题提供新的视角。
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关键词
地方高校
师资队伍结构
聚类分析
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职称材料
中红外平面光栅光谱仪系统杂散光分析
被引量:
15
4
作者
刘洋
方勇华
+2 位作者
吴军
雒静
李扬裕
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015年第4期1164-1171,共8页
为了抑制杂散光对中红外平面光栅光谱仪系统成像质量的影响,首先探讨了系统杂散光的来源,设计了遮光罩、挡光环和里奥光阑;然后针对用挡光板消除光栅衍射杂散光能力有限的问题,提出利用百叶挡光板和杂散光收集器组合来抑制杂散光的影响...
为了抑制杂散光对中红外平面光栅光谱仪系统成像质量的影响,首先探讨了系统杂散光的来源,设计了遮光罩、挡光环和里奥光阑;然后针对用挡光板消除光栅衍射杂散光能力有限的问题,提出利用百叶挡光板和杂散光收集器组合来抑制杂散光的影响,并结合三维建模软件Solidworks和杂散光分析软件Tracrpro对系统进行了建模、分析和对比;最后针对某一型号红外热电堆阵列探测器并运用黑体辐射理论对其进行计算和分析,最终结果表明:光谱仪系统地气杂光抑制水平PST可以达到10-11,内部杂散辐射抑制能力有效发射率为1.3%,满足中红外平面光栅光谱仪系统杂散辐射的抑制要求。
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关键词
杂散光
中红外光谱仪
百叶挡光板
杂光收集器
黑体辐射理论
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职称材料
中红外平面光栅光谱仪系统光学设计与优化
被引量:
4
5
作者
刘洋
方勇华
+1 位作者
李大成
李扬裕
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015年第2期413-418,共6页
利用红外热电堆阵列探测器作为光接收器,以小型化且能满足一定光谱工作范围和光谱分辨率为设计指标,根据光谱仪器设计理论和像差理论,设计了一种Czerny-Turner结构中红外平面光栅光谱仪。系统采用双离轴抛物面镜作为前置光路缩减了光学...
利用红外热电堆阵列探测器作为光接收器,以小型化且能满足一定光谱工作范围和光谱分辨率为设计指标,根据光谱仪器设计理论和像差理论,设计了一种Czerny-Turner结构中红外平面光栅光谱仪。系统采用双离轴抛物面镜作为前置光路缩减了光学系统尺寸,采用超环面聚焦镜校正了像散。运用ZEMAX设计软件对中红外平面光栅光谱仪的前置光路、色散成像系统进行设计、优化和分析。最终分析结果表明,该系统光谱工作范围为8.04~13.96μm,光谱分辨率优于80 nm,F数为2,光学结构特征尺寸约为150 mm×200 mm×70 mm,满足设计指标。
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关键词
光学设计
光栅光谱仪
Czerny-Turner结构
双离轴抛物镜
超环面聚焦镜
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职称材料
亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化
被引量:
4
6
作者
赵彦东
方勇华
+1 位作者
李扬裕
李大成
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第6期123-131,共9页
光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有...
光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔Φ38 mm×9 mm,连接管Φ5.9 mm×10.2 mm和探测腔Φ30 mm×5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm(1 ppm=10-6)。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。
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关键词
光声光谱
亥姆霍兹共振
有限元分析
参数优化
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职称材料
密闭空间六氟化硫红外光谱仿真技术研究
7
作者
赵跃
马凤翔
+5 位作者
王安静
李大成
崔方晓
吴军
李扬裕
董王朝
《量子电子学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期861-871,共11页
针对电力密闭空间六氟化硫气体微量泄漏红外遥测的需求,以及六氟化硫红外光谱高精度识别算法建模所需的不同场景、不同环境参数下实测数据缺乏的问题,开展了密闭空间六氟化硫红外光谱仿真技术的研究。一方面,建立了六氟化硫红外辐射传...
针对电力密闭空间六氟化硫气体微量泄漏红外遥测的需求,以及六氟化硫红外光谱高精度识别算法建模所需的不同场景、不同环境参数下实测数据缺乏的问题,开展了密闭空间六氟化硫红外光谱仿真技术的研究。一方面,建立了六氟化硫红外辐射传输模型,从理论上分析背景辐射、大气干扰辐射以及背景温差等因素对获取的六氟化硫红外信号的影响;另一方面,为解决部分密闭空间场景背景辐射无现场获取条件或测量条件不理想的问题,搭建了用于六氟化硫红外辐射模拟传输的实验室检测装置,通过影响因素可控可调,实现不同密闭空间背景辐射模拟,同时为仿真结果提供了验证手段。实验模拟并采集了两种典型密闭空间背景(水泥墙面、设备金属外壳)下不同温度的红外光谱,同时理论仿真了不同六氟化硫浓度下的红外光谱。作为验证,模拟了密闭空间六氟化硫红外辐射全链路传输过程,获得实测光谱并与仿真光谱进行了对比。实验结果发现,亮度温度仿真误差在0.11~0.45 K之间,初步验证了所提方法的可行性,为进一步构建与完善密闭空间六氟化硫气体泄漏红外识别算法提供了参考。
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关键词
光谱学
光谱仿真
辐射传输
六氟化硫
密闭空间
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职称材料
题名
双摆臂式干涉仪动镜控制器设计及实现
1
作者
陶启贵
李大成
王安静
李扬裕
施海亮
机构
安徽大学物质科学与信息技术研究院
中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所
出处
《量子电子学报》
北大核心
2025年第3期334-344,共11页
基金
国家电网有限公司总部管理科技项目(521205210009)。
文摘
干涉仪动镜控制效果的好坏影响着傅里叶光谱仪的性能,已有的研究表明,双摆臂式干涉仪比经典迈克尔逊干涉仪具有更好的稳定性。然而,对于倾斜会使动镜控制误差增大的问题,由于生产工艺等因素的限制,实际上很难完全依靠硬件来消除。因此,本文尝试从控制方法的角度来实现干涉仪动镜在环境参数发生变化时控制误差不超过2%的要求。本工作在对动镜控制器进行分析的基础上,搭建了软硬件平台,在硬件上实现控制信号的获取与通信,而在软件上实现动镜的周期摆动。在周期摆动的匀速阶段,分别在控制器中使用经典比例-积分-微分(PID)和模糊PID进行控制,并在水平与倾斜两种情况下进行了试验与数据采集。试验结果表明:相较于经典PID,模糊PID在系统参数发生变化的情况下具有更好的控制效果,其水平状态的误差在0.7%以内,平均误差为0.15%,倾斜状态的误差在1%以内,平均误差为0.29%。该控制方法为傅里叶光谱仪在复杂环境中的应用与拓展提供了借鉴。
关键词
自动控制
动镜控制
模糊控制算法
双摆臂式干涉仪
Keywords
automatic control
moving mirror control
fuzzy control algorithm
double swing arm interferometer
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
平板波导光谱仪中光栅多次衍射杂散光的抑制
被引量:
3
2
作者
李扬裕
方勇华
李大成
李亮
机构
中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室
中国科学院大学
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2016年第7期138-142,共5页
基金
国家自然科学基金(61275173)
文摘
平板波导光谱仪是一种紧凑型光谱仪,其光栅多次衍射杂散光大,需要进行抑制。首先研究了多次衍射杂散光的形成过程,并通过Trace Pro软件详细分析了多次衍射杂散光的传播路径和大小。然后根据杂散光的空间特性和波长特性对其进行分类,采取不同的抑制方法。在不改变原有光学结构的基础上提出了利用滤光片和挡光板来抑制多次衍射杂散光的方法,滤光片的参数和位置需要精心选择以达到最好的抑制效果。最后对增加抑制结构前后的杂光系数进行对比分析。结果表明,多次衍射杂散光得到了很好的抑制,最大杂光系数从5.3%降到0.033%,平均杂光系数从1.9%降到0.001 8%。
关键词
杂散光
光栅多次衍射
波导光谱仪
交叉Czerny-Turner结构
Keywords
stray light
grating multiply diffracted light
planar waveguide spectrometer
crossed Czerny-Turner structure
分类号
TH744.1 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
地方高校师资队伍结构的聚类分析——以福建农林大学为例
3
作者
李扬裕
陈学红
郭鹰
机构
福建农林大学教务处
福建农林大学生命科学学院
出处
《高校教育管理》
2010年第3期54-57,共4页
文摘
大学水平的高低直接取决于大学中的师资队伍水平,师资队伍结构不良将影响师资队伍整体水平的发挥。以福建农林大学为案例,选用高职称教师比例、中青年教师比例、高学位教师比例、具有外校学缘教师比例作为衡量师资队伍结构状况的指标,使用聚类分析法分析的结果显示:总体上学校师资队伍结构好;在16个学院中,师资队伍结构属于好的有8个,属于较好的有3个,属于中的有3个,属于差的有2个。各个类别的师资队伍结构特征,可以为相应学院的师资队伍建设和规划提供参考。聚类分析方法也可为其他地方高校解决师资队伍结构不良问题提供新的视角。
关键词
地方高校
师资队伍结构
聚类分析
Keywords
local institution of higher learning
teacher structure
cluster analysis
分类号
G451.2 [文化科学—教育技术学]
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职称材料
题名
中红外平面光栅光谱仪系统杂散光分析
被引量:
15
4
作者
刘洋
方勇华
吴军
雒静
李扬裕
机构
中国科学院安徽光学精密机械研究所
中国科学院大学
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015年第4期1164-1171,共8页
基金
国家自然科学基金(41175037)
文摘
为了抑制杂散光对中红外平面光栅光谱仪系统成像质量的影响,首先探讨了系统杂散光的来源,设计了遮光罩、挡光环和里奥光阑;然后针对用挡光板消除光栅衍射杂散光能力有限的问题,提出利用百叶挡光板和杂散光收集器组合来抑制杂散光的影响,并结合三维建模软件Solidworks和杂散光分析软件Tracrpro对系统进行了建模、分析和对比;最后针对某一型号红外热电堆阵列探测器并运用黑体辐射理论对其进行计算和分析,最终结果表明:光谱仪系统地气杂光抑制水平PST可以达到10-11,内部杂散辐射抑制能力有效发射率为1.3%,满足中红外平面光栅光谱仪系统杂散辐射的抑制要求。
关键词
杂散光
中红外光谱仪
百叶挡光板
杂光收集器
黑体辐射理论
Keywords
stray light
mid-infrared spectrometer
shutter barrier
stray light collector
blackbody radiation theory
分类号
TN214 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
中红外平面光栅光谱仪系统光学设计与优化
被引量:
4
5
作者
刘洋
方勇华
李大成
李扬裕
机构
中国科学院安徽光学精密机械研究所
中国科学院大学
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015年第2期413-418,共6页
基金
国家自然科学基金(41175037)
文摘
利用红外热电堆阵列探测器作为光接收器,以小型化且能满足一定光谱工作范围和光谱分辨率为设计指标,根据光谱仪器设计理论和像差理论,设计了一种Czerny-Turner结构中红外平面光栅光谱仪。系统采用双离轴抛物面镜作为前置光路缩减了光学系统尺寸,采用超环面聚焦镜校正了像散。运用ZEMAX设计软件对中红外平面光栅光谱仪的前置光路、色散成像系统进行设计、优化和分析。最终分析结果表明,该系统光谱工作范围为8.04~13.96μm,光谱分辨率优于80 nm,F数为2,光学结构特征尺寸约为150 mm×200 mm×70 mm,满足设计指标。
关键词
光学设计
光栅光谱仪
Czerny-Turner结构
双离轴抛物镜
超环面聚焦镜
Keywords
optical design
grating spectrometer
Czerny-Turner structure
double off-axis parabolic reflector
toroidal focusing mirror
分类号
TP702 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化
被引量:
4
6
作者
赵彦东
方勇华
李扬裕
李大成
机构
中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室
中国科学技术大学
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第6期123-131,共9页
基金
安徽省自然科学基金(1608085QD80)
文摘
光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔Φ38 mm×9 mm,连接管Φ5.9 mm×10.2 mm和探测腔Φ30 mm×5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm(1 ppm=10-6)。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。
关键词
光声光谱
亥姆霍兹共振
有限元分析
参数优化
Keywords
photoacoustic spectroscopy
Helmholtz resonance
finite element analysis
parameter optimization
分类号
O433.1 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
密闭空间六氟化硫红外光谱仿真技术研究
7
作者
赵跃
马凤翔
王安静
李大成
崔方晓
吴军
李扬裕
董王朝
机构
国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所
出处
《量子电子学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期861-871,共11页
基金
国家电网总部科技项目(521205210009)。
文摘
针对电力密闭空间六氟化硫气体微量泄漏红外遥测的需求,以及六氟化硫红外光谱高精度识别算法建模所需的不同场景、不同环境参数下实测数据缺乏的问题,开展了密闭空间六氟化硫红外光谱仿真技术的研究。一方面,建立了六氟化硫红外辐射传输模型,从理论上分析背景辐射、大气干扰辐射以及背景温差等因素对获取的六氟化硫红外信号的影响;另一方面,为解决部分密闭空间场景背景辐射无现场获取条件或测量条件不理想的问题,搭建了用于六氟化硫红外辐射模拟传输的实验室检测装置,通过影响因素可控可调,实现不同密闭空间背景辐射模拟,同时为仿真结果提供了验证手段。实验模拟并采集了两种典型密闭空间背景(水泥墙面、设备金属外壳)下不同温度的红外光谱,同时理论仿真了不同六氟化硫浓度下的红外光谱。作为验证,模拟了密闭空间六氟化硫红外辐射全链路传输过程,获得实测光谱并与仿真光谱进行了对比。实验结果发现,亮度温度仿真误差在0.11~0.45 K之间,初步验证了所提方法的可行性,为进一步构建与完善密闭空间六氟化硫气体泄漏红外识别算法提供了参考。
关键词
光谱学
光谱仿真
辐射传输
六氟化硫
密闭空间
Keywords
spectroscopy
spectrum simulation
radiation transmission
sulfur hexafluoride
confined space
分类号
O433 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
双摆臂式干涉仪动镜控制器设计及实现
陶启贵
李大成
王安静
李扬裕
施海亮
《量子电子学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
平板波导光谱仪中光栅多次衍射杂散光的抑制
李扬裕
方勇华
李大成
李亮
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2016
3
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职称材料
3
地方高校师资队伍结构的聚类分析——以福建农林大学为例
李扬裕
陈学红
郭鹰
《高校教育管理》
2010
0
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职称材料
4
中红外平面光栅光谱仪系统杂散光分析
刘洋
方勇华
吴军
雒静
李扬裕
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015
15
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职称材料
5
中红外平面光栅光谱仪系统光学设计与优化
刘洋
方勇华
李大成
李扬裕
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015
4
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职称材料
6
亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化
赵彦东
方勇华
李扬裕
李大成
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017
4
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职称材料
7
密闭空间六氟化硫红外光谱仿真技术研究
赵跃
马凤翔
王安静
李大成
崔方晓
吴军
李扬裕
董王朝
《量子电子学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
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职称材料
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