کاهش حالت کوانتومی و نظریه پیچش نیوتنی

Quantum state reduction, and Newtonian twistor theory

چکیده
1 مقدمه
2 تغییر فاز برای میدان های گرانشی غیر یکنواخت
3 نظریه چرخشی معادله ایری (Airy)
4 تابع چرخش نیوتنی معکوس
منابع

چکیده
 ما در مورد اصل هم ارزی درحرکت های کوانتومی در زمینه هندسه نیوتن-کارتان و نظریه چرخش غیر نسبیتی صحبت می کنیم.

2 تغییر فاز برای میدان های گرانشی غیر یکنواخت
ابهام فاز (1.4) چندان نگران کننده نیست زیرا دو تابع موج انیشتینی یا نیوتنی می تواند برای توصیف ذره انتخاب شود و بطور مداوم برای مدلسازی حرکت دورانی کوانتومی آن استفاده شود. اگر میدان گرانشی خود در برهم نهی کوانتومی دخالت داشته باشد، مشکل به وجود می آید. مثالی که در [2] در نظر گرفته شده، یک جسم عظیم است که در یک برهم نهی در دو مکان یک و دو قرار گرفته اند، هر کدام دارای میدان گرانشی یکنواختg_1 وg_2 خود هستند. یک تابع موج انیشتینی هنوز می تواند در نقطه p در نظر گرفته شود و (همان طور که میدان گرانشی کلی زمین از بین می رود) و یک اختلاف فاز به شکل (1.4) با g^2 جایگزین شده توسط |g_1-g_2 |^2 وgz جایگزین شده توسط (g_1-g_2).x وجود دارد.

در این بخش ما نشان می دهیم که وابستگی مکعبی زمان در ابهام فاز حاصل از اتخاذ یک میدان گرانشی یکنواخت نیست و برای ظرفیت های بالقوه کلی در معادله شرودینگر قرار دارد.

ما باید از یک ترتیب هندسی استفاده کنیم که در آن معادله وابستگی زمان شرودینگر از یک کاهش کالوزا-کلاین تهی بدست آید.

یک اندازه صفحه-موج در چند برابر ابعادM^5 با مختصات محلی x^μ=(u,t,x^i ) با یک ایزومتریک(isometry) تهی را در نظر بگیرید که ما انتخاب کردیم تا توسط یک بردار نهایی تهی K=∂/∂u و عنصر خطی تولید شود.

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting

چکیده
۱- مقدمه
۲- مواد و روش
2-1 شناساگرها
2-2 سنتز الکتروکاتالیست‌های P-MnO2 و Fe-MnO2
2-3 مشخصه‌یابی نمونه
2-4 اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی
۳- نتایج و بحث
۴- نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

توسعه الکتروکاتالیست‌های کم هزینه و پربازده برای شکافت آب امری مهم و در عین حال چالش برانگیز است. آرایه‌های نانوصفحات دوبعدی دی اکسید منگنز (MnO2) به واسطه مساحت بزرگ سطح شان، گزینه‌های نویدبخشی در زمینه طراحی و توسعه کاتالیست‌های پیشرفته به شمار می‌روند. در این مقاله، یک راه‌حل عملی برای بهبود فعالیت کاتالیستی مواد دی اکسید منگنز از طریق آرایش مکان‌های فعال روی سطح ارائه شده ‌است. در این راستا، با کمک مهندسی پلاسما توانستیم امکان فعالیت سطح نانوصفحات دی اکسید منگنز را با آرایش گونه‌های P یا Fe به همراه تهی جاهای غنی روی سطح با موفقیت فراهم کنیم. گونه‌های آرایش شده (P-MnO2) یا Fe (Fe-MnO2) به ترتیب برای جذب پروتون‌ها و OH- بسیار مفید بودند و تهی جاهای غنی اکسیژن نیز موجب تشکیل Mn3+ پایدار شدند که به انتقال الکترون و بار الکتریکی کمک می‌‌کردند. بنابراین می‌توان به افزایش مناطق ویژه فعال از نظر الکتروشیمیایی، تسریع روند انتقال بار و نیز ساختار الکترونیکی مناسب سطح دست یافت. براساس این نوع راهبرد فعال‌سازی، P-MnO2 و Fe-MnO2 ساخته شده عملکرد کاتالیستی بسیار خوبی در زمینه‌ی واکنش‌های تکامل هیدروژن تکامل اکسیژن از خود نشان دادند. تا جایی که اطلاع داریم، عملکرد P-MnO2 و Fe-MnO2 در اکثر الکتروکاتالیست‌های مبتنی بر دی اکسید منگنز در حوزه‌ی شکافت الکتروکاتالیستی آب بهتر بود. فعال‌سازی سطحی مواد دوبعدی دی اکسید منگنز به کمک آرایش گونه‌های فعال از طریق عمل آوری با پلاسما می‌تواند راهکار عملی برای اصلاح عملکرد الکتروکاتالیست‌های وافر در زمین جهت کاربردهای عملی فراهم کند.

1-مقدمه

شکافت الکتروکاتالیستی آب روش نویدبخشی برای کاهش بحران انرژی تلقی شده ‌است [ ۱، ۲]. هیدروژن را یک راهکار جایگزین سبز و پایدار برای سوخت‌های فسیلی قلمداد می‌کنند. در میان بسیاری از فناوری‌های تولید هیدروژن، شکافت آب روش موثری برای تولید هیدروژن با خلوص بالاست که شامل واکنش‌های تکامل هیدروژن (HER) و تکامل اکسیژن (OER) می‌شود. برای افزایش بازده تولید و صرفه‌جویی در مصرف انرژی به الکتروکاتالیست‌های کارآمد نیاز است تا بتوان به سینتیک واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن سرعت بخشیده و پتانسیل اضافی آن را کاهش داد [4، 3]. در حال حاضر، از کاتالیست‌های اکسید بسیار پیشرفته و پربازده مبتنی بر Pt و Ir/Ru به ترتیب در واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن استفاده می‌شود. با این حال، کمیابی و هزینه بالای این نوع کاتالیست های مبتنی بر فلزات نجیب باعث شده است که توسعه و بکارگیری مقیاس بندی شده آن‌ها به شدت محدود شود [۵]. بر همین اساس، این قضیه از اهمیت زیادی در اکتشاف الکتروکاتالیست‌های کم‌هزینه با بازدهی مطلوب واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن برخوردار است.

Abstract

Developing high-efficiency, low-cost electrocatalysts for water splitting is important but challenging. Two-dimensional nanosheet manganese dioxide (MnO2) arrays are promising candidates for the design and development of advanced catalysts because of their large surface area. Here, a feasible solution to improve the catalytic activity of MnO2 materials via decorating the active sites on the surface is proposed. With the help of plasma engineering, we successfully enabled surface activity of the MnO2 nanosheets by decorating P or Fe species together with rich vacancies on the surface. The decorated P (P-MnO2) or Fe (Fe-MnO2) species were highly beneficial for the absorption of protons and OH− respectively, and rich oxygen vacancies induced the formation of stable Mn3+, which contributed to electron and charge transfer. Thus, increased electrochemically active specific areas, accelerated charge transfer, and a proper surface electronic structure could be achieved. On the basis of this activation strategy, the fabricated P-MnO2 and Fe-MnO2 showed excellent catalytic performance for the hydrogen evolution and oxygen evolution reactions. To our knowledge, the performance of P-MnO2 and Fe-MnO2 outperformed most MnO2-based electrocatalysts in the field of electrocatalytic water splitting. Surface activation of two-dimensional MnO2 materials by decorating active species via plasma treatment can provide a feasible route for modulating the performance of earth-abundant electrocatalysts for practical applications.

1- Introduction

Electrocatalytic water splitting has been considered as a promising method to ease the energy crisis [1,2]. Hydrogen is regarded as a green and sustainable alternative to fossil fuels. Among the many hydrogen production technologies, water splitting is an effective way to produce high-purity hydrogen, and it consists of the hydrogen evolution (HER) and the oxygen evolution reactions (OER). To increase the production efficiency and save energy, effective electrocatalysts are needed to accelerate the reaction kinetics of HER and OER and reduce the overpotential [3,4]. Currently, state-of-art high-efficiency Pt and Ir/Ru-based oxides catalysts are used for HER and OER, respectively. However, the scarcity and cost of these noble metal-based catalysts greatly limit their scaled development and application [5]. Consequently, it is of great significance to explore low-cost electrocatalysts with satisfactory HER and OER efficiencies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting

یک پروب سنجش نور صوتی با استفاده از خط تاخیر آکوستیکی فیبر نوری

A photoacoustic sensing probe using optical fiber acoustic delay line

چکیده

1- مقدمه

2- روال تجربی

2-1 طراحی و ساخت پروب

2-2 ارسال فراصوت فیبر تاخیر آکوستیکی

2-3 تایید تفکیک سیگنال تداخلی

2-4 مشخصات رنگ

2-5 شناسایی خوب گاو در سینه مرغ

3- نتایج و بحث

3-1 انتقال فراصوت فیبر تاخیر آکوستیکی

3-2 تایید تفکیک سیگنال تداخلی

4- نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله طراحی جدید پروب سنجش فوتو آکوستیک شامل دو فیبر نوری را گزارش می دهیم. یک فیبر نوری برای تحویل پالس های نوری تحریک مورد استفاده قرار می گیرد. فیبر دیگر به عنوان یک خط تاخیر آکوستیکی برای تقویت سیگنال PA تقویت شده از هدف به فرستنده خارجی فراصوت عمل می کند. با فازودن تاخیر زمانی مناسب، سیگنال اصلی PA به آسانی از سیگنال های تداخلی تفکیک می شود. برای نمایش این طرح جدید، یک پروب نمونه اولیه اولی طراحی، ساخت و تست شده است. عملکرد سنجش PAC با غلظت های مختلف ترکیب رنگ های مشکی قرمز مشخص شده است. نتایج حاصل از تست نشان می دهد که پروب سنجش PA می تواند حساسیت خوبی را فراهم کند و خطی بودن زیادی را بر بستر طیف گسترده ای از غلظت ها حفظ کند. شناسایی خون گاو که در بافت سینه مرغ گنجانده شده است، برای نمایش سودمندی بالقوه آن در کاربردهای طبیعی به کار گرفته شده است.

4- نتیجه گیری

در این کار پروب جدید سنجش PA همراه با تحویل نور و تشخیص فراصوت در یک بسته فشرده نشان داده شده است. متفاوت از روش های متداول، استفاده از فیبر نوری به عنوان یک خط تاخیر آکوستیکی دو مساله چالش برانگیز در طراحی پروب سنجش PA را مورد بررسی قرار می دهد. اول، با وجود ناخیر زمانی مناسب، سیگنال های PA با تاخیر وارد ترنسدیوسر گیرنده می شوند و با سیگنال های تداخلی بسیار قدرتمندتر ترکیب نمی شود. این کار اجازه می دهد تا اندازه گیری های PA بر روی هدف نزدیک با پروب یا حتی در اتصال با پروب انجام شود. دوم، ترنسدیوسر فراصوت گیرنده می تواند در خارج از بدنه پروب قرار گیرد. به عنوان یک نتیجه، قطر بدنه پروب به منظور به حداقل رساندن تهاجمی بودن آن برای استفاده در موجود زنده، به طور قابل توجهی کاهش یابد. ما در آینده قصد داریم تا ساخت و مونتاژ پروب جدید سنجش PA را بهینه کنیم و درباره کاربردهای آن در موجود زنده تحقیق کنیم.

Abstract

In this paper, we report a new photoacoustic sensing probe design consisting of two optical fibers. One optical fiber is used for delivering the excitation light pulses. The other one serves as an acoustic delay line to relay the generated PA signal from the target to an outside ultrasound transducer. With the addition of suitable time delay, the original PA signal can be easily separated from the interference signals. To demonstrate this new design, a prototype probe was designed, fabricated and tested. The PA sensing performance was characterized with different concentration of black and red dye solutions. The testing results show that the PA sensing probe can provide good sensitivity and maintain high linearity over a wide range of concentrations. The detection of bovine blood embedded into chicken breast tissue was also conducted to demonstrate its potential usefulness for in-vivo applications.

4- Conclusion

In this work, we have demonstrated a new PA sensing probe with light delivery and ultrasound detection in a compact package. Different from conventional approaches, the use of optical fiber as acoustic delay line addresses two challenging issues in PA sensing probe design. First, with a suitable time delay, the PA signals will arrive later at the receiving transducer and not mixing with the much stronger interference signals. This allows PA measurements to be performed on targets close to or even contacted with the probe. Second, the receiving ultrasound transducer can be located outside the probe shank. As a result, the diameter of the probe shank can be significantly reduced to minimize its invasiveness for in-vivo use. In the future, we plan to optimize the fabrication and assembly of the new PA sensing probe and investigate its in-vivo applications.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک پروب سنجش نور صوتی با استفاده از خط تاخیر آکوستیکی فیبر نوری

A photoacoustic sensing probe using optical fiber acoustic delay line

یک روش اندازه گیری تغییر شکل سه بعدی جدید در میکروسکوپ نوری برای آزمایش بالج میکرومقیاس

A novel 3D deformation measurement method under optical microscope for micro-scale bulge-test

چکیده

1. مقدمه

2. پیش زمینه نظری

2.1 اصول اساسی

2.2 آنالیز دقت

3. توصیف روش

3.1 روش سنجش سه بعدی برای آزمون بالج

3.2 دستگاه

3.3 آماده سازی نمونه

3.4 آزمایش آزمون بالج

4. نتایج و بحث

5. نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله، روش سنجش تغییرشکل سه بعدی میکرومقیاس در ترکیب با میکروسکوپ نوری پیشنهاد می‌شود. این روش مبتنی بر گریتینگ (توری) و الگوریتم تغییر فاز است. میدان تغییرشکل سه بعدی نمونه را می‌توان از فازهای الگوهای گریتینگ با ثبت تصاویر گریتینگِ قبل و بعد از تغییرشکل از دو زاویه متقارن و محاسبه فازهای الگوهای گریتینگ، استخراج کرد. روش پیشنهادی در آزمون بالج با مقیاس میکرو به کار رفت. دستگاه آزمون بالج با اتصال حرارتی/مکانیکی میکرومقیاس همراه با میکروسکوپ با عمق زیاد استفاده شد. با استفاده از گریتینگ های ساخته شده در فیلم، مورفولوژی تغییرشکل یافته فیلم بالج شده با اطمینان اندازه-گیری شد. نتایج آزمایشی نشان می‌دهند که روش پیشنهادی و دستگاه آزمون بالج به کار رفته را می‌توان با موفقیت برای مشخص کردن ویژگی های حرارتی/مکانیکی فیلم ها میکرومقیاس استفاده کرد. 

1- مقدمه 

با افزایش کاربرد فیلم های نازک در بیشتر بخشها، مشخص کردن ویژگی مکانیکی فیلم های نازک ضروری است. روش های کاربردی عادی، مانند روش انحنای ویفر مبتنی بر فرمول استونی و روش نانو فروروی، برای مشخص کردن ویژگی های مکانیکی فیلم های نازک به کار رفته اند. اگرچه اجرای روش انحنای ویفر ساده است و برای سنجش تنش باقیمانده فیلم ها به کار می‌رود، ولی استخراج سایر ویژگی های فیلم سخت است. آزمون نانو فروروی را می‌توان برای مشخص کردن ویژگی های الاستیک-پلاستیک فیلم به کار برد، ولی اثرات زیرلایه ها را نمی‌توان حذف کرد. بنابراین این روشها، محدودیت هایی برای مشخص کردن ویژگی های مکانیکی فیلم های نازک دارند. 

برای مشخص کردن ویژگی های مکانیکی فیلم های خودایستا، آزمون کشش میکروسکوپی و آزمون بالج ایجاد شدند. آزمون کشش میکروسکوپی می‌تواند ویژگی های درونی فیلم ها را به صورت مستقیم و رفتارهای ساختاری را با افزایش بار کاربردی، اندازه گیری کند. 

5- نتیجه گیری 

روش سنجش تغییرشکل سه بعدی میکرومقیاس مبتنی بر گریتینگ ها و میکروسکوپ نوری پیشنهاد شد و در آزمون بالج به کار رفت تا ویژگی های مکانیکی فیلم های نازک مشخص شود. دستگاه آزمون بالج میکرومقیاس به کار رفت. محیط اتصال حرارتی/مکانیکی در این دستگاه آزمون بالج استفاده شد. 

منبع خطا و دقت سنجش روش پیشنهادی، آنالیز و برآورد می‌شود. دقت جابه جایی خارج از صفحه برای آزمایش انجام شده در این مقاله با روش پیشنهادی، μm0.18 است. نتیجه گیری شد که دقت این روش وابسته به فرکانس گریتینگ است. این یعنی دقت سنجش با افزایش فرکانس گریتینگ در میدان تغییرشکل یکسان، افزایش می‌یابد. 

با روش سنجش تغییرشکل سه بعدی پیشنهادی، انحراف بالج غشا به دست آمد. در ترکیب با نظریه آزمون بالج، ویژگی مکانیکی فیلم ارزیابی شد. فیلم های پلی ایمید در دمای اتاق (25 درجه سانتیگراد) و 150 درجه سانتیگراد آزمایش شد. نتایج آزمایشی نشان داد که ضرایب الاستیک فیلم های پلی ایمید در 150 درجه سانتیگراد در مقایسه با دمای اتاق، 27 درصد کاهش یافت. 

نتایج آزمایشی نشان داد که روش پیشنهادی برای سنجش انحراف بالج میکرومقیاس مناسب است. توصیه می‌شود که این روش در سنجش تغییرشکل سه بعدی میکرومقیاس در سایر زمینه ها نیز امیدوارکننده باشد. 

Abstract

A micro-scale 3D deformation measurement method combined with optical microscope is proposed in this paper. The method is based on gratings and phase shifting algorithm. By recording the grating images before and after deformation from two symmetrical angles and calculating the phases of the grating patterns, the 3D deformation field of the specimen can be extracted from the phases of the grating patterns. The proposed method was applied to the micro-scale bulge test. A micro-scale thermal/mechanical coupling bulge-test apparatus matched with the super-depth microscope was exploited. With the gratings fabricated onto the film, the deformed morphology of the bulged film was measured reliably. The experimental results show that the proposed method and the exploited bulge-test apparatus can be used to characterize the thermal/mechanical properties of the films at micro-scale successfully.

1- Introduction

With increasing applications of thin films in many areas [1–4], the mechanical property characterization of thin films is crucial. Conventional applied methods, such as the wafer curvature method based on the Stoney’s formula and the nano-indentation method [5,6], have been applied to characterize the mechanical properties of the thin films. Although the wafer curvature method is easy to implement and applied to measure the residual stress of the films, it’s hard to extract other properties of the films. The nano-indentation test can be used to characterize the elastic-plastic properties of the film, but influences of substrates can’t be eliminated. So the above mentioned methods have limitations for the mechanical properties characterization of thin films.

To characterize the mechanical properties of free-standing films, micro-tensile test and bulge-test were developed. The micro-tensile test can measure the intrinsic properties of the films directly and constitutive behaviors with the increasing load applied [7].

5-Conclusions

A micro-scale 3D deformation measurement method based on gratings and the optical microscope is proposed and applied to the bulge-test to characterize the mechanical properties of the thin films. A microscale bulge-test apparatus was exploited. Thermal/mechanical coupling circumstance was incorporated in this bulge-test apparatus.

The error source and measurement accuracy of the proposed method is analyzed and estimated. The out-of-plane displacement accuracy is about 0.18 μm for the experiment conducted in this paper by the proposed method. It has been concluded that the accuracy of this method primarily depends on the grating frequency. It means the measurement accuracy increases with the increase of the grating frequency at the same deformation field.

With the proposed 3D deformation measurement method, the membrane bulge deflection was obtained. Combined with the bulge-test theory, the mechanical property of the film was evaluated. The polyimide films were tested at room temperature (25 °C) and 150 °C respectively.

The experimental results indicate that the elastic modulus of the polyimide films was reduced 27% at 150 °C compared with that at room temperature. The experimental results indicate that the proposed method is feasible for the bulge deflection measurement at micro-scale. It is also suggested that the method is promising in micro-scale 3D deformation measurement in other fields.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک روش اندازه گیری تغییر شکل سه بعدی جدید در میکروسکوپ نوری برای آزمایش بالج میکرومقیاس

A novel 3D deformation measurement method under optical microscope for micro-scale bulge-test

تشخیص خطای سنسور در نیروگاه هسته ای با استفاده از روش های آماری

Sensor fault detection in Nuclear Power Plant using statistical methods

چکیده

1. مقدمه

2. شرح مختصری در مورد راکتور آزمایشی زاینده سریع (FBRT)

3. روش پیشنهادی

3.1. بازسازی داده‌ها با استفاده از روش تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA)

3.2. روش تجزیه مقدارهای منفرد سنتی برای بازسازی داده‌ها

3.3. روش SVD پیشرفته برای بازسازی داده‌ها

3.4. آزمون نسبت درست‌نمایی تعمیم‌یافته

۴. نتایج و بحث

5. نتیجه‌گیری

چکیده

در مقاله پیش‌رو، یکی از تکنیک‌های تشخیص خطا در سنسور و مجزاسازی آن بر اساس روش‌های آماری پیشنهاد داده می‌شود. در این تکنیک، یک روش بازسازی دیتای پیشرفته پیشنهاد شده که مبتنی بر تجزیه مقادیر منفرد  (SVD) است. در روش بازسازی SVD سنتی، داده‌های خطا می‌تواند روی داده‌های بدون خطا تاثیر بگذارد. اما روش بازسازی SVD پیشرفته (ESVD ) روشی قابل اطمینان برای تصمیم‌گیری در مورد داده‌های خطا مشابه با داده‌های طبیعی است. در این مقاله، یک آزمون فرضیه‌آزمایی موسوم به آزمون نسبت درستنمایی تعمیم‌یافته  (GLRT) برای تشخیص خطا در فضای‌مازاد  مورد استفاده واقع شده است. کارایی روش پیشنهادی، با استفاده از داده‌های حقیقی یک راکتور هسته‌ای آزمایشی از نوع زاینده سریع  (FBTR) به اثبات رسیده است.

1. مقدمه

پایش پیوسته عملکرد سنسور مزایای بسیاری دارد مثل افزایش اطمینان‌پذیری، افزایش ایمنی، کاهش آزمایشات غیرضروری کالیبراسیون (واسنجی) دوره‌ای. برای پایش و کنترل یک سیستم تولید پیچیده، تعداد زیادی سنسور استفاده می‌شود تا اطلاعات دوره‌ای و فضایی مورد نیاز تامین شود. هرچند، با وجود مزایای استفاده از سنسورهای توزیعی، خطراتی نیز وجود دارد زیرا در صورتی که سیگنال‌های ارسالی از سنسورها کالیبره نباشد، می‌تواند عواقب خطرناکی درپی‌داشته باشد. یک سنسور معیوب (خطادار) اطلاعات نادرستی فراهم می‌نماید که می‌تواند بر پایش سیستم و تصمیم‌گیری‌های مربوطه تاثیرگذار باشد. بنابرین، پایش پیوسته عملکرد سنسور یعنی خطا‌یابی و محل‌یابی خطا موضوعات مهمی هستند که در تحقیق پیش رو به آن پرداخته شده است.

5. نتیجه‌گیری

پایش آنلاین وضعیت فیزیکی سنسور می‌تواند از بسیاری از مشکلات مرتبط با کالیبراسیون دستی سنسورها پیش‌گیری نماید. برای تشخیص خطای سنسور در نیروگاه‌های هسته‌ای، می‌توان از مدل مبتنی بر تجزیه مقدارهای منفرد (SVD) استفاده نمود. این مقاله یک روش پیشرفته بازسازی دیتا مبتنی بر تجزیه مقدارهای منفرد را پیشنهاد می‌نماید که موسوم به ESVD است و بر روش تجزیه مقدارهای منفرد معمولی (SVD) ارجحیت دارد. این روش، یک روش فاکتورگیری جبر خطی ساده است. روش تجزیه مقدارهای منفرد پیشرفته (ESVD) برای تولید ماتریس مازاد استفاده می‌شود. این کار از طریق انتخاب تعداد اندکی از بردارهای منفرد متناظر با بزرگترین مقادیر منفرد انجام می‌شود. بدین وسیله ماتریس بازسازی با داده‌های نرمال انطباق داده می‌شود. در فضای مازاد از آزمون نسبت درست‌نمايي تعميم‌يافته (GLRT) برای تشخیص خطا در سنسور استفاده می‌شود. اگر تابع تصمیم‌گیری GLRT از مقدار آستانه عبور کند آن‌گاه خطا شناسایی می‌شود. 

Abstract

In this paper, a sensor fault detection and isolation technique is proposed using statistical methods. An enhanced reconstruction method is proposed using Singular Value Decomposition (SVD). In the traditional SVD reconstruction method, the faulty data may affect other fault free data. The enhanced SVD (ESVD) reconstruction method is a robust method to map as a normal data. The statistical hypothesis test, namely Generalized Likelihood Ratio Test (GLRT) is applied to detect the fault in the residual space. The proposed method performance is verified by the real data of Fast Breeder Test Reactor (FBTR).

1. Introduction

Continuous sensor health condition monitoring provides a variety of benefits such as improved reliability, improved safety, reduced unnecessary periodical sensor calibration testing. For monitoring and controlling application of a complex production system, a large number of distributed sensors are used to provide chronological and spatial information. However, along with the benefit of using distributed sensors, there are some risks because of the severe consequences may arise, if the signals provided by sensors are out of calibration. A faulty sensor can provide an inappropriate information that can affect the system supervision and decisions making. Therefore, continuous monitoring of the performance of the sensor, i.e., sensor fault detection and localization are important issues in current research work.

5. Conclusions

Online monitoring of the sensor physical condition can avoid many problems associated with manual calibration of the sensors. The SVD based model is developed for detection the sensor fault in Nuclear Power Plants. This paper addresses an enhanced SVD (ESVD) reconstruction method, which is superior to SVD reconstruction. It is a simple linear algebraic factorization method. The ESVD is used to generate the residual matrix by selecting few singular vectors corresponding to largest singular values. The reconstruction matrix is mapped to the normal data. The GLRT is employed in residual space to detect the faulty sensor. If the GLRT decision function crosses the threshold value, then the fault is detected. The ESVD-GLRT based fault detection method is better than PCA-GLRT and SVD-GLRT

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تشخیص خطای سنسور در نیروگاه هسته ای با استفاده از روش های آماری

Sensor fault detection in Nuclear Power Plant using statistical methods

گذردهی دی الکتریک عظیم با اتلاف کم در سرامیک SnO2 روتیل کو دوپ شده با (Al+Nb) در دمای اتاق

Colossal dielectric permittivity in (Al + Nb) co-doped rutile SnO2 ceramics with low loss at room temperature

اکتشاف مواد دارای گذردهی عظیم دی الکتریک (CP) همراه با اتلاف کم دی الکتریک در طیف گسترده ای از فرکانس ها / دماها، همچنان علاقه قابل توجهی را جلب می کند. ما در این مقاله، سرامیک های SnO2 روتیل کو دوپ شده با (Al+Nb) همراه با اتلاف کم دی الکتریک در دمای اتاق را گزارش می کنیم. سرامیک های Al0.02Nb0.05Sn0.93O2 و Al0.03Nb0.05Sn0.92O2 گذردهی های دی الکتریک نسبتا بالا (بالای 103) و اتلاف-های دی الکتریک کم (0.015<tanδ<0.1) را در طیف گسترده ای از فرکانس ها و دماها از 140 تا 400 درجه کلوین نشان می دهند. دوپ کردن آلومینیوم می تواند با افزایش مقاومت های دانه و مرز دانه، رفتار دی الکتریک را تعدیل کند. تفاوت های موجود در مقاومت و انرژی فعال سازی رسانا در دانه ها و مرز دانه ها نشان می دهد که می توان CP را در سرامیک های SnO2 کو دوپ شده به اثر خازنی لایه ی مانع داخلی نسبت داد.

ترکیبات دارای گذردهی عظیم دی الکتریک (CP˃103) به علت کاربردهایشان در ذخیره سازی چگالی با انرژی بالا و میکروالکترونیک ها، در نتیجه تقاضای فزآینده کاربردهای میکروالکترونیک، توجه بسیاری را جلب کرده اند. مواد CP فروالکتریک، از قبیل BaTiO3، Bi0.5Na0.5TiO3، (K,Na)NbO3 و (1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3]O3-x[PbTiO3] (PMN-PT) به طور گسترده ای مطالعه شده اند؛ با این حال، CP تنها در یک محدوده ی دمایی کوچک در اطراف دمای کوری حاصل می شود، که این امر کاربرد آنها را محدود می کند. CP در طیف گسترده-ای از دماها در مواد غیر فروالکتریک مرسوم، از قبیل CaCu3Ti4O12 (CCTO)، NiO دوپ شده، La2xSrxNiO4 و ZnO گزارش شده است؛ با این حال، اتلاف دی الکتریک در این مواد بسیار بالاست (˃0.1) که مورد استفاده قرار گیرند. اگرچه CCTO دوپ شده و Y2/3Cu3Ti4O12 دوپ شده، CP دارای اتلاف کم دی الکتریک را نشان می دهند، اتلاف کم دی الکتریک را تنها می توان در طیف محدودی از فرکانس بدست آورد. اخیرا، هو پی برد که سرامیک های روتیل (TiO2) کو دوپ شده با In-Nb، CP دارای اتلاف کم دی الکتریک (⁓0.05) را در طیف گسترده ای از دماها / فرکانس ها نشان می دهد؛ اما اتلاف کم دی الکتریک به شدت به شرایط سنتز بستگی دارد. بنابراین، مواد CP جدید دارای اتلاف کم دی الکتریک در طیف گسترده ای از دماها و فرکانس ها هنوز مورد بررسی قرار می گیرند.

به طور خلاصه، CP و اتلاف کم در سرامیک های SnO2 روتیل کو دوپ شده با Al+Nb را در طیف گسترده ای از فرکانس ها و دماها گزارش کردیم. سرامیک های SnO2 کو دوپ شده با Al+Nb اتلاف دی الکتریک کم تری نسبت به مواد CP غیر فروالکتریک مرسوم، همراه با یک عدم وابستگی عالی فرکانس / دما را نشان دادند. تفاوت-های زیاد موجود در مقاومت و انرژی فعال سازی رسانا بین دانه و مرز دانه نشان می دهد که اثر IBLC مسئول CP است. دوپ کردن آلومینیوم می تواند رفتار دی الکتریک را با افزایش مقاومت های دانه و مرز دانه تعدیل کند. افزایش مقاومت مرز دانه می تواند به طور موثری اتلاف دی الکتریک را کاهش دهد؛ در حالی که، افزایش مقاومت دانه، زمان آرامش τ را افزایش خواهد داد؛ که منجر به اتلاف بیشتر دی الکتریک هنگامی که سطح دوپ کردن آلومینیوم بیش از 0.04 باشد، می شود.

The exploration of colossal dielectric permittivity (CP) materials with low dielectric loss in a wide range of frequencies/temperatures continues to attract considerable interest. In this paper, we report CP in (Al þ Nb) co-doped rutile SnO2 ceramics with a low dielectric loss at room temperature. Al0.02Nb0.05Sn0.93O2 and Al0.03Nb0.05Sn0.92O2 ceramics exhibit high relative dielectric permittivities (above 103 ) and low dielectric losses (0.015 < tan d < 0.1) in a wide range of frequencies and at temperatures from 140 to 400 K. Al doping can effectively modulate the dielectric behavior by increasing the grain and grain boundary resistances. The large differences in the resistance and conductive activation energy of the grains and grain boundaries suggest that the CP in co-doped SnO2 ceramics can be attributed to the internal barrier layer capacitor effect.

The compounds with a colossal dielectric permittivity (CP > 103 ) have attracted a lot of attention because of their applications in high-energy density storage and microelectronics as a result of the continually increasing demands of microelectronics applications.1–4 Ferroelectric CP materials, such as BaTiO3, 5,6 Bi0.5Na0.5TiO3, 7 (K,Na)NbO3, 8 and (1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x[PbTiO3] (PMN-PT),9,10 have been widely studied; however, the CP can only be achieved in a small temperature range around the Curie temperature, which limits their application. CP has been reported across a wide range of temperatures in the traditional nonferroelectric materials, such as CaCu3Ti4O12 (CCTO),2,11 doped NiO,12 La2xSrxNiO4, 13,14 and ZnO;15,16 however, the dielectric loss in these materials is too high (>0.1) to be applied. Although doped CCTO17 and doped Y2/3Cu3Ti4O12 (Ref. 18) show CP with low dielectric loss, the low dielectric loss can only be achieved in a narrow frequency range. Recently, Hu et al. found that In þ Nb co-doped rutile TiO2 ceramics exhibit CP with low dielectric loss (0.05) over a very broad range of temperatures/frequencies,19 but the low dielectric loss strongly depends on the synthesis conditions.20–23 Therefore, new CP materials with low dielectric loss over a wide range of temperatures and frequencies are still being investigated.

In summary, we have reported CP and low loss in Al þ Nb co-doped rutile SnO2 ceramics across a broad range of frequencies and temperatures. Al þ Nb co-doped SnO2 ceramics exhibit lower dielectric loss than traditional nonferroelectric CP materials, with an excellent independence of frequency/temperature. The large differences in the resistance and conductive activation energy between the grain and grain boundary suggest that the IBLC effect is responsible for the CP. Al doping can modulate the dielectric behavior by increasing grain and grain boundary resistances. The increase in grain boundary resistance can effectively reduce dielectric loss; meanwhile, the increasing grain resistance will increase the relaxation time s, resulting in a higher dielectric loss when the Al doping level exceeds 0.04.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

گذردهی دی الکتریک عظیم با اتلاف کم در سرامیک SnO2 روتیل کو دوپ شده با (Al+Nb) در دمای اتاق

Colossal dielectric permittivity in (Al + Nb) co-doped rutile SnO2 ceramics with low loss at room temperature

بررسی سنتز و جریان شناسی فروسیال ها

Synthesis and rheology of ferrofluids: a review

مقدمه

سنتز فروسیالها

فاز مغناطیسی

مایع حامل

مواد افزودنی

پایداری فروسیالها

رئولوژی فروسیالها

خلاصه

منابع

تردیدی نیست که فروسیالها دارای اهمیت تکنولوژیکی بالقوه‌ای هستند. کاربردهای امیدوار کننده آن بصورت آب بندی دینامیکی، اتلاف گرما، میرایی، و دوپه کردن مواد تکنولوژیکی است. فروسیالها به عنوان مایعات مغناطیسی شناخته می‌شوند که سوسپانسیونهای کلوئیدی بسیار ریزی هستند، و شامل ذرات مغناطیسی تک حوزه‌ای در مایعات آبی و یا غیر آبی می‌باشند. در این مقاله بررسی، طبقه بندی کلی و ویژگیهای اصلی فروسیالها، توضیح سنتز آنها از نظر پایداری و رئولوژی ، و نحوه شناخت آن در بخشهای مختلف علم و تکنولوژی ارائه می‌شود. بنابراین، تغییرات ساختاری و ویژگیهای رئولوژیکی این سیالهای هوشمند تحت یک محرک خارجی در کنار یک سری از کاربردها ارائه می‌شوند.

خلاصه

فروسیالها مواد پیشرفته، پیچیده و چندبخشی هستند که با استفاده از راههای پیچیده‌ای ترکیب شده‌اند. بهبود در شناخت علوم فیزیک و شیمی و مواد به ایجاد و توسعه فروسیالهای جدید و ابزارهای مبتنی بر فن آوری هوشمند کمک می‌کند. تحقیقات در مورد کاربردها و سنتز فروسیالها همچنان در سالهای آینده ادامه خواهد داشت. بخصوص کاربردهای زیست پزشکی بسرعت در حال توسعه هستند و فروسیالهایی که برای هدفمندسازی دارو و یا تب شدید بکار می‌روند مطمئناً در سالهای آینده تحت تحقیقات جدی قرار می‌گیرند.

There is no doubt about the potential technological significance of ferrofluids. The promising applications have been identified as dynamic sealing, heat dissipation, damping, and doping of technological materials. Ferrofluids are known as magnetic liquids that are colloidal suspensions of ultrafine, single domain magnetic particles in either aqueous or non-aqueous liquids. In this review article a general classification and the main properties of ferrofluids, description of their synthesis in terms of stability and rheology, and how it is understood in various parts of the science and technology are given. Then the structural changes and rheological properties of these smart fluids under an external stimulus together with a series of applications are presented.

Summary

Ferrofluids represent advanced, complex and multi-component materials synthesized using sophisticated pathways. Improvements in understanding of physics and chemistry and materials science of these materials will help to develop new ferrofluids and devices based on smart technology. Researches on the applications and synthesis of ferrofluids will continue to be explored in the coming years. Especially biomedical application has been progressing rapidly. Ferrofluids for drug targeting or hypothermia will certainly be subject of intense research in the next years.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی سنتز و جریان شناسی فروسیال ها

Synthesis and rheology of ferrofluids: a review

اثر انرژی پالس لیزر و طول موج بر ساختار، مورفولوژی و خواص نوری نانوذرات ZnO

Effect of laser pulse energy and wavelength on the structure, morphology and optical properties of ZnO nanoparticles

چکیده

مقدمه

جزییات آزمایشی

نتایج و مباحث

نرخ فرسایش

مطالعه های XRD بر روی نانوذرات ZnO

سایز های نانوذرات

شکل شناسی نانوذرات

طیف جذب UV از ZnO

جمع بندی

چکیده

در این کار، تاثیرات انرژی پالس لیزر و طول موج لیزر بر روی تولید نانوذرات ZnO که با استفاده از لیزر پالسی فرسایشی از صفحه های فلزی Zn ، در آب غیر یونیزه شده ایجاد شده است، مورد بررسی قرار گرفته است. اشعه ی این لیزر از نوع سوییچ Q Nd:YAG با طول موج 1064 و 532 nm با عرض پالس و تاثیرات مختلف، برای ایجاد تشعشع بر روی بافت های موجود در آب مورد استفاده قرار گرفته است. نانوذرات ZnO شکل شش وجهی دارد. سایز توزیع این ذرات ZnO ، با افزایش انرژی پالس، کاهش پیدا میکند. نرخ تولید این ذرات ، با افزایش انرژی پالس لیزری بیشتر شده و با افزایش انرژی فوتون لیزر، کاهش پیدا میکند. نانوذرات ZnO با شکل های مختلف شکل میگیرند که این شکل ها مبتنی بر انرژی پالس آن ها و طول موج لیزر آن ها میباشد. انرژی باند خالی برای ZnO تولید شده با استفاده از طول موج لیزر پالس 1064 nm ، به مقدار 3.59-3.89 eV محاسبه شده است.

4- جمع بندی

نانوذرات ZnO با استفاده از فرسایش لیزر پالس در آب دیونیزه شده بدون استفاده از هر لایه ی سطحی، ایجاد شده است. در این کار، تاثیرات انرژی پالس لیزر و طول موج لیزر بر روی ساختار این ذرات نانو، ریخت شناسی، ویژگی های نوری از نانوذرات ZnO مورد بررسی قرار گرفته است. داده های XRD نشان داده است که این نانوذرات شکل شش وجهی ورتزیت دارند. توزیع سایز نانوذرات ZnO با افزایش انرژی پالس لیزر کاهش پیدا میکند که این موضوع میتواند به دلیل کاهش تجمع ذرات باشد. دو فرم از این شکل های شبیه صفحه و ساختار های کروی نیز به دلیل تنوع و تغییر در انرژی پالس لیزر و طول موج، مشاهده شد. تغییر آبی در لبه ی جذب نشان دهنده ی ویژگی های محدودیت کوانتوم در نانوذرات میباشد.

Abstract

In this work, the effects of the laser pulse energy and laser wavelength on the production of ZnO nanoparticles prepared by pulsed laser ablation of Zn metal plate in deionized water are investigated. The beam of a Q-switched Nd:YAG laser of 1064 and 532 nm wavelengths at 6 ns pulse width and different fluences is employed to irradiate the solid target in water. The ZnO nanoparticles were found to be hexagonal. The size distribution of generated ZnO nanoparticles is decreased by increasing the laser pulse energy. The rate of ZnO nanoparticles production is increased with increasing the laser pulse energy and is decreased with increasing the laser photon energy. ZnO nanoparticles were formed with different shapes depending on the laser pulse energy and laser wavelength. The bandgap energy for ZnO nanoparticles generated with 1064 nm laser pulse wavelength is calculated to be 3.59–3.89 eV.

4- Conclusion

ZnO nanoparticles were synthesized by pulse laser ablation in deionized water without using any surfactant. In this work, the effects of laser pulse energy and laser wavelength on the nanostructure, morphology, optical properties of ZnO nanoparticles have been investigated. XRD data reveal that these nanoparticles possessed the hexagonal wurtzite structure. The size distribution of ZnO nanoparticles decreased with increasing the laser pulse energy that can be attributed to decreasing the aggregation of particles. Two forms of sheet-like and spherical nanostructures were observed due to variation of laser pulse energy and wavelength. The blue shift in the absorption edge indicates the quantum confinement property of nanoparticles.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر انرژی پالس لیزر و طول موج بر ساختار، مورفولوژی و خواص نوری نانوذرات ZnO

Effect of laser pulse energy and wavelength on the structure, morphology and optical properties of ZnO nanoparticles

سیستم های فوتونیکی یکپارچه مبتنی بر ابزارهای اندیس گرادیانی فعال شده با اپتیک تبدیلی

Integrated photonic systems based on transformation optics enabled gradient index devices

مقدمه

مواد و روش‌ها

نتایج و بحث

نتیجه‌گیری

انتظار می‌رود که ابزارهای مجتمع فوتونیکی بتوانند نقش روزافزونی در ارتباطات نوری، تصویربرداری، رایانش و شناسایی با هدف کاهش هزینه و وزن این سیستم‌ها ایفا نمایند. پیشرفت‌های بیشتر این فناوری به شدت به توانایی توسعه اجزای نوری پکیده و قابل اطمینان و تسهیل ادغام آنها در یک بستر معمول وابسته است. در اینجا با استفاده از روش نوظهور اپتیک تبدیلی نشان می‌دهیم که اجزای عملکرد متشکل از مواد اندیس گرادیانی صفحه‌ای را می‌توان طراحی و به اسانی در مدارهای فوتونیکی گنجاند. انعطاف‌پذیری بی‌نظیر فرایند طراحی ابزارهای اپتیکی تبدیلی امکان ایجاد تعدادی از ابزارهای جدید مانند کولیماتورهای (موازی‌سازهای) نوری، آداپتورهای موج‌بر و گذرگاه موج‌بر را میسر می‌سازد که کاربردهای گسترده‌ای در تراشه‌های مجتمع نوری داشته و با فناوری ساخت کنونی سازگاری دارند. برای نمایش عملکرد بی‌نظیر نوری و مجتمع‌سازی موثر این ابزارها با سایر اجزای موردنظر در یک سیستم فوتونیکی روی تراشه‌ای، شبیه‌سازی عددی موج کامل را با استفاده از روش تفاضل محدود دامنه زمان به اجرا درخواهیم آورد. این قطعات تنها به مواد دی‌الکتریک متغیر مکانی فاقد ویژگی‌های مغناطیسی نیاز دارند که اتلاف اندک و عملیات پهن‌باند در یک محیط فوتونیک مجتمع را تسهیل می‌سازند.

مقدمه

اپتیک تبدیلی (TO)، روشی سیستماتیک برای دستکاری انتشار نور از طریق استفاده از نگاشت‌ها و توزیع‌های فضایی مواد ساختاری است.1، 2 TO براساس ویژگی عدم تغییر معادلات ماکسول تحت تبدیلات مختصات، ابزار طراحی جدید قدرتمندی در کنترل مسیر نور و ساخت ابزارهای جدیدی همچون پوشش‌های نامرئی3، متمرکزکننده‌های میدان4 و جذب‌کننده‌های ”حفره سیاه“ کامل5 را نشان می‌دهد. دسته مهمی از مختصات تبدیل تعبیه شده با ایجاد ناپیوستگی در امتداد مرزهای محیط تبدیلی ایجاد می‌شود. این ویژگی منحصر به فرد، توسعه برخی از ابزارهای TO عملی‌تر، اما جالب توجه شامل چنبره‌ها و شکافنده‌های باریکه بدون بازتاب7، چرخنده‌های قطبشی8 و لنزهای تخت مختلف9- 11 را تسهیل نموده است. 

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، چندین مولفه GRIN الهام گرفته از TO را با استفاده از شبیه‌سازی‌های FDTD تمام‌موج برای سیستم‌های فوتونیک مجتمع طراحی و ارائه نموده‌ایم. با استفاده از روش تبدیل QC الحاقی، ابزارهایی متشکل از مواد همسانگرد صرفاً دی‌الکتریک را ارائه نموده‌ایم. ثابت شده است که این اجزای TO در عین ارائه انعطاف‌پذیری عمده در فرایند طراحی، توانایی جفت‌سازی موثر نور بین اجزای فوتونیکی همچون منابع نوری و موج‌برها را میسر می‌سازد. این ابزارهای GRIN مبتنی بر TO با اتلاف اندک و محدوده عمل در گستره پهن‌باند دارای کاربردهای متعددی همچون ارتباطات نوری، رایانش و شناسایی است. روش طراحی ما و مثال‌های ارائه شده، توان روش TO برای بهره‌گیری از پتانسیل کامل اپتیک GRIN به منظور پیشبرد ابزارهای نوری عملی و سیستم‌های فوتونیک مجتمع را نشان می‌دهد.

Integrated photonics is expected to play an increasingly important role in optical communications, imaging, computing and sensing with the promise for significant reduction in the cost and weight of these systems. Future advancement of this technology is critically dependent on an ability to develop compact and reliable optical components and facilitate their integration on a common substrate. Here we reveal, with the utility of the emerging transformation optics technique, that functional components composed of planar gradient index materials can be designed and readily integrated into photonic circuits. The unprecedented design flexibility of transformation optics allows for the creation of a number of novel devices, such as a light source collimator, waveguide adapters and a waveguide crossing, which have broad applications in integrated photonic chips and are compatible with current fabrication technology. Using the finite-difference time-domain method, we perform full-wave numerical simulations to demonstrate their superior optical performance and efficient integration with other components in an on-chip photonic system. These components only require spatially-varying dielectric materials with no magnetic properties, facilitating low-loss, broadband operation in an integrated photonic environment.

INTRODUCTION

Transformation optics (TO) provides a systematic method to manipulate light propagation by exploiting spatial mappings and distributions of constituent materials.1,2 Based on the property that Maxwell’s equations are invariant under coordinate transformations, TO represents a powerful new design tool in controlling the trajectory of light and creating novel devices, such as invisibility cloaks,3 field concentrators4 and perfect ‘black hole’ absorbers.5 The important class of embedded coordinate transformations6 stands out by allowing discontinuities along transformation media boundaries. This unique property has facilitated the development of some of the more practical, but nonetheless remarkable TO devices, including reflectionless beam bends and splitters,7 polarization rotators8 and various flat lenses.9–11

CONCLUSIONS

In summary, we have designed and demonstrated several TO-inspired GRIN components for integrated photonic systems using full-wave FDTD simulations. An embedded QC transformation approach is employed, yielding devices comprised of isotropic, dielectric-only materials. These TO components were shown to be able to achieve efficient light coupling between photonic elements, such as optical sources and waveguides, while exhibiting great design flexibility. Such TO-based GRIN devices, with low losses and broadband operation, have a wide range of applications including optical communications, computing and sensing. Our design approach and examples illustrate the power of the TO methodology to bring GRIN optics into their full potential for advancing practical optical devices and integrated photonic systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سیستم های فوتونیکی یکپارچه مبتنی بر ابزارهای اندیس گرادیانی فعال شده با اپتیک تبدیلی

Integrated photonic systems based on transformation optics enabled gradient index devices

آسایش گرمایی: یک مقاله مروری

Thermal comfort: A review paper

1- مقدمه

2- رویکردهای آسایش حرارتی

2-1: رویکرد منطقی یا تعادل حرارتی

2-2: رویکرد انطباقی

3- پایه فیزیلوژیکی آسایش

3-1: بدن انسان: دستگاه ترمودینامیکی

3-2: سیستم تنظیم حرارت دینامیکی انسان

4- مدل سازی ریاضیاتی تبادل گرما بین بدن انسان و محیط آن

4-1: ناحیه DuBois

4-2: اثرات حرارتی مشارکت در تبادل گرما

4-3: تبادل گرما بین بدن انسان و محیط آن

4-4: روش های محاسبه شاخص های آسایش حرارتی کل

5- آسایش حرارتی برای محیط های خواب

5-1: فرضیات و اصلاحات انطباقی برای محیط های خواب

5-2: شرایط برای آسایش حرارتی در محیط های خواب

5-3: معادله آسایش برای محیط های خواب

5-4: شاخص های PMV و PDD برای محیط های خواب

6- نتیجه گیری

چکیده

این مقاله یک مرور ادبیاتی از آسایش حرارتی را ارائه می دهد. هر دو رویکرد آسایش حرارتی منطقی و انطباقی ارائه شده اند. علاوه برآن بازبینی سیستم تنظیم حرارتی و همچنین مدل سازی ریاضیاتی تبادل گرما بین بدن انسان و محیط آن در شرایط بدنی افراد بیدار و خوابیده ارائه می شود.

1- مقدمه

آسایش حرارتی توسط Hensen به عنوان “حالتی که درآن هیچ گونه محرک انگیزه برای تصحیح محیط توسط رفتار وجودندارد” [1]، تعریف شده است. جامعه مهندسان حرارت، برودت و تهویه هوا (ASHRAE) آمریکا، آسایش حرارتی را به عنوان “شرایط ذهنی که درآن رضایت با محیط حرارتی بیان می شود” [2] تعریف کرده اند. همین طور، آسایش حرارتی از تفاوت های شخصی در حالت، فرهنگ و دیگر عوامل فردی، سازمانی و اجتماعی متاثر خواهدشد. براساس تعاریف بالا، آسایش نه وضعیت حال، بلکه حالت وشرایط ذهن می باشد. اگرچه تعریف آسایش حرارتی آن چه را که مقصود شرایط ذهن یا رضایت می باشد، در دسترس نگه می دارد؛ اما به طور صحیح تاکید می-کند که قضاوت درباره آسایش یک فرایند شناختی است که بسیاری از ورودی های متاثر از فاکتورهای فیزیکی، فیزیولوژیکی، روانشناسی و دیگر فاکتورها را دربر می گیرد.

6- نتیجه گیری

این مقاله یک مرور ادبی در آسایش حرارتی، از منظر دو رویکرد منطقی و انطباقی ارائه می کند. مشاهده شد که هر رویکرد پتانسیل ها و محدودیت های خاص خود را دارا می باشد. در افراد درگیر در فعالیت تقریبا غیرمتحرک و شرایط حالت پایدار، رویکرد منطقی به آسانی و منطقا پیش بینی های دقیقی را از احساس حرارتی ساکنان ایجاد می کند اما همواره یک پیش بینی کننده مناسب از احساس حرارت واقعی، به خصوص در مطالعه زمینه ای محیطی نیست. رویکرد انطباقی تحلیل دیگر فاکتورها به جز مواردی را که می توان در اتاقک ها پیش بینی کرد، امکان پذیر می سازد؛ زیرا افراد پاسخ هایی را برحسب عادت های روزمره خود ارائه می دهند، لباس های روزانه خود را می پوشند و بدون هیچ گونه محدودیت اضافی رفتار می کنند؛ بنابراین علاوه بر آزمایشات آزمایشگاهی مطالعات زمینه ای نیز موردنیاز می باشد. با این حال، هنگام تفسیر نتایج آزمایشات آسایش حرارتی احتیاط بسیار لازم می باشد. استانداردهای واقعی کمک می کنند اما نباید به عنوان مراجع مطلق درنظر گرفته شوند. در حقیقت، حالت ذهن فرد که رضایت را از محیط حرارتی بیان می کند، بسیار متنوع می باشد که به همین دلیل گروه های کوچک درنظر گرفته می شود.

Abstract

This paper presents a literature review of thermal comfort. Both rational and adaptive thermal comfort approaches are presented. An overview of the human body thermoregulatory system as well as the mathematical modelling of heat exchanged between human body and its environment in the situations of both awaked and sleeping people is presented.

1- Introduction

Thermal comfort has been defined by Hensen as ‘‘a state in which there are no driving impulses to correct the environment by the behaviour’’ [1]. The American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) defined it as ‘‘the condition of the mind in which satisfaction is expressed with the thermal environment’’ [2]. As such, it will be influenced by personal differences in mood, culture and other individual, organizational and social factors. Based on the above definitions, comfort is not a state condition, but rather a state of mind. The definition of thermal comfort leaves open as to what is meant by condition of mind or satisfaction, but it correctly emphasizes that the judgment of comfort is a cognitive process involving many inputs influenced by physical, physiological, psychological, and other factors [3].

6- Conclusion

This paper presents a literature reviews on thermal comfort, both rational and adaptive approaches are presented. In has been seen that each approach has its potentialities and limits. With people involved in near-sedentary activity and steadystate conditions, rational approach easily and reasonably produces accurate predictions of occupant thermal sensation, but it is not always a good predictor of actual thermal sensation, particularly in field study settings. Adaptive approach allows for analyses of other factors than those that can be simulated in chambers, as the subjects provide responses in their everyday habitats, wearing their everyday clothing and behaving without any additional restrictions; field studies are therefore to be encouraged in addition to laboratories experiments. However, one should be very careful when interpreting the results of thermal comfort campaigns. The actual standards help but should not be considered as absolute references. In fact, the individual state of mind that expresses satisfaction with the thermal environment is too diverse for that when small groups are considered.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آسایش گرمایی: یک مقاله مروری

Thermal comfort: A review paper