- 李振龙;吴涛;张最;徐猛猛;
在动力场中，如何消除观测数据受观测条件以及观测仪器误差对仿真物理模型的影响，以获得高精度、高质量的数据至关重要。三维变分作为连续型变分数据同化算法的主流，在融合同化来自动力场的模式和观测值时，其代价函数中构造的背景误差协方差矩阵和观测误差协方差矩阵不可逆，是造成无法使用梯度降低的方式求出其最优估计量问题的原因。对于动力场的数据同化方法，提出了两种改进的三维变分同化模型，不同于优化算法、变量变换、维度分解等其他数学求解方法，所提出的粒度化数据同化和改进三维变分代价函数方法解决了矩阵不可逆导致的算法无法计算的问题。在实证分析中，对于维度差异较高的实验数据和模型仿真数据，这两种方法都具有很好的算法鲁棒性，而且展现出较高的算法精度。
2023年06期 v.40 631-639页 [查看摘要][在线阅读][下载 5227K] - 田苗苗;刘俊利;
为研究禽流感病毒在农场、市场以及人之间的传播，建立了一个SIV-SIV-SIR传染病模型。利用微分方程基本定理证明了模型解的有界性，给出了模型的基本再生数，分析了模型的阈值动力学，并通过线性化方法和构造合适的Lyapunov函数，证明了平衡点的全局稳定性。通过对模型进行参数的敏感性分析，给出了控制禽流感传播的有效措施。
2023年06期 v.40 640-648页 [查看摘要][在线阅读][下载 244K] - 生玉秋;
利用李超代数理论和线性代数方法从矩阵视角研究基于二阶上三角矩阵李代数L及其自然模的李超代数G的结构。给出了L的自同构和导子的矩阵形式，并说明了李代数L上的局部自同构都是自同构，李代数L上的局部导子都是导子。利用李代数L上的结果刻画了李超代数G的自同构和超导子的矩阵形式，证明了李超代数G的局部自同构都是自同构，局部超导子都是超导子。
2023年06期 v.40 649-653页 [查看摘要][在线阅读][下载 156K] - 王佳月;于天秋;曹书豪;司娜;
本文主要研究了离散时间线性时变(Linear time-varying, LTV)系统中基于gap度量的鲁棒性优化问题，该问题涉及最大稳定性边缘的计算。借助套代数中算子的内外因子分解方法，推导出了最大稳定性边缘的公式，并证明了一致渐近时不变LTV系统最优控制器的存在性。
2023年06期 v.40 654-662页 [查看摘要][在线阅读][下载 314K] - 于海霞;霍丽华;王平;隋丽丽;
金属-有机骨架(Metal-organic frameworks, MOFs)或多孔配位聚合物(Porous coordination polymers, PCPs)代表的是一类新的由有序的网状结构组成的无机-有机杂化超分子材料。由于MOFs通常具有较高的表面积，可调控的孔径、尺寸、形貌以及多样的组成等特点，在过去二十几年里，以MOFs为基础的各种微纳米材料在各个领域都引起了广泛的关注。目前，以MOFs以及MOFs衍生物为基础的功能材料已被广泛应用于催化、气体的分离与储存、储能、药物传输等诸多研究领域，而在气体传感器领域的应用相对较少。本综述介绍了近几年以MOFs为基础的功能材料在电阻型气体传感器领域的应用进展，重点归纳了由MOFs作为自牺牲模板热解生成的5种金属氧化物(Metal oxides, MO_x)及其复合物在该领域的应用。同时，对电阻型气体传感器的基本构造以及金属氧化物基气敏材料的敏感机理做了简要阐述。
2023年06期 v.40 663-674页 [查看摘要][在线阅读][下载 724K] - 王赫;薛正刚;柏跃玲;徐甲强;
通过简单的溶剂热法制备了铝基金属有机骨架MOF-303材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、全自动比表面积和孔隙度分析仪对MOF-303材料的结构进行了表征。对以MOF-303材料构建的石英晶体微天平传感器进行湿度敏感性能测试，结果表明，基于MOF-303材料的传感器在较宽的湿度范围内(3.39%～97.9%RH)表现出优异的湿敏性能，尤其是在3.39%RH低湿度条件下具有高达3 200 Hz的响应值，在极低湿度环境检测方面显示出应用潜力。此外，还对MOF-303材料的湿度敏感机制进行了探究。
2023年06期 v.40 675-680页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K] - 吕明松;甄艳雪;高山;李亚男;
以废弃的烟嘴为模板，通过简单的锡盐浸渍和600℃空气煅烧成功合成了由均匀的纳米粒子交联形成且具有沟槽结构的多孔SnO_2纤维(Sn_(CB)-600)。这种独特的结构特征有利于暴露更多的活性位点，促进目标气体在敏感层的快速扩散和表面化学反应，进而有效提高其传感能力。在近室温(50℃)下，Sn_(CB)-600传感器对10 ppm NO_2气体的响应值高达3 410,明显好于迄今报道的绝大多数SnO_2基气体传感器，且具有快的恢复特性(68 s),低的实际检测限(300 ppb),好的稳定性、重现性和抗湿性。因此，Sn_(CB)-600传感器具有低能耗下监测有害NO_2气体的应用潜力，这种简单和可控的合成方法也为废弃烟嘴的高值化利用提供了新思路。
2023年06期 v.40 681-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K] - 范晓莹;李锦云;郭明;张心宇;
为探究温敏印迹光子晶体凝胶传感器对链霉素的识别响应性能，利用分子印迹技术加工修饰光子晶体，使其具有光电效应和特异性识别吸附性能，并将其应用于链霉素的检测。制备单分散聚苯乙烯(Polystyrene, PS)微球及PS蛋白石模板，将蛋白石模板负载于羟基修饰的载玻片上并填充含有链霉素的前驱液进行分子印迹，移除结构模版及印迹分子，得到对链霉素具有特异性识别功能的分子印迹光子晶体凝胶(Molecularly imprinted photonic crystal gel, MIPH)传感芯片。通过扫描电子显微镜和热重分析仪对材料进行表征，并开展了特异性识别性能、重复使用性能、吸附性能和光谱实验。结果表明，印记分子成功蚀刻到芯片上，传感器对链霉素具有较好的特异性。经过5次吸附-洗脱循环，传感器仍然对链霉素具有良好的吸附能力。随着链霉素吸附量的增加，其透射波长发生偏移，当链霉素浓度达到20 mmol·L~(-1)时，透射波长从419 nm红移至460 nm。根据其吸附进程与波长偏移值变化做线性拟合方程，得出其检出限为5×10~(-4) mol·L~(-1)(288 mg·L~(-1)),说明该传感器对链霉素有很好的响应。
2023年06期 v.40 689-695页 [查看摘要][在线阅读][下载 568K] - 孔祥东;赵冰;何玉倩;阚伟;孙立;王秀文;
基于苯磺酸酯与巯基化合物的亲核取代反应，设计合成了以菲并咪唑为荧光团、二硝基苯磺酰基为识别基团的反应型L-Cys/H_2S荧光探针(PIP-DNBS),并通过红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱、质谱等方法对化合物的结构进行表征与确认。探针PIP-DNBS溶液(V_(DMF)∶V_(HEPES)=1∶1)在日光下和紫外灯照射下均可实现对H_2S的裸眼识别。通过荧光增强方式实现对Cys和H_2S的选择性识别，且识别不受其他类似物和pH变化的干扰。探针对L-Cys和H_2S的荧光识别符合线性关系，检出限分别为79.01和38.06 nmol·L~(-1),可以实现L-Cys和H_2S的定量检测。此外，时间响应曲线表明，探针PIP-DNBS对H_2S的荧光识别在4 min内完成，明显优于其对L-Cys的识别速度(10 min),基本实现了对L-Cys和H_2S的差异性识别。
2023年06期 v.40 696-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 3142K] - 刘悦;吴莉莉;周实;张云杰;闫红;栾芳;
以2-氨基芴和邻香草醛为原料，成功合成了席夫碱荧光探针2-氨基芴缩邻香草醛(L)并对其进行了光谱和结构表征。实验结果表明，该探针的荧光强度与Zn~(2+)浓度在1×10~(-5)～15×10~(-5) mol·L~(-1)具有良好的线性关系，检测限可达4.32×10~(-8) mol·L~(-1)。通过Job曲线确定L-Zn~(2+)配位比为2∶1,由Benesi-Hildebrand方程得出L-Zn~(2+)配位常数为2.2×10~8。L与Zn~(2+)配位后有效改善了略扭曲的L分子的共平面性，荧光性能较L大大增强。因此，荧光探针L可实现裸眼识别Zn~(2+),抗干扰性良好，灵敏度高，合成及检测方法简便可靠，为检测环境体系中的Zn~(2+)提供了依据。
2023年06期 v.40 704-712页 [查看摘要][在线阅读][下载 691K] - 屈美华;张彦龙;李元敬;曾伟民;孟鑫;雷虹;
以果蝇为模式生物，探究了蓝靛果原浆的抗衰老作用。果蝇按雌雄分组后，随机分为空白对照组以及低、中、高剂量组进行生存实验，并测定果蝇体内的抗氧化酶活力及丙二醛含量。与对照组相比，中、高剂量组雄果蝇的平均最长寿命分别显著延长了9.83%(P<0.05)、12.56%(P<0.05),中、高剂量组雌果蝇的平均最长寿命分别显著延长了16.92%(P<0.05)、17.41%(P<0.05)。抗氧化实验结果显示，饲喂蓝靛果原浆能够显著提高雌雄果蝇体内的抗氧化酶活力，降低丙二醛含量，且存在一定的剂量依赖性。实验结果表明，蓝靛果原浆具有抗衰老作用。
2023年06期 v.40 713-720页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K] - 息佳琦;石晓楠;杨昭;汪国强;
针对传统机器学习算法处理绝缘油中溶解气体分析(Dissolved gas analysis, DGA)的数据集准确率低的问题，提出了樽海鞘优化算法(Salp swarm algorithm, SSA)优化极端梯度提升(Extreme gradient Boosting, XGBoost)的DGA故障检测模型。对DGA数据集进行Z-score标准化预处理，消除DGA数据集各个特征间差异过大的影响；初始化SSA种群参数、迭代次数，设置樽海鞘群体的上下限，分别对应XGBoost里面的各个参数；经过樽海鞘群体的连续迭代优化，寻找XGBoost的最优参数；利用寻找到的诊断模型XGBoost的最优参数进行DGA的故障诊断。与遗传算法(Genetic algorithm, GA)优化XGBoost、粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)优化XGBoost和蚁群算法(Ant colony optimization, ACO)优化XGBoost的对比实验表明，针对DGA数据集，SSA相比于GA、PSO和ACO优化的XGBoost模型各个故障的准确率更高，总体准确率达到了93.4%,SSA更容易找到XGBoost的最优参数，更容易避免XGBoost的过拟合问题，能够实现对复杂样本的有效分类。结果表明，SSA-XGBoost在处理电力变压器的故障诊断有着较高的准确率，是诊断油浸式电力变压器故障的有效模型。
2023年06期 v.40 721-729页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K] - 张洋洋;林红蕾;田甜;
对带噪声相关的马尔科夫跳变系统，提出了在多传感器多速率均匀采样情形下的序贯融合估计算法。系统中状态均匀更新，不同传感器以状态更新周期的正整数倍进行观测采样，同时不同传感器间的观测噪声不仅同时刻相关，而且与过程噪声相关。根据状态更新点处的传感器观测采样情况，建立状态更新点的单速率状态空间模型。对转化后的单速率马尔科夫跳变系统状态进行扩维，进而将对原系统状态的估计等价地转化为对扩维后状态的估计，在此基础上，提出了在线性最小方差(Lineor minimum variance sense, LMSE)意义下的最优集中式融合估计算法和最优序贯融合估计算法。所提出的序贯融合估计算法通过对传感器观测数据的实时处理，可获得状态的实时融合估值。同时证明了集中式融合估计和序贯融合估计的等价性。仿真实验进一步验证了所提算法的有效性。
2023年06期 v.40 730-738页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K] - 周宇峰;王欣;孙思颖;
在Dempster-Shafer (D-S)证据理论中，传统的冲突度量是对称的。由于对称冲突度量无法反映两个证据之间相互支持程度的差异，提出了一种新的非对称冲突度量方法，非对称Jousselme距离。利用非对称Jousselme距离与平均距离之间的关系，得到距离关系矩阵，绘制证据之间的关系图，确定融合顺序和不予融合的证据。利用Dempster组合规则依次组合证据，得出融合决策结果。通过数值分析以及与其他方法的比较，表明了所提方法的有效性。
2023年06期 v.40 739-748页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K] - 方保民;程功旭;赵春光;刘永楠;崔晨;张兆功;
随着碳达峰碳中和战略目标的提出，降低碳排放量是新形势下电力系统转型要面对的重要问题。风电等新能源虽然具有零碳排量的优势，但其具有不确定性，给电网的平稳运行带来了挑战，因而较为稳定的火电仍然是重要的电能来源，但需要对传统火电厂进行改造，采用碳捕集和封存利用技术减少碳排放量。经改造后的碳捕集电厂具有综合灵活的运行方式，可以与风电进行配合。在综合灵活运行方式下，研究了碳捕集电厂灵活运行时的能量特性，建立了低碳经济调度模型。同时，为了提高调度的效率，减少不确定性的影响，设计了基于深度强化学习的算法来学习调度策略，并基于真实的电力系统运行数据进行仿真，证明了所提出方法的有效性。
2023年06期 v.40 749-756页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K] <正>~~
2023年06期 v.40 757-766页 [查看摘要][在线阅读][下载 174K] -
<正>科学技术的不断进步促进了化学传感器的快速发展。化学传感器具有灵敏度高、响应速度快、成本低和制备容易等优点,可应用于环境监测、医疗诊断和食品安全检测等领域。随着人们对健康关注度的提高和环保意识的增强,制备更高性能的化学传感器成为当前的研究热点。基于此,在本期中策划了化学传感器专栏,
2023年06期 v.40 767页 [查看摘要][在线阅读][下载 568K] <正>《黑龙江大学自然科学学报》是黑龙江大学主办的综合性自然科学学术期刊(双月刊),现被《中国科技核心期刊》和《中国科技论文统计分析数据库(CSTPCD)》等多家国内外数据库或检索机构收录。主要报道数理科学、信息技术、化学材料、生命科学、环境科学和电子科学和通讯工程等方向的最新研究成果,欢迎省(部)级以上基金资助的论文投稿。
2023年06期 v.40 767页 [查看摘要][在线阅读][下载 568K]