西安交通大学学报
西安交通大学学报
第38卷 第6期2004年6月 西 安 交 通 大 学 学 报J OU RNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSIT YVol.38 №6J un.2004一种改进的单速率三色标记器安智平1,张德运1,高 磊1,丁会宁2(1.西安交通大学电子与信息工程学院,710049,西安;2.西安交通大学西北网络中心,710049,西安)摘要:提出了一种改进的单速率三色标记算法.该算法用两个上三角矩阵表示标记器之间的令牌借用关系,在某一个标记器对应的数据流(或者聚合流)空闲时,能够把多余的令牌按照一定的概率借用给需要令牌的数据流;在某个数据流繁忙时,若发现自己目前的令牌不足,就向原来借用自己令牌的数据流索还一定的令牌.该算法能在区分服务环境下对确保传输的分组丢弃优先级进行标记.仿真结果表明,相对于原来的单速率三色标记算法,该算法能够提供较高的吞吐量.关键词:服务质量;区分服务;标记器中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:0253-987X(2004)06-0595-04Improved Single R ate Three Color MarkerA n Zhi pi ng1,Zhang Deyun1,Gao L ei1,Di ng Hui ni ng2(1.School of Electronics and Information Engineering,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China;2.Northwest Network Center,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China)Abstract:An improved Sr TCM(single rate three color marker)algorithm in which the borrow relation between two upper triangle matrices’markers is applied is proposed for marking packets in Diff Serv network.When the data flow(or aggregated flows)of a corresponding marker is idle,it permits to lend it’s superfluous tokens to other busy flows according to certain probability.When the data flow is busy,if it found itself that the tokens are not enough,it can take back some of tokens that has been lent to the other flows before.This algorithm can be used to drop the priority of the mark to assure forwarding packets in Diff Serv network.The simulation results indicate that the proposed algorithm provides higher throughput than the original Sr TCM.K eyw ords:quality of service;Dif f Serv;m arker 近年来,IETF提出了两种QoS服务模型:集成服务(Int Serv)和区分服务(Diff Serv)[1,2].由于路由器需要保存每一个数据流的状态,因此集成服务扩展性很差.相比较而言,区分服务对数据流采用先分类聚集再提供服务的方法来实现数据流的可预测性传输,它对QoS的支持粒度决定于传输服务的分级层次,各网络节点中存储的状态信息数量也正比于服务级别的数量,因此区分服务具有良好的可扩展性[3,4].在区分服务模型中有两类路由器:边界路由器和核心路由器.边界路由器处于不同的区分服务域之间,它们要保证进入一个区分服务域的流量符合区分服务区间达成的服务等级约定(SLA).该路由器首先对分组进行分类聚合处理,然后根据流量调节约定(TCA)对分组进行标记与整形.核心路由器只需要根据分组头中带有的标记来提供不同的转发服务.在标记的过程中,由度量器对每一个聚合流进行度量,然后根据约定的业务量描述对分组进行标记,即标记服务种类和优先级.收稿日期:2003-08-03. 作者简介:安智平(1972～),男,博士生;张德运(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目:国家“八六三”面向网络的实时多任务操作系统资助项目(863-306-ZT05-02-4).1 单速率三色标记器单速率三色标记器(Sr TCM)能够度量IP分组流,并把分组标记为绿色、黄色或红色.如果到达的分组未超过承诺突发尺寸,则把它标记为绿色;如果超过了承诺突发尺寸而未超过超额突发尺寸,则把它标记为黄色;否则,标记为红色[5].单速率三色标记器可以用在网络入口处来管制服务.单速率三色标记器有两种工作模式:色盲模式和感色模式.在色盲模式下,假定所有的分组都是未经标记的.在感色模式下,假定所有输入的分组已经被标记为绿色、黄色或红色.配置单速率三色标记器时要指定3个参数:承诺信息速率R C、承诺突发尺寸S C和超额突发尺寸S E.其中,S C和S E要大于0,并且至少应该大于等于最大的分组长度.标记器的行为由它的模式和令牌速率均为R C 的两个令牌桶C和E决定.令牌桶C的深度为S C,令牌桶E的深度为S E.令牌桶C和令牌桶E最初是满的,也就是说T(C)=S C,T(E)=S E(T(X)表示令牌桶X中的令牌数).之后,每1/R C s到达一个令牌,如果令牌桶C未满,则把该令牌放入令牌桶C中;如果令牌桶C已满而令牌桶E未满,则把该令牌放入令牌桶E中;否则,丢弃该令牌.当在时刻t到达了一个大小为B字节的分组F,可按照下面的算法步骤对该分组进行标记.(1)色盲模式:IF((T(C)—B)≥0)THENM(F)←GREENT(C)←T(C)-BEL SE IF((T(E)—B)≥0)THENM(F)←YELLOWT(E)←T(E)-BEL SEM(F)←REDEND IF其中,M(F)表示分组F的标记颜色,RED、YEL2 LOW和GREEN分别表示红色、黄色和绿色.(2)感色模式:IF((T(C)—B)≥0)&&(M(F)= GREEN)THENM(F)←GREENT(C)←T(C)-B EL SE IF((T(E)—B)≥0)&&((M(F) =GREEN)||(M(F)=YELLOW))THEN M(F)←YELLOW T(E)←T(E)-BEL SE M(F)←REDEND IF对于确保传输的每一跳行为,分组的标记颜色可以对应为分组的丢弃优先级.在单速率三色标记器中,由于各个标记器独立地处理自己的数据流,如果某个数据流暂时空闲,那么它的令牌就会被丢弃,而这时可能会导致数据流比较繁忙却无足够的令牌可用,由此造成网络带宽的浪费.因此,需要对该算法进行改进.2 改进的单速率三色标记器为了避免浪费暂时不需要的令牌,本文允许空闲数据流将令牌借给其他数据流使用.用两个n×n(n表示标记器的个数)的上三角矩阵A和B表示不同的标记器之间的令牌借用情况.A[i,j]表示标记器i的令牌桶C借用了标记器j的令牌桶C的令牌数量;B[i,j]表示标记器i的令牌桶E借用了标记器j的令牌桶E的令牌数量.A[i,j]和B[i, j]的元素都是整数,如果元素的值大于0,表示标记器i借用了标记器j的A[i,j]个令牌;如果小于0,表示标记器j借用了标记器i的|A[i,j]|个令牌.假定系统中目前有n个标记器,每一个标记器分别对应于一个数据流(单个流或者聚合流),标记器i的承诺信息速率为R C[i],令牌桶分别为C[i]和E[i],相对应的承诺突发尺寸和超额突发尺寸分别为S C[i]和S E[i].对于所有的标记器,令牌桶在最初都是满的,也就是说T(C[i])=S C[i],T(E[i])=S E[i],i= 1,…,n.之后,T(C[i])会每秒钟增加R C[i]次,每次增加1,最大不超过S C[i].在增加令牌前,如果发现令牌桶C[i]已满,则把该令牌按照一定的概率借给其他的标记器的令牌桶C使用.为了防止某个数据流为了获得额外的令牌而总是以较高的速率发送,限制它借用的令牌不能超过它自己的令牌桶深度.标记器i的C令牌桶借用令牌数的计算式为L(C[i])=∑i-1j=1A[j,i]-∑nj=i+1A[i,j](1) 标记器i的E令牌桶借用的令牌数的计算式为695西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷 L (E[i ])=∑i -1j =1B [j ,i ]-∑nj =i +1B [i ,j ](2) 假如当前的令牌要放入令牌桶C[m ],但是该令牌桶已满,而相对应的令牌桶E[m ]未满,也就是说T (C[m ])=S C [m ]且T (E[m ])<S E [m ],那么就以概率P E =1-T (E[m ])S E [m ](3)把该令牌放入该标记器的令牌桶E 内,以(1-P E )的概率将该令牌借用给其他的标记器.确定把令牌借用给其他标记器后,再以概率p C (i )=S C [i ]-T (C[i ])∑k ∈{x|L (C[x ])<S C[x ]}(S C [k ]-T (C[k ]))i ∈{x |L (C[x ])<S C [x ]}(4)放入令牌桶C[i ]中.假如按式(4)的计算结果把该令牌最终放入了标记器i 的令牌桶C 中,那么需要更新矩阵A 的值,更新公式为A [m ,i ]=A [m ,i ]+1, m <i A [i ,m ]=A [i ,m ]-1, m >i(5)如果T (E[m ])=S E [m ],说明令牌桶E[m ]也是满的;集合{x |L (C [x ])<S C [x ]}为空,说明目前所有标记器的C 令牌桶都是满的,因此需要把该令牌借给某个标记器的E 令牌桶,并以概率p E (i )=S E [i ]-T (E[i ])∑k ∈{x|L (E[x ])<S E[x ]}(S E [k ]-T (E[k ]))i ∈{x |L (E[x ])<S E [x ]}(6)把该令牌放入令牌桶E[i ]中.假如按式(6)的计算结果把该令牌最终放入了标记器i 的令牌桶E 中,那么需要更新矩阵B 的值,更新公式为B [m ,i ]=B [m ,i ]+1, m <i B [i ,m ]=B [i ,m ]-1, m >i(7)如果所有的令牌桶获得该令牌的概率都是0,就表示要么其余标记器的令牌桶E 已经借用了过多的令牌,要么令牌桶已经满了,就只有丢弃该令牌.当一个大小为B 字节的分组F 到达标记器i 且等待标记时,首先要对令牌桶进行借用调整,调整的步骤如下.(1)检查令牌桶C [i ]中是否有足够的令牌数,如果是,说明不需要调整,转步骤(7);否则继续.(2)检查令牌桶C[i ]借出的令牌数加上目前的令牌数是否是足够的,如果不够,转步骤(4);否则继续.(3)对令牌桶C[i ]的令牌数进行调整,然后转步骤(7).(4)检查令牌桶E[i ]是否有足够的令牌数,如果是,转步骤(7);否则继续.(5)检查令牌桶E[i ]借出的令牌数加上目前的令牌数是否是足够的,如果是,转步骤(6);否则转步骤(7).(6)对令牌桶E[i ]的令牌数进行调整.(7)调整结束.对令牌桶C[i ]的调整,实际上就是收回C[i ]原来借出的令牌,也就是从原来借了C[i ]令牌的令牌桶中拿出一些令牌再放回令牌桶C[i ]中.具体的归还数量按照原来借用数量的比例分配,如果某个令牌桶目前的令牌数量少于它借用的数量,那么它暂不参与令牌的调整.如果所有的令牌桶都没有足够的令牌参与调整,就跳过令牌调整操作.令牌桶C[k ]应该归还的令牌数量为Z (C[k ])=L (C[k ])∑j ∈{x|L (P[x ])<T (C[x ])}L (C[j ])(B -T (C[i ])), k ∈{x |L (P[x ])<T (C[x ])}(8)按照式(8)的计算结果,从令牌桶C[k ]中拿出一定量的令牌放入令牌桶C[i ],并按A [k ,i ]=A [k ,i ]+Z (C[k ]), k <iA [i ,k ]=A [i ,k ]-Z (C[k ]), k >i (9)更新矩阵A ,这样就完成了对令牌桶C 的调整.令牌桶E 的调整过程与令牌桶C 的调整过程相类似.令牌桶调整结束后,再对分组进行标记,标记的过程与原单速率三色标记算法相同.3 仿真试验与分析IETF 在RFC2957中定义了4类转发行为,即AF1、AF2、AF3和AF4,每一类中又定义了3种丢弃优先级别[6].下面在OPN ET8环境下的仿真试验中,分别用改进的标记算法和原来的单速率三色标记算法对分组进行优先级标记,红色、黄色和绿色分别对应丢弃的优先级别的高、中和低.仿真模型如图1所示,其中的4个客户端分别对应一个数据流,边界路由器对数据流分组进行标记,核心路由器负责根据标记对分组转发.核心路由器的转发能力为10Mb/s .客户1～客户4的数据分别是以平均速率为400kb/s 、600kb/s 、1Mb/s 和2Mb/s 的UDP 视795 第6期 安智平,等:一种改进的单速率三色标记器图1 改进的单速率三色标记器仿真模型频流.表1是没有背景流量时,采用原始标记算法和改进标记算法得到的流量数据.表2是在核心路由器上加了一个4Mb/s的背景流量后得到的流量数据.从表1和表2可知,不论是在轻载还是重载情况下,改进的算法都能够获得较高的吞吐量.在没有背景流量时,数据流编号4获得了超过R C的流量,这是因为核心路由器比较空闲,标记为高丢弃优先级的分组也可转发.从表2可知,当核心路由器繁忙时(有背景流量时),即使客户4仍然以高于R C的速率发送分组,但获得的流量没有超过R C,这说明改进的算法虽然允许令牌借用,但仍然表1 无背景流量时的流量数据数据流编号f/kb・s-1R C/kb・s-1R′C/kb・s-1f orig/kb・s-1f impr/kb・s-1 140040048037239126006007205615783100010001200922962420001500180016231742 注:f为原始流量;R C为承诺信息速率;R′C为承诺峰值速率;f orig为原始标记算法下的流量;f impr为改进的标记算法下的流量.表2 有背景流量时的流量数据数据流编号f/kb・s-1R C/kb・s-1R′C/kb・s-1f orig/kb・s-1f impr/kb・s-1 140040048030635426006007204425283100010001200732840420001500180010871317 注:f为原始流量;R C为承诺信息速率;R′C为承诺峰值速率;f orig为原始标记算法下的流量;f impr为改进的标记算法下的流量.能够防止恶意数据流使用过多的带宽.4 结 论本文描述了一种改进的单速率三色标记算法.该算法能够在一个数据流或者聚合流空闲时把令牌分发给令牌不够用的数据流;当该数据流突发时,如果令牌不够用,可以收回以前分发给其他数据流的令牌.该算法通过动态调整令牌可减少令牌的浪费,提高数据流的吞吐量,从而提高了网络的利用率.通过仿真试验验证了该算法不论是在轻载时还是重载时,都能提供较高的吞吐量.参考文献:[1] Beherr L.Multimedia networks issues and challenges[J].Computer,1995,28(4):68～69.[2] Stallings W.High2speed networks and Internet:perfor2mance and quality of service[M].Beijing:China Ma2 chine Press,2002.485～491.[3] RFC1633-1994,Integrated services in the Internet ar2chitecture:an overview[S].[4] RFC2475-1998,An architecture for differentiated ser2vices[S].[5] RFC2697-1999,A single rate three color marker[S].[6] RFC2957-1999,Assured forwarding PHB group[S].(编辑 苗 凌)895西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷 。
2012年最新中文核心期刊目录(龙老师发)
F综合性经济科学
1.经济研究2.经济学动态3.经济学家4.经济科学5.经济评论6.南开经济研究7.当代经济科学8.当代经济研究9.中南财经政法大学学报10.经济纵横11.山西财经大学学报12.经济问题13.现代财经14.上海财经大学学报15.经济经纬16.贵州财经学院学报17.首都经济贸易大学学报18.江西财经大学学报19.河北经贸大学学报20.云南财贸学院学报（改名为：云南财经大学学报）
D0,2,4,6 ,A中国政治
1.中国行政管理2.政治学研究3.求是4.马克思主义与现实5.教学与研究.6.国家行政学院学报7.马克思主义研究8.社会主义研究9.半月谈10.上海行政学院学报11.理论前沿12.毛泽东邓小平理论研究13.瞭望14.科学社会主义15.中共党史研究16.中国人民公安大学学报.社会科学版17.毛泽东思想研究18.思想理论教育导刊19.中国党政干部论坛20.北京行政学院学报21.新视野22.江苏行政学院学报23.云南行政学院学报24.中共中央党校学报25.理论探讨26.党的文献27.理论与改革28.中国劳动关系学院学报29.长白学刊30.求实31.理论探索32.学校党建与思想教育33.理论月刊34.前线35.中国特色社会主义研究36.思想教育研究37.湖北行政学院学报38.党建研究39.行政论坛40.理论学刊41.中共福建省委党校学报42.人民论坛43.中央社会主义学院学报44.中国青年研究45.理论导刊46.南京政治学院学报47.红旗文稿
D9法律
1.法学研究2.中国法学3.法学4.法商研究5.政法论坛6.现代法学7.中外法学8.法学评论9.法律科学10.法制与社会发展11.法学家12.比较法研究13.环球法律评论14.当代法学15.法学论坛16.政治与法律17.河北法学18.法学杂志19.法律适用20.行政法学研究21.中国刑事法杂志22.人民司法23.华东政法学院学报(改名为:华东政法大学学报)24.人民检察25.知识产权26.中国法医学杂志27.中国司法鉴定
《西安交通大学学报》征稿简则
《西安交通大学学报》征稿简则《西安交通大学学报》是西安交通大学主办的自然科学综合性学术理论刊物,它以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导，以促进科学技术发展、培育科技人才、为社会主义现代化建设服务为宗旨,坚持以“出精品、创名牌、办一流学报，争时效、促交流、举科技人才”为目标,主要登载机械、能源、动力、工程力学、电气、材料、电子、信息与控制、计算机等主学科，以及化学工程、生物医学工程、建筑、管理工程、数学、物理等学科方向的最新研究成果，重点突出机电特色•本刊为月刊，国际标准开本，国内外公开发行，为了保证刊物的质量,根据国家的有关标准和本刊的实际，特制定本简则.1来稿要求1.1本刊以校内师生的稿件为主，同时接收校外省（部）级以上政府基金资助项目的本刊主学科领域的研究论文，以及国内外专家教授的特约稿件，发稿重点为机电类学科.1.2来稿应具有创新性、科学性、准确性和可读性.本刊设专题研究、研究简讯和探索与争鸣等栏目，稿件应包含（按顺序）题名（一般限20个字左右）、作者姓名、作者单位、中文摘要（400字左右）、关键词（3~8个）、中图分类号、英文摘要（可比中文摘要有所扩展,含题名、作者姓名的汉语拼音、作者单位、摘要及关键词）、正文、参考文献.稿件应内容充实、论述简洁.1.3文稿要求字迹清楚、稿面整洁、项目齐全,格式以便于阅读为好，网上（）在线提交word文件. 1"文稿中图、表随文出现，要求各图形符合制图规范，照片应选用反差较大、层次分明的黑白照片.文中表格一律使用三线表（不画竖线，横线仅保留顶线、底线及栏目线）.1.5文稿正文（含图、表）中的物理量和计量单位及其符号、正斜体、矢量、矩阵等，应符合国家标准.1.6文稿的章节编号采用三级标题.一级标题如1,2,3……；二级标题如1.1,1.2, 1.3……,2.1,2.2,2.3……；三级标题如1.1.1, 1.1.2, 1.1.3……,2.1.1,2.1.2,2.1.3……；引言或前言不加序号.17参考文献应著录主要资料，未公开发表的资料原则上不引用.文献序号应与其在文中出现的先后次序一致.文献著录的内容应符合国家标准.其主要格式如下：专著：［序号］著者.书名］M］.版本（初版不写）.出版地:出版者,出版年:起止页码.期刊：［序号］著者.篇名［J］.刊名（外文刊名可按标准缩写但省略缩写点），出版年，卷号（期号）：起止页码.论文集：［序号］著者•篇名［C］〃论文集名.出版地:出版者,出版年:起止页码.科技报告：［序号］著者.题名:编号［R］.出版地:出版者,出版年:起止页码.学位论文:［序号］著者•题名［D］.保存地点:保存单位，授予年.专利文献:［序号］专利申请者•题名:专利号［P］•公告或公开日期著者姓名采用姓在前、名在后的写法•姓名用汉语拼音的著者,用姓名全称，不缩写;姓名用西文的著者，姓全部大写，名用缩写，不加缩写点•如著者不多于3人,应全部著录;如为3人以上时，只著录前3人，后面中文加“等”，外文力etal”，著者后加“，”.2投稿约定2.1本刊实行同行专家匿名审稿制.校内外稿件的录用标准相同，重点审查选题的前沿性、研究工作的创新性和研究成果的受关注程度.2-2稿件录用后，本刊将收取部分版面费，一经发排，不得擅自修改或变更作者署名，以及对文稿进行增加或.2.3本刊已入编《中国学术期刊（光盘版）》、中国期刊网、万方数据系统《科技期刊群》、华艺思博网（CEPS）等媒体，有关稿酬与印刷版稿费一并支付，不愿意通过某媒体发行者，请在来稿首页注明•稿件录用前、作者须签订版书,论的版刊.2.4编辑部对来稿文字和表述方式有修改权，不愿改动者，请事先说明.文稿自收到之日起，本刊将在4个月（平均3个月）内发出是否录用的通知，逾期作者可向编辑部查询.稿件需要作者修改时，请在约定期限返回，逾期返回而又未说明者视为自动撤稿,一经刊用,即按约定致酬，并赠刊物2册.凡向本刊投稿者，均视自动接受上述约定.。
免收审稿费的国内医药学期刊
注：请区别审稿费和版面费。
杂志社可能会根据需要再次启动收费。
《世界华人消化杂志》核心《国际病理科学与临床》不收审稿费，作者还有一定稿费可拿《临床与实验病理学杂志》“中国期刊方阵”双效期刊，为中国科技核心期刊和中文临床医学类核心期刊。
审稿周期不超过两个月，也有稿费可拿《检验医学》双核心期刊。
《中国肺癌杂志》中文的核心免审稿费的《中国普外基础与临床杂志》免收审稿费《南方医科大学学报》《中国当代儿科杂志》工作作风严谨，审稿快。
网站直接投稿。
《儿科临床杂志》审稿严谨，审稿较慢。
《中国实验诊断学》《生物医学工程学杂志》《国际病毒学杂志》《中国药房》科技核心，周刊，稿件量大，中稿相对比较容易。
《中国实验方剂学杂志》双核心，半月刊，稿件要求不太高，比较好中。
《环球中医药》科技核心，稿件要求质量不高，审稿周期短，可以一试。
《科学技术与工程》双核心，旬刊，稿件要求低，审稿周期短，审稿费可以在录用以后和版面费一起寄，权当免审稿费。
《中国人兽共患病学报》中国科技论文统计源期刊，CSCD核心库期刊，审稿周期短，版面费400/版。
《中国医学伦理学》科技核心期刊，无需单位推荐信。
《肿瘤防治研究》本刊免收审稿费。
由于《肿瘤防治研究》为OA期刊，按照国际惯例，对确认刊载的稿件收取一定费用。
稿件刊登后酌致稿酬（已含其他形式出版稿酬），并赠当期杂志两册。
《Biomedical and Environmental Sciences》 SCI《Hepatobiliary & Pancreatic Diseases International》 SCI《中国中药杂志》双核心，本刊免收稿件处理费。
《中草药》双核心，本刊不收论文审稿费。
《江苏中医药》科技核心，本刊不收审稿费。
《辽宁中医杂志》科技核心，凡投本刊的稿件一律不收审稿费。
《中医杂志》《天津医科大学学报》核心期刊，郝希山院士任主编《河北医药》“中国科技论文统计源期刊”（中国科技核心期刊）收录期刊。
西安交通大学学报
第38卷 第10期2004年10月 西 安 交 通 大 学 学 报JOURNA L OF XI′AN J IAOT ONG UNIVERSITYVol.38№10Oct.2004一种等离子体显示运动图像动态假轮廓评测新方法刘祖军,刘纯亮,梁志虎(西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室,710049,西安)摘要:针对交流等离子体显示器(AC PDP)运动图像动态假轮廓的产生机理,建立了基于子场划分的AC PDP 运动图像亮度感知模型,并在该模型的基础上提出了AC PDP运动图像动态假轮廓的评测方法.首先根据建立的AC PDP运动图像亮度感知模型及图像运动速度计算出相邻两场每个像素的子场积分向量,并以一场时间为积分时间,用动态积分法对两个子场的积分向量进行计算,得到运动图像动态假轮廓的评测结果.该方法不仅符合人眼视觉系统跟踪及积分效应,而且符合AC PDP子场驱动方法的特点.在不同运动速度和不同子场编码条件下,仿真结果与实际经验及已有的研究结果相符,能正确地反映出运动速度和子场编码对动态假轮廓的影响,可应用于子场编码方案的优化.关键词:交流等离子体显示器;运动图像;动态假轮廓;视觉系统;动态积分法中图分类号:T N873194;T N911173 文献标识码:A 文章编号:0253-987X(2004)10-1076-04N ovel Method for Evaluating Dynamic F alse Contour of Motion Image inAlternating Current Plasma Display P anelLiu Zujun,Liu Chunliang,Liang Zhihu(K ey Laboratory of Physical E lectronics and Devices of the M inistry of Education,X i′an Jiaotong University,X i′an710049,China)Abstract:According to the generating mechanism of dynamic false contour in alternating current plasma display panels (AC PDP),a m otion image brightness perception m odel,which coincides with eye2tracing integration effect and sub field partition in AC PDP,was established,and a novel method for evaluating the dynamic false contour based on this m odel was proposed.In the evaluating method,tw o sub field integration vectors for each pixel in tw o adjacent fields were calcu2 lated according to the image m oving speed and the established m otion image brightness m odel.The tw o vectors were inte2 grated over one field time through dynamic integration to derive the dynamic false contours.The evaluation method coin2 cides with both of the eye2tracing integration effect and the characteristics of sub field driving method.The simulation re2 sults agree with those obtained by other methods for different image m oving speed and different sub field coding.This method can exactly describe the in fluence of the image m oving speed and sub field coding on the dynamic false contour, and can be applied to the optimization of the sub field coding in AC PDP.K eyw ords:alternating current plasma display panel;motion image;dynamic f alse contour;visual system;dynamic integration method 彩色交流等离子体显示器(AC PDP)采用寻址显示分离(ADS)的子场法来实现灰度显示,能够较好地显示静态图像,但在显示运动图像时会出现动态假轮廓(DFC)现象[1],严重影响运动图像显示质量.人们提出了各种不同的方法来减少动态假轮廓[2-5],其中包括一些从设计子场编码来减少动态假轮廓的方法[4,5].由于动态假轮廓现象无法直接使用检测设备检测,因此本文根据人眼视觉系统的跟收稿日期:2004-03-11. 作者简介:刘祖军(1976～),男,博士生;刘纯亮(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目:教育部科学技术重大资助项目(教技司[2002]77号).踪运动图像和积分特性[1,6]以及AC PDP 动态假轮廓的产生机理[1],提出了一种基于子场划分的运动图像亮度感知模型.同时,基于这一模型提出了一种AC PDP 动态假轮廓的评测方法,该方法根据图像运动速度,计算出一场时间内反应在人眼中按子场划分的子场积分向量,然后利用动态积分法进行动态假轮廓的量化计算,得到AC PDP 运动图像动态假轮廓的评测结果.1 动态假轮廓的产生机理AC PDP 采用寻址显示分离的子场驱动方法来实现多灰度级显示,一场图像被分成N 个子场进行显示,每个子场用于显示的时间与该子场的权值成正比.由于人眼具有沿正在发光和前一发光的方向平滑跟踪运动目标的自然倾向及对亮度感知的积分特性,因此显示运动图像时,会在视网膜上造成图像灰度级的紊乱,使运动图像恶化,这是产生动态假轮廓的主要原因[1].如图1所示,眼睛沿箭头方向跟踪目标,当位于128和127之间的灰度级时,所接受到的灰度很高,因此人眼视觉系统感受到亮条纹,出现假轮廓.假轮廓比周围像素亮称为正极性动态假轮廓,反之称为负极性动态假轮廓.图1 动态假轮廓形成的机理2 基于子场划分的AC PDP 运动图像亮度感知模型根据动态假轮廓产生的机理,人眼在观测动态图像时是对沿运动方向上所感知的亮度进行积分而得到实际的亮度感觉的[1,6].由于AC PDP 采用子场法实现灰度显示,因此,本文根据人眼对运动图像的跟踪呈积分效应,提出一种按子场划分的AC PDP 中运动图像亮度感知模型,如图2所示.图2中每一个小方块代表一个像素,假设图像图2 ACPDP 中运动图像亮度感知模型以速度v 做匀速直线运动,像素P 在一场时间内运动到像素P ′位置,则人眼沿v 的方向对所感知的亮度进行积分.将人眼在一场时间内沿v 方向的积分时间按实际子场的权值及排布进行划分,就形成一个人眼沿运动方向感知的子场排布,即图中的FS.FS 的每一个元素与子场编码相对应,每一个元素的值由在此子场时刻人眼停留的像素的子场是否发光决定.例如在第1子场SF1的时间内,人眼跟踪像素P 停留在P 点,而像素P 的第1子场是发光的,则FS 的第1个元素等于子场编码中第1个子场的权值,反之等于0.由FS 可得到一组与人眼积分效应及子场编码对应的向量,这里称之为子场积分向量.3 运动图像动态假轮廓的评测根据上述提出的运动图像亮度感知模型,计算出每个像素的子场积分向量.经过对每个像素的子场积分向量的处理,即可对AC PDP 显示运动图像时所产生的动态假轮廓进行评测.311 子场积分向量的计算已知N 个子场的权值及排布为S =[S 1,S 2,…,S N ](1)在每一子场中,只有维持期是用于发光的,各子场中维持时间长度的比值为子场权值的比值,相应的每一子场的维持时间长度记为T s =[T s ,1,T s ,2,…,T s ,N ](2)对于每一子场而言,准备期及寻址期的时间长度相同,将准备期及寻址期的时间长度记为T A .设一场图像的时间为T ,则有T =N T A +∑Nk =1T s,k(3) 对一幅输入的图像记为G ,则G (i ,j )代表第i 行第j 列的像素,每一像素都有与子场编码S 对应的用于显示的二进制子场编码C (i ,j )=[C 1,C 2,…,C N ],其中C 1到C N 都是二进制数,等于1时代表相应的子场发光,反之则不发光.7701 第10期 刘祖军,等:一种等离子体显示运动图像动态假轮廓评测新方法设图像运动速度为v,单位为像素/s,如果图像在一场时间内沿水平方向运动M个像素,沿垂直方向运动N个像素,则有v=v x x+v y y(4)v x=M/T;v y=N/T(5) 根据子场积分排步,可得到子场积分向量I′=[I1′,I2′,…,I N′](6) 在计算I′第k(k=1,2,…,N)个元素时,首先计算此元素对应的位移偏量,即经过k个子场时间后图像运动的位移Δxk =v x∑km=1T s,m+kT AΔyk =v y∑km=1T s,m+kT Ak=1,2,…,N(7)式中:Δx k、Δy k分别为水平方向和垂直方向的位移偏量,单位为像素数目,位移偏量的起点为一场图像开始时刻的位置.根据式(7)计算出子场积分向量每个元素对应的位移偏量,即可由式(8)得到子场积分向量每个元素的值.I k′=S k C(i+Δx k,j+Δy k)kk=1,2,…,N(8)按上述方法对一场图像的每个像素进行计算,即可得到每个像素的子场积分向量.312 第2积分向量计算一般在模拟人眼视觉系统中的积分的特性时,积分的时间长度为一场图像的时间长度[4,6,7],在对运动图像进行跟踪及积分时,在1场的积分时间内最多会跨越2场图像,因此需要第2个积分向量,即相邻一场图像的子场积分向量,第2场积分向量记为I″.根据人眼的跟踪及积分效应,在相邻一场图像中,人眼会延续上一场的运动方向进行跟踪积分.以图1为例,在第2场中图像已经运动到P′,则人眼会从P′位置开始进行跟踪,第2积分向量由运动速度决定.设第2场运动速度为v2,根据v2的3种不同情况进行第2场积分向量的计算.(1)v2=v,即图像保持前一场运动速度不变,则I″=I′.(2)v2≠v,则按311节所述的方法重新进行计算,得到相邻一场图像的子场积分向量I″.(3)v2=0,即此时图像静止,第2子场积分向量I″等于每个像素的子场编码.313 动态假轮廓的量化计算得到相邻两场的积分向量后,可以应用一些针对子场编码进行动态假轮廓评测的方法[8,9]进行量化计算,得到以一场时间为积分时间的AC PDP运动图像的动态假轮廓评测结果.运动像素畸变距离方法(MPD)[8]和动态积分法[9]都是评测任意两个灰度之间的变化对动态假轮廓影响的方法由于动态积分法比MPD方法更充分考虑了动态假轮廓的积分特性,同时可反应出子场排列方式不同时对动态假轮廓的影响,而在MPD方法中当子场排列方式改变时MPD距离却没有改变,因此本文对2个子场积分向量按动态积分法的思想进行积分计算.先对子场编码进行积分,计算出反映到人眼中的灰度,再与实际显示的灰度进行比较,得到一个量化的动态假轮廓.应用该方法可以计算任意两灰度的子场编码之间的动态假轮廓,但该方法仅能评测任意两个灰度之间的变化对动态假轮廓的影响,没有计入图像运动速度对动态假轮廓的影响,而这正是本文所要解决的问题.图3是两个子场积分向量按动态积分法进行积分的过程.经过动态积分的计算后得到N个积分结果,称之为积分结果向量I R.将I′和I″组合成1个2N长度的向量II=[I′,I″](9)I R=[I R,1,I R,2,…,I R,N](10)式中I R,k=∑N+k-1m=kI m,k=1,2,…,N(11) 如果积分结果大于将要连续显示的灰度,将会出现亮条纹;如果小于将要显示的灰度,将会出现暗条纹,产生动态假轮廓.图3 子场积分向量的积分过程314 计算结果的映射对输入图像逐行逐像素按上述方法进行处理,即可得到在AC PDP上图像按一定速度运动后反应动态假轮廓的计算结果.按上述方法计算出每一个像素G(i,j)对应的积分结果向量,记为I R(i,j),将I R(i,j)的N个元8701西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷 素映射到N幅图像中.设第k幅图像的第i行第j 列像素的灰度值为P k(i,j),则有P k(i+Δx k,j+Δy k)=I R,k(i,j)k=1,2,…,N(12) 4 仿真结果及分析用上述模型及方法对能显示256灰度等级图像的AC PDP在显示运动图像时的动态假轮廓现象进行评测.设场频为60H z,则T=1/60s.仿真中,设寻址一行的时间为115μs,一个子场的准备期为200μs.在仿真过程中,先给定子场编码,使输入图像(静止)按设定的运动速度运动,首先计算得到每个像素的子场积分向量,然后根据上述动态积分法思想计算N个映射输出图像的结果.采用256灰度级、分辨率为256×256的Lena图(分别以速度v1=(1/T)x、v2=(2/T)x+(1/T)y 和v3=(4/T)x+(2/T)y做匀速直线运动),当子场编码为S=[1,2,4,8,16,32,64,128]时,在3种速度下计算得到的第1幅映射输出结果如图4所示.从图4中可以看出,运动速度越大造成的动态假轮廓现象越严重,这与实际现象及现有关于运动速度对动态假轮廓影响的研究结果[7]是相符的.当子场编码分别为S1=[1,2,4,8,16,32,64, 128]、S2=[8,1,2,64,128,32,16,4]、S3=[1,2,4,7, 11,16,32,42,60,80]和S4=[48,48,1,2,4,8,16,32, 48,48]时,图4a所示图像以速度v2做匀速直线运动,在4种编码方式下计算得到的第1幅映射输出结果如图5所示.从图5的仿真结果可以看出不同子场编码方式对动态假轮廓的影响.在文献[4]中,从子场编码最优评估的角度得到了上述4组子场编码对动态假轮廓的影响,与本文中的仿真结果是吻合的,同时与文献[8]得到的子场编码对动态假轮廓的影响是一致的.增加子场数目可以减小动态假轮廓[4,8],采用双模方式的子场编码(图5d仿真所采用的子场编码)可以有效地减少动态假轮廓[4,8].比较图5中4种不同子场编码方案的仿真结果可以看出,子场编码方案S4具有最好的动态假轮廓改善效果[4].5 结 论本文根据造成动态假轮廓的主要原因———人眼视觉系统的跟踪和积分特性以及AC PDP的寻址显示分离的子场驱动方法的特点,提出了一种与之相 (a)静止图像v=0 (b)v=v1 (c)v=v2 (d)v=v3图4 不同运动速度下的动态假轮廓仿真结果 (a)S=S1 (b)S=S2(c)S=S3 (d)S=S4图5 不同子场编码下的动态假轮廓评测适应的AC PDP中按子场划分的运动图像的亮度感知模型,并在该模型的基础上提出了一种AC PDP 动态假轮廓评测方法.在不同运动速度及子场编码条件下应用该模型及方法对AC PDP动态假轮廓进行了仿真计算,计算结果能够充分反映出运动速度及子场编码对动态假轮廓的影响,且计算结果与实际经验及已有的相关研究结果是相符的,表明本文提出的AC PDP中按子场划分的运动图像的亮度感9701 第10期 刘祖军,等:一种等离子体显示运动图像动态假轮廓评测新方法知模型及动态假轮廓评测方法是合理、正确的,能够准确地反映AC PDP 显示运动图像时在人眼视觉系统中造成的动态假轮廓现象,可应用于子场编码方案的选择与优化.参考文献:[1] Y amaguchi T ,Masuda T ,K ohgami A ,et al.Degradation ofm oving 2image quality in PDPs :dynamic false contour [J ].Journal of SI D ,1996,4(4):263-270.[2] Y amaguchi T ,Mikoshiba S.An improvement of PDP picturequality by a m odified 2binary 2coded scheme with a 3D scatter 2ing of m otional artifacts [J ].IEICE T rans E lectron ,1997,80(8):1079-1085.[3] Lee H S ,K im C H.A look 2up table based on error diffusionalg orithm for dynamic false contour reduction of plasma dis 2play panel [J ].Journal of In formation Display ,2001,2(2):32-38.[4] Park S H ,K im C W.An optimum selection of sub field pat 2tern for plasma displays based on genetic alg orithm [J ].IE 2ICE T rans E lectron ,2001,84(11):1659-1666.[5] 梁 宁,郭滨刚,刘纯亮,等.消除彩色PDP 运动图像动态假轮廓的延伸编码及优化[J ].西安交通大学学报,2002,36(2):190-193.[6] K urita T ,Saito A.A characteristic of the temporal integratorin the eye 2tracing integration m odel of the visual system on the perception of displayed m oving images [A ].The Ninth International Display W orkshops Symposium ,Hiroshima ,Japan ,2002.[7] K awahara I ,Wani K.S imulation of m otion picture distur 2bance for AC PDP m odeling virtual pixel on retina [J ].IE 2ICE T rans E lectron ,1998,81(11):1733-1739.[8] K im J W ,K im Y D ,K ang S H ,et al.A new measure ofm otion picture distortion and its applications to picture quality improvement on AC PDP [J ].IEEE T rans on C onsumer De 2vice ,2002,48(2):275-283.[9] 石铁岭,梁志虎,魏 巍,等.彩色PDP 运动图像动态假轮廓的评测方法———动态积分法[J ].真空科学与技术,2003,23(3):156-160.(编辑 刘 杨)(上接第1067页)图6 直角坐标系中漂移运动的计算结果4 结 论在极坐标系中,Newton 2Lorentz 方程的分量方程变得复杂,需要用迭代法求解隐式中心差分方程.本文在每个时间步长内对带电粒子所在位置附近区域采用直角坐标系近似,得到了一种显式的推进算法.该算法采用Boris 半加速-旋转-半加速方法推进粒子速度,并用几何方法直接推进粒子位置,避免了隐式算法带来的容许误差,提高了计算效率.数值结果表明,算法是正确可行的,计算速度比容许误差为10-3时的隐式算法提高了约1倍.该方法可用于轴向均匀等离子体器件和高功率微波器件的215维粒子模拟,并可方便地推广到3维球坐标系和相对论的情况.参考文献:[1]Birdsall C K,Fuss D.Clouds 2in 2clouds ,clouds 2in 2cells physics for many 2body plasma simulation [J ].Journal of C omputational Physics ,1969,3(4):494-511.[2] Birdsall C K,Langdon A B.Plasma physics via computersimulation [M].New Y ork :McG raw 2Hill ,1985.[3] Humphries S.Principles of charged particle acceleration[M].New Y ork :John Wiley ,1986.[4] 唐天同,刘纯亮.电子束与离子束物理[M].西安:西安交通大学出版社,2001.(编辑 刘 杨)0801西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷 。
国家一级学术刊物一览表
TN无线电电子学、电信技术类（41）
163 电子学报 中国电子学会 Ａ
164 中国激光 中国光学学会 Ａ
165 半导体学报 中国电子学会等 Ａ
166 通信学报 中国通信学会 Ａ
167 电子与信息学报 中国科学院电子学研究所等 Ｂ
105 华北农学报 河北省农林学院等 Ｂ
S1，S2农业基础科学，农业工程类（11+14）
106 土壤学报 中国土壤学会 Ａ
107 水土保持学报 中国科学院等 Ａ
108 农业工程学报 中国农业工程学会 Ａ
109 农业机械学报 中国农业机械学会 Ｂ
110 土壤通报 中国土壤学会 Ｂ
24 系统工程 湖南省系统工程学会 Ｂ
25 系统工程与电子技术 中国航天机电集团公司二院等 Ｂ
26 系统工程学报 中国系统工程学会 Ｂ
O1数学类（21）
27 数学学报 北京科学院数学研究所 Ａ
28 数学年刊.A辑 复旦大学数学研究所 Ａ
29 应用数学学报 中国数学会 Ａ
86 植物分类学报 中国植物学会 Ｂ
Q95/96动物学/昆虫学类（9）
87 动物学报 中科院动物研究所 Ａ
88 昆虫学报 中国昆虫学会等 Ｂ
89 动物学研究 中科院昆明动物研究所 Ｂ
90 动物学杂志 中国动物学会等 Ｂ
R3基础医学类（25）
91 中华微生物学和免疫学杂志 中华医学会 Ａ
7 中山大学学报.自然科学版 中山大学 Ａ
8 中国科学.D辑，地球科学 中国科学院 Ａ
9 南京大学学报.自然科学版 南京大学 Ａ
医学刊物名称及期刊号
R1 预防医学,卫生学
R2 中国医学
R3 基础医学
R4 临床医学/特种医学
R5 内科学
R6 外科学 R71 育 R72 R73 R74 学 妇产科学含计划生 儿科学 肿瘤学 神经病学与精神病
R75 皮肤病学与性病学 R76耳鼻咽喉科学 R7 7 眼科 学 R7 8口腔科学 R 8 特种医学
1.药学学报 2.中国药学杂志 3.中国医院药学杂志 4.药物分析杂志 5.中国医药工业杂志 6.中国新药与临床杂志 7.中国药理学通报 8.中国抗生素杂志 9.中国药科大学学报 10.中 国药理学与毒理学杂志 11.中国新药杂志 12.中国临床药理学杂志 13.中国药志 2.第四军医大学学报 3.北京大学学报.医学版 4.第二军医大学学报 5.第 三军医大学学报 6.解放军医学杂志 7.中国医学科学院学报 8.复旦学报.医学版 9.同济医 科大学学报（改名为：华中科技大学学报.医学版） 10.白求恩医科大学学报（改名为：吉 林大学学报.医学版） 11.湖南医科大学学报（改名为：中南大学学报.医学版） 12.华西医 科大学学报（改名为：四川大学学报.医学版） 13.第一军医大学学报 14.苏州医学院学报 （改名为：苏州大学学报.医学版） 15.广东医学 16.上海医学 17.军事医学科学院院刊 18.上海第二医科大学学报 19.中国医科大学学报 20.中山医科大学学报（改名为：中山大 学学报.医学科学版） 21.西安医科大学学报（改名为：西安交通大学学报.医学版）22.江 1．中华流行病学杂志 2.中华预防医学杂志 3.中华劳动卫生职业病杂志 4.卫生研究 5.营 养学报 6.工业卫生与职业病 7.中国职业医学 8.中国公共卫生 9.中国工业医学杂志 10.中 国计划生育学杂志 11.中国人兽共患病杂志 12.中国辐射卫生 13.卫生毒理学杂志 14.辐射 防护 15.环境与健康杂志 16.中国媒介生物学及控制杂志 17.中国卫生统计 18.劳动医学 1.中草药 2.中国中药杂志 3.中国中西医结合杂志 4.中成药 5.中药材 6.中医杂志 7.中国 针炙 8.中国中医基础医学杂志 9.中药药理与临床 10.北京中医药大学学报 11.中国医药学 报 12.上海中医药杂志 13.辽宁中医杂志 14.新中药 15.时珍国医国药 16.陕西中医 17.江 1.中华微生物学和免疫学杂志 2.中国免疫学杂志 3.生理学报 4.中国病理生理杂志 5.病毒 学报 6.解剖学报 7.解剖学杂志 8.中国寄生虫学与寄生虫病杂志 9.中国人兽共患病杂志 10.生物化学与生物物理学报 11.中国临床解剖学杂志 12.生理科学进展 13.细胞与分子免 疫学杂志 14.中国应用生理学杂志 15.上海免疫学杂志 16.生物化学与生物物理进展 17.中 华实验和临床病毒学杂志 18.中国生物化学与分子生物学报 19.中国生物医学工程学报 20. 1.中华检验医学杂志 2.中国超声医学杂志 3.中国医学影像技术 4.中国危重病急救医学 5. 中华物理医学与康复杂志 6.临床检验杂志 7.临床与实验病理学杂志 8.中华护理杂志 9.中 华理疗杂志 10.中国急救医学 11.上海医学检验杂志 12.中国康复医学杂志 13.中国临床医 1．中华内科杂志 2.中华血液学杂志 3.中华结核和呼吸杂志 4.中华心血管病杂志 5.世界 华人消化杂志 6.中华消化杂志 7.中国循环杂志 8.中华肾脏病杂志 9.中华传染病杂志 10. 中华内分泌代谢杂志 11.中国实用内科杂志 12.中华肝脏病杂志 13.中国地方病学杂志 14. 中华医院感染学杂志 15.中华老年医学杂志 16.临床心血管病杂志 17.高血压杂志 18.中国 1.中华外科杂志 2.中华骨科杂志 3.中华泌尿外科杂志 4.中华神经外科杂志 5.中国实用外 科杂志 6.中华实验外科杂志 7.中华胸心血管外科杂志 8.中华显微外科杂志 9.中华创伤杂 志 10.中华麻醉学杂志 11.中华普通外科杂志 12.中国矫形外科杂志 13.中华整形外科杂志 1.中华妇产科杂志 2.中国实用妇科与产科杂志 3.实用妇产科杂志 4.生殖与避孕 5.现代妇 产科进展 1.中华儿科杂志 2.中华小儿外科杂志 3.中国实用儿科杂志 4.临床儿科杂志 5.实用儿科临 床杂志 1.中华肿瘤杂志 2.癌症 3.中华病理学杂志 4.中国肿瘤临床 5.中华放射肿瘤学杂志 6.肿 瘤 7.肿瘤防治研究 1.中华神经科杂志 2.中国神经精神疾病杂志 3.中国心理卫生杂志 4.中风与神经疾病杂志 5.临床神经病学杂志 6.中华精神科杂志 1.中华皮肤科杂志 2.临床皮肤科杂志 3.中国皮肤性病学杂志 1.中华耳鼻咽喉科杂志 2.临床耳鼻咽喉科杂志 3.耳鼻咽喉头颈外科（改名为：中国耳鼻咽 喉头颈外科） 1. 中华眼科杂志 2.中国实用眼科杂志 3. 中华眼底病杂志 4.眼科研究 5.眼外伤职业眼病 杂志 1.中华口腔医学杂志 2.华西口腔医学杂志 3.实用口腔医学杂志 4.现代口腔医学杂志 1.中华放射学杂志 2.中华核医学杂志 3.临床放射学杂志 4.中华放射医学与防护杂志 5.实 用放射学杂志 6.解放军预防医学杂志 7.航天医学与医学工程 8.中国运动医学杂志
核心期刊名录
北大中文核心期刊（部分）发布日期：2011年（第6版）Ｎ/Q,Ｔ/X综合性科学技术１.科学通报（SCI(2013)）；2.清华大学学报.自然科学版；3.上海交通大学学报；4.浙江大学学报.工学版5.华中科技大学学报.自然科学版；6.西安交通大学学报；7.同济大学学报.自然科学版；8.哈尔滨工业大学学报.自然科学版；9.华南理工大学学报.自然科学版10.东北大学学报.自然科学版；11.厦门大学学报学报.自然科学版；12.中山大学学报.自然科学版；13.北京大学学报.自然科学版；14.东南大学学报.自然科学版；15.中南大学学报.自然科学版；16.北京理工大学学报；17.中国海洋大学学报.自然科学版；18.大连理工大学学报19.成都理工大学学报.自然科学版；20.武汉大学学报.理学版；21.东北师大学报.自然科学版；22.北京科技大学学报；23.武汉理工大学学报；24.兰州大学学报.自然科学版；25.四川大学学报.工程科学版；26.中国科学.E辑；27.云南大学学报.自然科学版；28.高技术通讯；29.南京大学学报.自然科学；30.吉林大学学报.工学版；31.天津大学学报；32.湖南大学学报.自然科学版；33.河海大学学报.自然科学版；34.吉林大学学报.理学版；35.中国科学技术大学学报；36.四川大学学报.自然科学版；37.西南交通大学学报；38.西北大学学报.自然科学版；39.国防科技大学学报；40.华东理工大学学报.自然科学版；41.重庆大学学报；42.北京师范大学学报.自然科学版；43.中国科学.物理学.力学.天文学；44.江苏大学学报.自然科学版(EI(2011),EI(2012),13年被踢出)；45.陕西师范大学学报.自然科学版；46.中国工程科学；47.哈尔滨工程大学学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；48.四川师范大学学报.自然科学版；49.北京工业大学学报；50.浙江大学学报.自然科学版；51.北京化工大学学报.自然科学版；52.西北工业大学学报；53.北京交通大学学报；54.山东大学学报.自然科学版；55.西南大学学报.自然科学版；56.应用基础与工程科学学报；57.空军工程大学学报.自然科学版；58.合肥工业大学学报.自然科学版；59.武汉大学学报.工学版；60.福州大学学报.自然科学版；61.华中师范大学学报.自然科学版；62.复旦学报.自然科学版；63.西南师范大学学报.自然科学版；64.扬州大学学报.自然科学版；64.南京师大学报.自然科学版；66.扬州大学学报.工学版；67.湘潭大学自然科学学报；68.华东师范大学学报.自然科学版；69.内蒙古大学学报.自然科学版；70.应用科学学报；71.辽宁工程技术大学学报.自然科学版；72.湖南师范大学自然科学学报；73.南京工业大学学报.自然科学版；74.上海大学学报.自然科学版；75.山西大学学报.自然科学版；76.广西大学学报.自然科学版；77.广西师范大学学报.自然科学版；78.沈阳工业大学学报(EI(2011),EI(2012),)；79.南开大学学报.自然科学版；80.解放军理工大学学报.自然科学版(EI(2011),EI(2012),)；81.郑州大学学报.理学版；82.兰州理工大学学报；83.河南师范大学学报.自然科学版；84.福建师范大学学报.自然科学版；85.中国科学院研究生院学报；86.桂林理工大学学报；87.山东大学学报.工学版；88.太原理工大学学报；89.河北大学学报.自然科学版；90.深圳大学学报.自然科学版(EI(2011),EI(2012),13年被提出)；91.内蒙古师范大学学报.自然科学版；92.东华大学学报.自然科学版；93.科学技术与工程；94.科技通报；95.西北师范大学学报.自然科学版；96.天津工业大学学报；97.信阳师范大学学报.自然科学版；98.海军工程大学学报；99.南京理工大学学报；100.河北师范大学学报.自然科学版；101.江西师范大学学报.自然科学版；102.济南大学学报.自然科学版；103.安徽大学学报.自然科学版；104.华南师范大学学报.自然科学版；105.河北农业大学学报；106.暨南大学学报.自然科学与医学版；107.黑龙江大学自然科学学报；108.昆明理工大学学报.自然科学版；109.上海理工大学学报；110.中北大学学报.自然科学版；111.华侨大学学报.自然科学版；112.河南科技大学学报.自然科学版；113.河南大学学报.自然科学版；114.重庆师范大学学报.自然科学版；115.安徽师范大学学报.自然科学版；116.湖南科技大学学报.自然科学版；117.河南理工大学学报.自然科学版；118.南昌大学学报.自然科学版；119.青岛科技大学学报.自然科学版；120.西安理工大学学报；121.中国科技论文在线O3力学1．力学学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013)，SCI(2012))； 2.爆炸与冲击(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；3.力学进展（EI(2013)）；4.固体力学学报(EI(2011),EI(2012),SCI(2013))；5.工程力学(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；6.振动与冲击(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；7.振动工程学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；8.应用数学和力学；9.力学与实践；10.计算力学学报(EI(2011),EI(2012),)；11.应用力学学报；12.实验力学；13.力学季刊H机械、仪表工业1.机械工程学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；2.中国机械工程；3.摩擦学学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；4.光学精密工程(EI(2011),EI(2013))；5.机械科学与技术；6.机械设计；7.自动化仪表；8.润滑与密封；9.制造业自动化；10.机械设计与研究；11.机械传动；12.仪器仪表学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；13.现代制造工程；14.机床与液压；15.机械强度；16.工程设计学报；17.自动化与仪表；18.机械设计与制造；19.振动、测试与诊断(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；20.液压与气动；21.流体机械；22.水泵技术；23.光学技术；24.制造技术与机床；25.轴承；26.仪表技术与传感器；27.组合机床与自动化加工技术V航空,航天1.航空学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；2.推进技术(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；3.航空动力学报(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；4.宇航学报（EI(2012),EI(2013)）；5.固体火箭技术(EI(2011),EI(2012),EI(2013))；6.空气动力学学报(EI(2011),EI(2012),)；7.北京航空航天大学学报；8.中国空间科学技术(EI(2012))；9.南京航空航天大学学报；10.飞行力学；11.航天控制；12.空间科学学报；13.实验流体力学(EI(2011),EI(2012),)；14.中国惯性技术学报(EI(2013)))；15.导弹与航天运载技术；16.宇航材料工艺；17.燃气涡轮试验与研究；18.电光与控制；19.航空制造技术；发布日期：2008年（第5版）Ｎ/Q,Ｔ/X综合性科学技术１.科学通报２.清华大学学报.自然科学版３.哈尔滨工业大学学报４.西安交通大学学报５.上海交通大学学报６.华中科技大学学报.自然科学版７.东北大学学报.自然科学版８.北京大学学报.自然科学版９.同济大学学报.自然科学版10. 浙江大学学报.工学版11.中国科学.E辑 12.大连理工大学学报 13.中山大学学报.自然科学版14. 东南大学学报.自然科学版 15.中国海洋大学学报.自然科学版16.自然科学进展17. 北京理工大学学报 18.北京科技大学学报 19.武汉大学学报.理学版 20.高技术通讯21. 南京大学学报.自然科学 22.厦门大学学报.自然科学版 23. 华南理工大学学报.自然科学版24. 中南大学学报.自然科学版25.吉林大学学报.理学版 26.东北师大学报.自然科学版 27.河海大学学报.自然科学版 28.武汉理工大学学报 29.北京师范大学学报.自然科学版 30. 重庆大学学报.自然科学版（改名为：重庆大学学报）31.天津大学学报 32.四川大学学报.自然科学版33.西南交通大学学报 34.国防科技大学学报 35.兰州大学学报.自然科学版 36. 四川师范大学学报.自然科学版 37.成都理工大学学报.自然科学版 38.西北大学学报.自然科学版 39.兰州理工大学学报 40.湖南大学学报.自然科学版 41.中国科学技术大学学报 42.合肥工业大学学报.自然科学版 43.四川大学学报.工程科学版 44. 复旦学报.自然科学版 45.吉林大学学报.工学版 46. 陕西师范大学学报.自然科学版 47.云南大学学报.自然科学版 48.浙江大学学报.理学版 49.西北工业大学学报 50. 福州大学学报.自然科学版 51.北京工业大学学报 52.郑州大学学报.工学版 53. 华中师范大学学报.自然科学版 54.北京化工大学学报.自然科学版 55.北京交通大学学报 56.内蒙古大学学报.自然科学版 57.南京工业大学学报.自然科学版 58.江苏大学学报.自然科学版 59.应用科学学报60.哈尔滨工程大学学报 61.中国科技G辑，物理学、力学、天文学 62.扬州大学学报.自然科学版 63.福建师范大学学报.自然科学版 64.西南师范大学学报.自然科学版 65. 华东理工大学学报.自然科学版 66. 华东师范大学学报.自然科学版 67.武汉大学学报.工学版 68.上海大学学报.自然科学. 69.湘潭大学自然科学学报 70.湖南师范大学自然科学学报 71.南开大学学报.自然科学版 72.桂林工学院学报 73.空军工程大学学报.自然科学版 74.山西大学学报.自然科学版 75.广西师范大学学报.自然科学版 76.黑龙江大学自然科学学报 77.南京师大学报.自然科学版 78.太原理工大学学报 79.山东大学学报.理学版 80.安徽大学学报.自然科学版 81.辽宁工程技术大学学报（改名为：辽宁工程技术大学学报.自然科学版 82.河北师范大学学报.自然科学版 83.华侨大学学报.自然科学版 84.深圳大学学报.理工版 85.中国科学院研究生院学报 86.华南师范大学学报.自然科学版 87.河南师范大学学报.自然科学版88.河北大学学报. 自然科学版 89.自然杂志 90.河南大学学报.自然科学版91.河北工业大学学报 92.宁夏大学学报.自然科学版 93.科技通报 94.西北师范大学学报.自然科学版 95.河南科技大学学报.自然科学版 96.郑州大学学报.理学版 97.昆明理工大学学报.理工版 98.南京理工大学学报.自然科学版 99.江西师范大学学报.自然科学版 100.中北大学学报.自然科学版101.安徽师范大学学报.自然科学版 102.广西大学学报.自然科学版 103.山东大学学报.工学版 104.东华大学学报.自然科学版 105.西南农业大学学报.自然科学版（改名为：西南大学学报.自然科学版） 106.天津师范大学学报.自然科学版 107.湖北大学学报.自然科学版 108.浙江工业大学学报 109.西安理工大学学报110.解放军理工大学学报.自然科学版 111.南昌大学学报.理科版 112.上海理工大学学报113.暨南大学学报.自然科学与医学版 114.烟台大学学报.自然科学与工程版 117.海军工程大学学报 118.江苏科技大学学报.自然科学版 119.河北科技大学学报 120.哈尔滨理工大学学报O3力学1．力学学报 2.力学进展 3.应用数学和力学4.固体力学学报 5.爆炸与冲击 6. 计算力学学报 7.力学与实践 8.实验力学 9.应用力学学报 10.力学季刊 11. 水动力学研究与进展.A辑 12.机械强度 13.振动与冲击TH机械、仪表工业1. 中国机械工程2.机械工程学报3.摩擦学学报4.机械科学与技术5.机械设计6.光学精密工程7. 机械设计与研究8.润滑与密封9.仪器仪表学报 10.机床与液压 11.机械传动12. 液压与气动 13.流体机械 14.自动化与仪表 15.现代制造工程 16.工程设计学报 17.振动、测试与诊断 18.光学技术 19.机械设计与制造 20.制造业自动化 21.水泵技术 22.制造技术与机床 23.轴承 24.组合机床与自动化加工技术 25.自动化仪表 26.压力容器 27.仪表技术与传感器V航空,航天1. 推进技术2. 航空学报3. 宇航学报4.航空动力学报5.空气动力学学报6. 南京航空航天大学学报7.固体火箭技术8.中国空间科学技术9. 北京航空航天大学学报10. 飞行力学 11. 宇航材料工艺 12.中国惯性技术学报 13. 航天控制 14.实验流体力学 15. 导弹与航天运载技术 16. 电光与控制 17航空材料学报. 18. 中国航天。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第38卷 第1期2004年1月 西 安 交 通 大 学 学 报J OU RNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSIT YVol.38 №1Jan.2004水涤脱附条件下活性炭脱硫中吸附反应空间的研究刘 义,曹子栋,唐 强,王 盛(西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安)摘要:以不同吸附材料的吸附性能测试实验结果为依据,研究了水涤脱附条件下活性炭脱硫的机理,并以Zawadzki的反应机理为依据,对整个反应过程中的吸附反应空间进行了分析和估算.研究表明,在有水的情况下,只有当孔隙中具有一定的反应空间,使其能容纳反应系统的空间构型时,SO2才能发生氧化,从而产生有效的吸附位.因此,活性炭的孔径分布是决定吸附材料对SO2吸附性能的关键;孔宽为1nm时的吸附过程具有最大的孔隙利用率;峰值孔径超过1nm、颗粒直径为3mm的MH Y30中孔型颗粒活性炭是一种理想的吸附材料.关键词:水涤脱附;活性炭;吸附位;反应空间中图分类号:X842 文献标识码:A 文章编号:02532987X(2004)0120073204Adsorption R eaction Space in Activated C arbon Desulf urization on theCondition of Desorbing by W aterL i u Yi,Cao Zi dong,Tang Qiang,W ang S heng(School of Energy and Power Engineering,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China)Abstract:Mechanism of activated carbon desulfurization under the condition of desorption by water is investigat2 ed according to the results of adsorbing performance experiments with different adsorbents.Analysis and estima2 tion of reaction space in the whole reaction process are offered on the basis of Zawadzki’s desulfurization theory. It is indicated that the effective adsorption sites germinate only in a certain reaction space where the appropriate distances and configurations among reactant molecules have been formed.Therefore,the distribution of aperture of adsorbent is a crucial factor in the adsorption process.The best utilization is gained when the aperture width approaches1nm.And a type of adsorbent MH Y30whose aperture amplitude over1nm and granule size about 3mm is suggested to be adopted.K eyw ords:desorption by w ater;activated carbon;adsorption site;reaction space 水涤脱附是活性炭法烟气脱硫工艺中最常见的脱附方式,在吸附环节中,水的存在使活性炭脱除SO2的机理变得十分复杂.目前,人们普遍认为吸附性能的高低主要取决于吸附势能场的强弱,但最近的一些研究成果表明,在水涤脱附的条件下,具有较强吸附势能场的微孔型活性炭材料的吸附性能不一定优于中孔型活性炭.在本文中,对具有不同孔径分布的活性炭的脱硫性能进行了实验研究,在此基础上引入了吸附反应空间的概念用以描述SO2发生氧化反应的过程,力图从活性炭微观孔结构和孔径分布的角度对SO2的吸附性能进行研究.1 不同孔径分布的活性炭吸附性能的测定实验及结果分析本文在无水和有水两种情况下,对具有不同孔径分布的4种活性炭进行了吸附性能的测定实验.在实验中,各种活性炭的使用量均为1.5kg;SO2的体积分数为013%;水蒸气的体积分数为10%,温度为80℃;模拟烟气的流速为111m/s;脱附用的蒸收稿日期:2003204210. 作者简介:刘 义(1974～),男,博士生;曹子栋(联系人),男,教授,博士生导师.馏水用量为6000ml ,脱附时间为3min.实验根据穿透时间计算每种活性炭在无水和有水两种情况下对SO 2的吸附量(Γ1、Γ2).无水和有水时被吸附的SO 2质量与吸附剂质量之比定义为相对吸附容量(Φ1、Φ2).表1中列出每种材料的特性参数,包括外表面积(a w )、比表面积(a s )和微分孔径分布的峰值(r peak ).实验结果见表2.表1 4种活性炭的材料特性材料特性MHY 10MHY 30MHY 40MHY 60a w /m 2・g -101012010040100301002a s /m 2・g -1920750870730r peak /nm018～110110～210018～110110～315表2 无水和有水条件下4种活性炭的吸附特性实验结果MHY 10MHY 30MHY 40MHY 60Γ1/g48.530.441.510.3Γ2/g 5.76.51.41.7Φ1/%3.232.032.770.68Φ2/%0.380.430.090.11 从表1的数据可以看出:在无水和有水两种情况下,活性炭材料对SO 2的吸附性能明显不同.在无水条件下,吸附过程是一个纯物理的吸附过程,多层吸附的机理使其具有很大的吸附容量,而在有水条件下,物理吸附和化学吸附过程是并存的,由于化学吸附的接触特性,使活性炭表面只能主要发生单层吸附,因而吸附容量明显降低.在无水条件下,具有较大比表面积的活性炭材料对SO 2的吸附性能是较高的.在有水条件下,活性炭材料对SO 2的吸附性能随外表面积的增大而明显增大,与比表面积基本无关.这是因为在有水的情况下,活性炭大量的内表面积失效,能够作为有效活性位的表面积主要存在于吸附材料的外表面上[1].另一方面,从表1中也可以看出:活性炭材料对SO 2的吸附性能与材料的孔径分布是密切相关的,而且对于无水和有水两种情况,这种关系具有明显的差别.在无水条件下,r peak 小的材料具有更大的吸附容量,这是因为SO 2是一种当量直径仅为0.28nm 的小分子,一般能进入多孔材料的大孔、中孔、微孔和亚微孔等各种孔隙,而r peak 越小,说明材料的孔隙结构越丰富,因而可以容纳更多的SO 2分子.在有水的情况下,吸附容量随r peak 的变化却与无水情况时恰恰相反,对于外表面积比较接近的活性炭,当r peak 的范围在0.8～1.0nm 时,吸附容量是较低的,而当r peak 的范围在1.0nm 以上时,吸附容量则增大,例如对于MH Y30和MH Y40两种材料,由于颗粒直径接近,外表面积是比较接近的,但由于孔径分布的差异,前者对SO 2的吸附容量是后者的4.8倍.以上的结果说明,在有水的情况下,孔宽较小的孔隙中并未形成足够的吸附位.因此,在微孔型活性炭材料中,存在着大量的失效孔,使其对SO 2的吸附容量降低,而孔隙失效的原因,则必须以吸附过程的机理为依据进行分析.2 有水存在时活性炭脱硫的机理及吸附反应空间概念的提出从上述分析可以看出,无水时活性炭对SO 2的吸附性能较高,但是在实际工业应用中,由于水洗脱附工艺的存在,吸附过程必须在有水的条件下进行.近年来,人们开始对活性炭吸附SO 2的机理进行研究,Tamura [2]认为吸附产物H 2SO 4是通过吸附态的分子直接反应产生的.Lizzio 等人[3]提出分子竞争活性位的理论,认为吸附态的SO 2只能被气态氧化.Rubio 等人[4]认为O -2的亲质子性使活性炭表面的碱性提高,使SO 2这种酸性氧化物更易于被活性炭吸附.Zawadzki 等人[5,6]则提出了H 2O 2氧化SO 2的理论.在前3种学说中,均认为水只是作为溶解SO 2和SO 3的溶剂,并未考虑H 2O 分子在氧化反应中所起到的作用,而在最近的研究成果中,已证明SO 2转化为H 2SO 4的反应是O 2、水蒸气和SO 2这3种分子共同作用的结果[7].因此,在有水的情况下,可以认定Zawadzki 的理论是对活性炭脱硫过程的一种最为科学的阐述.根据Zawadzki 的理论,在有水的条件下,活性炭表面的吡喃酮官能团和离域π电子均会与H 2O 分子反应生成H 2O 2[8],其反应式如下O -2+2H 2O +e -H 2O 2+2OH -(2)H 2O 2是一种强氧化剂,可将SO 2溶于H 2O 时形成的H 2SO 3氧化为H 2SO 4,其化学反应式可写为47西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷 SO2・H2O+H2O2 2H++SO2-4+H2O(3)可见,要将SO2的分子氧化成为H2SO4,需要存在不同的反应物分子,并且彼此之间要发生一系列的化学反应.根据碳六元环微晶的结构可知,反应式(1)必须发生在碳六元环微晶层的边缘,而反应式(2)则必须发生在层面上,因此H2O2分子只能产生于孔隙的壁面上.另一方面,SO2・H2O水合分子是由吸附材料的外表面通过扩散方式进入孔隙的,而只有与H2O2分子发生接触的SO2・H2O水合分子才能被氧化,因而反应式(3)只能发生在孔隙壁面附近的位置.从上面的分析可知,SO2的氧化反应是发生在吸附剂孔隙中的,只有可以容纳这些反应物分子的孔隙,才有可能发生氧化反应,使S由+4价升高为+6价.并且,这些反应物分子之间必须满足反应所需的空间构型.因此,类似于纯物理吸附中的分子筛效应,我们将可以发生氧化反应的空间称为吸附反应空间.孔隙结构中只有存在这样的吸附反应空间,才能够作为活性炭脱硫过程中有效的吸附位.3 活性炭脱硫过程吸附反应空间的分析一个化学反应中各个反应物分子的总构型需要占有一定的空间尺寸,这样的分子构型系统相当于物理吸附过程中的一个大分子,也具有一定的临界尺寸(即包括电子云在内的分子外边界当量直径).反应分子构型系统临界尺寸的计算需要针对反应过程的每一个分子的迁移和化学键的变化情况进行具体分析.由于分子运动的不确定性,通常只能对其估算出近似值(后文中所用的分子键长和键角等数据均可在有关化学文献中查到).3.1 产生H2O2所需要的反应空间估算如上所述,活性炭表面H2O2的产生可通过式(1)和式(2)两种途径.在这两种途径中,每形成1个分子的H2O2,均需要1个分子的O2和2个分子的H2O.O2分子的键结构包括一个双电子的σ键和2个三电子的π键.当得到1个电子之后,形成的O-2的键长由0.121nm增加为0.128～0.130nm,解离能有所降低,并表现出很强的亲质子性,能拆散H2O分子中的1个O-H键.分离出来的这个质子与O-2中得到电子的那个O原子形成双电子的σ键,同时失去1个三电子的π键,产物为HO2,而H2O分子的其余部分因多1个电子而带负电,成为OH%.HO2是一种并不稳定的氢氧化物,而未与H+结合的那个O原子可以再得到1个π电子形成HO-2.HO-2具有与O-2类似的亲质子性,亦能拆散H2O分子中的1个O-H键.分离出来的质子与HO-2中的第2个O原子结合,形成单键结构,同时失去另一个π键结构,得到最终的产物为H2O2.生成H2O2的过程示意图见图1.图1 生成H2O2的过程示意图 从图1可以看出,2个H2O分子为O2分子提供质子的方位是不同的,而最后成键的结果使H2O2分子中的2个O-H键具有111.5°的二面角结构.因此,只有当H2O分子的其中一个O-H键中的H 原子位于O2分子中的共价键附近且与之近似垂直的位置,才有可能被O原子吸引.与此同时,必须存在另一个H2O分子与O2分子组成上面的空间构型,而且这2个H原子与O2分子共价键所形成的2个平面必须构成近似111.5°的二面角.在上述的反应过程中,反应构型临界尺寸的计算还涉及到H和O的原子半径,其值可在“原子和离子半径表”中查出,形成单σ键的H的原子半径为0.037nm,而形成单σ键的O的原子半径为0.066nm.需要说明的是,这里使用的原子半径必须是同一个分子中的共价半径,而并非是以不同分子间的核间距来定义的范德瓦尔斯半径.根据反应中各反应物分子的几何构型、空间位置、键长以及分子中每一个原子的共价半径,可以求出要形成这种反应空间所需要的最小孔容空间.对于产生H2O2的反应空间,可经过对其几何构型的估算得出,孔宽至少应大于0.6nm.57 第1期 刘 义,等:水涤脱附条件下活性炭脱硫中吸附反应空间的研究3.2 生成H2SO4所需要的反应空间估算在有H2O存在的情况下,在碱性环境中,SO2的水合物的主要成分为物质的量之比近似为1∶2的SO2-3和H+.SO2-3的结构为三角锥形,含有3条S -Oσ键和3条p-dπ反馈键,而且有一对孤对电子.S-Oσ键长为0.143nm,相邻键间的夹角为119.5°.由于SO2中的S元素处于中间价态,因此既可以具有氧化性,也可以具有还原性.SO2-3转化为SO2-4的标准电极电势为-0.93V,而H2O2转化为H2O的标准电极电势为+1.776V.根据氧化2还原反应方向的判断法则,可知H2O2和SO2-3可发生反应生成SO2-4和H2O.SO2-4的结构为正四面体,含有4条S-Oσ键和4条p-dπ键,没有孤对电子. S-Oσ的键长增加为0.149nm,键的夹角减小为109.3°.H2O2氧化SO2-3的化学方程式如下SO2-3+H2O2 SO2-4+H2O(4) H2O2氧化SO2-3的过程实际上就是SO2-3原子团中的孤对电子重新成键的过程,而SO2-4中第4个O原子必须来源于H2O2分子.因此,这个过程是必须依次拆开H2O2分子中的O-H键和O-O键.在H2O中,H2O2显弱酸性,因而存在下面的化学平衡式H2O2 H++HO-2 K1=1.55×10-2(5)HO-2 H++O2-2 K2≈10-25(6) 式(6)中的平衡常数很小,生成的O2-2是微乎其微的,因此H2O2在H2O中电离产物的主要存在形式为HO-2.H+的离开使HO-2中的1个O原子出现1个空2p轨道,正好与SO2-3中的孤对电子形成配位,而形成的配位产物的另一侧成为1个羟基(-OH).在H+的环境中,X-OH键会发生断裂,并与H+结合生成H2O,而与此同时,配位产物也转变为SO2-4.生成SO2-4的过程示意图见图2.由图2可以看出,只有当H2O2分子中的其中一个O-H键中的H原子位于SO2-3原子团的孤对电子附近时,才有可能被SO2-3原子团吸引,形成共价键结构.结合反应物分子或离子的几何构型对图2 生成SO2-4的过程示意图产生SO2-4所需要的反应空间进行估算,则至少需要直径大于0.70nm的空间.3.3 分子缔合效应对反应空间的影响由于H2O分子和H2O2分子之间除了van der Waals力之外,还有较强的氢键作用,因此会发生缔合作用而形成包含有一定数量分子的分子团.大分子团的存在使SO2氧化反应所需要的反应空间进一步增大,使可以被有效利用的孔宽下限值进一步增加.一般情况下,缔合程度会随温度的升高而降低,Wilke和Chang曾对此提出缔合系数的概念,并认为在通常情况下,水分子团(H2O)x中的x取值在2～3之间.以上这3种作用(本文3.1～3.3三节中提到的作用)共同作用时,可以有效利用的孔宽下限会略有增加,而且由于操作条件的不确定性,孔宽下限很难精确求解,应对其进行具体的实验测定.另一方面,当孔宽很大的时候,由于吸附势能场的减弱,孔隙空间也不能得到充分利用.根据本文的实验,可以认为当孔宽在1.0nm左右的时候,孔隙可以作为最为有效的吸附反应空间.在本文的实验中,MH Y60型活性炭的r peak与MH Y30型活性炭接近,但外表面积较小,因而吸附容量较小,而MH Y30型活性炭具有适当的孔径分布和外表面积,因而具有最高的吸附容量.4 结 论在水涤脱附的条件下,活性炭法烟气脱硫的吸附机理与干态时有明显的不同.当有水存在时,SO2发生氧化的条件是孔隙中必须具有一定的反应空间,吸附位只能产生在吸附剂表面具有适当的分子间距和空间构型的位置.因而,活性炭的孔径分布是决定吸附材料对SO2吸附性能的关键因素.当孔隙结构的孔宽为1.0nm左右时,吸附过程具有最大的孔隙利用率.在水涤脱附的条件下,峰值孔径大于1nm、颗粒直径为3mm左右的MH Y30型活性炭是一种优良的吸附材料.(下转第80页)表1 对例1、例2求解20次得到的平均值算法f1(x)迭代次数/次时间/ms最大值f2(x)迭代次数/次时间/ms最大值GA8065913011286991201112164541761219增强型GA84941501148092189341910076031125 OFGA85510011481078501810456101370表2 对例3求解20次得到的平均值算法f3(x,y)迭代次数/次时间/ms最大值G A1201392110.9635537OF G A128316019999986在3次测试中,OF G A的选取参数如表3所示.计算机的工作环境为PⅢ866,256MB内存,仿真环境为VC6.0.表3 OF G A参数表函数Δm K Nμ交叉率f1(x)0110810401×10-4019f2(x)0115810401×10-4019f3(x,y)0120610401×10-4019 4 结 论本文分析了群体规模以及个体空间大小对遗传算子的影响,并在此基础上设计了一个新的算法,即最优家族遗传算法.它的主要思想是在优良解附近的微型空间形成一个最优家族,在最优家族里面寻找更优的个体,实现“龙生龙,凤生凤”.在与G A的对比实验中,OF G A比传统遗传算法的收敛速度几乎呈数量级上升,其精度也提高了很多,说明该算法具有应用的潜力.参考文献:[1] 陈国良,王煦法,庄镇泉,等.遗传算法及其应用[M].北京:人民邮电出版社,1996.[2] Holland J H.Adaptation in nature and artificial system[M].Ann Arbor:The University of Michigan Press,1975.[3] Radolph G.Convergence analysis of canonical genetic al2gorithms[J].IEEE Transactions on Neural Network, 1994,5(1):96～101.[4] Qi X F,Palmieri F,Theoretical analysis of evolutionaryalgorithms with an infinite population size in continuous space[J].IEEE Transactions on Neural Network, 1994,5(1):102～119.[5] 庄 健,王孙安.自调节遗传算法的研究[J].西安交通大学学报,2002,36(11):359～363.[6] 张 铃,张 钹.统计遗传算法[J].软件学报,1997,8(5):335～344.[7] 张 铃,张 钹.遗传算法机理的研究[J].软件学报,2000,11(7):945～952.[8] 张文修,梁 怡.遗传算法的数学基础[M].西安:西安交通大学出版社,2001.54～79.(编辑 管咏梅)(上接第76页)参考文献:[1] 刘 义,曹子栋,唐 强,等.有效脱附在活性炭法烟气脱硫中的作用[J].西安交通大学学报,2003,37(1):96～99.[2] Mochida I,K orai Y,Shirahama M,et al.Removal of SO xand NO x over activated carbon fibres[J].Carbon,2000, 38(2):227～239.[3] Lizzio A A,DeBarr J A.Mechanism of SO2removal bycarbon[J].Enegy and Fuels,1997,11:284～291.[4] Rubio B,Izquierdo M T.Low cost adsorbents for lowtemperature cleaning of flue gases[J].Fuel,1998,77(6):631～637.[5] Zawadzki J.Interaction of SO2with carbon films[J].Car2bon,1987,25(3):431～436.[6] Zawadzki J.The SO2species adsorbed on carbon films[J].Carbon,1987,25(4):495～502.[7] 刘 义,曹子栋.活性炭法烟气脱硫中硫酸转化条件的实验研究[J].西安交通大学学报,2002,36(1):701～704.[8] Boehm H P.S ome as pects of the surface chemistry of car2bon blacks and other carbons[J].Carbon,1994,32(5):759～769.(编辑 王焕雪)。