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• 2016年, 37卷, 第1期
  刊出日期：2016-01-10

    

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  基于声压和声强法对柴油机噪声源的识别

  刘帅, 王忠, 赵洋, 瞿磊, 孙波

  2016, 37(1): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.001

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  为了研究一台4缸柴油机的主要噪声源,采用近场声压法测量了4缸柴油机气缸罩盖、燃油泵和油底壳等14个零部件近场声压级,分析了各零部件噪声对整机噪声的贡献率．应用声强扫描法对柴油机油泵侧、排气侧、风扇侧和摇臂罩盖侧进行了近场声强扫描,采集了主要噪声源近场频谱．结果表明:柴油机在标定工况运行,燃油泵齿轮啮合噪声对整机噪声贡献率为37％,油底壳表面辐射噪声占整机噪声能量的22％;燃油泵齿轮啮合噪声在630 Hz和2 000 Hz处噪声出现峰值,油底壳辐射噪声在各频率段都存在峰值;2种方法识别出的柴油机主要噪声源一致,燃油泵齿轮啮合噪声和油底壳辐射噪声是柴油机主要的噪声源,气缸罩盖辐射噪声、附件箱齿轮啮合噪声和曲轴箱辐射噪声是柴油机的次要噪声源．
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  铰接列车联合制动稳定性分析方法

  何仁, 申小敏, 许航

  2016, 37(1): 6-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.002

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  为了研究铰接列车液力缓速器与摩擦制动器联合制动的稳定性,在“I-β”曲线法的基础上提出一种新的“M-N-P”曲线法进行了定性分析,获得铰接列车在不同路面附着系数下的各车轴抱死顺序.并使用制动力利用率ηb概念,对各工况下的车辆制动稳定性进行定量分析．结果表明:液力缓速器参与工作后,由于驱动轴(牵引车后轴)制动力矩增大,该轴趋于提前抱死,影响列车合理的抱死顺序,可能会产生“折叠”的危险工况,且随着液力缓速器挡位的提高,造成这种不合理工况的路面附着系数范围也越大;制动力利用率呈先增后减的趋势,且在低附着路面上明显较低,故铰接列车在行驶时应避免长时间使用缓速器高挡,在湿滑路面上应慎用液力缓速器．
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  变组分进气充量对柴油机燃烧和排放特性的影响

  梅德清1, 吴焓1, 姜士阳1, 钱俊男1, 袁银男2

  2016, 37(1): 12-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.003

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  在一台单缸风冷柴油机上,采用不同体积分数的富氮和富氧进气,对变组分进气工质的燃烧和排放特性规律进行了归纳分析．结果表明:从富氮状态开始,随着进气工质中O2体积分数的增加,着火延迟期缩短,压力升高率峰值和压力峰值增加,富氮造成的着火延迟效应比富氧造成的着火提前效应更显著,各排放物参数的变化率随进气O2体积分数的变化率均呈现二次多项式关系;在富氧阶段,进气O2体积分数增加降低HC,CO和排气烟度的效果渐趋缓慢,但在富氮阶段,随着富氮程度加大,HC,CO和排气烟度却急剧恶化,而NOx排放则在富氧阶段急剧上升而在富氮阶段下降缓慢;大负荷工况下受供氧制约,进气O2体积分数变化对CO和烟度排放变化率的影响作用增强,而由于小负荷工况下进气O2体积分数变化对缸内温度影响更显著,造成HC和NOx排放变化率更敏感．
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  柴油机颗粒捕集器捕集效率的数值模拟及试验验证

  齐英杰1, 杨华龙1, 马岩1, 杨春梅1, 王思洋2

  2016, 37(1): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.004

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  为研发高过滤效率的颗粒捕集器,通过填充床捕集理论建立其综合捕集效率的数学模型,并利用Matlab和试验对所建立的数学模型进行验证．结果表明:在整个微粒捕集过程中,布朗扩散起主导作用,减小排气流量和提高排气温度均能提高布朗扩散捕集系数和综合捕集系数,而排气流量和排气温度对直接拦截捕集机理的影响不大;当微粒粒径小于100 nm时,布朗扩散捕集机理起主导作用,综合捕集系数随微粒粒径的减小而迅速增加,数值与布朗扩散捕集系数相差不大;当微粒粒径大于100 nm时,直接拦截捕集机理作用增强,综合捕集系数随微粒粒径的增大而减小缓慢,数值大于布朗扩散捕集系数,但仍较小;当微粒粒径为100～500 nm时,由于各种捕集机理相互竞争,综合捕集系数出现最小值．
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  表面张力对矩形微通道汽液两相流动换热的影响

  王迎慧, 邵楠, 王茹, 赵凌骁

  2016, 37(1): 24-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.005

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  为探究表面张力对微通道内水溶液流动沸腾的影响,针对0.2 mm×20.0 mm的矩形微通道,底面恒热流(q=200 kW?m-2)加热的工况进行数值模拟．采取VOF多相流模型和用户自定义函数建模,应用几何重构的方法追踪汽液两相界面迁移的变化．通过计算得到表面张力σ分别为0.035,0.045,0.059 N?m-1(纯水)时,微通道内水溶液流动沸腾过程中汽泡沿流动方向的成长、聚并等演变行为和相应的汽液两相流的流型发展状况(泡状流、弹状流和拉伸汽泡流)．结果表明:与σ=0.059 N?m-1相比,σ=0.035 N?m-1时,单个汽泡尺寸减小约1／2,流型转变滞后,且通道进出口压降Δp波动幅度减小约2.1 kPa,加热壁面温度超过400 K的区域减少3／4,最高过热温度从1 600 K降到1 000 K;不同的表面张力,微通道内流动方向上的汽泡演变过程有所差别,但均会依次出现泡状流、弹状流和拉伸汽泡流的流型变化规律;减小表面张力,有助于提高汽液两相流的流动稳定性,进而保证微通道内相变换热的可靠性．
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  表面活性剂影响下细水雾吸附细颗粒物特性的试验

  王军锋, 莫晓健, 张铮, 储进静

  2016, 37(1): 31-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.006

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  为了探讨细水雾吸附细颗粒物的机理,利用含有风送结构的喷雾系统对表面活性剂影响下不同粒径细水雾脱除细颗粒物特性进行了试验研究,获得了液滴粒径、表面活性剂质量浓度及风送速度对细水雾降尘率的影响规律.结果表明:细水雾降尘率随着水雾粒径的减小先提高后下降,存在最大降尘率;在纯水中添加表面活性剂能大幅提高不同粒径水雾对细颗粒物的降尘率,且粒径越小提升效果越明显;随着溶液中表面活性剂质量浓度的增大,降尘率基本呈上升趋势,同时当水雾粒径较大时,低速风送对纯水及表面活性剂溶液的降尘率均有提升效果.
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  单自由度刚性圆柱体绕流的不稳定性

  李昌烽, 王力, 王宏宇, 刘彦峰, 李磊销

  2016, 37(1): 35-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.007

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  基于OpenFOAM开源软件,利用k-ω SST湍流模型与6自由度(DOF)动网格模型,对亚临界区单自由度运动刚性圆柱绕流进行了三维数值模拟,研究了在不同初始流场下圆柱的阻力系数、升力系数、运动轨迹以及流固耦合的形态,并利用C++面对对象的编程与试验结果及理论分析作对比,验证所用湍流模型与三维模型的可靠性．计算结果表明:分块化结构网格与k-ω SST湍流模型对于圆柱绕流问题的计算结果比较准确,圆柱体在垂直来流方向的运动具有不稳定性,且其稳定性的强弱、运动偏离的方向与初始流场状态相关;由于流固的耦合作用改变了圆柱体受力的频率,加快了圆柱的偏移．
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  撞击流内颗粒旋转特性的数值模拟

  王助良, 陈威, 龚俊, 杜敏

  2016, 37(1): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.008

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  为了模拟撞击流内颗粒的旋转特性,利用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,建立了考虑颗粒旋转的气固两相撞击流数理模型,并通过试验数据验证了该模型的正确性．利用所建模型模拟分析了撞击流内的颗粒旋转特性,以及颗粒初速度、颗粒加料速率、颗粒直径等对颗粒旋转的影响．结果表明:撞击流内颗粒旋转主要产生于撞击区;颗粒初速度越大,颗粒加料速率越大,颗粒直径越小,均会造成撞击区内颗粒的平均转速增大．
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  偏心-非圆齿轮传动机构设计及疲劳强度分析

  钱孟波1, 俞高红2, 张雪芬1, 褚炳彬1

  2016, 37(1): 44-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.009

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  以偏心-非圆齿轮为例,全面阐述了非圆齿轮传动机构设计流程及方法,通过偏心-非圆齿轮几何模型和节曲线封闭条件,基于VB软件编写非圆齿轮齿廓设计程序,并应用软件得出非圆齿轮廓线,实现偏心-非圆齿轮三维建模、装配和运动仿真.针对非圆齿轮断齿现象做了疲劳强度分析,通过应力分析,得出偏心-非圆齿轮外啮合传动过程中最大应力部位,分析粉末冶金齿轮的材料成分和加工工艺,找到非圆齿轮失效原因,提出故障避免措施．
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  自由托盘输送水果分级执行机构仿真优化分析

  翟步金, 徐惠荣, 王剑平

  2016, 37(1): 49-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.010

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  为了提高自由托盘输送条件下易损伤水果分级的准确性,在ADAMS中建立了易损水果分级机的虚拟样机仿真模型,采用三因素三水平的正交仿真分析,研究了分级执行机构转动的角度、输送带的速度、水果的质量3个因素对水果分级准确率的影响,得到了可以表征水果分级准确性的回归方程,最后由得到的回归方程计算所得的工艺参数对水果分级的准确性进行验证试验．结果表明:当单个水果的质量范围在236.3～287.7 g变化时,水果分级的准确率为86.7％;当单个水果质量范围在247.8～275.2 g变化时,水果分级准确率达到100％．
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  基于速度反馈减小风机疲劳载荷的独立变桨控制

  苏永清, 李飞龙, 岳继光, 陈峰

  2016, 37(1): 55-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.011

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  根据空气动力学原理,分析了桨叶转动过程中的振动受力情况,为了减小风力机对塔身产生的疲劳载荷,提出了一种基于振动速度补偿反馈的PID风机独立变桨控制方法,即在原独立变桨控制的基础上,提取三桨叶的振动速度信号作为各自的桨距角的补偿角,得到的新桨距角作为控制系统的输入．仿真结果表明:该方法在能够保正风力机稳定输出功率的基础上,有效地减小了桨叶的振动速度以及振动位移差,从而减小了桨叶对风力机塔身造成的疲劳载荷,提高了风力机运行的可靠性,延长了风力机的使用寿命．
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  考虑磁场饱和的电动汽车用永磁电机控制仿真

  谢颖, 葛红岩, 连国一

  2016, 37(1): 60-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.012

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  针对电机弱磁控制系统中电机参数选取单一,没有考虑到电机不同工况下的参数变化,而导致没有充分利用电机性能的问题,研究了交直轴电感变化对弱磁控制系统的影响．以一台电动汽车用永磁同步电机为例,分别建立了电机的二维磁场模型和在不同矢量控制方法下的数学模型．根据交直轴磁链方程,考虑交直轴磁路耦合对磁场饱和的影响,利用有限元法计算了不同交直轴电流下的交直轴电感．将得到的电感矩阵代入id=0控制、弱磁控制等矢量控制系统中,比较在不同控制方法下考虑磁场饱和与不考虑磁场饱和的电机控制特征量．结果表明考虑磁场饱和的弱磁控制系统能够更充分地利用电机的性能,同时在仿真中能更准确地计算电机性能．
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  基于矩阵重复度的组合测试方法及其试验分析

  陈锦富1, 苏晨飞1, 2, 赵小磊1, 黄如兵1, 陈长川3

  2016, 37(1): 67-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.013

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  为了提高软件测试中组合测试的效率,进一步精简组合测试用例的数量,提出了基于矩阵重复度的最小组合测试用例生成算法．首先根据因素个数和每个因素取值个数生成输入矩阵,然后采用比较重复度的方法生成初步的解矩阵;接着验证生成的解矩阵是否能覆盖所有的因素组合,并将没有覆盖的因素组合记录下来;最后采用贪心算法的思想覆盖那些未被覆盖的因素组合,得到最终的解矩阵．解矩阵中的每一行即为一个有效测试用例．最后与常用的组合测试工具ACTS及PICT进行了对比试验,比较了低因素覆盖、高因素覆盖和各因素参数不同的3种情况．试验结果表明,所提出方法在保证因素组合全部覆盖的情况下生成的测试用例个数较少,优于ACTS和PICT,从而证实了该方法的可行性．
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  下一代互联网体系结构研究进展与分析

  程科1, 2, 于枫1, 潘磊1, 高尚1, 祁云嵩1

  2016, 37(1): 74-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.014

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  TCP／IP体系结构关注主机互连、数据可达,尽力而为、端到端、边缘智能、中心笨拙等设计思想是互联网成功壮大发展的重要因素,然而,其设计局限性也使其难以支持下一代互联网发展,迫切需要研究下一代互联网体系结构设计．在TCP／IP体系结构存在的问题分析基础上,详细介绍国际上已开展的重大下一代互联网研究项目进展情况,总结和借鉴这些研究项目对下一代互联网体系结构设计问题的观点,给出下一代互联网体系结构设计的需求目标,提出其体系结构参考模型设计指导原则,对目前国内外已提出的各种下一代互联网体系结构进行分类、综述和分析,并展望后续研究工作．
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  基于LBP预处理和子图像特征采样的人脸识别

  王进, 颉小凤, 胡明星, 邓欣, 陈乔松

  2016, 37(1): 85-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.015

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  针对随机子空间方法对人脸图像的局部变化鲁棒性较差、多次随机采样时间开销较大、采用固定采样率等问题,提出了一种结合LBP预处理和子图像特征采样的人脸识别方法．首先对人脸图像进行LBP预处理,得到LBP纹理图像;然后对LBP纹理图像进行子图像划分;最后结合随机子空间方法对子图像进行随机特征采样,训练基分类器,并进行集成．同时,结合多尺度分析进行分层随机采样(Stratified-RS),该方法将多次随机采样进行分层,每层使用不同的采样率,进而得到了具有不同维数的特征子集,减少了提取的特征总数,结合级联集成可以进一步增强基分类器之间的差异性．在ORL,Yale,Extended Yale B和CMU PIE这4个人脸数据库上进行了试验．结果表明,所提出方法在提高随机子空间方法运行效率的同时也能保持较好的识别精度．
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  建筑垃圾复合粉体材料对水稳碎石基层力学与收缩性能的影响

  薛翠真, 申爱琴, 万晨光, 张明虎

  2016, 37(1): 92-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.016

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  为缓解半刚性基层开裂病害,对掺建筑垃圾复合粉体材料(CWCPM)的水稳碎石基层的强度和收缩性能进行了研究,并借助DSC-TG同步热分析手段,分析了CWCPM对水泥基材料微观机理的改善作用．结果表明:CWCPM提高了试件28 d无侧限抗压强度和90 d抗弯拉强度;除个别方案外,CWCPM的掺入提高了水稳碎石基层的收缩性能．CWCPM对水泥基材料微观机理的改善作用表现如下:CWCPM良好的填充效应提高了水泥基材料的密实度;各粉体材料间的叠加效应和火山灰效应改善了水泥基材料的水化产物组成,降低了稳定性较差的Ca(OH)2含量．
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  钢箱梁疲劳裂纹钻孔止裂修复的影响因素

  吉伯海, 袁周致远, 刘天笳, 傅中秋

  2016, 37(1): 97-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.017

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  考虑了钢箱梁疲劳裂纹止裂孔的孔径、位置、角度等参数,建立了线弹性有限元实体模型,得到钢箱梁疲劳裂纹钻孔孔边及沿孔边厚度方向的应力变化,对比了不同参数下钻孔止裂的效果,给出了钻孔止裂修复的影响因素．依据不同打孔参数下孔边应力降低程度,建立了止裂孔参数影响因素的比重关系．研究结果表明:过于增大止裂孔的孔径对止裂效果的提高并不明显;孔边的表面应力比孔内的应力大25％左右,裂纹更容易在表面萌生．分析结果表明:止裂孔的打孔位置应在裂纹边缘中心,并且止裂孔存在偏心或一定角度时,能够改善孔边应力的分布,进一步降低孔边应力的集中,具有更好的止裂效果．
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  基于RSM的连续刚构桥预应力损失不确定性分析

  周建庭, 辛景舟, 王宇, 李志刚

  2016, 37(1): 103-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.018

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  针对现行规范计算得到的预应力损失与工程实际存在偏差的问题,考虑施工因素、材料性能和环境条件的随机性对预应力损失的影响,将响应面法引入到预应力损失的预测中．以某特大跨连续刚构桥为工程背景,选择建设期随机误差较为常见的8个主要结构参数,进行Bucher试验设计,构造不含交叉项的二次多项式响应面模型,将预应力损失与各随机参数之间的复杂隐性关系通过显式函数近似地表达出来;基于逐步回归进行基函数的显著性分析与筛选,运用F检验和修正的决定系数进行响应面模型的显著性和精度检验;同时,采用秩相关系数,分析各参数对预应力损失的敏感性;最后,结合Monte Carlo抽样技术,对预应力损失进行概率意义上的预测,得到一定置信概率下的预应力损失区间．
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  环氧基功能化磁性纳米硅球的制备及其应用

  孙俊1, 张锦程1, 蒋蒙蒙2, 马海乐1

  2016, 37(1): 110-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.019

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  利用双表面活性剂聚乙二醇6000(PEG 6000)和十二烷基苯磺酸钠对Fe3O4进行表面化学改性,然后采用溶胶-凝胶法制备得到磁性SiO2纳米硅球,再采用环氧基对磁性SiO2纳米硅球进一步修饰,得到了环氧基功能化磁性纳米硅球,最后以溶菌酶作为模型生物酶,实现对其固定化,并对固定化条件进行了优化．研究结果表明:在固定化时间为2 h、缓冲液pH=8.0、初始酶液质量浓度为1.0 g?L-1的固定化条件下,固定化溶菌酶的酶活回收率为 78.6％,载体对溶菌酶的固载量为114.9 mg?g-1,固定化溶菌酶表现出相对较好的储藏稳定性．
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  用于施工进度优化的VNS-CRO混合算法

  蒋宇一1, 邵志清1, 蔡宁2, 张欢欢1

  2016, 37(1): 115-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.020

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  针对现有研究中忽略施工任务分包资源系统异构的问题,结合建筑信息模型技术与异构环境下任务调度理论,提出变邻域搜索-化学反应混合优化算法,实现了对异构资源环境下道路施工进度计划任务调度与分包的优化.该算法在有向无环图模型与异构资源系统模型的基础上,融合了约束关键路径重排序策略,并在初始化与优化构造超级分子阶段,设计应用了一种平衡邻域结构的变邻域搜索方法,强化了算法的整体优化能力.模拟试验使用上海市陈翔路工程的实际工程数据,试验结果验证了所提出算法优化的有效性与鲁棒性及其相对其他算法的优势.
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  Cyclen全同取代衍生物碱金属配体的合成

  王爱健1, 2, 赵炜2, 孙小强3

  2016, 37(1): 121-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.01.021

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  设计合成了含有苯环基团支链的1,4,7,10-四氮杂环十二烷 (Cyclen)全同取代衍生物1,4,7,10-四(2-对甲氧基苯氧基)乙基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷2．化合物2的分子中含有一个Cyclen底座和4条醚链侧臂,前者易与金属离子配位,后者可通过弱相互作用形成一个富电子空穴,具有形成主-客体超分子结构的潜能．利用化合物2与碱金属盐(LiCl或LiBr)的作用,制备了配合物 3 和4,并经1H NMR确证了其结构．探讨了化合物1,2,3和4的1H NMR及荧光性能的变化,发现配合物3和4 Cyclen环(NCH2CH2N)上的氢裂分为2个,且荧光强度大大增强．