核反应堆内的温度测量对于反应堆的安全和经济运行具有重要意义。当前堆内测温方式主要为技术较为成熟的热电偶或铂电阻温度计,但这类需要标定温敏关系的次级温度计存在着辐照环境下因材料组分或结构等变化而漂移的问题。随着新技术的不断发展,开发受辐照影响更小的次级温度计以及探索新型原级温度计的需求越来越迫切。文章将堆内正在使用或研究的各种测温技术分为以热电偶为代表的次级测温技术和以气体声学温度计为代表的原级测温技术,对各种测温技术的基本原理和研究进展进行综述,对其优缺点和耐辐照性能进行阐述,对其发展前景进行分析展望,为堆内测温技术的进一步研究和应用提供参考。随着温度单位重新定义的实施,在未来,以噪声温度计、气体声学温度计等为代表的原级测温技术有望在反应堆内温度测量和堆内次级温度计原位校准等方面发挥重要作用。
岩体中的节理大多是非连续、非贯通且复杂多变的,对岩石的剪切力学特性和工程稳定性有重要影响。通过断续节理岩石的室内剪切试验和DIC 数字图像技术监测岩样的全场应变,揭示了其剪切力学特性。结果表明:1)随着剪切位移增加,岩样的剪切荷载逐步上升至破坏点,随后急剧下降并因节理摩擦作用波动,最终趋于稳定。节理倾角增大时,最大剪切位移先增大后减小,以45°为分界。法向位移在荷载峰值附近显著增加,主要由于新裂纹扩展及节理摩擦引起的剪胀效应。2)当节理倾角小于45°时,裂纹从预置节理端部萌生并直接贯通,形成贯通裂隙;大于45°时,裂纹沿加载方向扩展,并伴随显著的垂直裂隙扩展,表现出多级承载现象。3)节理倾角较大时,相邻节理的岩桥较长,有效分散裂纹尖端的应力,提高临界应力,延缓裂纹扩展速度。
混凝土随结构构件的受力、变形和温度等变化容易形成无法维持稳定的活动裂纹,并在裂纹产生瞬间向空间中发射电磁辐射信号。针对混凝土开裂产生的电磁辐射信号的幅值低、频带宽,容易与电磁环境噪声混淆的问题,该文提出一种基于GoogLeNet的混凝土活动裂纹电磁辐射信号识别方法。该方法搭建电磁信号采集实验平台,通过实际混凝土开裂实验构建原始信号数据集,利用连续小波变换(CWT)将混凝土活动裂纹电磁辐射原始时域信号转化为二维时频域图以强化信号在开裂早期的局部时频域变化特征,并在GoogLeNet基础上构建并迭代训练模型。结果表明,该文提出的方法平均识别准确率为99.63%,泛化识别成功率高于97%,与支持向量机和残差网络等信号识别方法相比,更适用于判定混凝土结构是否存在活动裂纹。
针对某型商用车发动机飞轮壳的结构动态特性进行研究,基于Block Lanczos算法获取飞轮壳的计算模态参数,基于PolyMax算法提取飞轮壳的试验模态参数。运用模态置信准则(modal assurance criterion, MAC)对试验模态振型和计算模态振型的相关性进行分析。为更准确地识别模态参数并提升测试效率,对测点MAC 值进行灵敏度分析,优化试验线框模型的测点布置。使用结构优化方法,对飞轮壳有限元模型结构参数进行修正,提升有限元模型的准确性。结果表明:优化测点的模态参数识别及有限元模型修正方法验证并提升飞轮壳有限元模型的准确性,可为同类型结构的模态参数识别和模型修正提供参考,也为飞轮壳的结构动态特性分析和优化设计提供理论依据。
为研究不同程度骨质疏松对松质骨力学性能及骨小梁结构分布的影响,该文采用体外脱钙方法对牛股骨松质骨进行不同程度的骨质疏松模拟,开展不同脱钙程度牛股骨松质骨的拉伸和断裂试验。研究结果表明:不同脱钙程度对松质骨的拉伸和断裂性能都有显著影响,但因其骨小梁分布特征差异,难以直接判断其影响规律。孔隙率和分形维数能够一定程度反映骨小梁分布特征,脱钙剂浓度越高,试样的分形维数越低。松质骨的弹性模量、抗拉强度随着孔隙率的增加而减小,随着分形维数的增加而增大。松质骨的断裂性能随着孔隙率的增加而减小,随着分形维数的增加而提高。
泥岩、弱胶结砂岩和砾岩等弱结构岩体取样、运输和加工过程容易造成结构扰动,不适宜进行室内热物性测试,而现有现场测试方法无法克服测孔与岩体间空隙的影响,造成测试结果失真。鉴于此,该文基于非稳态线热源理论修正,研发一种考虑探针和热耦合剂相结合的测试方法。通过室内测试对比,验证仪器的测试误差小于5%,表明其准确性满足要求。此外,深入分析砂岩表面粗糙度对结果的影响,有无耦合剂的导热系数测试差异为14.1%。形貌分析揭示样品表面粗糙度较大,证明探头与岩体较接触不良会显著影响测试精度。因此,该文提出的方法能够较好地克服传统方法的局限,为弱结构岩体导热系数测试提供新的思路。
点云配准是三维数据处理的重要步骤,但传统关键点的4 点一致集算法配准过程中存在计算复杂度较高、配准用时较长等问题。为此,提出一种基于ISS-3DSC 特征改进的K4PCS 算法(keypoint-based 4-points congruentsets, K4PCS)。将下采样后的点云数据经内部形状描述子算法(intrinsic shape signatures, ISS)提取关键点后,由三维形状上下文特征(3D shape context, 3DSC)描述形成ISS-3DSC 特征点,并将ISS-3DSC 特征点作为K4PCS 算法粗配准的输入数据,再采用基于中值距离改进的迭代最近点算法(iterative closest point,ICP)完成精配准。实验结果表明,本文算法在公开数据集上总用时缩短15.45%~76.54%,且效果更明确,具有一定实用性。
为了消除光源扰动和载波相位延迟对相位生成载波解调方法的影响,提出一种改进的相位解调算法。该算法在传统的PGC-DCM 解调算法的基础上,增加两路正弦基频和多倍频信号,通过倍频、除法以及微分运算,获得不受光源扰动和载波相位延迟影响的解调信号,使解调出的信号线性度更好。通过引入外界光源以及设置载波相位延迟变化,开展与传统算法的仿真测试,和基于正弦相位调制干涉仪的实验比对。结果表明:解调后信号总谐波失真不超过0.3%,信噪失真比不低于40dB;在外界光源的干扰下,信号的失真程度更低;此外,改进算法具有良好的抗噪性。实验验证了该算法的可行性和优势,可以准确地实现被测信号的解调。
文章针对乘波体构型飞行器仅能在设计马赫数下表现出最佳气动特性的局限性,基于锥导乘波体设计理论,提出一种变体乘波体设计方案。采用固定的前缘线在不同的马赫数流场下构建乘波体外形,对不同马赫数流场下构建的乘波体外形进行比较,设计一种通过改变乘波体下表面来改变自身气动特性,进而能够实现在多种流场条件下保持较高气动特性的变体方案。使用计算流体力学(CFD)方法对构建变体乘波体的气动特性进行仿真分析,证明其在流场马赫数变化时升阻比能够始终保持2.4 左右,对比变体乘波体同非变体乘波体在变马赫数流场下的气动表现,证明设计的变体乘波体比非变体乘波体对变马赫数流场具有更好的适应性。
关键词: 钒; 铜离子; 光化学蒸气发生; 电感耦合等离子体质谱仪 中图分类号: TB9 文献标志码: A 文章编号: 1674–5124(2025)02–0081–07
甲醇汽油因其辛烷值高和污染较低等优点已经成为一种广受关注的新型替代能源,而甲醇含量是衡量其油品品质的重要指标。近红外光谱技术因准确、快速和高效等特点有望成为测定甲醇汽油中甲醇含量的可靠分析方法。利用甲醇汽油的近红外光谱中O-H键特征谱段的峰强度和峰面积建立拟合曲线,还根据甲醇分子的特征谱段建立偏最小二乘法(PLS)预测模型。通过对比特征光谱、全波长光谱、变量重要性投影(VIP)光谱、蒙特卡罗无信息变量消除(MC-UVE)光谱的PLS模型以及O-H键特征谱段峰强度和峰面积拟合曲线的预测性能,最终确定C-H键对称伸缩特征光谱的PLS模型测定效果最佳,模型决定系数可以达到0.9999,测定结果的允许误差在国标要求范围内。研究结果表明,依据甲醇分子的化学结构筛选近红外特征谱段,基于此谱段建立的PLS模型可以实现甲醇汽油中甲醇含量的准确、快速分析。
为解决传统有限控制集模型预测控制存在开关频率不固定的缺点,该文提出一种基于离散虚拟电压矢量的最优开关序列模型预测控制策略。所提策略采用开关序列的方式来固定开关频率,利用离散空间矢量的原理预定义虚拟电压矢量,引入一个查找表来描述虚拟电压矢量的开关序列占空比,并通过一种有效的寻优算法来减少控制策略的计算负担。仿真结果表明:所提控制策略在固定逆变器开关频率的同时,避免繁琐的权重系数整定过程,直流侧电容电压偏移控制在3%以内。
随着LED显示技术的快速发展,人们对屏幕显示的要求也越来越高,Mini LED凭借其高分辨率和高对比度的特性已逐渐成为微小型投影显示设备的重点研究对象。响应时间是描述显示设备的重要指标参数,该文提出并搭建Mini LED直显屏的响应时间测试装置,并且实验测试Mini LED直显屏在不同刷新率及不同显示颜色时的灰阶响应时间。该测试装置能够实时稳定对Mini LED直显屏进行驱动控制,并且有效获取Mini LED直显屏的灰阶响应时间。测试结果表明,当显示屏显示三原色时,显示红色时显示屏响应时间最短,显示绿色时响应时间适中,显示蓝色时响应时间最长;随着Mini LED直显屏的刷新率加快,灰阶响应时间缩短。
针对激光反射镜面水平旋转和俯仰调节的角度控制需求,建立双电机控制系统模型,设计以STM32 作为主控芯片、USART 和RS485 作为通信方式的硬件结构,开发LabVIEW 上位机软件,搭建舵机SM40BL 控制俯仰角度、电机HT-S-4 315 控制水平旋转角度的实验平台,分析并验证不同PID 参数下的控制效果。实验结果表明:当舵机SM40BL 的PID参数为Kp=30、Ki=4、Kd=30 且电机HT-S-4315的参数为位置环Kp=1、速度环Kp=5、Ki=1时,系统在俯仰方向和水平方向的最大角度误差分别为3.3%、1.1%。双电机控制系统通过PID 控制算法实现对激光反射镜面的水平旋转和俯仰角度调节,进而实现激光光束的反射,对光束指向控制具有重要意义。
润滑系统为水润滑轴承提供供水压力与流量,其稳定性对于水膜形成与轴承系统良好运行非常重要。常见水润滑轴承润滑系统存在大时滞、多耦合、抗干扰能力弱等问题,因此,该文提出一种改进滑模自抗扰控制方法。首先,在研究自动调节阀开度、输出电压与供水压力关系的基础上,建立管道内流体运动数学模型与水润滑轴承润滑系统数学模型;然后,设计控制器,其中,扩张状态观测器估计系统扰动与外界干扰,改进滑模控制律减少抖振动;最后,在水润滑轴承试验台上对上述控制方法进行验证。研究结果表明:与传统滑模控制和滑模自抗扰控制相比,水润滑轴承润滑系统供水稳定性提升4.62%,抗干扰性提高25.3%,可有效提高系统控制精度、响应速度与鲁棒性。
激光位移传感器的输出受环境温度的影响,而在其使用过程中,存在工作温度偏离校准温度的情况。为探究激光位移传感器在工作温度条件下的校准方法,利用恒温箱模拟传感器的工作温度,用激光干涉仪作为测量标准,设计校准装置。基于该装置,对同一激光位移传感器分别在实验室温度20 ℃与模拟工作温度(5~45 ℃)下开展校准试验,结果表明该方法可以跟踪不同温度下的传感器输出,试验结果线性度可达0.2%。分别用线膨胀系数较低的石英玻璃与微晶陶瓷材料作为校准装置位移传递的主要部件,并对同一激光位移传感器进行对比试验,结果表明基于微晶陶瓷材料的校准装置具有更好的时间稳定性。
在振动干扰、高温等试验环境中,传统双目位姿测量方法面临着相机参数实时变化、待测目标无法使用合作标志等挑战,难以实现对目标位姿的高精度测量。为了克服上述难题,该文提出了振动干扰下非合作目标双目位姿测量方法,该方法通过双目自标定实时求解相机内外参数,进而采用待测目标的结构特征来测量非合作目标位姿运动。首先,利用场景特征在每次测量前进行实时双目相机自标定,以确保测量准度不会受到双目相机参数变化的影响;然后,提取非合作目标的结构特征来衡量其运动,通过双目交会恢复待测目标运动前后的点云数据;最后,通过点云配准比较目标运动前后三维点云的变化,从而准确估计目标运动参数。实验结果表明,在振动干扰下同时进行位移和旋转实验,位移测量相对误差低于7%,转角测量相对误差低于12%。因此该方法能有效提高相机参数实时变化和合作标志缺乏等条件下的目标位姿测量精度和鲁棒性,可应用于振动、高温等复杂试验环境下的目标位姿测量。
针对金属增材件的表面裂纹深度检测,提出一种利用波长频率关系建立的函数模型来进行定量检测的方法。采用激励源与接收源在裂纹异侧的方式扫查获取激光超声信号,结合B 扫图和到达时间公式分析各模态波的分布情况,探究不同裂纹深度的透射瑞利波时域和频域变化规律。采用变分模态分解对不同深度的原始信号进行变分模态分解提取透射瑞利波,在透射瑞利波中提取三个维度特征信息,探究其与裂纹深度的变化规律。建立TR1 透射瑞利波峰峰时间差值与裂纹深度之间的函数模型,实现裂纹深度0.2~0.4 mm 的定量检测,绝对误差不超过35 μm,相对误差不高于11%,检测结果有较好的精度。
常规超声检测方法对于涂层缺陷的检测操作复杂,不易检出。为解决隐身涂层厚度小,缺陷反射回波信号易产生互相混叠、难以区分等问题,首先开展基于空气耦合超声检测技术的隐身涂层厚度检测和界面脱粘缺陷检测数值模拟仿真研究与实验。通过分析超声波在被检样品内部的传播特性,接着对仿真信号进行时频域处理分析,提出一种基于小波变换多尺度模极大值的隐身涂层缺陷检测方法。结果表明:该方法能够识别出每一个极大值平均值对应的异质界面,对厚度约为500μm的隐身涂层超声信号在不同界面处产生的奇异点进行检测,可实现较高精度的涂层厚度检测与涂层内弱粘结缺陷的识别和定位功能。
针对“三跨”输电线路容易受到外力破坏引发安全事故的问题,文章通过构建隐患目标数据集,提出基于改进YOLOv5s的输电通道隐患目标检测模型。一方面在模型头部引入SimAM(a simple, parameter-free attentionmodule)注意力机制模块以加强隐患目标在提取特征中的权重,另一方面使用WIoU(wise intersection over union)代替模型原始的CIoU(complete intersection over union)作为边界框回归损失函数以提高预测边界框的回归预测精度。实验结果表明,相较于基线模型,该文提出模型在参数量不变的同时,准确率上升了2 百分点,召回率提高了1.1百分点;在阈值为0.5和0.5∶0.95时的精度分别提升了1.4百分点和1百分点;与当前主流的目标检测模型RetinaNet、SSD(single shot multibox detector)和YOLOv3进行对比评估,该文提出的模型精度明显高于其他三种模型。提出的改进方法可为输电通道防外破研究提供一种新思路。
传统振动诊断技术在水轮机故障检测上具有速度慢、测频范围低等弊端。事实上,水轮发电机组运行产生振动信号时,也会激发噪声信号。当系统故障时,噪声信号的特性也会发生变化,由此可以推导机组的运行状态信息发生相应变化。通过对水电站异常噪声信号特征分析,提出一种基于孤立森林的水电机组金属扫膛异常噪声检测方法。该方法提取水电机组噪声信号的高维时频特征后,结合机组状态分析,确定算法最小路径,最后构建孤立森林(iForest)分类模型对机组噪声信号进行检测。通过对湖南某水电站灯泡贯流式机组检测实验表明,采用该方法的金属扫膛异常噪声检测准确率为97.45%。整体性能优于基于天牛须算法的支持向量机模型(BAS-SVM)与同类型的异常检测算法(KNN、ABOD和OC-SVM) 模型,表明该方法的有效性。
为解决智能车在不同车速行驶时稳定性差、轨迹跟踪误差大的问题,提出一种自适应参数控制器。首先,基于简化的三自由度动力学模型,根据Fiala轮胎公式建立轮胎的非线性模型,采用递归最小二乘法识别轮胎侧偏刚度的变化;针对车辆在不同速度行驶时轨迹跟踪偏差较大的问题,由600组离线仿真实验筛选出287 条有效数据组合,采用TOPSIS熵权法得到不同车辆行驶速度下预测时域和控制时域的最优组合,并对每一组速度和与之对应的时域参数做出样条插值拟合处理,设计自适应参数控制律。使用CarSim/Simulink联合仿真,对比固定参数控制器与自适应参数控制器的仿真效果,结果表明:车辆在加减速工况下最大横向偏差缩小48.8%,最大航向偏差缩小63.3%,最大质心侧偏角缩小5.5%。可见,文章设计的参数自适应控制器更具稳定性,跟踪性能更好。
针对双目结构光系统只能重建出左右相机公共视野区域,导致扫描幅面较小的问题,在双目系统原架构的基础上提出一种利用单目对非公共区域进行补偿的混合重建方法。首先,建立工业相机的十参数畸变模型,通过增加畸变参数,减少标定精度对三维重建和粗配准的影响。提出一种基于摄影测量的相机标定方法,大幅提升扫描系统的整体标定精度。其次,提出采用双向搜索原则查找重叠区域并采用聚类法对重叠区域进行融合的方法,解决配准后的点云分层和数据冗余问题。实验结果表明,该系统的重建误差可达0.02mm;同时,不同类型的实物实验表明,在单幅点云重建时间相差不多的情况下,单双目混合扫描技术可提升重建结果的完整性,实现物体的快速、高精度扫描,满足工业检测的需求。