摘要:脉诊客观化是利用现代仪器和设备,客观记录脉象信息、提出分析方法与参数指标,并结合中医脉象信息量化原理服务 中医病证辨识的过程。 由于脉搏信号质量直接影响脉象分析的方法和结果,脉诊客观化研究的重要内容是脉象信息的采集和 处理,关键在于脉搏传感器的选择。 本文从脉诊客观化的国内外研究进程以及目前所面临的客观化标准不统一、无法广泛应用 于临床等问题出发,列举分析了压力式、光电容积式、光纤式传感器等几种典型的脉搏传感器及其在脉搏监测系统中的应用现 状。 本文重点介绍了脉诊仪的柔性、面阵式压力传感器,及其在多位点脉搏检测性能上的优势,并展望了脉搏传感器的发展方 向及应用领域,为中医脉诊传感器及客观化的进一步研究提供了新的思路。

摘要:科里奥利质量流量计以其直接测量质量流量的特点,成为近年来发展最为迅速的流量仪表之一,已经成为贸易结算的 首选计量器具。 虽然科里奥利质量流量计的测量精度很高,但是其存在零点漂移的缺陷,降低了仪表的长期稳定性。 本文以典 型的 U 型振动管传感器为例,基于振动管的幅频和相频特性,分析了传感器的各阶模态对于工作频率的响应,以此建立了传感 器的初始相位模型。 通过样机实验证明,该理论模型在应用于薄壁振动管时具有较高的计算精度和适用性,并将科里奥利质量 流量计在低温介质测量中的测量误差降低到±0. 3% 以内,也为抑制科里奥利质量流量计零点漂移提供了理论依据。

摘要:传统的电感式颗粒传感器输出的是电感或电压幅值的脉冲信号,本质为标量信号。 可通过脉冲信号的正负性区分金属 颗粒是磁性或非磁性,且只能在已知颗粒材质的情况下估计颗粒的粒径。 但在含有多种金属颗粒的油液中,基于标量信号的颗 粒识别方法将失效。 为此,本文采用了一种双锁相放大电路,将颗粒产生的复数域信号转化为一对直流信号。 提出一种基于模 糊隶属度函数的信号处理方法,实现了在噪音干扰下多种颗粒的材质识别和粒径估计。 本文搭建了三线圈传感器实验系统。 利用五种金属颗粒构建了隶属度函数,并进行系统标定。 最后选取两种颗粒对标定后的系统进行了验证。 结果表明系统对颗 粒材质的识别准确,粒径估计误差小于 2% 。

摘要:为了对三轴力传感器灵敏度系数进行冲击校准,提出一种斜端面 Hopkinson 杆实现可计量的三轴冲击力脉冲方法。 通 过数值计算,分析斜面角度 θ 对 Z-轴计量误差的影响。 利用直端面 Hopkinson 杆对 B25B 型三轴力传感器 Z-轴单轴校准,分析 两种构型子弹冲击下传感器的频率特性,建立子弹构型与加载信号带宽之间的关系。 通过斜端面 Hopkinson 杆,对 B25B 型三 轴力传感器进行三轴同步冲击校准,利用最小二乘法对其进行解耦分析,结果表明, X-、Y-轴之间具有正耦合关系,X-、Z-及 Y-、 Z-轴之间具有负耦合关系,且灵敏度系数随冲击速度线性变化。 最后,将同步校准结果用于 Z-轴方向力的测试,结果表明,相 比于单轴校准,同步校准结果计算的力更接近于实测力,最大相对误差为 1. 73% 。

摘要:针对应用于电子皮肤的柔性光纤布拉格光栅触觉传感器的输出信号是施加载荷位置、大小等信息的非线性、多维耦合 问题,在对光纤布拉格光栅触觉传感阵列进行力学有限元仿真的基础上,提出了将误差逆传播神经网络和径向基函数神经网络 应用于仿真和实验的触觉信号解耦方法。 对实验数据的神经网络解耦结果表明,相对于误差逆传播神经网络,径向基函数神经 网络具有更强的抗噪声能力,能够更好地逼近含有噪声的触觉多维非线性实验数据之间的映射关系。 经径向基函数神经网络 解耦后,传感器阵列的空间分辨率为 5 mm,对压力位置和大小感知的最小相对误差为 3. 00% 和 4. 82% 。 本文的研究成果对开 展电子皮肤柔性触觉传感器的研究和推广具有一定的实用价值。

摘要:磨煤机作为火电厂制粉系统的核心设备,依靠新磨煤机投入使用后仅有的少量异常工况数据,建立其异常工况诊断模 型,对整体系统安全运行有着重要的意义。 本文首先针对磨煤机三个典型异常工况建立异常工况诊断模型,并提出新的基于节 点辨识的贝叶斯网络模型实时更新方法。 将已有磨煤机成熟的异常工况诊断模型作为源域模型,利用目标域磨煤机仅有的少 量新数据信息,搜索源域模型与新数据信息不匹配的节点。 在保留源域模型有用信息的前提下,通过局部更新,依据新的数据 信息完成目标域模型的更新补足。 为了验证方法的有效性,将所提方法应用于磨煤机异常工况诊断过程,实验结果表明,更新 得到的模型具有良好的性能,平均诊断正确率超过 98% 。

摘要:电动汽车锂离子电池会受振动与老化影响而加速衰减,为了诊断振动老化条件下的衰退机理,实现健康状态( SOH)预 测,采取如下措施:首先,分析电池受振动影响的衰减结果;其次,辨识衰退模式,利用容量增量-微分电压( IC-DV)曲线对衰退 模式进行量化,Z 组结果为:活性物质损失(36. 94% )、锂离子损失(35. 12% )、电导率损失(1. 9% );最后,将量化结果输入建立 的 GA-Elman 模型实现 SOH 预测,结果误差保持在 5% 以内,满足电池管理系统(BMS)预测的要求。 该研究为振动老化条件下 锂离子电池的衰退机理诊断与 SOH 预测提供了依据,有助于 BMS 制定相关策略延长电池使用寿命。

摘要:近些年利用电池阻抗谱(EIS)估算锂电池状态的研究取得了较大进展。 本文提出了一种 EIS 等效电路模型参数提取算 法,用于分析提取不同状态下的电池等效电路参数,具有简单、不易发散的优点。 首先通过结合模型的物理意义计算获得等效 电路模型参数初值,然后利用等效电路与 EIS 之间的映射关系进行迭代,从而实现了参数的提取。 对比理论参考值,提取的关 键参数的误差低于 4. 4% 。 为了获得锂电池在不同荷电状态下的 EIS 数据,利用电化学工作站在恒温状态下测量选用的磷酸铁 锂电池,利用算法编写的软件实现等效电路参数的提取。 通过对比不同荷电状态下的等效模型参数,在一定程度上验证了利用 EIS 快速估计锂电池状态的可行性。

摘要:针对强背景噪声条件下航空发动机附件机匣故障难以诊断的问题,提出了自适应图卷神经网络(AGCNet)航空发动机 附件机匣故障诊断方法。 将航空发动机附件机匣振动信号通过小波包进行分解,并将小波包系数矩阵定义为包含节点与边的 图。 在图卷积神经网络中构建自适应图卷积核,基于切比雪夫多项式设计了一种自适应图卷积操作,通过自适应图卷积核对图 中节点与边进行特征提取,增强模型在强噪声条件下的泛化性。 最后利用全连接层进行特征抽取,进而实现航空发动机附件机 匣故障。 应用案例表明所提自适应图卷积神经网络模型(AGCNet);在强背景噪声条件下对航空发动机附件机匣故障平均诊断 精度为 86. 42% ,均高于 LeNet、ResNet 以及 GCNet 模型。 能够有效识别故障,可应用于航空发动机附件机匣故障诊断。

摘要:提出了一种电动汽车用大尺寸软包锂离子电池的生热率测量方法———热补偿法,研究了电池生热率与工作电流、温度 之间的曲线关系,其有效性得到了常规热流计法的验证,最后结合这两种方法研究了电池在高、低温升工况下的生热特性。 研 究结果表明,基于热补偿法的电池生热率平均测算偏差低于 5. 6% ;电池的生热率随工作电流的增大而增大,二者呈二次非线性 关系;电池在高温升工况下的生热率随放电深度呈先降后升趋势,形似 U 型曲线;电池在低温升工况下的平均生热率较其在高 温升工况下高约 13. 7% 。 提出的热补偿法具有精度高、成本低、简便灵活等优势,研究成果可为大尺寸软包锂离子电池的热模 型建立和热管理系统设计给予指导。

摘要:针对不同工况下存在两域分布差异复杂的问题,提出自适应正则化迁移学习的不同工况下滚动轴承故障诊断方法。 首 先,训练基分类器为目标域预测伪标签,利用联合分布适配对齐两域分布,以减小分布差异;其次,通过流形正则化对目标域数 据进一步利用,挖掘数据的潜在分布几何结构,学习目标域数据分布信息;最后,利用在结构风险最小化框架下建立的分类器结 合上述两步学习策略,迭代更新伪标签获得最优系数矩阵完成不同工况下滚动轴承故障诊断。 在两组滚动轴承数据集上进行 实验验证,实验结果显示所提方法识别准确率分别达到了 96. 38% ,94. 18% 。 证明该方法能够有效应对多种工况导致的复杂分 布差异,同时具有较好的有效性和可行性。

摘要:无转速计下变工况滚动轴承振动信号中各信号分量来源难以确定以及瞬时转频准确估计困难,而现有大多数研究依赖 于已知转速并关注于时变冲击带来的频谱畸变,鲜有在无转速计变工况下开展轴承故障特征提取探究。 提出无转速计下变工 况滚动轴承故障特征量化表征提取方法,从振动信号希尔伯特包络中提取轴承故障特征,为定量描述各振动包络分量间关系, 提出基于来源假设的特征模型与量化表征方法,利用同步压缩小波变换的时频重排与可重构特性,基于最大能量与最小曲率准 则依次估计多时频脊瞬时频率,为降低广义解调后振动包络中干扰分量对量化结果的影响,提出基于选择性重构与广义解调的 变工况下干扰抑制与平稳化重置方法。 将所提方法用于仿真信号以及轴承振动数据分析,10 k 长度信号包络分量在不同来源 假设下的特征提取用时约为 3 s,同时在无转速计下实现了对 2 s 内转速变化分别约为 300 r/ min 和 200 r/ min 的内圈故障轴承 以及复合故障轴承的特征提取。

摘要:针对传统激光显微切割采用单激光焦点与工件相对运动形成加工轨迹,存在切割效率低、切割轨迹首尾不易闭合等局 限性,提出基于数字微镜器件的无机械运动激光显微切割方法。 通过调控数字微镜阵列,对激光光束的振幅进行调控,配合光 路设计在样品区域得到任意的光场强度分布,实现强度近乎相同的面投影并行切割。 阐述了关键参数设计、模拟仿真、系统搭 建过程。 先对聚酯薄膜进行直线、空心圆环、空心矩形等多种图案的切割,再对冷冻切片的细胞组织进行切割。 实验表明, 通 过一次投影并行切割可设计的图案化结构,目标图形准确,切割效率高。 在 20×物镜下,最小切割线宽达到亚微米,最小圆环直 径小于单细胞直径。 该方法可为提高激光显微切割系统的效率和精度提供新思路和新方向。

摘要:总温测试精度是风洞测试与控制系统的关键指标,技术指标可高达 0. 1℃ 。 实现该指标主要考虑高速气流造成的总温 测试速度误差。 为了实现总温探针性能的可靠评估和测试误差高精度补偿,设计了一种双层滞止罩总温探针,提出了总温探针 恢复系数估计方法,并在引导试验风洞上开展了验证试验。 试验结果表明:所设计的双层滞止罩探针比传统总温探针受流场干 扰更小、具有更稳定的测试性能,所提出的总温恢复系数估计方法可以有效补偿高速气流造成的速度误差,其中常规总温探针 恢复系数评估方法比现行工程方法补偿精度可提高 8 倍。 研究结果可以在空气动力学地面试验设备推广应用,为风洞温度测 试技术的进步奠定坚实的技术基础。

摘要:激光干涉绝对重力仪作为高精度绝对重力测量中的典型测量仪器,单次测量的常规流程一般是电机驱动、数据采集、重 力加速度绝对值计算和结果的显示与存储。 这种顺序控制过程中,存在耗时长、结果输出时间误差较大的问题。 本文创新性地 提出一种时间优化方法,通过建立数据采集前电机驱动与采集后数据处理两个过程时间复用机制的时间优化模型,对顺序控制 方式中的各步骤进行优化与重新配置,实现缩短常规测量的测量时长,减少结果输出时间误差的目的。 实测结果表明,时间优 化方法将单次测量时间从原来的 34. 3±0. 3 s,精确控制为 22 s,误差 5 ms,大幅提高测量效率的同时实现了单次测量时间的精 准控制,也增加了与同类观测数据的融合分析的可行性。

摘要:针对在役桥梁结构应变监测系统全天时工况下的在线校准问题,提出了一种基于被动激励的在线校准方法,建立了在 线校准系统模型。 该模型以桥梁正常通行车辆的动态荷载为激励源,通过应变监测系统与参考系统对结构应变响应参量的同 步测量,构建校准溯源链,实现在役应变监测系统不间断工作状态下的在线校准。 根据结构应变监测系统计量性能评测需要, 建立了基于大样本数据的期间测量误差、基本误差及置信区间的量化分析模型。 依托广东九江大桥开展了试验验证,结果表 明,所提方法具有现场实施的可行性,由不同数据集计算所得的在线校准结果一致性较好,在包含概率大于 90% 时,基本误差区 间的半宽度偏差不大于±0. 005。

摘要:机器人抓取任务中面对的是不同形状和大小的物体,而散落在场景中的物体会有不同的姿态和位置,这对机器人抓取 中计算物体位姿任务提出了较高的挑战。 针对于此,本文设计了一种基于三维目标检测的机器人抓取方法,弥补了基于二维图 像识别引导机器人抓取任务中对视角要求较高的缺陷。 首先,设计了一种卷积神经网络在 RGB 图像中识别物体,并回归出物 体三维包围盒、物体中心点;其次,提出一种计算机器人抓取物体最佳姿势的策略;最后,控制机器人进行抓取。 在实际场景中, 使用本文设计的三维检测网络,三维目标检测精度达到 88% ,抓取成功率达到 94% 。 综上所述,本文设计的系统能有效找到机 器人合适的抓取姿势,提高抓取成功率,满足更高的抓取任务要求。

摘要:为了提升无人艇对典型水面小目标的感知能力,本文对面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法进行了研 究。 首先,本文采用了高斯滤波和形态学滤波进行航海雷达图像处理;其次,本文研究了深度学习目标检测算法,提出了基于多 尺度卷积融合结构和空间注意力加强的改进型单个深层神经网络(SSD)目标检测算法模型,提升对弱纹理小目标特征保持性, 并在 VOC2007 数据集和典型水面场景下进行了验证。 此外,本文提出了航海雷达与光电吊舱联合目标感知流程,对航海雷达 感知目标分布图和光电吊舱感知目标分布图进行融合处理,得到最终的目标分布图,包括目标类别、方位、距离等信息。 实验表 明,本文的改进算法达到 75. 3% 的平均准确率(mAP),同时保持了 64. 4 FPS 的实时检测速度,航海雷达与光电吊舱能协同有效 地对海面目标进行探测。

摘要:煤流量双目视觉测量是实现带式输送机节能安全运行控制的关键技术,但煤料纹理颜色重复单一和煤料颗粒内部间隙 分布不均会严重影响煤流量测量精度和实时性。 为此,提出基于深度学习的带式输送机煤流量双目视觉测量方法。 首先,对煤 料图像进行校正、分割和增强预处理;其次,构建基于深度学习的煤料立体匹配 PSM-Net 模型,运用 Fine-tuning 学习机制对 PSM-Net 进行模型训练,获取煤料体积;然后,依据煤料二维平面特征,提出基于离散元法的煤料堆积填充率计算方法,计算煤 料堆积密度;最后,依据煤料体积和堆积密度计算带式输送机煤流量。 实验结果验证了所提算法的有效性,煤流量双目视觉测 量的精度达到 98. 704 3% ,计算速率达到 1 127 ms/ 帧。

摘要:为了从有雨图像中恢复图像质量,提出了一种基于残差块网络的海面图像去雨算法。 该算法将两种类型的残差块网络相 结合,用于提取有雨图像的深层次信息。 在训练过程中,学习有雨图像与原图之间的残差,使算法操作的图像目标值域缩小,稀疏 性增强。 在训练数据集方面,我们采用室外雨天图像数据集和两种加雨算法进行模拟的海面雨天图像数据集,以此扩充训练样 本。 测试集图像我们选择 3 种不同类型的雨天场景图像,雨水的类型包括雨线和雨滴。 实验结果表明了本文的去雨算法能够适 用于不同的雨天场景,去雨处理后图像信噪比评价指标均在 35 以上,结构相似度均在 0. 97 以上,总体上提升了图像的清晰度。

摘要:断面成型是掘进过程的重要工序,传统的断面轨迹仅以轨迹最短为目标,且一旦确定不再改变,制约掘进机器人的发 展。 为此,本文针对常见及复杂构造断面,提出了悬臂式掘进机断面成型轨迹多目标优化方法。 首先,以效能和安全为目标,建 立了截割轨迹多目标优化模型,考虑实际截割工况,确定了模型中决策变量、目标函数以及约束条件;其次,为进一步提高优化 解的收敛性及分布性,提出了基于知识库精简的多目标粒子群算法(FDMOPSO 算法);最后,基于 FDMOPSO 算法对截割轨迹多 目标优化模型进行求解。 经仿真验证,算法的收敛性提高了约 90% 、分布性提高了约 40% ,且对于不同形状、大小的复杂构造 巷道断面都可以规划得到截割轨迹解集,并以效率、安全和截割平滑性为依据,最终决策得出最优轨迹。 优化之后的截割轨迹, 既能提高截割效率,同时可以做到避免夹矸,增加了截割的安全性。

摘要:在微流控系统中,利用超顺磁性粒子实现对目标物的捕获、分离和检测在生物分析领域具有广泛的应用前景。 然而,粒 子快速、准确的自动化传输是片上生物分析面临的重大挑战。 为了解决上述问题,本文研究了粒子在微流控系统中的建模与运 动控制。 首先,设计了一种带有锥形尖端铁芯的电磁线圈,并推导了电磁线圈的磁场分布的模型;然后,建立了微流控芯片内粒 子的动力学模型,采用高增益扩张状态观测器来估计和抑制模型参数的不确定性和环境干扰,并建立了闭环运动控制系统;最 后,通过实验进行验证。 实验表明,本文提出的模型和控制方法可实现微流通道中超顺磁性粒子在不同环境中的识别、跟踪和 运动控制,运动的平均误差最大为 3. 37 μm,均方根误差最大为 4. 29 μm。

摘要:本文针对直流微电网中的 DC-DC 变换器进行了研究,以变换器的开关动作为切换信号建立线性切换系统模型,基于 PWM 波的特性提出一种新的切换控制方法用于 DC-DC 变换器网络。 该切换控制方法既与时间有关又与系统状态有关,首先 通过系统状态误差信号来确定每一周期内的切换时间且在周期的端点处必须切换,然后将周期内对应子系统的激活时间累加 得到该周期的占空比。 通过仿真和实验对比,可以看出该方法限定每个开关周期只进行一次切换,能够降低系统的切换频率, 在负载需求波动时能够快速响应并将输出电压稳定在期望值的±1% 内,验证了该切换控制方法的优越性。 该方法的实施将在 一定程度上降低直流微电网的损耗和提高其稳定性。

摘要:针对现有海参水下识别技术受水下可视条件影响大、设备繁重的问题提出了基于主动电场定位的海参水下识别技术。 首先通过测量海参等材料的电导率,验证了主动电场定位技术用于海参识别的可行性;随后模拟海参栖息环境,搭建了海参识 别试验平台,研究了提离距离、识别信号特征对海参识别效果的影响;其次研究了海参在不同姿态、不同位置下的识别效果,最 后探究了海参与石块、钢块的水下分辨效果。 结果表明:在 50 mm 提离距离下海参引起的扰动势变化率约为 5% ,与其他物体 对主动电场的影响机制明显不同,该技术可以有效识别海参;识别效果的分辨率与传感器提离距离、识别信号特性有关;该技术 可对不同位姿、不同环境背景下的海参进行有效识别。

摘要:针对高温严苛条件下铸锻件内部温度场非接触测量困难这一问题,提出了基于弯曲效应和三角形前向展开法的高温铸 锻件温度场非接触电磁超声斜入射横波重构方法。 结合数值仿真和 730℃ 电磁超声检测实验,对直入射横波的三角形追踪数 学模型进行了验证,并研究了声束入射角、温度梯度对斜入射横波的传播路径和渡越时间的影响,比较了不同入射角的斜入射 横波的温度灵敏度系数。 结果表明:基于三角形前向展开法的高温锻件温度场直入射横波重建误差在 3% 以内。 当采用斜入 射横波时,声线传播路径受温度梯度、入射角度的影响较大,且对温度梯度的变化更加敏感,无论使用横波渡越时间还是横波出 射点位置偏移量均可重构高温铸锻件的内部温度场。

摘要:针对有限元模型修正中测试自由度不完备、求解不适定的问题,提出了一种基于频响函数 Neumann 级数展开的模型修 正方法。 首先,利用测试和有限元分析模态数据构造完整的实测频响函数。 然后,根据 Neumann 级数展开式建立实测频响函 数与有限元模型频响函数之间的关系式,以此构建模型修正目标函数。 最后,采用改进鲸鱼优化算法求解目标函数获取修正结 果。 通过平面桁架数值算例表明,该方法具有较强的噪声鲁棒性,模型修正精度较好,15% 噪声时修正后的平均相对误差不超 过 1% 。 利用 4 层剪力框架结构测试算例进一步验证所提方法,结果表明,修正后的模型能反映结构真实状况。

摘要:针对基于 Lambert-Beer 定律的分光光度计测量深颜色,高浓度染液存在的精度低,结果不稳定等问题,提出一种软测量 模型,将单色光看作光量子,将染料分子视为一维谐振子势垒,应用薛定谔方程求解出光量子隧穿染液的透射率,得到吸光度与 染液浓度,测试光波长的数学模型. 在测试光波长 400~ 700 nm 范围内对模型进行简化,并由最大吸光度及对应的波长得到染 液浓度与最大吸光度的软测量模型,用最小二乘法确定具体染料的模型系数,实现由最大吸光度测量染料浓度. 本文的单组分 染料浓度光量子隧穿软测量模型从光量子与染料分子的微观作用解释了 Lambert-Beer 定律的选择吸收性,对于深颜色,高浓度 染液的浓度预测有更好的效果,扩大了分光光度计对染液浓度的测量范围,提高了测量精度.

摘要:针对管道应力检测和定量化研究,提出一种基于电磁检测原理的管道应力检测方法。 本文以 J-A 模型为基础,采用分 子电流理论建立了管道力磁耦合模型,结合非磁滞条件下铁磁材料磁化曲线,利用管道力磁耦合模型解析计算了磁化方向上外 磁场和应力对管壁表面磁场的影响规律,并进行了系统性实验研究。 研究结果表明,随应力强度的增加,磁化方向上管道电磁 应力检测信号呈现先增大后减小的变化趋势(变化方向翻转),翻转点前后均呈线性关系,但磁场信号变化速率改变,磁力学敏 感度发生变化;随着外磁场的增加,在磁化曲线处于磁饱和(磁场强度大于 20 KA/ m)时,应力对铁磁材料磁化强度影响较小, 磁场强度约为 5 000 A/ m 时,应力对磁化强度影响较为显著。