- 沈阳;许启跃;叶树亮;
目的:面向流动生产过程工艺风险评估和优化的需求，针对其流动反应量热方法进行研究。方法:通过分析管式反应系统的热平衡设计了流量调节式和标定式流动反应量热方法，其中流量调节式量热方法依据温度信息和流量信息之间的线性函数关系，通过多组数据线性拟合计算反应焓；标定式量热方法通过标定管路的等效总传热系数，结合热平衡等式计算反应焓。依据测量原理搭建了流动反应实验平台，利用管路不同位置分布的温度传感器获取实验数据。结果:以丙二酸二乙酯氢氧化钠的水解反应为例设计实验，结果表明，合适的分段步长条件下，两种流动反应量热方法反应焓计算结果与文献参考值范围值中位数的最大相对误差为6.33%。结论:两种量热方法均具有较高的准确性，流量调节式量热方法实验效率更高，实验过程更安全，标定式量热方法计算结果稳定性更好。
2024年04期 v.35;No.116 541-550页 [查看摘要][在线阅读][下载 4992K] - 蔡嘉乐;陈爱军;
目的:研发一套用于体积管的标准容积测量系统并对其展开实验研究。方法:基于尺寸法探究体积管的标准容积测量原理，通过三点定圆法和间接测量法分别获得体积管的内径和长度，计算获得体积管的标准容积，并设计相应的测量系统测量体积管标准容积，进行实验研究。结果:利用所研发的测量系统对体积管标准容积进行测量，并与容积法测量结果进行比对，所得相对误差小于0.01%。结论:所研发的测量系统为体积管标准容积的精确测量和性能评估提供了有效的技术手段。
2024年04期 v.35;No.116 551-556页 [查看摘要][在线阅读][下载 1640K] - 游志超;金英连;高雁凤;周坤;王斌锐;
目的:为实现轮式机器人自主充电功能，采用跟踪最优轨迹的方式实现充电桩处的点镇定控制，用于与充电桩对接进行有线充电。方法:轮式机器人导航至充电桩前设置的停泊区域后，采用微分动态规划方法生成满足各项约束的最优轨迹，设计控制律跟踪轨迹并处理外界扰动，实现终点处的点镇定控制。结果:由仿真与实验结果可知，点镇定控制误差在充电桩对接处硬件结构的容忍度范围内。结论:本方案能应用于AGV的有线自主充电。
2024年04期 v.35;No.116 557-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 4432K] - 王颖;朱大伟;周艳芳;郑迪;肖龙海;施海峰;
目的:研究高压交直流混联输电系统中换相失败的故障检测问题。方法:首先，在PSCAD搭建仿真模型，采集换流母线处的交流电压、直流电流和整流侧触发角指令值并进行预处理，作为故障特征数据集；其次，训练PSO-RBF和GS-RF模型，对是否发生换相失败、引起换相失败的故障类型以及故障发生的位置进行判别；最后，通过性能指标对比，选取最优的检测模型。结果:实验证明，对于是否引起换相失败的判别，PSO-RBF模型性能要优于GS-RF模型；而对于造成换相失败的故障类型和故障位置的检测，GS-RF换相失败检测模型效果更佳。结论:本文提出的方法可以有效地识别换相失败故障，对后续的交直流混联电网的保护具有重要意义。
2024年04期 v.35;No.116 565-572页 [查看摘要][在线阅读][下载 3855K] - 祁天文;秦坚源;
目的:设计一种基于对称保护连续域束缚态的太赫兹超表面传感器，用以检测吡虫啉的质量浓度。方法:采用COMSOL Multiphysics仿真软件设计超表面传感器的单元结构，计算并分析其太赫兹透射谱、散射功率。采用剥离工艺制备超表面传感器并测试其对于吡虫啉溶液的检测效果。结果:超表面传感器在非对称状态下，激发出由磁偶极子主导的模式2。制备的超表面在滴加质量浓度为0.01 mg/L的吡虫啉后，产生的频移为0.98 GHz。结论:设计的超表面传感器可以实现对低质量浓度吡虫啉溶液的检测。
2024年04期 v.35;No.116 573-577页 [查看摘要][在线阅读][下载 3083K] - 陈曦;王建峰;袁国庆;莫伟权;
目的:本文研究界面Dzyaloshinski-Moriya(DM)相互作用对椭圆坡莫合金环静态和动态磁性的影响。方法:利用微磁学模拟软件Mumax3研究具有不同强度界面DM作用(D=0,0.5,1,1.5,2,2.5,3 mJ/m~2)的椭圆环磁矩分布、磁化过程和高频磁谱。结果:随着界面DM作用增强，椭圆环的平衡态磁结构逐渐偏离涡旋分布，在D=3 mJ/m~2时转变为多畴分布；当D处于0～2.5 mJ/m~2之间时，磁化均分为“可逆转动-不可逆转动-可逆转动”三阶段；而在D=3 mJ/m~2时，除了磁矩转动过程还包括新磁畴产生；当D从0增加到2.5 mJ/m~2,高频磁谱中会在基频共振外依次出现边界共振和高阶共振模式，且所有模式共振频率都随D增加而减小，在D=3 mJ/m~2时出现多个复杂共振模式。结论:可以利用界面DM作用对椭圆坡莫合金环的静态和高频磁性进行有效调制。
2024年04期 v.35;No.116 578-582+621页 [查看摘要][在线阅读][下载 2365K] - 姚震;黎建军;
目的:研究微创耳蜗手术磨削路径的安全约束计算算法。方法:基于高精度CT重建颞骨及耳内模型，创新性地从两个方向提出安全约束并设计对应模型分析计算。结果:通过模型设计，成功在两个约束方向得出距离计算方法，并对方法进行公式总结，基于VS+VTK设计微创耳蜗手术的安全约束计算仿真平台，验证了安全约束计算算法的真实性与可行性。结论:本文成功地对微创耳蜗手术磨削通道的安全约束计算算法进行了研究和公式归纳，能有效提高手术磨削通道规划的安全性和速度，对微创耳蜗手术自动规划手术路径有一定的借鉴作用。
2024年04期 v.35;No.116 583-590页 [查看摘要][在线阅读][下载 2941K]
- 莫志伟;王焕平;孙永强;李登豪;林孝杰;马红萍;高照;蒋宗恒;徐时清;
目的:通过改变Ca的掺杂量来改善陶瓷的晶粒尺寸，制备耐压性能好且具有良好PTC效应的陶瓷材料。方法:采用两步合成法制备钙掺杂的钛酸铅钡基PTC热敏陶瓷，通过X射线衍射、扫描电镜、耐压测试以及阻温特性测试进行了表征。结果:当Ca掺杂量为0.04 mol时，陶瓷耐压性能最好，击穿电压达到260 V/mm,升阻比达到8.109×10~2。当Ca掺杂量为0.024 mol时，其PTC效应最好，升阻比达到4.418×10~3,击穿电压为235 V/mm。结论:微观结构和机理发现Ca的掺杂使陶瓷晶粒细化并均匀化，有效提高了陶瓷材料的耐压性能，当Ca掺杂量过高则会降低其PTC效应。
2024年04期 v.35;No.116 591-597页 [查看摘要][在线阅读][下载 4700K] - 周旋;赖少东;周易;焦志伟;
目的:研究M_3A_2B_2家族中具有Kagome结构的Ni_3In_2Se_2的物理性质，验证其是否具有拓扑半金属材料的物性特征。方法:采用固相反应法制备Ni_3In_2Se_2单晶样品，用XRD和EDS对合成的Ni_3In_2Se_2单晶进行结构表征，利用PPMS和MPMS仪器测量样品在不同条件下的电输运性质和磁性并进行分析。结果:XRD和EDS的数据结果表明，成功制备了Ni_3In_2Se_2单晶。Ni_3In_2Se_2单晶的电阻率曲线能通过Bloch-Grüneisen模型准确拟合。Ni_3In_2Se_2单晶的磁阻在T=10 K,B=8 T下最高可达到123%,表现为大而不饱和的线性磁阻，且伴随着明显的各向异性。Ni_3In_2Se_2单晶的磁性表现出明显的反铁磁行为。结论:Ni_3In_2Se_2单晶表现出反铁磁拓扑半金属的物理性质。
2024年04期 v.35;No.116 598-603+646页 [查看摘要][在线阅读][下载 6013K] - 查心婧;王萍;黄世盛;王思鸿;王徐炳;刘薇;沈杭燕;
目的:获得BCu93P和BCu91PAg两种钎料的最佳热加工工艺参数。方法:通过热拉伸实验研究钎料的热变形行为。基于动态材料模型和Prasad理论建立热加工图，并从微观角度分析热拉伸温度对材料性能的影响及两种钎料塑性、强度的差异。结果:两种钎料的流变应力随温度的升高而减小，随应变速率的增大而增大，BCu93P最佳热加工区域为325～375℃、0.001～000 12 s~(-1),BCu91PAg最佳工艺参数范围为305～355℃,0.000 9～0.001 s~(-1)。350℃时动态再结晶引起的丝材软化和拉伸变形导致的加工硬化相匹配，钎料塑性最佳。BCu91PAg中的富银相与Cu_3P相塑性不匹配，钎料断后伸长率小，但银添加具有固溶强化效果，使钎料抗拉强度增大。结论:两种钎料均属于正应变速率敏感材料.
2024年04期 v.35;No.116 604-613页 [查看摘要][在线阅读][下载 8617K] - 汤明;陈跃光;张金忠;李海航;
目的:预测NomexⅢA面料热防护性能。方法:利用TPP测试仪研究NomexⅢA面料在不同衣下空气层厚度下的热防护性能。结果:分析了面料克重、厚度、衣下空气层厚度、质量损失率与热防护性能之间的关系，建立了预测NomexⅢA面料热防护性能的公式，该公式考虑了面料厚度、衣下空气层厚度和质量损失率等因素。结论:织物的TPP值与衣下空气层厚度之间存在指数关系，与质量损失率之间存在线性关系。
2024年04期 v.35;No.116 614-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 3144K] - 江心远;张冬芹;束方洲;焦志伟;
目的:提出一种基于相变材料锗锑碲的超构表面，研究其动态可调光学特性。方法:设计一种锗锑碲双纳米孔周期性阵列结构，利用COMSOL Multiphysics软件对其光学特性进行数值模拟研究。结果:在1～3μm波长范围内支持两个横电模式和一个横磁模式。当锗锑碲处于非晶相时，通过改变双纳米孔结构单元的高度、周期等几何参数，导致两个横电模式之间的相互作用，可实现高品质因子的类电磁诱导透明共振，其群折射率最高达8 125。当锗锑碲为晶相时，电磁诱导透明共振消失，实现了电磁诱导透明的可开关调控。结论:这种基于锗锑碲的可开关电磁诱导透明超构表面在慢光器件、传感器等应用中具有重要意义。
2024年04期 v.35;No.116 622-627页 [查看摘要][在线阅读][下载 2166K]
- 张垚;安斯光;邹宏亮;王雪燕;
目的:解决Distmesh网格生成过程中边界上节点多次重复迭代的问题，和电磁设备优化设计中网格重新建模剖分耗费时间过长的问题。方法:通过分析Distmesh边界力的构成，提出了修正边界节点位置作用力的方法；通过定义电磁设备的约束边界网格，对电磁设备的边界网格进行仿射变换，将仿射变换后的节点与初始网格拓扑整合得到新网格。结果:在NACA0012测试模型中，改进后的Distmesh算法平均网格质量从0.956增加到0.963,相较于传统Distmesh算法实现5.12%的提升；使用网格变形算法在长方形含孔洞数值算例中，相对于重新剖分网格的时间节省了约90%。结论:提出的算法在满足计算精度的前提下，避免了小变形工况下网格的重复剖分，大幅度节省了电磁场计算的求解时间。
2024年04期 v.35;No.116 628-634页 [查看摘要][在线阅读][下载 2703K] - 胡健;薛振宇;董培梅;
目的:构建Voronoi(泰森多边形)的三维结构。方法:使用Gmsh中的几何实体和网格生成功能，将Voronoi结构的生成转化为网格生成问题，之后基于骨架模型构建三维Voronoi结构的体积参数化。通过非线性优化过程，生成内六面体群。将其分成两部分，并根据设计的算法生成不同类型的体积参数化节点。与B-spline曲线结合，生成B-spline曲面。结果:曲面与Voronoi节点数据相结合，构建了完整的三维Voronoi结构。结论:提出的结构生成算法实现了高效、精准且可控的Voronoi结构生成方式，借助骨架模型成功构建了三维晶格结构的体积参数化.
2024年04期 v.35;No.116 635-646页 [查看摘要][在线阅读][下载 8601K] - 孟祥磊;赵春柳;占春连;王海龙;龚波;张雄;
目的:针对数字图像加密算法存在安全性较低的问题，提出了一种基于量子行走和分数傅里叶变换的图像加密方案。方法:首先利用Logistic映射对原始图像进行置乱，然后引入量子行走产生的概率矩阵控制的双随机相位。通过第一个相位掩膜后进行t_1阶次的分数傅里叶变换，通过第二个相位掩膜后进行t_2阶次的分数傅里叶变换，获得加密图像。为了评估所提出加密方案的安全性，对直方图、相邻像素相关性、抗噪性、信息熵和密钥空间等进行了分析。结果:基于量子行走和分数傅里叶变换的图像加密方案具有良好的加密性能，密钥空间达到了10~(192)。加密后图像的相关性最低可以达到0.000 028。结论:量子行走的引入能够有效增强图像加密方案的安全性，从而为数字图像加密领域提供了新的研究思路和实践方案。
2024年04期 v.35;No.116 647-654页 [查看摘要][在线阅读][下载 6528K] - 谷鹏;薛振宇;董培梅;胡森伟;
目的:提高运动视频中足球的追踪准确度，对其运动轨迹进行可视化。方法:提出一种基于局部特征关联性的算法。使用YOLOv5进行足球检测，在其采样过程中建立输入输出之间的局部特征映射，并保留通道维度内所有信息，提高对足球的检测精度。在卡尔曼滤波中使用双特征关联性匹配取代交并比，对足球轨迹进行校正。利用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform, SIFT)对视频相邻帧进行特征点抓取，使用特征点匹配计算单应性矩阵，实现场地拼接及足球位置映射。结果:在SoccerNet-v2数据集上，对足球检测的AP为93.11%,检测精度比优化前提高3.27%,对足球追踪的精度为80.33%。结论:算法能够对足球进行准确追踪，可对其轨迹及关键帧所发生的事件进行展示，拥有良好的可视化效果。
2024年04期 v.35;No.116 655-663+691页 [查看摘要][在线阅读][下载 2171K] - 崔文宇;梁曼;
目的:针对蚕茧顶端直接采集图像存在曲面信息压缩的问题，提出一种斜切分段展开方法，用于获取蚕茧顶端信息。方法:首先，将蚕茧顶端投影图像还原至顶端球面图像，对球面进行切分及斜切分操作，实现顶端投影图像到斜切分段模型的转化；其次，对相应模型建立坐标系，推导出单一斜切分段的投影图像与展开图像间的坐标变换关系；最后，对单一斜切分段展开图像的底边归一化，实现蚕茧完整顶端图像的展开。结果:斜切分段展开在水平方向误差均值为2.714像素，垂直方向误差均值为3.786像素。结论:斜切分段模型能够有效实现蚕茧顶端图像的展开，进而获取顶端疵点信息，为获取蚕茧完整表面疵点提供良好基础。
2024年04期 v.35;No.116 664-672页 [查看摘要][在线阅读][下载 6241K] - 黄子杰;黎建军;
目的:研究肺腺癌组织病理图的平衡增强数据质量优化策略。方法:对WSSS4LUAD进行统计学分析，配合组织病理图特征，采用子图分割、标签提取、类平衡式增强等加强数据集的均衡性和有效性，使用深度学习网络框架验证有效性。结果:从10 091个像素级数据中，提取出151 950个补丁级数据，再增强至427 323个补丁集数据，得到的数据在网络性能提升中有较好表现。结论:从像素级标签中提取补丁标签，可以快速解决数据样本不足的缺陷，而类平衡式增强则进一步提升了数据的均衡性和可训练性。
2024年04期 v.35;No.116 673-683页 [查看摘要][在线阅读][下载 5363K]