计量与测试

  • 基于改进中断声源法的混响时间测量方法研究

    鄂治群;蒲志强;孙磊;桂桂;尹永钊;

    目的:应用反向积分法,改善应用中断声源法测量混响时间的精度。方法:从时间计权参数设置、声源信号类型两个方面对这种情况产生的原因进行了研究。提出基于中断声源法的测量数据反向积分法拟合。结果:该方法有效避免了由时间常数和积分时间设置、声源信号类型对测量结果准确度的影响,降低了测量的不确定性,减少重复测量的次数。结论:此方法有效地提高混响时间的测量效率和估值精度。

    2022年04期 v.33;No.108 461-465页 [查看摘要][在线阅读][下载 693K]
  • 污泥热泵干化机的物联网智能监控设备研发

    朱建伟;盛强;刘威;饶宾期;

    目的:针对污泥热泵干化时设备分布零散难以集群管控,以及污泥含水率数据无法实时检测等工程问题,研究设计了一种物联网监控系统。方法:分析讨论污泥热泵干化机的系统功能需求、总体方案设计、监控因子确定等因素,并对系统硬件、软件、物联网云平台等进行模块化设计,以STM32、NB-IoT和阿里云为核心开发了一种能实现数据采集、远程传输、设备上云、故障报警等功能的污泥热泵干化专用智能监控设备,最后进行了稳定性测试。结果:现场软件和硬件测试结果表明,该设备能够更快地完成实时数据采集和有效监控、报警,实行云端管理。结论:该智能监控设备有效地实现了污泥干化设备的集群管理和含水率的实时检测,实现了互联性和智能化,并具有操作简便、功能强和易于二次开发等优点。

    2022年04期 v.33;No.108 466-473+481页 [查看摘要][在线阅读][下载 1263K]
  • 基于改进修正Barzilai-Borwein迭代大规模MIMO信号检测算法

    代涛;李正权;王舟明;

    目的:为了保持大规模MIMO系统上行链路信号高检测性能同时降低实现复杂度。方法:在信号检测中,传统最小均方误差(MMSE,minimum mean square error)算法可以获得近似最优检测性能,但需要高维矩阵求逆,复杂度很高。本文通过在最速下降法和Barzilai-Borwein迭代算法结合基础上,采用Richardson算法初始值,在此基础上对步长合理选取,提出一种改进Barzilai-Borwein信号检测方法。结果:该算法相对于MMSE复杂度降低一个数量级,并且算法误码率性能又可以与MMSE算法相当,同时该算法相对于Barzilai-Borwein和CBB(Cauchy Barzilai-Borwein)检测,复杂度提升很少,但性能有较大提升。结论:基于改进修正Barzilai-Borwein迭代大规模MIMO信号检测算法只需4次迭代就可接近MMSE,在保持高检测性能的同时实现了复杂度降低。

    2022年04期 v.33;No.108 474-481页 [查看摘要][在线阅读][下载 1204K]
  • 大气压化学电离技术及其应用

    汪晨韬;江游;金尚忠;张谛;戴新华;方向;

    目的:介绍了大气压化学电离的基本原理、结构和研究现状,并对大气压化学电离技术在多个领域中的应用进行了整理,对大气压化学电离技术的发展趋势进行了展望。方法:大气压化学电离(APCI)是一种典型的大气压电离方法,是质谱分析技术中的一种电离形式,也是高效液相色谱和质谱分析中的一个主要连接技术。结果:大气压化学电离技术已经在药物检测、环境检测等领域被广泛应用。结论:大气压化学电离质谱具有电离效率高、灵敏度高、稳定性好等优点,可用于电离极性较弱的化合物,且不太容易受到基质效应的影响。

    2022年04期 v.33;No.108 482-493页 [查看摘要][在线阅读][下载 1366K]
  • 注塑机锁模力感知仪的硬件设计

    邓俊文;颜幸尧;胡美君;何贵福;聂德明;黄兴隆;陈潘布衣;

    目的:为检测注塑机锁模力,设计了基于注塑机拉杆(哥林柱)应力检测的注塑机锁模力感知仪。方法:利用无滑动依附于注塑机拉杆上的应变片能实时感知注塑机拉杆的形变的特性,通过应变片电桥对拉杆应力进行实时检测,从而获得锁模力。电桥信号经过信号调理模块,到ARM微控制器的采样端,采样结果,也即拉杆应力大小,将通过输出采样保持阵列,以电压量的形式输出至注塑机主控系统,同时通过Wi-Fi将锁模力上传至本地服务器。结果:使用折线拟合计算的锁模力与真实的锁模力之间的最大绝对误差为-67.182 kN,最大相对误差为-3.648%。结论:设计的锁模力感知仪其性能满足生产的要求,在注塑机锁模力检测领域具有应用价值。

    2022年04期 v.33;No.108 494-500页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K]
  • 考虑管土作用及内流影响的缓波型立管动力响应分析

    丁正旺;张火明;管卫兵;陆萍蓝;

    目的:海洋立管在浮体运动及环境载荷的影响下与海床发生管土接触作用,该类管土作用对立管结构强度有重大影响。为保证缓波型立管结构的安全性,要合理确定管土接触载荷。方法:基于Randolph和Quiggin提出的非线性海床模型,利用OrcaFlex建立集中质量模型。在考虑管土相互作用的基础上,探讨浮体偏移、海床土体属性及相关参数和管内流体对立管动响应的影响,提取立管张力、弯矩、贯入深度、管土作用力等结果进行比对分析。结果:浮体偏移及土体抗剪强度变化对立管触地段的影响较为显著,立管贯入深度及管土作用力受其影响较大,相较于初始状态下的0.031 9 m的贯入深度以及1 934.2 N/m的管土作用力,近偏状态下的立管贯入深度达到0.072 6 m,远偏状态下的管土作用力达到3 005.8 N/m;流体密度变化带来的影响相较于流速变化更突出,内流速度变化对立管动力响应的影响甚微。结论:相关结论可为立管设计提供一定参考。

    2022年04期 v.33;No.108 501-512+526页 [查看摘要][在线阅读][下载 2658K]
  • 小波变换技术在NO质量浓度检测的应用

    杨德尚;王琦;沈德魁;王启昌;张滕成;

    目的:我国对环境问题越发重视,严格限制污染气体的排放标准,其电厂烟气中最主要的污染气体为NO和SO_2,为了实现更精准的检测电厂烟气的NO和SO_2的浓度。方法:本文基于紫外差分光谱(DOAS)的原理提出一种利用小波变换算法对NO差分吸收光谱进行数据处理,为精准测量NO气体浓度,采用小波变换对其进行变换分解后再进行浓度反演,最终可以实现提高检测精度。通过对Daubechies、Biorthogonal、Coiflet和SymletsA这4种不同的小波函数分别对NO吸收光谱信号进行分解变换,实现将NO气体的有效信号分解到不同层上进行提取并反演浓度。结果:在实验环境下采用sym6和db8小波变换进行数据分析验证,所得浓度的相对误差都可以控制在7.8%以内,其中sym6小波函数处理反演后浓度误差较为稳定,最大误差为3.6%。结论:确定了sym6小波函数处理的数据效果最佳,其次是db8。同时也为实际烟气中检测NO和SO_2相互干扰问题提供一个解决思路。

    2022年04期 v.33;No.108 513-519页 [查看摘要][在线阅读][下载 1286K]
  • 直升机旋翼动平衡检测及优化算法研究

    邵宸;裘燕青;钟宇民;毛邦宁;

    目的:直升机旋翼动平衡检测的旋翼振动信号中包含有发动机噪声、环境噪声及电噪声等多种噪声,为快速、准确地将旋翼基频振动信号提取出来,开展了相应的检测及优化算法研究。方法:以自研的信号采集系统分别采集旋翼的振动信号和转速信号,对信号进行等时间间隔采样,再基于三次样条插值的等角度重采样等预处理后,通过Vold-Kalman跟踪滤波算法提取直升机旋翼振动信号。结果:通过多组数据的重复验证,用Vold-Kalman跟踪滤波算法提取的旋翼振动信号,其振动幅值检测精度为±0.000 178 MPS(Meter Per Second),振动相位检测精度为±0.02 rad。结论:Vold-Kalman跟踪滤波算法能够从含有多种噪声的旋翼振动原始信号中,准确的分离出了单独的旋翼振动信号,从而满足动平衡测量对幅值和相位的精度要求。

    2022年04期 v.33;No.108 520-526页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K]
  • 基于并联回音壁结构的光纤曲率传感器

    刘睿洋;康娟;徐婷;汤毅;赵春柳;李裔;

    目的:提出了一种基于并联回音壁结构(parallel whispering gallery mode, PWGM)的光纤传感器用于曲率测量。方法:将单模光纤弯曲成“8”字形得到PWGM结构,再用柔韧性强、耐热特性好的硅酮胶对传感器进行封装。当该PWGM传感器由于弯曲发生形变时,其纤芯与包层的有效折射率差值随之发生变化,导致输出干涉光谱发生漂移。结果:实验选取两个特征波谷作为监测对象分别进行曲率和温度测量,结果表明,在0~1.29 m~(-1)的曲率范围内,PWGM传感器正向弯曲时曲率灵敏度分别为5.73 nm/m~(-1)和6.15 nm/m~(-1),负向弯曲时曲率灵敏度分别为-3.64 nm/m~(-1)和-3.66 nm/m~(-1);在30~55℃的温度范围内,PWGM传感器的温度灵敏度分别为-0.83 nm/℃和-0.92 nm/℃。此外,通过构建曲率和温度的测量矩阵消除了温度的交叉影响。结论:提出的曲率传感器在测量曲率大小的同时还能够对弯曲方向作出判断,这在硅片翘曲、结构变形等领域具有良好的应用前景。

    2022年04期 v.33;No.108 527-532页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K]
  • 用于LED芯片检测的景深合成系统

    王笔神;刘红林;

    目的:显微镜过小的景深会导致观测LED芯片时存在模糊的区域,为得到清晰的LED芯片成像图,特开展了相应的图像融合算法研究。方法:通过微动平台不断改变LED芯片与显微镜物镜的距离并拍摄多张聚焦在不同位置的图像,再将得到的图像通过拉普拉斯金字塔算法进行融合。结果:相较于其它图像融合算法,通过拉普拉斯金字塔算法得到的LED芯片融合图最为清晰,标准差可达89.37,平均梯度可达7.76。结论:通过该景深合成系统,实现了图像采样的自动化,解决了显微镜过小的景深而成像模糊的问题,并且融合后的数字图像易于观测和保存。

    2022年04期 v.33;No.108 533-538页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K]

机电工程

  • 配网三相电流不平衡工况下储能变流器应用研究

    于潇涵;陈卫民;陈天成;

    目的:为了解决配电网台区侧负载不平衡引起的变压器三相电流不平衡现象,利用储能变流器投入补偿负荷的不平衡电流,从而保证台区变压器处于三相平衡工作状态。方法:研究了一种储能变流器,采用正负序分离算法对不平衡电流进行分解,补偿电流的负序与零序分量,利用PI控制和准PR控制将分解后的电流分序进行控制,最后经过SPWM调制进行输出给定电流。结果:储能变流器监测负荷电流,计算并得到三相不平衡电流给定值,储能变流器按给定电流输出,变压器输出电流保持三相平衡。结论:提出的电流分序控制策略可以有效补偿三相电流不平衡,故储能变流器可用于台区变压器输出不平衡问题的治理。

    2022年04期 v.33;No.108 539-545页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
  • 环境温度和介质温度对电子水泵最大工作效率影响研究

    王柯芸;张事业;严伟;侯云鹏;张仕成;张琰;

    目的:探究环境温度和介质温度对电子水泵工作效率的影响。方法:设计一种能够改变介质温度和电子水泵工作环境温度的水泵性能测试系统,采集电子水泵在不同介质温度和环境温度下的工作效率并分析其相互关系。结果:在介质温度为50℃时,电子水泵的最大工作效率随环境温度的上升先增加后下降,而当介质温度为70℃和90℃时,则表现出了直接下降的趋势。结论:介质温度和环境温度对电子水泵的最大工作效率都存在影响,且两者对电子水泵的工作效率的影响存在交互作用,不同介质温度下环境温度的变化对电子水泵的最大工作效率造成的影响不一定相同。

    2022年04期 v.33;No.108 546-553+566页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K]
  • 基于微波技术的市政污泥含水率快速检测装置的研究

    焦燕红;邓龙;刘子娟;张琰;饶宾期;朱建伟;

    目的:针对污泥含水率检测方法稀缺、耗时长的问题,构建了基于微波透射技术的污泥含水率检测模型,研制了一种污泥含水率快速检测的装置。方法:使用矢量网络分析仪研究了污泥体积大小对含水率检测精度的影响,确定了检测装置的适用范围;将不易测量的微波信号转化为易于理解和测量的电压信号,并使用Labview上位机进行含水率检测结果的显示。结果:使用所研制的污泥含水率检测装置测量含水率,结果表明,污泥含水率测量范围为20%~70%,均方根误差为1.1%,平均相对误差为1.72%,平均每个样品的检测时间约为30 s。结论:使用本快速检测装置的污泥含水率检测方法,较传统的烘干法检测速度更快,且系统操作简单、便携性较强。

    2022年04期 v.33;No.108 554-559页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K]

生命科学

  • CD19蛋白结构、功能及其工程化改造的研究进展

    孙瑞雪;米薇;叶子弘;

    目的:通过总结CD19蛋白结构与功能相关的研究进展,并结合工程化表达的研究案例,为设计、制备用于CAR-T细胞检测与激活的CD19探针提供策略性指导。方法:结合文献和数据库搜索,从一级序列到高级结构系统介绍了CD19蛋白的结构特征,和其结构改变与临床疾病的关系,总结了CD19工程化改造的关注要点。结果:参考CD19蛋白结构与功能的关系,总结了CD19蛋白工程的不同策略,为(靶向CD19的)CAR-T细胞的检测与激活提供了参考。结论:CD19分子在淋巴瘤B细胞上高表达,是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy, CAR-T)的重要靶点之一。CD19的表达量和稳定性是其工程化改造的关注要点,可以通过点突变或构建融合蛋白实现。稳定的CD19类蛋白探针是监测CAR-T细胞的有效工具。

    2022年04期 v.33;No.108 560-566页 [查看摘要][在线阅读][下载 1271K]
  • DMAP催化2-(噻吩-2-基)乙基对甲苯磺酸酯反应机理及动力学研究

    焦艳茹;倪力伟;邱文泽;许启跃;叶树亮;

    目的:探究4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化2-(噻吩-2-基)乙基对甲苯磺酸酯的机理和动力学。方法:利用在线傅里叶变换红外光谱(FTIR)对反应过程进行监测,采用多元曲线分辨和二维相关光谱(2DCOS)技术分析反应路径,并通过红外定量方法建立了反应动力学模型。结果:当DMAP参与反应时,会催化对甲苯磺酰氯和2-噻吩乙醇先生成中间体(IM)然后脱氢生成产物。确定了1 644 cm~(-1)附近的波数为中间体的特征吸收峰,计算两个限速步骤的动力学参数,两步活化能分别为29.75 kJ/mol和40.04 kJ/mol。结论:这种对FTIR数据的分析方法可以从复杂的实时数据中提取反应路径组分的有用信息。

    2022年04期 v.33;No.108 567-572页 [查看摘要][在线阅读][下载 1894K]
  • 青海玛可河林区冬季鸟类组成及其多样性

    王扬;薛长福;马应龙;石长荣;赵闪闪;宋虓;徐爱春;

    目的:研究青海省玛可河林区冬季鸟类群落结构和物种组成。方法:2019年12月至2020年1月采用样线法对林区开展鸟类群落调查。结果:共记录鸟类7目23科70种。鸟类群落主要由古北种构成(53种,占比75.71%);群落中留鸟占比较高(66种,94.29%),仅记录到2种冬候鸟、1种旅鸟和1种夏候鸟。列入国家Ⅰ级重点保护鸟类7种,国家Ⅱ级重点保护鸟类16种。IUCN物种红色名录中被评估为濒危、易危和近危的7种,列入CITES附录Ⅰ、Ⅱ的14种。不同栖息地类型中的鸟类群落差异显著(P<0.05),森林和灌丛栖息地物种丰富度较高。物种垂直分布格局符合偏峰模式,海拔3 400~3 650 m区间内的物种丰富度最高。结论:本研究丰富了该区域鸟类资源状况,为该区域鸟类管理和保护提供了科学依据;未来在冬季应重点加强红军沟、美浪沟、格日则沟、灯塔水磨沟、上俄沟、下俄沟、热洪沟等区域的鸟类保护工作。

    2022年04期 v.33;No.108 573-584页 [查看摘要][在线阅读][下载 1862K]

质量与安全

  • 基于气—固两相流的环保无动力除尘系统捕尘机理的数值模拟研究

    包俊;吕辰;刘雨萱;高衡;谭家美;

    目的:为有效解决运煤转载点处落料过程中粉尘污染的严重问题,改善常规粉尘控制措施效果差的现状。方法:通过探寻转载点落煤时颗粒流-气流耦合诱导粉尘运动特性,揭示运煤转载点落煤时颗粒流尘化机理及时空分布特征。运用欧拉数值模拟方法,考虑气-固两相之间双向耦合作用,颗粒间碰撞及黏附作用,对不同工况下无动力除尘系统除尘效率进行数值模拟研究。结果:安装回流管后,除尘器除尘效率提升至80.8%,且当回流管直径为500 mm,回流管引流口至落料管底部水平距离为2 000 mm时,除尘效率达到最大值92.3%。结论:回流管可有效缓解落料过程中产生的冲击气流所带来的溢尘跑粉现象,当回流管直径为500 mm,回流管与落料管中心距为2 000 mm时,除尘器除尘效果达到最优。

    2022年04期 v.33;No.108 585-592页 [查看摘要][在线阅读][下载 1890K]
  • 基于文献计量学的有限空间作业安全研究可视化分析

    勾晓晴;童潮镇;赵忠;滑晨;陈剑平;严春林;王亚楠;刘辉;

    目的:为深入探究我国有限空间作业安全的研究现状与发展趋势,挖掘研究热点与研究前沿。方法:以CNKI数据库2000年1月至2022年5月的595篇文献为主要研究资料,使用文献计量可视化软件绘制科学知识图谱,从有限空间作业安全研究相关文献的时序产出、合著者分布、关键词聚类分析和研究前沿辨识4个维度进行可视化分析。结果:有限空间作业安全的发展趋势分为起步、逐步发展和趋于成熟三个阶段,该领域内研究内容较丰富,但作者间的合作较少。研究热点主要围绕安全管理与教育、危险辨识与分析、作业规范与安全以及有毒有害气体防范4类展开,研究前沿倾向于有限空间作业应急管理方向。结论:以应急保障技术为载体,实现作业安全管理与防范将是有限空间作业安全的新思路。

    2022年04期 v.33;No.108 593-602页 [查看摘要][在线阅读][下载 1892K]

数理科学

  • 一个偶数阶导数非负的Hermite-Hadamard型不等式及其应用

    孟晴;吴艺婷;

    目的:建立一个偶数阶导数非负的Hermite-Hadamard型不等式,证明一个含变限积分的函数的Schur凸性。方法:构造一个涉及高阶导数的含参数积分恒等式并利用其建立Hermite-Hadamard型不等式。作为应用,将建立的不等式用于证明一个含变限积分的函数的Schur凸性。结果:在偶数阶导数非负的条件下,得到Hermite-Hadamard不等式右侧与中间项之差的上界估计的不等式,并利用其证明一个Schur-凸函数。结论:得到一个新的Hermite-Hadamard型不等式,该不等式可用于证明函数的Schur凸性,并生成一些新的积分不等式。

    2022年04期 v.33;No.108 603-608页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K]
  • 基于ADASYN-LOF-RF模型的核心专利识别研究

    李颖;吴增源;陈亮;

    目的:针对传统核心专利识别方法处理不平衡数据效果欠佳,和识别准确率低的问题,特重构指标体系,提出重采样与集成算法的组合模型。方法:首先,在传统专利指标的基础上,增加专利发明人指标;其次,采用自适应采样算法ADASYN增加少数类样本以解决不平衡问题,使用局部离群因子LOF对采样后的样本进行降噪,并与随机森林RF组合,形成ADASYN-LOF-RF模型;最后,对智慧芽平台中2012—2016年22 077条光伏专利进行分类预测。结果:ADASYN-LOF-RF的准确率A均值为92.28%、召回率R均值为98.04%,优于SVM、RF、ADASYN-RF模型。结论:本组合模型具有很好的分类性能,能够有效识别出核心专利。

    2022年04期 v.33;No.108 609-616页 [查看摘要][在线阅读][下载 1585K]