计量与测试

• 基于有限元法的换热器折弯过程伸长量研究

  张盛峰;李莉;武佳;徐毅;张琳;栾德玉;

  目的:分析研究换热器90°范围内不同角度折弯过程中的伸长量、弯曲部位的应力分布以及变形情况。方法:基于有限元软件，采用数值模拟与试验研究相结合的方法，对折弯过程中铜管的应力、应变分布情况进行研究，采用线处理法对铜管的塑性应变进行均匀化和当量线性化处理，通过微积分的方法求解换热器的伸长量。结果:换热器初始折弯段是高应力区，最大拉应力与最大压应力均出现在该部位；折弯时伸长量的模拟值与实验值偏差为8.9%,并进一步得出30°、60°和75°折弯时换热器的伸长量。结论:本研究的数值模拟结果可靠，可为换热器尺寸设计和实际生产提供理论参考，有助于企业降低成本和节约资源。

  2022年02期 v.33;No.106 151-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1240K]
  

• 气力输送中输运量和物气比的实验研究

  李亮;石瑞芳;张斌;

  目的:研究气力输送能力和输送效率。方法:以煤粉灰为物料进行了输运量和物气比的实验研究。结果:在相同的泵出压力和给气量的情况下，粉煤灰密度较大时的输送能力和输送效率也较高。在不同的泵出压力下，粉煤灰的输运量和灰气比与给气量分别成正比和成反比。结论:给气量过小会使输送能力不足，过大则导致输送效率降低且容易对系统的部件和管道产生冲蚀磨损，在本文的工况下，取压力180 kPa和给气量350 kg/h比较合适。不同的气力输送系统对物料输运量和物气比有不同的要求，压力与给气量之比取0.5可以作为参考。

  2022年02期 v.33;No.106 159-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 906K]
  

• 奥氏体不锈钢均匀形变微磁信号特征

  黄凌锋;胡斌;梁晓瑜;

  目的:探究S30408奥氏体不锈钢均匀形变低温工况的微磁信号特征。方法:万能试验机与环境箱模拟相应工况下的试样，并检测马氏体含量与表面微磁信号。结果:常温均匀形变后低温保温工况下，微磁信号试验前后变化小于3 A/m,马氏体含量分布较为均匀，15%形变量马氏体含量在7.5%左右，且基本不受温度变化影响；常温均匀形变后低温拉伸工况下，微磁信号幅度变化显著，温度越低，变化幅度越大，马氏体含量分布不均，试样中部达40%,且与形变量、温度均相关。结论:低温保温工况下应变诱发马氏体起主导作用，低温拉伸工况下形变与低温共同作用可极大促进马氏体相变且伴有微磁特征信号出现。

  2022年02期 v.33;No.106 164-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K]
  

• 光伏发电预测精度对家庭用电管理系统性能影响研究

  桑明龙;汪伟;

  目的:研究光伏发电预测不同精度下对家庭用电管理系统性能的影响。方法:使用改进的二进制粒子群算法优化用电管理系统；提出麻雀算法优化BP网络提高光伏发电预测精度；通过不同误差下的对比实验分析对家庭用电管理系统性能的影响。结果:当光伏发电预测误差分别为-10%、-5%、+5%、+10%时，目标函数最优值分别降低了6.78%、3.45%、4.48%、9.19%;采用HEMS优化系统有很大的优势，与优化前相比，性能提高约13.96%;麻雀算法优化BP预测误差在5%以内。结论:光伏发电预测误差会降低家庭用电管理系统性能；改进的二进制粒子群算法可以有效优化家庭用电管理系统；麻雀算法优化BP的预测可以降低预测误差。

  2022年02期 v.33;No.106 173-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1206K]
  

• 基于拉曼光谱的鸡蛋新鲜度检测及分类方法

  谭航彬;姜丽;金尚忠;徐睿;李伊凡;于自珍;蒋彩铃;

  目的:基于拉曼光谱对鸡蛋的新鲜度进行检测并分类。方法:检测0～40 d鸡蛋蛋黄和蛋清的拉曼光谱并对光谱进行预处理。检测0～40 d内鸡蛋的新鲜度指标，并根据新鲜度指标的结果对鸡蛋进行分类预测。分别以预处理后的蛋黄和蛋清拉曼光谱作为输入量，通过主成分-线性判别(principal component analysis-linear discriminant analysis, PCA-LDA)和正交矫正的偏最小二乘-线性判别(orthogonal partial least squares-linear discriminant analysis, OPLS-LDA)分类模型，对鸡蛋品质进行分类。对比两种模型的分类准确率，得到最佳分类模型。结果:经过平滑、去基线等预处理之后拉曼光谱的信噪比明显提高，光谱中的冗余减少，能更好地用于后续分析；PCA-LDA模型对蛋黄光谱分类的准确率为96.3%,对蛋清光谱分类的96.7%,而OPLS-LDA分类模型对蛋黄光谱分类的准确率为98.6%,蛋清光谱分类的准确率为99.2%。通过对比两种模型的分类准确率证明OPLS-LDA模型对鸡蛋拉曼光谱的分类效果最佳。结论:拉曼光谱检测对鸡蛋新鲜度检测及分类具有可行性。

  2022年02期 v.33;No.106 181-188+203页 [查看摘要][在线阅读][下载 2174K]
  

• 固体生物质燃料有机物主元素测试方法研究

  陆丹霞;姚燕;徐开群;周磊;王俊博;王进卿;梁晓瑜;

  目的:研究5E-CHONS2400元素分析仪在测定固体生物质燃料有机物主元素含量时的最佳样品量和充氧量(充氧流量×充氧时间)的实验条件。方法:选取生物成分分析标准物质和日常生物质样品，通过5E-CHONS2400元素分析仪和国标方法对样品中有机物主元素含量进行测定和比对实验。结果:最佳样品量为20～30 mg,最佳充氧流量为120 mL/min,充氧时间为50 s,在该条件下测得的实验结果显示出较高的准确度和精密度。结论:该最佳实验条件适用于固体生物质燃料在元素分析仪上的有机物主元素的测定，并能保证其测定结果的准确性。

  2022年02期 v.33;No.106 189-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
  

• 双激励十字型斜槽式纵扭复合振动压电超声换能器的设计

  张丹;许龙;张海岛;高敏;

  目的:设计一种双激励十字型斜槽式纵扭复合振动压电超声换能器，以解决传统一维纵扭复合振动换能器振动方向单一的问题。方法:利用等效电路法得到了双激励十字型斜槽式纵扭复合振动压电超声换能器的机电等效电路及共振频率方程；利用有限元法对双激励十字型斜槽式纵扭复合振动压电换能器的相关性能参数进行计算。结果:等效电路法计算得到的换能器共振频率与数值仿真结果基本一致，相对误差介于2.44%～4.13%之间。有限元法计算了换能器的斜槽参数与共振频率、扭纵比之间的关系。结论:本文为双激励十字型斜槽式纵扭复合振动压电超声换能器的工程设计提供了基础理论参考。

  2022年02期 v.33;No.106 197-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 1400K]
  

• 基于聚集诱导发射小分子的青光发光电化学池

  张淘淘;徐睿;康娟;李睿思;陈亮;

  目的:研究基于聚集诱导发射(AIE)小分子发射体的薄膜的光学性能，及相应发光电化学池(LECs)的光电性能。方法:采用溶液合成法配制的含有AIE小分子2,3-二([1,1′-联苯]-4-基)苯并[b]噻吩S,S-二氧化物(DBP-BTO)的前驱体溶液制备薄膜，并在薄膜上热蒸发金属电极制备LECs器件，对制备完成的薄膜及LECs器件进行光电性能表征。结果:DBP-BTO基固体薄膜的青光发射中心位于490 nm。不同掺杂比例DBP-BTO基薄膜的SEM测试表明，掺杂比例为8∶8∶1的薄膜孔洞缺陷较小，基于DBP-BTO基薄膜的LECs器件电致发光峰值亮度高达166 cd·m~(-2)。结论:这项工作将对今后基于AIE有机小分子设计性能优良的新型LECs器件的研究工作有所帮助。

  2022年02期 v.33;No.106 204-210+234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]
  

• 电商平台下丝绸制品质量评价体系研究

  曾俊杰;李琛;初雯雯;李睿思;

  目的:为解决电子商务平台上销售的丝绸制品质量和安全评价方法的不足，构建电子商务平台下丝绸制品质量指标评价模型。方法:首先分析了影响丝绸制品质量安全的因素，确定原始指标；然后采用主成分分析法优化指标并建立指标体系，通过层次分析法计算各指标权重，最后运用加权线性和法构建电商平台丝绸制品质量安全指数评价模型。结果:构建了电商平台丝绸制品质量安全指数评价模型，并抽样应用，产品分类分级，50分以上为培育，40～50分为监测，40分以下为执法。结论:实现消费者对电子商务产品质量安全的消费需求，通过预警分级，为电商产品监管部门的管控工作提供针对性指导，提高抽检效率。

  2022年02期 v.33;No.106 211-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1287K]
  

• 基于粒子群算法优化的步进电机转速控制方法研究

  贾蒙蒙;胡东芳;许启跃;叶树亮;

  目的:提高两相步进电机的工作稳定性，实现对步进电机的转速高效控制。方法:利用一种基于粒子群优化算法的模糊PID(PSO-fuzzy PID)控制算法，通过粒子群算法对模糊控制器的隶属度函数和模糊规则进行优化，在MATLAB/Simulink中建立步进电机的控制模型，实现对步进电机的转速控制。搭建基于STM32的两相步进电机转速控制实验平台，验证该算法的控制效果。结果:通过改进后的粒子群算法对模糊控制器的隶属度函数及模糊规则进行优化，模拟和实验结果均表明，PSO-fuzzy PID可以有效提高步进电机的运行性能，具有更好的稳态性能和动态品质。结论:PSO-fuzzy PID控制效果良好，是一种有效的优化算法。

  2022年02期 v.33;No.106 221-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 1639K]
  

信息科学

• 基于深度学习的车灯零部件缺陷检测系统设计

  曾文治;王疆瑛;蔡晋辉;

  目的:针对车灯零部件毛刺等缺陷目标太小导致检测不够精确的问题，研发一套基于深度学习的缺陷检测系统。方法:搭建了缺陷检测系统，对实际图像进行标注作为缺陷数据集，对YOLOv3网络结构在小毛刺目标检测中的问题进行分析，提出改进CresX结构将残差单元连接，让输入的特征分两部分进行卷积，同时改进原始特征层大小，并用改进的YOLOv3模型对数据进行训练。结果:对比其他深度学习模型，改进的YOLOv3模型的准确率可达86.2%,检测速度相较于人工检测速度提升3～4倍。结论:本文通过基于深度学习算法设计的缺陷检测系统，在工业上具有一定的应用价值。

  2022年02期 v.33;No.106 228-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K]
  

• 基于NMF和短时能量特征提取的咳嗽识别研究

  李越;徐文龙;

  目的:为了进一步改善咳嗽自动识别的性能，提高呼吸系统疾病诊断的有效性和及时性。方法:基于非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization, NMF)和短时能量(short term energy, STE)特征融合的方法，使用非线性支持向量机作为分类框架，对咳嗽声的自动识别技术进行分析研究。首先对疾病咳嗽音片段进行预处理；然后采用非负矩阵分解的方法，实现原始矩阵的降维处理，并与短时能量特征进行组合；最后将特征参数输入SVM模型进行咳嗽识别。结果:在小样本数据集情况下进行训练，咳嗽识别准确度最高达到93.75%。结论:实验结果表明：与传统咳嗽识别技术相比，本文方法能够有效提取区分度较大的数据特征，提高咳嗽识别的各项性能，减少存储空间。

  2022年02期 v.33;No.106 235-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
  

• 轻度认知障碍患者的功能脑网络拓扑研究

  包祖鹏;张艳;

  目的:研究轻度认知障碍患者(MCI)与健康对照组(HC)的功能连接网络拓扑属性差异。方法:基于脑图谱构建被试动态和静态功能连接网络，使用图论方法度量网络拓扑性质。结果:动态功能连接网络相较于静态功能连接网络可以发现更多更可靠的拓扑属性差异。在动态功能连接网络中，MCI和HC两组被试存在多个区域拓扑属性差异，其中差异节点分布：额叶占37.25%,顶叶占19.61%,颞叶占了17.65%,大脑边缘系统占了13.73%,枕叶占比11.76%。差异节点主要集中于右脑，右脑占比58.82%,MCI的小世界属性低于HC,网络同配性高于HC。结论:静态功能连接网络存在局限性，动态功能连接网络可以提供更多潜在的大脑信息。显著差异的网络拓扑属性可为MCI诊断提供数据参考。

  2022年02期 v.33;No.106 242-249页 [查看摘要][在线阅读][下载 1632K]
  

材料科学

• 石墨烯纳米片改性海工混凝土性能研究

  王宇;郭张锋;王睿;李冬云;葛洪良;

  目的:制备石墨烯改性海洋工程混凝土并研究其性能。方法:以C50海洋工程混凝土配方为基础配方，以石墨烯纳米片为外加剂，分别采用萘系减水剂、木质素磺酸钠(Sodium ligninsulfonate, LS)、十二烷基苯磺酸钠(Sodium dodecyl benzene sulfonate, SDBS)三种分散剂分散石墨烯纳米片，然后加入C50混凝土基础原料中制备了一系列石墨烯改性海洋工程混凝土。结果:分散剂LS对石墨烯纳米片的分散效果最好，萘系减水剂作用次之，SDBS作用最差；与空白混凝土样品相比，采用LS和萘系减水剂所制备的石墨烯掺杂海洋工程混凝土28 d的抗压强度分别达到71.5 MPa和74.9 MPa,略有增强，电通量分别降低24.3%和30.7%,耐久性能提升。而采用SDBS所制备的石墨烯掺杂海洋工程混凝土的抗压强度和耐久性能均变差。结论:均匀分散的石墨纳米片有利于改善混凝土的力学性能和耐久性能，其改善的机理在于其纳米效应和填充效应。

  2022年02期 v.33;No.106 250-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 1777K]
  

• Ce元素掺杂对MnBi磁性能及微结构的影响

  宋颖超;张朋越;俞能君;张素银;

  目的:研究Ce元素对MnBi基永磁体磁性能及其机制的影响，探究其微观结构演变规律，期望获得较高性能的MnBi基永磁材料。方法:通过控制变量法，采用熔体快淬和热处理技术制备Mn_(52-x)Bi_(48)Ce_x(x=0,1,2,3,4)薄带材料，探究Ce元素含量对MnBi磁性能、磁化行为及其微观结构的影响。结果:x=3薄带具有最佳磁性能，其H_(cj)=332 kA·m~(-1),M_s=41.64 A·m~2·kg~(-1),(BH)_(max)=18.23 kJ/m~3,揭示MnBiCe基薄带微观结构和磁性能间的内在关联。结论:在磁性能方面，Ce元素会提高MnBi基永磁材料的磁性能，增加其高温应用潜力；在微观结构方面，Ce元素极大促进Mn和Bi元素均匀分布，增加MnBi铁磁性相含量，优化MnBi基永磁材料磁性能，对Heusler型MnBi永磁体的磁性能与微观结构更深层次的关联来讲具有重要的意义，可为新一代永磁体的发展提供一定的参考。

  2022年02期 v.33;No.106 256-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 2144K]
  

• 改性SnO_2光催化剂的制备及其对罗丹明B降解行为研究

  何子正;徐扬;李冬云;王睿;葛洪良;

  目的:制备一种高效的SnO_2空心球材料，对其组成、结构和形貌进行表征，并通过光催化探究其降解染料废水的性能。方法:采用水热法制备了碳微球，以其为模板制备了SnO_2空心球，通过热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料进行了表征，并将制备的几种材料用于催化降解罗丹明B(RhB)染料。结果:制备出SnO_2实心球、SnO_2空心球以及In~(3+)改性SnO_2空心球。结论:本实验制备的3种材料对RhB均具有降解能力，与实心球相比，空心球对罗丹明B的降解测试表现出更好的光催化性能，而In离子的掺杂使空心球的降解效果进一步提高，4 h的降解率可达91.8%。

  2022年02期 v.33;No.106 265-271页 [查看摘要][在线阅读][下载 2034K]
  

生命科学

• 链霉菌沉默基因簇激活在天然产物生物合成中的研究进展

  马正;施越;章金垚;俞晓平;

  目的:本文概述了目前激活链霉菌沉默生物合成基因簇的研究进展，并对其应用进行了讨论和展望。方法:基因测序技术揭示链霉菌基因组中蕴含几十个次级代谢产物生物合成基因簇，而这些基因簇在常规培养条件下往往处于“沉默状态”,不表达或低表达，目前主要有沉默基因簇的异源表达、调控基因修饰、核糖体工程技术、基于报告基因指示等多种策略用于链霉菌中沉默基因簇的激活。结果:链霉菌中的沉默基因簇可被定向或非定向的“激活”,并实现众多新型天然化合物的合成。结论:链霉菌沉默基因簇的激活已成为新药开发的重要来源。

  2022年02期 v.33;No.106 272-280页 [查看摘要][在线阅读][下载 1645K]
  

• 含五种RNA病毒核酸假病毒的制备及特性研究

  程巧珍;陈春;应婷;伍义行;叶子弘;廖学俊;胡华军;

  目的:制备一种应用于细胞制剂中丙型肝炎病毒(HCV)、人类免疫缺陷病毒1型和2型(HIV-1/2)、人类T细胞白血病病毒1型和2型(HTLV-1/2)五种RNA病毒核酸检测的阳性质控品，即装载上述五种病毒核酸的假病毒5V(5V)。方法:将上述病毒的部分基因片段连接成一条基因，与MS2噬菌体部分基因共同插入原核表达载体中构建pACYCDuet-1-MS2/5Virus重组质粒，转化到E.coli BL21(DE3)感受态中表达并鉴定；表达产物纯化浓缩，电镜分析5V形态；对5V进行DNase I、RNase A抗性及保存期的稳定性试验。结果:重组基因有效表达，5V纯度高无杂带；5V成功包装目的基因序列，具有明显的病毒结构特征；5V能抵抗高浓度的DNase I和RNase A的降解，在-20℃稳定保存6个月。结论:制备的5V稳定，达到了作为细胞制剂中RNA病毒核酸检测阳性质控品的基本要求。

  2022年02期 v.33;No.106 281-287页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K]
  

数理科学

• 结合信息保留的多头注意力图池化模型

  顾昕;叶海良;杨冰;曹飞龙;

  目的:利用深度学习新技术图神经网络，构建结合信息保留的多头注意力图池化模型以解决图分类问题。方法:首先，设计信息保留模块，保留被丢弃节点中的有效信息。其次，采用多头注意力机制，多次计算中心节点与邻居节点的相关度，更加全面地学习节点重要性得分。之后，将池化图中的孤立点与邻居节点相连，以保证图结构的连通性。最后，利用读出操作将每一层输出传至分类器，完成图分类。结果:所提出的方法在7个基准数据集上进行图分类实验，在5个数据集上的分类性能优于其他方法。结论:结合信息保留的多头注意力图池化模型在图分类任务中具有优越性。

  2022年02期 v.33;No.106 288-296页 [查看摘要][在线阅读][下载 1821K]
  

• 基于直觉模糊集和区间值模糊集模糊推理算法的关系

  史宏艳;罗敏霞;

  目的:研究直觉模糊集和区间值模糊集模糊推理算法之间的关系。方法:建立由直觉模糊集和区间值模糊集构成的剩余格之间的同构映射，证明基于直觉模糊集和区间值模糊集的三角范数是一一对应的，进一步证明基于直觉模糊集和区间值模糊集的剩余蕴涵是一一对应的。结果:基于直觉模糊集和区间值模糊集的模糊推理全蕴涵三I算法解是一一对应。结论:运用具体的三角范数，得出的数值例子证明了直觉模糊推理算法与区间值模糊推理算法在本质上是等价的。

  2022年02期 v.33;No.106 297-302页 [查看摘要][在线阅读][下载 1478K]
  
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