- 唐会林;宋甘琳;周佳加;武杨;
针对由于复杂噪声使得水下无人航行器(UUV)声呐探测数据可靠性下降进而导致障碍物轮廓构建失准的问题，本文提出了一种基于生成对抗网络(GAN)和支持向量聚类(SVC)的水下障碍物轮廓构建算法。为区分复杂噪声点与障碍物点，该算法基于SVC对声呐数据异常点进行初步筛选。针对SVC受参数影响可能导致较小簇误判的问题，利用GAN精确筛选异常点；并对精确的障碍物点进行聚类得到各个障碍物的最优轮廓。通过对湖中障碍物探测数据的轮廓构建仿真验证试验，相比SVC算法，使用本文所提GAN-SVC算法在对2个障碍物进行轮廓构建时，准确度分别提高了79.80%和48.13%。
2024年12期 v.43;No.394 12-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1052K] [下载次数：198 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 郑洋阳;王滢;陈康;李贵;陈友豪;
针对悬浮间隙传感器输出特性非线性严重的问题，提出一种结合径向基核函数和多项式核函数优点的混核最小二乘支持向量机(HKLSSVM)作为电容悬浮间隙传感器的非线性校正模型并采用浣熊优化算法(COA)对HKLSSVM的惩罚因子和核函数参数进行优化。为验证模型的有效性，分别采用径向基神经网络模型、传统LSSVM模型、粒子群优化(PSO)算法-HKLSSVM模型以及COA-HKLSSVM模型进行非线性校正仿真分析。结果表明，COA-HKLSSVM模型在电容悬浮间隙传感器非线性校正的应用中表现出最佳的校正精度与稳定性，校正后的电容悬浮间隙传感器线性度为0.43%,均方根误差为0.022 mm,最大误差为0.068 mm,满足悬浮控制系统对悬浮间隙传感器的线性要求。
2024年12期 v.43;No.394 16-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1224K] [下载次数：103 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 刘泽庆;薛瑞雷;吴立斌;李晓娟;刘宏胜;
为了解决管道熔化极气体保护焊(GMAW)仰焊位置工艺参数调整困难的问题，从熔池形貌分析角度出发，建立了基于视觉传感的熔池监测试验系统，该系统能够采集仰焊位置的熔池图像，并运用图像处理算法提取熔池边缘轮廓，进而定义了熔池的长度、宽度、面积以及尾部后托角等4个特征参数，以形象地表征熔池形貌。通过控制变量试验和正交试验，分析了熔池形貌特征参数与焊接工艺参数之间的关系，研究了焊接电压、送丝速度、焊接速度以及摆宽组合变化时对熔池形貌特征参数的影响程度。试验结果表明：熔池形貌特征参数能够真实反映熔池的动态变化，仰焊位置优化的工艺参数使熔池状态稳定，焊缝成形质量符合工程应用标准。
2024年12期 v.43;No.394 21-24+27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1187K] [下载次数：362 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：2 ] - 徐振忠;王东伟;张洪建;王元;朱乾龙;王洪涛;
本文针对催化燃烧氢气传感器敏感体工作温度的准确测量，提出了敏感体热态电阻的测试方法，建立了敏感体热态电阻与工作温度的线性对应关系，实现了不同氢气浓度下敏感体热态电阻的测量，并精确计算出不同氢气浓度下敏感体的工作温度。实验发现，敏感体补偿元件的工作温度随氢气浓度的递增逐渐减小，敏感体敏感元件的工作温度随氢气浓度的递增逐渐增大，速率为(40～50)℃/1%VOL。
2024年12期 v.43;No.394 25-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1015K] [下载次数：165 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 杜成权;艾军;许明洋;魏壮壮;陈宇昕;
为应对市场对高精度MEMS差压传感器的需求，开展了压力传感器芯片关键技术研究。设计了一种压阻式差压传感器芯片，解决了硅—硅室温键合技术难题，开发了自主可控、稳定可靠、适合批量生产的工艺。采用体微机械加工技术和硅—硅键合技术制备了压力芯片晶圆，形成了满足实际应用需求的高精度差压MEMS压力传感器芯片。本文制备的压阻式差压传感器芯片压力测量范围覆盖0～14 MPa,线性误差(>10 kPa)<0.3%FS,温度滞后性<±0.05%FS,压力滞后性<0.05%FS,工作温度-40～+85℃,过载能力≥2倍FS,为压阻式压力芯片的设计与制作提供了一种可行的参考方案。
2024年12期 v.43;No.394 28-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K] [下载次数：813 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：7 ] - 刘征宇;路永玲;王真;朱雪琼;刘子全;
随着全球能源需求的增长和环境问题的加剧，输电线路振动能量收集技术成为研究热点。通过将输电线路的振动能量转化为电能，可以为电力系统提供额外能源补充，提升能源利用效率。提出了一种全方位能量收集摩擦纳米发电机(OEH-TENG),根据独特的工作原理，在复杂环境中，高效收集振动能量，克服了传统TENG输出功率不足的问题。OEH-TENG具备高适应性和可定制性，能为输电线路监测系统提供持续稳定的能源支持，具有重要的应用前景。
2024年12期 v.43;No.394 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1365K] [下载次数：584 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：3 ] - 崔林林;权晓光;徐昊;仝依良;王晓彬;
随着煤炭工业的发展和全球对能源安全与环境保护需求的增加，煤矿安全问题日益受到关注。传统的煤矿监测方法存在实时性、准确性和可靠性方面的挑战。本文引入云边结合计算技术，利用树莓派设备和Azure IoT Edge进行数据处理和实时分析，并将数据传输至Azure云平台进行监控和管理。通过温湿度传感器监测矿井内的温湿度信息，提出了一种适用于煤矿安全的云边结合计算架构。在边缘端采用卡尔曼滤波算法以减少环境干扰对数据的影响。实验结果表明：经过边缘端处理的信息能够成功上传至云端，实现数据可视化展示。
2024年12期 v.43;No.394 37-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K] [下载次数：134 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 童浩;阮先虎;林峰;刘朵;
针对桥梁健康监测中多源传感器数据异常诊断可解释性较差和效率低的问题，提出了一种基于特征可视化的可解释性卷积神经网络(CNN)数据异常检测方法。充分考虑异常模式和多源传感器类型的完整性，结合数据扩充方法，构建了多源监测数据异常模式库，同时，基于CNN展开异常特征提取，利用特征和类激活图(CAM)可视化的方法，深入分析异常类型特征，从而实现对深度学习网络的解释分析。实验结果表明：考虑多源传感器类型可以充分挖掘数据中的有效信息，模型的整体准确率达到了99.37%,所有异常模式的查全率与查准率均超过96%。该方法还能够捕捉时间序列深度学习分类模型的特征学习过程，为桥梁结构连续性监测数据的分析和预警提供了先决条件。
2024年12期 v.43;No.394 41-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1109K] [下载次数：548 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 李山磊;卞晓蒙;尤睿;
基于人工表面等离激元效应，提出了一种基于聚合物/金属复合超材料的太赫兹生物分子传感增强方法。通过飞秒激光原位快速加工完成了聚合物/金属复合超材料的制备，低介电常数的聚合物基底显著提升了生物分子—太赫兹—表面微结构的电磁响应强度，实现了葡萄糖标记物的高灵敏度检测。实验结果显示，超材料器件的Q值高达4.11,对于2～10 mmol/L浓度范围内的葡萄糖溶液，传感灵敏度为4.1 THz/(mol·L~(-1)),检测下限为0.085 mmol/L,证明了太赫兹超材料生物传感器在糖尿病标记物检测方面的应用潜力。
2024年12期 v.43;No.394 45-48+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1316K] [下载次数：260 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] - 李志敏;邹俊忠;张见;王蓓;陈兰岚;
提取区域有效信息是膝关节磁共振成像(MRI)诊断的关键。为提取MRI图像有效细节特征，提出一种结合注意力机制和上采样融合的深度学习分类模型。首先，通过改进的通道注意力机制增强有用特征，抑制无关特征；然后，利用上采样连接机制改进特征金字塔网络，弥补上采样过程中高级特征的损失问题，并融合多尺度特征；最后，使用MRPyrNet中的细节池化模块对输出的特征图进行不同尺寸的细致分析，增强模型捕捉低级细节特征的能力。在MRNet数据集上的实验结果表明，与其他膝关节MRI图像分类方法相比，所提方法在综合性能方面更有优势。
2024年12期 v.43;No.394 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1145K] [下载次数：1040 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：4 ] - 兰宇伟;周扬;吴嫚;贾春平;赵建龙;
目前的液滴分离方法难以克服流体中液滴随机分布的问题，导致难以实现稳定的单液滴分离，因此分离过程中存在较多的液滴损失。针对上述问题，通过对液滴进行密排减少其间距来消除这一影响，而后间距被增加来控制液滴的间隔。使用微阀将液滴间隔随压强变化的斜率降低了1 000倍以上，从而实现精确的间隔控制。固定间隔的液滴通过毛细管被收集，稳定状态下可实现5滴/min的无损失分离。
2024年12期 v.43;No.394 54-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K] [下载次数：92 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 杨松岩;何巍;刘砚涛;张钰民;
针对超低温环境下航天火箭燃料贮箱大应变健康监测困难的难题，提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的双环减敏型超低温应变传感器。实验中采用低温胶进行封装处理，分别对传感器在常温和液氮环境下进行了应变测试，在(0～490)×10~(-6)测量范围内，传感器应变灵敏度分别为0.18 pm/10~(-6)和0.67 pm/10~(-6),减敏比为2.68,所设计的传感器在超低温环境下具有良好的应变减敏特性。
2024年12期 v.43;No.394 58-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K] [下载次数：318 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 贾士聪;李明明;王千;翁玲;黄文美;
本文提出了一种基于Fe-Co磁致伸缩材料贴片换能器激发SH_0波产生界面剪应力的除冰方法，SH_0是一种非频散的导波模态，在导波能量传递上具有衰减小的优势。换能器结构采用了互相垂直的偏置磁场与交变激励磁场，通过有限元方法对试验覆冰铝板进行仿真分析，得出换能器在16 kHz的激励频率下产生最大界面剪应力，激励电流为2 A时，剪应力达到0.7 MPa,超过了除冰所需要的0.4 MPa标准。在-15℃的冰箱中对200 mm×200 mm×1 mm的覆冰铝板进行了除冰实验测试，激励电流为2 A时，除冰工作在1 min左右完成，除冰功耗仅为0.46 W/cm~2。设计的磁致伸缩贴片换能器可为小体积、低功耗的超声除冰技术发展提供支持。
2024年12期 v.43;No.394 62-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K] [下载次数：208 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 马海杰;薛安虎;
针对传统机器人路径规划算法在部分可观测环境中收敛速度慢、准确率低的问题，提出基于深度注意力Q网络(DAQN)的机器人路径规划方法。首先，为克服传统深度Q网络(DQN)在处理部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP)时由于缺乏记忆单元而导致的局限性，提出融合注意力机制的改进DQN算法，充分利用和挖掘包含历史数据的感知信息；其次，基于人工势场(APF)法，设计机器人移动距离和方向的奖励机制，提升路径规划的准确性；最后，在二维栅格地图仿真环境下验证DAQN算法的有效性。结果表明：DAQN算法在部分可观测环境中的路径规划表现显著优于其他算法，该算法能够在复杂环境中实现更加优越的路径规划效果。
2024年12期 v.43;No.394 66-70+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K] [下载次数：867 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：3 ]
- 崔良玉;钟俊杰;韩建鑫;靳刚;
为实现软材料在微纳尺度的夹持与搓动等操作，提出了一种基于压电驱动的具有搓动夹持功能的微夹钳装置。基于桥式放大器和杠杆机构的联合放大作用，增大了压电陶瓷驱动器输出端有限行程。通过正交布置的柔性铰链机构，实现搓动与夹持两自由度方向上的运动解耦。对机构的放大倍数和刚度等参数，建立了理论建模，并进行了有限元分析，验证了设计的合理性。夹持方向和搓动方向的位移放大倍数分别为11.30和8.11,行程分别达到了225,162μm,第一阶固有频率为164.81 Hz。
2024年12期 v.43;No.394 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K] [下载次数：315 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 马洪宇;韩美帅;
路面冰点温度是一个重要的路面气象参数。目前，对检测路面冰点温度所用融雪剂溶液的低温温度特性的了解尚存不足，影响了高精度路面冰点温度传感器的研制。为此，基于锁相放大技术，设计、制备了关于融雪剂溶液温度特性的自动测试系统。采用锁相放大器、交流电流源及两电极式溶液池构建了计算机控制的融雪剂溶液参数测试硬件系统。溶液温度采用研制的4线制高精度铂温度传感器Pt100检测。基于MATLAB实现上位机与锁相放大器以及温度传感器模块之间的通信。上位机还具有数据实时采集、滤波、保存与实时可视化绘图等功能。测试系统和测试结果将为低温路面冰点温度传感器的研制提供重要的数据支持与参考。
2024年12期 v.43;No.394 76-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1105K] [下载次数：175 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 陈艺征;吴跃斌;钟成;唐艳;梁云;石碧耀;
提出并论证了一种基于挠度放大结构和非本征法布里—珀罗干涉(EFPI)原理的增敏光纤应变传感器，旨在追求更高精度的应力检测，其关键特征是通过挠度放大结构将较小的轴向应变变化转化为较大的干涉腔长变化，当应变达到1 500×10~(-6)时，干涉腔长的变化量超过0.5 mm,使得应变大小量更易获得，大幅提高了传感器的灵敏度。实验验证：该传感器具有1 500×10~(-6)的量程和±0.04×10~(-6)的波动量。研究数据表明：该传感器具有寿命长、成本低、高灵敏度和高分辨力等优点，有望在实际工程结构健康检测领域应用。
2024年12期 v.43;No.394 80-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K] [下载次数：165 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 张旭;刘罡;魏志;
为了促进体测的智能化发展，设计了一种结合语义分割与人体姿态估计的引体向上测试系统。在充分考虑到引体向上计数规则和硬件部署的基础上，针对语义分割模型DeepLabV3+的特征提取部分Xception用ShuffleNetV2进行轻量化改进，并在解码模块中引入高效通道注意力(ECA)机制，整体应用到引体向上的单杠的分割任务中；运用姿态估计模型BlazePose检测人体关键点信息，通过其位置坐标之间的变换特征编写判别算法，完成引体向上测试功能。最后，将单杠目标分割任务与人体关键点检测任务成功部署在边缘计算平台Jetson nano上，并使用TensorRT加速推理，实现了18 fps的流畅运行。
2024年12期 v.43;No.394 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1182K] [下载次数：299 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 贺勃睿;卢洪义;赵磊;徐文聪;
小型航空发动机推力小，测试要求高，且推力测试现场由于振动频率的干扰会进一步影响推力的测试精度。针对上述问题，设计了固有频率高、动态特性良好的十字梁型推力测试传感器，具有智能化、测试灵敏度高、结构简单、安装方便等特点。为避免传输过程中测试信号受到干扰，智能信号处理系统采用CAN总线传输技术。经优化后的测试系统灵敏度提高24%。传感器一阶模态为3 457 Hz,动态特性结果证明共振频率高于工况要求，满足固有频率高的设计目标。
2024年12期 v.43;No.394 89-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1132K] [下载次数：274 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 冯东东;王伟;葛胜;关一民;
喷墨打印芯片基于MEMS技术制备而成，内部集成有液体驱动MEMS结构，而MEMS结构本质是应力敏感的，因此封装过程产生的应力将会严重影响MEMS喷墨打印芯片的可靠性和长期稳定性。本文基于MEMS喷墨打印芯片，从结构和材料两方面考虑，设计出3种不同形式的封装基板，即有圆柱形聚苯硫醚(PPS)树脂基板，无圆柱形PPS树脂基板和无圆柱形陶瓷基板，通过有限元仿真和实际测量相结合的方式对3种基板进行验证，最终得出3组封装基板中应力最小的为无圆柱形陶瓷基板。仿真分析与实际结果相符合，证明本文设计能够有效降低MEMS喷墨打印芯片封装结构的应力。
2024年12期 v.43;No.394 93-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1118K] [下载次数：313 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 向伟;张东光;刘治;杨嘉怡;吴亚丽;
针对目前大部分柔性传感器功能单一，只能测量压力、温度或者应变等单一物理信号的问题。采用模板法制备出带有微通道结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性基体，把离子液体和液态金属作为导电介质填充到微通道中，封装得到具备温度和压力感知能力的柔性传感器。研究分析了该传感器对温度和压力的响应特性以及分层结构对降低温度和压力信号串扰的效果。实验结果表明：该柔性复合传感器对温度和压力具有良好的线性度、稳定性，能够避免压力和温度信号之间的串扰。通过驾驶员离手测试实验表明：该传感器可以检测出驾驶员的握力和温度信号，能够识别出异常接触。该传感器可以同时测量温度和压力，有望用于柔性皮肤和柔性机器人领域，提升对环境的感知能力。
2024年12期 v.43;No.394 96-99+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1284K] [下载次数：1290 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：11 ] - 雷少辉;郑冬云;刘超;刘晓军;朱春楠;
以葡萄糖氧化酶(GOD)为模板，制备了GOD功能化的锰掺杂硫化锌(GOD-Mn-ZnS)量子点(QDs),并通过正交实验对QDs的合成条件进行优化。构建了一种检测胰蛋白酶的磷光传感体系，实现了对人体尿液中胰蛋白酶的定量检测。实验结果表明，QDs的磷光猝灭程度与胰蛋白酶的浓度呈良好的线性关系，线性范围为5～100 mg/L,R~2=0.998,检出限为2.21 mg/L。采用标准加入法对健康志愿者的尿液进行检测，加标回收率为97.45%～103.00%。该方法可用于急性胰腺炎患者尿液中胰蛋白酶的快速检测，具有良好的生物医学应用前景。
2024年12期 v.43;No.394 100-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K] [下载次数：182 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 郭子源;方驰;范玉宏;杨林璞;刘彩霞;
针对传统温度监测设备穿戴舒适性差、加工工艺复杂、响应速度与测量精度难以兼容的问题，本文选取聚乙烯醇作为柔性基底，制备石墨烯(Gr)/二氧化钛(TiO_2)—海藻酸钠温度敏感复合材料导电油墨，采用丝网印刷工艺加工叉指结构银电极并制作柔性温度传感器。测试结果表明：该传感器在30～80℃温度区间有良好的温度敏感特性，灵敏度为-0.006 36℃~(-1),温度响应特性曲线具有良好的线性度，回归系数为0.976,重复特性好，动态响应时长为9～14 s;在37～40℃线性度最好，回归系数为0.998,响应时长约9～10 s,测量精度为0.1℃。制作的柔性温度传感器及其阵列在医疗，体育等领域的实时温度监测具有较大应用潜力。
2024年12期 v.43;No.394 105-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1315K] [下载次数：897 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 王忆麟;李文岚;孟婷;张鹏;赵旸;
热界面材料用于增强电子器件与散热器之间的热接触，其高热导率和良好的机械柔顺性能够在提高电子器件散热效率的同时，尽可能降低因热膨胀而产生的热应力。垂直排列的铜纳米线(CuNWs)阵列是一种兼顾高热导率和柔顺性的高性能热界面材料。本文基于相位敏感瞬态热反射方法探究了CuNWs阵列在热环境中的界面热传输性能。实验结果表明：CuNWs阵列与衬底之间的接触热导在热环境中保持稳定。数值模拟结果显示，CuNWs阵列的引入产生了低应力效应，能够抑制界面缺陷的产生和扩展；铜纳米线阵列可以有效调节热应力，从而增强了热界面的可靠性。
2024年12期 v.43;No.394 109-112+116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K] [下载次数：174 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 吴志刚;周杨;王玉;朱楠楠;
基于柔性铰链，设计了一种六自由度(6-DoF)微定位平台。该微平台具有大行程、6-DoF运动等优点。平台通过压电陶瓷驱动，使用虚功原理对位移放大器进行了静力学分析。利用Ansys有限元分析软件，对微平台进行了性能分析和模态分析。微定位平台采用边长为16.5 mm的八边形设计，在XYZ方向运动行程为272.94μm×283.66μm×312.29μm,平台尺寸为Φ150×5 mm~3。平台在微操作精密定位中具有重要意义，提高了平台的稳定性。
2024年12期 v.43;No.394 113-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K] [下载次数：506 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 胡志响;唐艳婷;张文键;周伯文;李华曜;刘欢;
量子点具有晶粒尺寸小、比表面积大、表面活性位点多的特点，是低维气敏材料领域的研究前沿。然而，受量子限域效应的制约，量子点薄膜电阻通常较高，影响气体传感器的实用性。本文以硫化铅量子点室温气敏材料为研究对象，在陶瓷衬底上制备出量子点薄膜，分别对其薄膜电阻与电容的气敏效应进行了测试与分析。研究结果表明：量子点薄膜电容同样具有室温二氧化氮(NO_2)气敏效应。以此为基础，提出融合量子点电容气敏效应与晶体管原理的新型气体传感器芯片结构，将量子点薄膜平面电容通过串联的方式形成气敏栅并进行仿真分析，利用量子点薄膜电容随气体发生变化的敏感效应，将气—固界面的化学作用转换为晶体管沟道电流信号，具有高灵敏度、低功耗、高集成度的特点。研究结果可为实现半导体气体传感器芯片设计和晶圆级制造提供参考。
2024年12期 v.43;No.394 117-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1339K] [下载次数：271 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王瑾;李勇;苏冰洁;王蕊;贾盼龙;陈振茂;
为实现采油管柱中的在役油管内壁腐蚀缺陷高精度离线检测，本文提出了一种基于双磁场传感的脉冲涡流外检测及深度定量评估方法。在试验研究中，以检测信号下降沿对数曲线斜率作为信号特征。在建立信号特征与油管剩余壁厚间映射关系的基础上，通过分析感应涡流在油管内分布范围与成像检测所识别腐蚀缺陷区域间的互相关关系，引入腐蚀缺陷深度评估补偿系数β。结合所建立映射关系，形成油管内壁腐蚀缺陷深度高效可视化定量评估方法。通过对缺陷成像及深度定量评估结果与真实情况的对比分析发现：所提方法不仅可实现对油管内壁腐蚀缺陷的三维形貌重现，且对其深度的定量评估具有较高的精度，满足工程实际在役油管的检测精度要求。
2024年12期 v.43;No.394 122-125+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1272K] [下载次数：695 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：2 ]
- 黄梦涛;付晨;
小目标检测是缺陷检测中的难点，存在检测效果差、速度慢、定位精度低等问题。针对锂电池胶带表面微缺陷特征信息少、识别准确率低的问题，提出融合多尺度信息的Faster R-CNN模型。首先，将残差网络ResNet—50与递归特征金字塔作为特征提取网络，提升对微小缺陷的特征提取能力；其次，通过感兴趣区域(ROI)校准模块消除原网络定位时2次量化取整引入的误差，提升缺陷定位精度；最后，优化损失函数，解决模型对难易样本间学习能力的不平衡问题。改进后Faster R-CNN模型对锂电池胶带表面微缺陷检测的平均精度高达97.9%,比原始Faster R-CNN提高2.1%。
2024年12期 v.43;No.394 126-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K] [下载次数：466 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：7 ] - 张祖希;吴金明;祝永新;
人脸检测技术已经广泛应用于实际场景，然而在光照条件恶劣的情况下，人脸检测任务存在许多挑战，包括：人脸特征难以提取、可判别性差、标注数据分布不平衡等。针对上述问题，提出了基于SSD改进的域适应暗光人脸检测算法。首先，采用图像增强和域适应的方法缩小正常光数据和暗光数据分布之间的域差异；其次，基于SSD检测框架提出了一个基于注意力机制的特征增强模块；最后，针对原始特征图和增强特征图，提出渐近损失函数。实验结果表明，该方法在暗光环境下，相比目前主流的人脸检测方法，有更具竞争力的表现。
2024年12期 v.43;No.394 131-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K] [下载次数：483 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：3 ] - 张华健;李木军;
铁磁纤毛可以通过改变内部磁畴分布的方式在磁场下实现各种不同的弯曲形态。作为一种新型的铁磁材料，二氧化铬(CrO_2)能够应用在纤毛中并通过激光辅助磁化的方式来实现单根纤毛的精确控制，但是其较低的剩磁和矫顽力会在一定程度上影响纤毛的变形能力。为了研究其变形特点同时提高其变形能力，本文基于特定长径比(7︰1)的微纤毛，设计制造了一种分段结构，使用Abaqus二次开发工具对其进行静力学变形的有限元分析。结果表明：通过分段结构设计，可以显著提高纤毛的变形，并且相对于不分段结构，其变形角度能够提高100%。
2024年12期 v.43;No.394 137-139+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K] [下载次数：98 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 侯华;蔡剑平;周佳明;
针对无线传感器网络(WSNs)节点能耗负载不均衡的问题，提出一种基于混沌改进灰狼优化(CIGWO)的分簇路由算法。通过混沌化原GWO算法的参数，并在迭代中添加混沌映射种群，改进灰狼种群位置更新策略，提高GWO算法全局搜索能力；根据节点的平均剩余能量设计适应度函数，选择全局最优的簇首，降低网络的能量消耗。仿真结果表明：所提出的算法与LEACH,HEED和基于适应度改进的GWO(FIGWO)算法相比，能够有效地均衡节点负载，降低网络能耗，延长网络寿命。
2024年12期 v.43;No.394 140-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1164K] [下载次数：415 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：1 ] - 姜新波;王孟微;杨春梅;姜博文;
针对丘陵山区果园喷雾机器人作业路径覆盖率低、平滑性差和避障能力弱的问题，提出一种融合改进A~*和人工势场(APF)算法的路径规划算法。通过优化A~*算法估值函数、引入中间节点和非均匀三次样条插值法，实现全局路径规划；并通过修正引力势场函数和融合模拟退火算法，增强APF法的避障能力；提取全局路径关键点作为子目标点，采用APF算法进行二次规划。结果表明：融合算法保证了路径规划的全局最优和平滑性，实现了动态避障。
2024年12期 v.43;No.394 145-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1291K] [下载次数：1589 ] |[引用频次：34 ] |[阅读次数：2 ] - 丁炳超;王立勇;苏清华;张政;
为解决模型预测控制(MPC)设计轨迹跟踪控制器在过于简化的车辆运动学模型下高速运动时稳态误差大的问题，借助神经网络(NN)PID控制器，引入具有前瞻性的误差反馈机制，提出一种基于NNPID反馈的模型预测轨迹跟踪控制方法。通过求取预测T时域内的平均误差，利用NNPID的自适应特性，融入模型预测控制算法中，以提高对不同轨迹曲线跟踪控制的自适应能力并降低横向稳态误差。实验结果表明，改进后的算法能够有效使得稳态误差更接近零，平均误差与最大误差均降低30%以上；使用大曲率真实轨迹进行测试，最大误差降低52.99%,平均误差降低35.78%。
2024年12期 v.43;No.394 150-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1311K] [下载次数：1914 ] |[引用频次：20 ] |[阅读次数：5 ] - 廖启超;孙涛;姜楠;关宝璐;何凯旋;
提出了一种电磁驱动式VCSELs阵列与MEMS微镜集成化的MEMS-VCSELs微结构，给出了圆角矩形线圈的布线规则，并利用格林定理求解等温线性雷诺方程后，建立了带有金属线圈和VCSELs的活动平板的转动惯量、阻尼系数等参量的理论模型。使用Auto CAD及COMSOL软件搭建了有限元模型，考虑了微结构各模块的组合特性以及磁力矩的效用特性。通过添加材料固体力学相关要素进行了稳态和频域下的状态模拟，探究了微结构的静态扭转、谐振模态、谐响应以及扭转应力等扭转特性。结果表明：边界载荷作用下微结构的最大静态机械扭转角度达到3.02°;在一阶模态作为工作模态时，其谐振频率为1.313 kHz,谐振状态机械扭转角度可达42°,并与其余临近高阶模态相对独立。通过提取静态和谐振态下扭转梁表面中心线的应力分布，其最大应力值小于硅基直扭转梁的安全应力，微结构可靠性良好。
2024年12期 v.43;No.394 155-159+164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1458K] [下载次数：189 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：7 ] - 郭栋财;夏伟杰;蔡炜锋;李毅;
针对儿童被遗留在车内导致的事故频发问题，毫米波雷达由于隐私性好、成本低的优势成为舱内活体检测的主流选择。目前活体检测雷达把呼吸信号作为检测依据，但舱内密闭金属空间的强杂波干扰问题是主要的技术挑战。为解决此问题，提出一种时频域与幅度相位相结合的干扰抑制方法。首先，对时域信号提取的幅度和相位分别作傅里叶变换到频域；然后，将幅度频谱、相位频谱及去除帧间干扰后的时域幅度信号取模相乘生成干扰抑制图；最后，对干扰抑制图进行后处理得到活体检测结果。实测数据表明，该算法可以有效地抑制强杂波干扰，降低漏报和虚警的概率，完成舱内活体检测。
2024年12期 v.43;No.394 160-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K] [下载次数：348 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：7 ]