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油热处理对竹材声学振动性能的影响

森林工程 2024年第3期40卷 115-124页

作者：梁雨薇何澜张梁张海洋蒋桂章刘睿哲刘镇波生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

为探究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响规律,减少竹乐器在使用过程中出现开裂、变形,从而导致音质受损的不利影响,以大豆油为加热介质对竹材进行热处理,热处理温度分别为140、170、200℃,加热时间分别为2 h和4 h,利用双... 详细信息

为探究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响规律,减少竹乐器在使用过程中出现开裂、变形,从而导致音质受损的不利影响,以大豆油为加热介质对竹材进行热处理,热处理温度分别为140、170、200℃,加热时间分别为2 h和4 h,利用双通道快速傅里叶变换分析仪得到试件处理前后的振动频谱图,读取其前五阶弯曲振动频率,分析声学振动性能参数,研究油热处理对竹材声学振动性能、尺寸稳定性的影响。处理后竹材的比动弹性模量(E_(sp))、声辐射品质常数(R)有明显提高,密度(ρ)、声阻抗(ω)、动力学损耗角正切(tanδ)和E/G呈下降趋势,声学振动效率得到提高。其中,经200℃、4 h处理后带有竹节的竹材声学振动性能提升最大,E_(sp)增幅为29.20%、ρ降幅为15.12%、R增幅为33.75%、ω降幅为3.41%、tanδ降幅为40.52%,E/G降幅为2.33%。最小体积干缩率和最大抗吸湿膨胀率分别为0.33%、56.95%,体积干缩率和体积吸湿膨胀率随处理时间和温度的增大而减小。结果表明,当油热处理时间为200℃,时间为4 h时,试件的声学振动性能得到了较好的改善,油热处理对竹材声学振动性能和尺寸稳定性的提升有积极作用。

关键词：竹材油热处理声学振动性能尺寸稳定性微观构造

桦木单板−金属铜网复合材料声学振动性能研究

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北京林业大学学报 2023年第1期45卷 148-158页

作者：郝骞王艺达葛颖周静刘镇波东北林业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

【目的】传统实木乐器音板的选材和用材都十分严格,然而当下我国优质木材资源紧缺,资源需求压力较大,开发可用作乐器音板的复合材料是缓解木材需求压力的有效途径。【方法】试验制备了双层、5层桦木单板分别与金属铜网复合的两种厚度复... 详细信息

【目的】传统实木乐器音板的选材和用材都十分严格,然而当下我国优质木材资源紧缺,资源需求压力较大,开发可用作乐器音板的复合材料是缓解木材需求压力的有效途径。【方法】试验制备了双层、5层桦木单板分别与金属铜网复合的两种厚度复合材料。在分析复合材料尺寸稳定性的基础上,利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪测试其声学振动性能,研究桦木单板铺装方向、金属铜网添加位置与添加层数对声学振动性能的影响,并采用综合评分法比较了复合材料与西加云杉的声学性能。【结果】加入金属网后制备的双层、5层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高分别为80.00%与88.09%,胶合界面的增加提升了复合材料的抗湿胀系数。桦木单板铺装方向影响复合材料的E_(L)/E_(R)值,以单板纹理平行铺装的双层单板复合材料E_(L)/E_(R)值为29.09,以单板纹理交错铺装的双层单板复合材料E_(L)/E_(R)值为0.99。加入2层金属铜网的5层复合材料,具有接近西加云杉的振动效率品质和更为优秀的音色,其抗湿涨系数平均值达到87.61%、纵向比动弹性模量达到20.20 GPa、声辐射品质常数达到6.13 m/(Pa·s^(3))、声阻抗为3.29 Pa·s/m、E/G值达到29.63。【结论】通过与西加云杉木材的比较表明,复合材料的声学振动性能基本能达到一般乐器的要求,并且具有良好的尺寸稳定性,是传统实木音板的良好替代材料。

关键词：桦木单板金属铜网复合材料声学振动性能

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一种融合表征的农产品推荐算法

哈尔滨理工大学学报 2023年

作者：黄英来冀宇超刘镇波东北林业大学信息与计算机工程学院东北林业大学材料科学与工程学院

针对农产品电商平台，产品季节性强、地域性强、用户行为多变，导致推荐效果不理想的问题。提出了一种融合表征的农产品推荐算法。首先，用长短期记忆网络和注意力网络相结合组成深度兴趣网络，以此来捕获物品的潜在特征；其次，构建用... 详细信息

针对农产品电商平台，产品季节性强、地域性强、用户行为多变，导致推荐效果不理想的问题。提出了一种融合表征的农产品推荐算法。首先，用长短期记忆网络和注意力网络相结合组成深度兴趣网络，以此来捕获物品的潜在特征；其次，构建用户-商品二部图；再次，利用图神经网络提取图数据的连接信息对每个节点的影响，并更新节点的嵌入式表示，以获取用户的潜在特征；最后，将两种潜在特征通过多层感知机得到待推荐农产品的购买概率。进一步提取和利用了用户行为序列中的用户深度兴趣，并将其融合深度兴趣网络进行推荐。实验结果表明：融合表征的农产品推荐算法相较于原有模型AUC 指标提高9%以上；准确率和召回率提高约6%以上；相较于不考虑节点嵌入式表示的情况，AUC和准确率、召回率均有提高。

关键词：图神经网络深度兴趣网络推荐系统农产品用户行为二部图

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抽提处理对泡桐木材声学振动性能的影响

林业科学 2022年第2期58卷 171-181页

作者：李瑞苗媛媛钱晓东林斌金祥龙李慕之刘镇波东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室哈尔滨150040 木质新型材料教育部工程研究中心哈尔滨150040

【目的】探究抽提处理对乐器用泡桐木材声学振动性能的影响,为木材声学品质改良提供理论依据,促进我国乐器产品声学品质提高,缓解乐器共鸣板用优质木材资源日益匮乏的局面。【方法】采用苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇4种溶剂对... 详细信息

【目的】探究抽提处理对乐器用泡桐木材声学振动性能的影响,为木材声学品质改良提供理论依据,促进我国乐器产品声学品质提高,缓解乐器共鸣板用优质木材资源日益匮乏的局面。【方法】采用苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇4种溶剂对泡桐木材进行15天的抽提处理,基于两端自由的弯曲振动方法,测定并分析抽提处理对木材弹性模量E、剪切模量G、比动弹性模量E/ρ、对数衰减系数σ、声阻抗ω、声辐射品质常数R、E/G、传声速度υ、传输参数υ/σ、声转换效率υ/(σ·ρ)等声学振动性能参数的影响规律,并通过微观结构观察、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)的变化,分析抽提处理对木材声学振动性能的影响机理。【结果】经去离子水、二氯甲烷、苯甲醇和无水乙醇抽提处理后,泡桐木材声学振动性能参数均发生变化。比动弹性模量E/ρ、声辐射品质常数R和传声速度υ平均增加7.67%、11.36%和3.75%,其中经二氯甲烷抽提处理的改善效果最佳,增幅分别为13.99%和17.28%和6.77%;声阻抗ω和对数衰减系数σ平均降低3.23%和19.42%,经去离子水抽提处理后其下降程度最大,降幅分别为-5.03%和-23.45%。从能量利用率来看,声转换效率υ/(σ·ρ)和传输参数υ/σ平均提高38.89%和29.21%,其中经二氯甲烷抽提处理的改善效果最佳,增幅分别为47.66%和35.10%。抽提处理后泡桐木材红外光谱曲线未发生明显变化,仅羟基和半纤维素的吸收峰强度细微减弱。从木材微观结构看出,抽提处理后导管和纹孔更加清晰,并保留木材多孔性能。XRD分析表明,抽提处理未改变衍射峰位置,仅影响衍射峰强度,苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇抽提处理后泡桐木材相对结晶度分别增加4.73%、10.25%、3.56%和7.66%,其中经二氯甲烷抽提处理的变化率最大,增大比率为17.42%。【结论】抽提处理可改善泡桐木材声学振动性能,但不同溶剂抽提处理的改善效果不同,总体来说,二氯甲烷、苯甲醇抽提处理的改善效果更优;不同溶剂对木材不同声学振动性能的改善效果也不尽相同,今后可考虑采取多种溶剂抽提结合的方式全面提升木材声学振动性能。

关键词：抽提处理泡桐声学振动性能

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改进轻量卷积网络在葡萄病害叶片的分类方法

哈尔滨理工大学学报 2023年第3期28卷 1-9页

作者：黄英来李宁刘镇波张彦华东北林业大学信息与计算机工程学院哈尔滨150040 东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

针对传统人工检测葡萄叶片病害种类准确率不高、效率低的问题,提出了一种改进轻量卷积网络模型的葡萄叶片病害图像分类方法。选择对小规模数据分类效果好的Xception网络作为基础模型,对其进行创新性改进,首先,将原始网络中的ReLU激活函... 详细信息

针对传统人工检测葡萄叶片病害种类准确率不高、效率低的问题,提出了一种改进轻量卷积网络模型的葡萄叶片病害图像分类方法。选择对小规模数据分类效果好的Xception网络作为基础模型,对其进行创新性改进,首先,将原始网络中的ReLU激活函数替换为ELU激活函数;其次,设计全新的全连接层,使用全局最大池化层替换原来的全局平均池化层,并对输出层进行改进;再次,在网络中嵌入通道注意力机制。对数据进行预处理,将数据按4∶1的比例划分训练集和测试集。为模拟现实拍摄情况,在训练时采用数据增强方法,对数据进行扩容,然后将在ImageNet上预训练好的权重参数迁移到改进的模型中。实验结果表明,改进的葡萄叶片病害分类模型(Grape-Xception)的准确率相较于原始模型提高了2.95个百分点达到99.57%,研究模型的规模为81.38MB。与其他网络模型相比,准确率大幅提高,为葡萄叶片病害的快速诊断和及时防控提供了一种准确高效的方法。

关键词：葡萄病害图像分类深度学习轻量卷积网络 Xception

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裂纹长度对泡桐木材声学振动性能的影响

林业工程学报 2023年第5期8卷 55-62页

作者：万珂周静张艺馨张海洋刘镇波陈文帅生物质材料科学与技术教育部重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

乐器音板易出现裂纹,而裂纹会对音板的声学振动性能产生影响。本研究以泡桐木材为对象,人工预制了不同位置、不同长度的裂纹,利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪对裂纹长度为0~4/8 L的端部、中部裂纹的泡桐木材声学振动性能进行检测。... 详细信息

乐器音板易出现裂纹,而裂纹会对音板的声学振动性能产生影响。本研究以泡桐木材为对象,人工预制了不同位置、不同长度的裂纹,利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪对裂纹长度为0~4/8 L的端部、中部裂纹的泡桐木材声学振动性能进行检测。发现端部裂纹振动频谱一阶频率不随裂纹长度变化而变化,但高频部分随裂纹出现会出现双峰,且裂纹长度越大,对高频部分影响越大。中部裂纹对振动频谱无明显影响。二至五阶的比动弹性模量(E/ρ)和声辐射品质常数(R)、一至五阶的声阻抗(ω)和动弹性模量与动态刚性模量之比(E/G)以及损耗角正切(tanδ)与端部裂纹长度呈显著的线性相关,一阶的E/ρ和R与端部裂纹长度的相关性较弱。当端部裂纹长度为1/8 L时,一阶的E/ρ、R、ω,五阶的E/G以及tanδ几乎不产生变化;端部裂纹长度为4/8 L时,四阶的E/ρ、R、ω,一阶的E/G以及tanδ变化率最大,分别为-3.0%,-1.3%,-1.7%,8.8%和24.3%。一至四阶的E/ρ和R、一至五阶的ω和E/G与中部裂纹长度呈显著的线性负相关。当中部裂纹长度为1/8 L时,二阶的E/ρ和ω、三阶的E/G几乎不产生变化,中部裂纹长度为2/8 L时,二阶的R几乎不产生变化。中部裂纹长度为3/8 L时,一阶的E/ρ、R、E/G变化率最大,分别为-1.3%,-0.5%和-5.1%;中部裂纹长度为4/8 L时,一阶ω变化率最大,但仅为-0.8%。tanδ与中部裂纹长度的关系不明显。结果表明:裂纹长度和泡桐木材声学振动性能有较强的规律性,端部、中部裂纹对泡桐木材声学振动性能有不同影响。

关键词：裂纹泡桐木材声学振动性能振动频谱木制乐器

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不同气流速度对竹笛边棱振动声学频率的影响

东北林业大学学报 2023年第8期51卷 113-120,126页

作者：王艺达郝骞解彭博苗媛媛刘镇波王巍东北林业大学哈尔滨150040 北京竹乐团

为探究不同气流速度对竹笛边棱振动声学频率的影响情况,以筒音5——中音指法为基准,以4种气流速度(2.5、5.5、8.0、12.0 m·s^(-1))为变量,利用快速傅立叶变换(FFT)频谱分析法对竹笛边棱振动情况进行声学频率的测定。分析了4种气流速度... 详细信息

为探究不同气流速度对竹笛边棱振动声学频率的影响情况,以筒音5——中音指法为基准,以4种气流速度(2.5、5.5、8.0、12.0 m·s^(-1))为变量,利用快速傅立叶变换(FFT)频谱分析法对竹笛边棱振动情况进行声学频率的测定。分析了4种气流速度下一阶频率、泛频、时域特征值(脉冲因子(I)、波形因子(W))、频域特征值(重心频率(F_(C)))、频谱特征值(功率谱熵(E(i)))的变化规律,并基于COMSOL平台验证了声场仿真在竹笛声学频率分析中的可行性。结果表明:随着气流速度的增大,各音阶对应的一阶频率(F(f_(2))~F(e_(3)))明显增大,泛频列也变得更加丰富;脉冲因子(I)、波形因子(W)、重心频率(F_(C))随着气流速度的增大而增大,功率谱熵(E(i))随着气流速度的增大而减小;低音阶(f_(2)~#a_(2))受气流速度影响较大、高音阶(c_(3)~e_(3))受气流速度影响较小;对比实验和仿真结果,结果表明:一阶频率(F(f_(2))~F(e_(3)))平均差异率为7.183%、振幅平均差异率为5.659%,证明了声学仿真在竹笛边棱振动的声学频率分析中的可行性。

关键词：竹笛边棱振动气流速度频响分析声学仿真

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拼板结构的古筝共鸣面板振动模态研究

北京林业大学学报 2022年第5期44卷 132-141页

作者：张元婷葛颖苗媛媛刘镇波李宜祥田明亮李晓君王辰希东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040 木质新型材料教育部工程研究中心黑龙江哈尔滨150040 扬州市良匠古筝制作研究院江苏扬州225012 扬州国琴网络科技有限公司江苏扬州225000

【目的】古筝共鸣面板的结构是影响其振动性能的重要因素之一,不同结构的共鸣面板发出的音质与音色会有所差异,迄今很少有学者就拼板古筝共鸣面板的振动发声特点展开研究。【方法】本研究以拼板古筝共鸣面板为研究对象,利用两种模态分... 详细信息

【目的】古筝共鸣面板的结构是影响其振动性能的重要因素之一,不同结构的共鸣面板发出的音质与音色会有所差异,迄今很少有学者就拼板古筝共鸣面板的振动发声特点展开研究。【方法】本研究以拼板古筝共鸣面板为研究对象,利用两种模态分析方法探讨其声学振动性能。采用实验模态分析法,运用数字信号处理技术对采集到的激励力信号和振动响应信号进行分析,经过数据转换求得系统的频响函数,进而得出各阶次共振频率及其对应模态振型;采用计算模态分析法,建立拼板结构共鸣面板的三维模型,运用有限元法对其进行离散,通过近似方法求解出各阶次共振频率及其对应模态振型。【结果】实验模态结果显示:拼板共鸣面板能够识别到的阶次有(0, n)和(1, n)阶,且多集中在(0, n)阶,(1, 4)、(1, 6)、(1, 7)和(1, 10)阶为沿横纹理方向和顺纹理方向弯曲振动叠加的复合振动,识别较困难。从振型上看,拼板共鸣面板各阶的模态振型相对清晰易识别。与实验模态结果相比,计算模态分析能够识别到选定阶次范围的所有阶次,所得振型图更加均匀且理想,而实验模态分析时个别阶次较难识别。拼板共鸣面板计算模态结果与实验模态结果呈显著的线性相关性,相关系数为0.999 6。【结论】从模态分析结果来看,相对整板结构,拼板共鸣面板各阶共振频率对应的模态振型整体清晰易识别,振动频率更高;从木材利用率方面来讲,相对于制作整板,拼板共鸣面板更有利于节约木材资源。通过两种模态分析结果综合对比,验证了计算模态分析应用于拼板结构古筝共鸣面板的振动模态研究具有可行性。

关键词：古筝共鸣面板振动模态有限元分析拼板结构

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云杉木材钢琴共振板振动特性的研究

北京林业大学学报 2008年第5期30卷 129-133页

作者：刘镇波刘一星沈隽苗媛媛东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室

钢琴共振板是钢琴最重要的部件之一,对钢琴声学品质有决定性的影响。研究共振板振动特性对提高钢琴产品质量具有重要的意义。该文在分析钢琴共振板基本振动理论的基础上,得出了自由振动的频率方程。并以俄罗斯远东红皮云杉、东北长白鱼... 详细信息

钢琴共振板是钢琴最重要的部件之一,对钢琴声学品质有决定性的影响。研究共振板振动特性对提高钢琴产品质量具有重要的意义。该文在分析钢琴共振板基本振动理论的基础上,得出了自由振动的频率方程。并以俄罗斯远东红皮云杉、东北长白鱼鳞云杉、西藏林芝云杉、美国西加云杉4个树种共8块共振板(每个树种2块)为研究对象,采用基于打击音的快速傅立叶变换频谱分析方法,测定了计算共振板弹性模量等参数所必须的(2,0)、(0,2)、(1,1)、(2,2)阶振动频率。应用自由振动频率方程计算了共振板的弯曲刚度与扭转刚度,进而计算共振板不同方向的动态弹性模量、纵波传播速度。分析共振板振动特性与钢琴声学品质主观评价、客观评价指标之间的关系得出,共振板y方向振动特性与钢琴声学品质之间的关系比x方向显著。随着共振板的弹性模量与纵波传播速度的增大,钢琴声学品质提高,尤其是共振板y方向的弹性模量与纵波传播速度值,对钢琴声学品质影响显著。这也说明了共振板y方向的振动特性参数检测对于钢琴声学品质评价的重要性。

关键词：云杉木材钢琴共振板振动特性声学品质