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参数化S谱幅值调制及轴承故障诊断应用

西安交通大学学报 2024年第3期58卷 117-128页

作者：姜祖华张坤杨欢胥永刚北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同... 详细信息

针对传统谱幅值调制方法易受噪声影响的问题,利用参数化S变换得到信号在时频域中的幅值,提出了一种参数化S谱幅值调制方法。该方法首先使用参数化S变换将信号转换到时频域并得到幅值和相位,然后将不同权重赋予时频域中的幅值以改变不同能量频率成分在信号中的占比,最后将调制后的幅值与原相位结合,使用参数化S逆变换重构一系列修正信号并计算其平方包络谱以提取故障特征。仿真和实验结果表明,该方法获得的幅值信息相比传统谱幅值调制方法更加准确和全面,对强噪声环境更具鲁棒性,能够有效实现滚动轴承的外圈、内圈和复合故障诊断。将所提方法与传统谱幅值调制方法和快速谱峭度方法进行对比,证明了参数化S谱幅值调制既能检测强噪声环境下的轴承故障信息,又能同时提取多种故障分量,在滚动轴承的故障特征提取中更具优越性。

关键词：滚动轴承故障诊断谱幅值调制参数化S谱幅值调制

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热固性低介电树脂的合成及性能研究

热固性低介电树脂的合成及性能研究

作者：张坤西南科技大学

学位级别：硕士

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基于机器视觉的水稻病害识别技术研究

基于机器视觉的水稻病害识别技术研究

作者：张坤盐城工学院

学位级别：硕士

水稻作为我国第二大粮食作物,其产量直接关系到我国粮食安全和国民经济的稳定与发展。传统病害识别主要依靠人工鉴别,但这种方法对专业性经验要求较高,判定结果主观性强、误差大、效率低,无法满足大范围种植区域的及时诊断和防治。近年... 详细信息

水稻作为我国第二大粮食作物,其产量直接关系到我国粮食安全和国民经济的稳定与发展。传统病害识别主要依靠人工鉴别,但这种方法对专业性经验要求较高,判定结果主观性强、误差大、效率低,无法满足大范围种植区域的及时诊断和防治。近年来,研究人员利用卷积神经网络模型在农作物病害识别方面取得了显著进展,然而在计算资源受限的情况下水稻病害识别模型仍存在精度较低的问题。此外卷积神经网络模型需要大量的数据训练才能获得较好的识别效果,而水稻病害图像标注成本太高、数据规模有限,限制了模型的精度。针对上述问题,本文对轻量级卷积神经网络模型和自监督学习方法进行研究。主要工作内容如下:(1)针对基于机器视觉的水稻病害识别方法对图像数据的需求,构建了包含细菌性叶枯病、条斑病和稻瘟病等9种水稻病害共8643张病害图像数据集。为实现自监督学习的水稻病害识别研究,从开源图像库、农业研究机构和搜索引擎收集了15996张无标签水稻图像,构建了无标签水稻病害图像数据集。(2)为解决在计算资源受限的情况下水稻病害识别模型精度低的问题,提出一种改进的轻量级卷积神经网络水稻病害识别模型。首先在网络的末端加入一层全连接层,通过降维减少数据的维度,提高模型的学习和表达能力。同时在全连接层之后加入Si LU激活函数,进一步提升模型的非线性表达能力。最后使用Ghost模块替换原始网络中的首层卷积层,降低模型的计算复杂度。实验结果表明,改进的轻量级卷积神经网络水稻病害识别模型参数量仅为4.67M,能够达到96.88%的准确率具有较好的识别精度。(3)针对水稻病害识别领域病害样本标注成本过高、数量有限,限制了模型精度的问题,采用自监督学习方法利用大量无标签水稻病害图像来进一步提升模型精度。该方法利用大量无标签水稻病害图像对Vision Transformer(VIT)网络进行预训练,通过预测被随机遮掩的水稻病害图像学习图像自身的复杂特征表示,帮助VIT网络获得能够更好适配于后续水稻病害识别任务的网络权重,并通过迁移学习和微调模型以提升识别精度。实验结果表明,在大量无标签水稻病害图像上采用自监督学习方法对模型预训练,能有效提高水稻病害识别模型的精度。

关键词：水稻病害识别机器视觉卷积神经网络自监督学习 Vision Transformer

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多相机圆柱靶并行BCS校正系统研究

多相机圆柱靶并行BCS校正系统研究

作者：张坤西安理工大学

学位级别：硕士

对于塔式光热发电系统,其中定日镜是整个系统的能量来源也是系统的核心。在塔式光热电站发电时,定日镜跟踪太阳反射光线的准确性十分关键,其影响整个塔式光热发电系统的发电效率。而定日镜的控制精度是衡量定日镜跟踪太阳反射光线准确... 详细信息

对于塔式光热发电系统,其中定日镜是整个系统的能量来源也是系统的核心。在塔式光热电站发电时,定日镜跟踪太阳反射光线的准确性十分关键,其影响整个塔式光热发电系统的发电效率。而定日镜的控制精度是衡量定日镜跟踪太阳反射光线准确性的关键指标,通常定日镜出厂安装时控制精度较低,需要对定日镜进行校正提升定日镜的控制精度。对于定日镜的校正目前国内的光热电站主要采用BCS校正法进行定日镜的校正,但是传统的定日镜校正方法效率较低,校正周期长且定日镜镜场中存在难以校正的区域。因此本文提出了一种多相机圆柱靶并行BCS校正系统能够大幅的提高定日镜校正的效率,本文具体的研究工作如下:(1)提出高效率的定日镜校正系统方案,本文提出了多相机圆柱靶并行BCS校正系统。采用圆柱型标定靶面可以同时支持8台工业相机且一台工业相机最多可同时校正3面定日镜,每一轮定日镜校正可以最多同时实现24面定日镜的跟踪校正。能够大幅度提高定日镜校正的效率。(2)设计并实现了定日镜校正工作中各子系统之间的协同工作方式以及定日镜校正的工作流程。通过设计合理的通讯方式和数据结构以确保协同工作时不同子系统之间能够准确、高效地传递和处理数据实现了系统中数据的交互和共享。(3)提出了圆柱靶面定日镜校正的图像处理方法,利用图像处理技术对BCS校正系统获取到的图像进行处理主要分为三个部分:圆柱靶面图像展开、光斑特征信息评估以及光斑特征信息坐标变换。本文所提出的多相机圆柱靶并行BCS校正系统具有精确性和高效性,在塔式光热发电系统中具有重要的作用。高效率的定日镜校正方案,能够快速且有效的识别定日镜的反射光斑。通过对光热电站进行长时间的校正运行结果分析,该定日镜校正系统满足塔式光热电站定日镜校正的系统精度,可以大幅度地提高塔式光热电站的定日镜校正效率。

关键词：塔式光热发电系统定日镜校正圆柱靶面展开多相机并行校正

基于Golay互补序列的多普勒容忍性波形设计方法研究

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基于Golay互补序列的多普勒容忍性波形设计方法研究

作者：张坤烟台大学

学位级别：硕士

波形设计能够降低干扰和噪声的影响,提高波形的探测性能。在雷达探测和数据通信的应用中,具有类脉冲自相关函数的波形发挥着重要的作用,而相位编码是雷达中用于生成具有类脉冲自相关函数波形的常用技术。Golay互补序列具有理想的非周期... 详细信息

波形设计能够降低干扰和噪声的影响,提高波形的探测性能。在雷达探测和数据通信的应用中,具有类脉冲自相关函数的波形发挥着重要的作用,而相位编码是雷达中用于生成具有类脉冲自相关函数波形的常用技术。Golay互补序列具有理想的非周期自相关特性,但对移动目标产生的多普勒失配很敏感,位于不同多普勒频率的强反射器附近的弱目标可能被其模糊函数(Ambiguity Function,AF)的距离旁瓣掩盖,这种情况影响了Golay互补序列在雷达和通信中的应用。针对上述内容,基于Golay互补序列,本文研究了雷达通信一体化波形的多普勒容忍性波形设计问题和联合设计发射-接收脉冲提高波形多普勒容忍性问题,主要研究工作如下:(1)为了降低雷达通信一体化波形的误码率(Bit Error Rate,BER),并且解决波形多普勒敏感的问题,提出了基于Golay互补序列与连续相位调制(Continue Phase Modulation,CPM)的雷达通信一体化波形设计方法。该方法根据PTM(Prouhet-ThueMorse,PTM)序列的顺序,对二进制广义布尔函数Golay互补序列进行排序形成脉冲序列,将脉冲序列进行差分编码后嵌入CPM中,最终得到经过CPM调制的波形。通过这种设计方法可以有效提高信号传输的准确性,且可以充分利用Golay互补波形的自相关性能优势。理论分析和仿真结果表明,所设计方法有效降低了波形的BER,并提高了波形的多普勒容忍性。(2)为了减小脉冲雷达系统中距离-多普勒旁瓣的干扰,本文提出了一种利用Golay互补序列构造多普勒容忍性波形的方法。同时考虑了对发射脉冲序列和接收脉冲权值进行优化,构建了最大化积分主副瓣比(Integrated Main-to-Sidelobe Ratio,IMSR)的优化问题且该问题满足能量约束。在迭代优化算法的框架下,多普勒容忍性迭代优化(Iterative Majorization Method for Doppler Tolerance,IMDT)算法被提出用于求解优化问题。仿真结果表明,与现有的多普勒容忍性互补波形相比,所设计波形具有更好的多普勒容忍性性能,并且在信噪比方面表现良好。

关键词：波形设计 Golay互补序列连续相位调制误码率多普勒容忍性

手持技术在高中化学实验教学中的案例设计与实践

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手持技术在高中化学实验教学中的案例设计与实践

作者：张坤太原师范学院

学位级别：硕士

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旋翼螺旋桨倾转过渡态气动特性研究

旋翼螺旋桨倾转过渡态气动特性研究

作者：张坤北方工业大学

学位级别：硕士

旋翼螺旋桨作为倾转旋翼机重要的推进装置,可以使飞机实现悬停、过渡和巡航三种飞行状态的连续切换。旋翼螺旋桨在倾转过渡过程中会产生复杂的非定常流动问题,给整桨造成强烈的气动干扰,影响着桨叶的气动特性和效率,因而对其气动性能有... 详细信息

旋翼螺旋桨作为倾转旋翼机重要的推进装置,可以使飞机实现悬停、过渡和巡航三种飞行状态的连续切换。旋翼螺旋桨在倾转过渡过程中会产生复杂的非定常流动问题,给整桨造成强烈的气动干扰,影响着桨叶的气动特性和效率,因而对其气动性能有必要开展深入的研究。本文首先对课题领域进行了较全面的调查研究,提出了一种能够实现高效变距与自适应变扭转的智能倾转旋翼螺旋桨设计思路,以适应多模式工况的气动要求,提升其综合气动效率和气动稳定性;之后利用课题组自主开发的旋翼螺旋桨气动设计工具和商用三维建模软件完成初始倾转旋翼螺旋桨的建模,在此基础上提取了桨叶展向不同截面翼型几何分布数据,建立了桨叶扭转分布数学模型,进而得到了变形桨三维模型。本文对旋翼螺旋桨不同的倾转过渡状态进行了CFD数值计算,针对不同的桨叶形态,开展了气动干扰对比分析。基于雷诺平均N-S方程的湍流模型方法(RANS)考虑了计算的便捷性和时效性,是当前计算螺旋桨流场的主要方法。本文使用RANS方法对旋翼螺旋桨倾转过渡态进行数值模拟,并采用T-Rex的非结构化网格生成方法获得了整桨的高质量网格,湍流模型使用了计算较稳定的SST模型。在网格无关性验证基础上,对初始桨进行了悬停(过渡起始位置)、巡航(过渡终止位置)模式下高可信度CFD验证;对比分析了两种桨叶在不同倾转角度下的气动性能,得到了两种桨叶的时间-拉力非定常特性线,变形桨的总拉力提升了5～15N;此外,绘制了压力云图、流线图和涡量图等,发现变形桨除了升力和气动效率提升外,翼尖气动干扰强度有所减弱。基于过渡终止位置处两种桨叶的气动性能一致的要求,得到过渡起始位置处变形桨的气动性能更佳;计算结果显示变形桨最佳悬停效率为74.91%,提升了1.62%;平均值为72.90%,提升了2.19%。最后对设计的变形整桨缩比模型进行选材、加工、装配、试验平台搭建和变距与扭转功能测试,得到其极限扭转角为±35°,初步验证了变形桨模型设计方法的可行性。

关键词：旋翼螺旋桨倾转过渡自适应变扭转非结构化网格数值模拟

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数据安全治理在通讯行业中的应用研究

数据安全治理在通讯行业中的应用研究

作者：张坤云南财经大学

学位级别：硕士

玉米芯生态混凝土孔隙结构特征及力学性能研究

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玉米芯生态混凝土孔隙结构特征及力学性能研究

作者：张坤贵州大学

学位级别：硕士