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基于XGBoost模型的多缺陷点阵结构性能参数预测方法

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计量学报 2024年第4期45卷 559-564页

作者：张芝威张玉燕温银堂任亚雪燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

针对增材制造金属点阵结构缺陷多样性和随机性导致其力学性能难以准确预测问题,提出一种基于参数优化XGBoost模型的点阵结构屈服应力预测模型。基于CT测试数据,提出一种阈值判断准则,用于多种缺陷快速检测和分类。重点研究了支柱直径尺... 详细信息

针对增材制造金属点阵结构缺陷多样性和随机性导致其力学性能难以准确预测问题,提出一种基于参数优化XGBoost模型的点阵结构屈服应力预测模型。基于CT测试数据,提出一种阈值判断准则,用于多种缺陷快速检测和分类。重点研究了支柱直径尺寸和角度偏差缺陷问题,分别以支柱过大、支柱过细、支柱弯曲为主的缺陷数量作为模型输入特征;考虑到缺陷位置具有随机性,将点阵结构层数作为另一种输入特征。根据实测数据建立含缺陷的点阵结构仿真模型,对其屈服应力进行仿真。利用参数优化方法优化预测模型超参数并结合屈服应力仿真结果,实现对结构件屈服应力的预测,其决定系数R 2为0.81,均方根误差为18.87。模型预测结果与实际样件实验测试结果对比,其偏差度为7.6%,表明了所建预测模型的有效性。

关键词：力学计量屈服应力预测 XGBoost 固有缺陷金属点阵结构

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同面阵列电极敏感场优化方法

计量学报 2024年第2期45卷 222-230页

作者：温银堂王凯张玉燕宗乐文潘钊燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

同面阵列电极敏感场的非线性特性导致图像重建过程存在严重的不适定性,为提高同面3×4阵列电容成像系统的成像质量与稳定性,提出了一种数据降维并结合平方增敏的方法对敏感场进行优化。该方法依据最大熵原理实现敏感场的自适应降维寻优... 详细信息

同面阵列电极敏感场的非线性特性导致图像重建过程存在严重的不适定性,为提高同面3×4阵列电容成像系统的成像质量与稳定性,提出了一种数据降维并结合平方增敏的方法对敏感场进行优化。该方法依据最大熵原理实现敏感场的自适应降维寻优,重构得到的特征敏感场与实际敏感场具有更高的特征匹配度。另外,平方化的增敏方式可以增强敏感场特征数据与和非特征数据的对比度,同时还可以减弱敏感场矢量求解造成的特征边缘波动性。最后通过同面3×4阵列电容成像系统,设计了多组实验对所提优化方法的有效性进行验证,结果表明敏感场优化后的重建图像质量与稳定性明显提高。

关键词：无损检测电容成像同面阵列电容敏感场图像重建

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同面阵列电容传感器输出信号质量评估研究

计量学报 2024年第6期45卷 915-921页

作者：李瑞航张玉燕温银堂潘钊李泓漾燕山大学测量技术与仪器重点实验室河北秦皇岛066004

通过有限元仿真和实验系统评估了3×4阵列电极同面电容传感器电极对输出信号质量。结果表明,减少电极间距和增加接触边缘长度有利于提高电极对输出信号质量。提出了一种评估同面电容传感器输出信号质量的指标——电极利用率。对不同独... 详细信息

通过有限元仿真和实验系统评估了3×4阵列电极同面电容传感器电极对输出信号质量。结果表明,减少电极间距和增加接触边缘长度有利于提高电极对输出信号质量。提出了一种评估同面电容传感器输出信号质量的指标——电极利用率。对不同独立电极数量电极利用率的输出信号质量进行了评估。结果表明,增加独立电极数量只能在一定程度上增加有效输出信息,且引入大量噪声。随着独立电极数量增加,电极利用率下降,解释了独立电极数量增加输出信号质量反而下降的原因。图像重建结果与电极利用率分析结论一致。实验和仿真结果验证了电极利用率评估多电极同面电容传感器输出信号质量的有效性。该方法和结论可为同面电容传感器阵列电极设计和输出信号处理提供参考。

关键词：电容层析成像同面阵列电容检测同面电容传感器信号质量评估电极利用率

滚动轴承疲劳试验机测试系统和数据处理方法的研究

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滚动轴承疲劳试验机测试系统和数据处理方法的研究

作者：温银堂燕山大学

学位级别：硕士

接触疲劳是导致滚动轴承失效的主要因素之一,滚动轴承疲劳寿命试验是综合评定轴承质量的重要手段。本文首先介绍了滚动轴承接触疲劳的理论基础,对导致滚动轴承接触疲劳的各个因素及失效形式作了简要叙述。然后研制了滚动轴承接触疲劳试... 详细信息

接触疲劳是导致滚动轴承失效的主要因素之一,滚动轴承疲劳寿命试验是综合评定轴承质量的重要手段。本文首先介绍了滚动轴承接触疲劳的理论基础,对导致滚动轴承接触疲劳的各个因素及失效形式作了简要叙述。然后研制了滚动轴承接触疲劳试验机测试系统,应用现代测试手段和计算机信号处理技术,在线监测、记录试件的温升、振动、速度及摩擦扭矩,通过计算机智能数据处理系统对实验进行在线反馈调控,获得不同工况条件下的试验数据,并采用多种分析方法,主要是采用数字滤波和小波分析方法对试验数据进行处理,同时,对能捕捉初始疲劳状态的急停机构进行了结构设计。最后,进行了疲劳试验,并加以仿真验证及评价。该测试系统显著特点有:该系统能够实现对加载状况、试件转速、润滑条件等真实工况的模拟,从而使得试验结果更加准确、真实、可靠;该系统除了应用加速度传感器检测试件振动幅度大小的方法以外,还应用了对试件疲劳微裂纹的检测更加灵敏的摩擦扭矩传感器检测试件摩擦扭矩的方法,使得试验装置对试件疲劳微裂纹的发现和诊断更加及时、准确和快速;采用小波分析方法对试验数据进行处理,为能够及时准确地捕捉轴承初始疲劳状态以及进行加速疲劳试验提供了新的途径。通过试验验证,此试验平台的开发对在工业应用中检测滚动轴承的疲劳寿命有重要意义。

关键词：滚动轴承接触疲劳试验机故障诊断数字滤波小波分析

基于超分辨率改进Faster R-CNN的点阵结构内部缺陷判识方法

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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机械工程学报 2022年第21期58卷 266-273页

作者：温银堂付凯张玉燕张芝威燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室秦皇岛066004

利用增材制造技术制备金属三维点阵结构件过程中,结构内部经常会出黏连、断裂等多种细小缺陷,导致样件结构功能下降。根据缺陷结构与正常结构之间的特征区别,提出了一种针对金属点阵结构内部出现的细小缺陷自动判识的方法。利用X-射线... 详细信息

利用增材制造技术制备金属三维点阵结构件过程中,结构内部经常会出黏连、断裂等多种细小缺陷,导致样件结构功能下降。根据缺陷结构与正常结构之间的特征区别,提出了一种针对金属点阵结构内部出现的细小缺陷自动判识的方法。利用X-射线微聚焦CT扫描金属点阵结构获得原始输入图片,在Faster R-CNN(Faster region-based convolutional neural networks)框架的基础上,改进原有特征提取网络,开发图像超分辨率重建模块。通过对工业CT图片的局部细节特征增强,实现了快速有效地识别细小缺陷的类型,以及缺陷位置信息的标注。试验证明,改进Faster R-CNN模型对金属点阵结构样件内部的两种典型细小缺陷识别的平均正确率高达93.5%。研究结果表明,通过超分辨率网络对图像进行放大,可以提高细小缺陷的特征提取,通过加深网络加强特征学习,从而实现了点阵结构内部细小缺陷的自动判识。

关键词：金属点阵结构缺陷识别 CT切片图像改进Faster R-CNN 超分辨率重建

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基于红外辐射原理的高速滑动电接触温度测量

光学学报 2013年第11期33卷 96-100页

作者：张玉燕王微王振春温银堂战再吉燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学科学技术学院河北秦皇岛066004

在高速滑动电接触过程中，接触表面会产生焦耳热、电弧等电气现象，导致接触温度发生突变，而温度是接触材料的导电性能及磨擦磨损的重要影响因素之一。提出了一种瞬态高温测量方法，用于测量高速滑动接触瞬间产生的温度变化。基于红外... 详细信息

在高速滑动电接触过程中，接触表面会产生焦耳热、电弧等电气现象，导致接触温度发生突变，而温度是接触材料的导电性能及磨擦磨损的重要影响因素之一。提出了一种瞬态高温测量方法，用于测量高速滑动接触瞬间产生的温度变化。基于红外辐射原理，考虑大电流条件下的强电磁场测量环境，设计了相应的测量系统，主要包括光纤测温探头、隔离模块和高速采集模块。用黑体炉对该系统进行了标定，在高速滑动试验机上对该系统性能进行了实验验证，结果表明，该系统可对600℃~2000 ℃温度范围进行非接触有效测量，精度高、响应时间短，适用于高速滑动电接触等特殊环境下的瞬态高温测量。

关键词：测量光谱学瞬态高温测量红外辐射高速滑动电接触

基于连续太赫兹波的航天复合材料粘接缺陷检测

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光学学报 2015年第A1期35卷 145-149页

作者：潘钊郑晓康王玉田温银堂燕山大学仪器科学工程系河北秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学国防科学技术学院河北秦皇岛066004

研究了连续太赫兹波技术在航天隔热复合材料粘接缺陷无损检测领域的应用。使用环氧树脂作为粘接剂，制作了隔热复合材料与金属基板的粘接样件。采用频率范围为0．23～0．32THz的反射式调频连续太赫兹波检测系统，对粘接层进行检测。使... 详细信息

研究了连续太赫兹波技术在航天隔热复合材料粘接缺陷无损检测领域的应用。使用环氧树脂作为粘接剂，制作了隔热复合材料与金属基板的粘接样件。采用频率范围为0．23～0．32THz的反射式调频连续太赫兹波检测系统，对粘接层进行检测。使太赫兹探头聚焦在粘接层处，获得层析图像。根据焦平面下0，1，2mm处的灰度图像，判断出粘接面的缺陷大小、形状和位置，并用自适应Canny算子边缘检测法对所得图像进行处理。实验与分析表明，应用连续太赫兹成像方法，结合适当的图像检测技术，可以实现对隔热复合材料与粘接基板之间粘接缺陷的无损检测。

关键词：太赫兹成像无损检测复合材料粘接缺陷

维普期刊数据库评论

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高空气球太阳能电池标定用太阳跟踪控制技术

航空学报 2014年第11期35卷 3137-3144页

作者：刘福才赵阳杨亦强温银堂燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 北京东方计量测试研究所北京100086 燕山大学国防科技学院河北秦皇岛066004

高空气球标定的太阳能电池是可被用于地面太阳模拟器和太阳光光强检测的标准电池。首先,给出了由飞行气球搭载的高空太阳能电池标定所使用的太阳跟踪控制系统设计方法,包括基于STM32的太阳跟踪控制系统硬件设计方案、混合自动追踪控制... 详细信息

高空气球标定的太阳能电池是可被用于地面太阳模拟器和太阳光光强检测的标准电池。首先,给出了由飞行气球搭载的高空太阳能电池标定所使用的太阳跟踪控制系统设计方法,包括基于STM32的太阳跟踪控制系统硬件设计方案、混合自动追踪控制策略、软件开发与实现方法、高空跟踪控制技术问题解决方案以及高空标定试验等。同时,解决了高空气球电池标定用太阳跟踪控制系统在极端环境下高可靠性、连续追踪和防抖动等关键技术问题。试验结果为气球飞行高度32km,平飘时间超过2h,太阳跟踪偏差小于1°。经初步分析,高空太阳跟踪控制系统标定测试结果合理可靠,工作性能稳定,为中国高空气球太阳能电池AM0标定用太阳跟踪控制系统的研究提供了新思路。

关键词：高空气球电池标定太阳跟踪四象限传感器 STM32

基于自适应Kalman滤波的平面阵列电容成像

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物理学报 2021年第11期70卷 299-307页

作者：张玉燕殷东哲温银堂罗小元燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室秦皇岛066004

针对平面阵列电极边缘电场和病态特性严重影响电容图像重建质量的问题,提出了一种改进的自适应Kalman滤波图像重建算法来同时减小电容及介电常数矩阵的噪声,在构建引入噪声的平面阵列电容成像状态模型的基础上,利用极大似然准则来对介... 详细信息

针对平面阵列电极边缘电场和病态特性严重影响电容图像重建质量的问题,提出了一种改进的自适应Kalman滤波图像重建算法来同时减小电容及介电常数矩阵的噪声,在构建引入噪声的平面阵列电容成像状态模型的基础上,利用极大似然准则来对介电常数矩阵噪声方差阵进行在线估计及实时修正,并且通过对系统误差协方差矩阵进行动态加权的方法来对此算法的收敛速度进行优化.通过一种复合材料结构件进行缺陷检测实验,结果表明与LBP, TR正则化及Kalman滤波算法相比,自适应Kalman滤波算法图像误差最高可降低约20%,图像相关系数高达0.79,收敛速度提升约15%,说明自适应Kalman滤波算法对提升重建图像质量的有效性.此研究对提高平面阵列电容成像的量化精度有着重要意义.

关键词：平面阵列电极电容图像重建自适应Kalman滤波复合材料极大似然准则