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数字孪生视角下的智能纺纱应用探索

现代纺织技术 2024年

作者：陈明亮章军辉钱宇晗刘禹希刘俊泽常熟理工学院电气与自动化工程学院无锡物联网创新中心有限公司昆山微电子技术研究院江苏省物联网创新中心昆山分中心

为了加快新质生产力发展，助推传统纺纱行业高质量转型，对数字孪生技术在纺纱领域的应用进行了积极探索。首先，概述了纺纱智能化的发展现状，揭示了当前面临的技术瓶颈与挑战，并强调了数字孪生技术的优势。其次，详细解析了数字孪生... 详细信息

为了加快新质生产力发展，助推传统纺纱行业高质量转型，对数字孪生技术在纺纱领域的应用进行了积极探索。首先，概述了纺纱智能化的发展现状，揭示了当前面临的技术瓶颈与挑战，并强调了数字孪生技术的优势。其次，详细解析了数字孪生技术的基本理念，及其与信息物理系统和建模仿真技术的区别。随后，从设备级、车间级和工厂级3个层面，着重探讨了数字孪生在纺纱过程中的关键应用场景及实施策略。最后，梳理了数字孪生技术在精准建模、仿真预测和连接交互等方面的问题，并指出其应用重点，即提升精准建模、完善机理模型、提高预测维护准确性，以及增强数据交互安全性等。文章对推进数字孪生技术在纺纱领域的应用具有一定的参考意义。

关键词：数字孪生智能纺纱故障预测与健康管理增强现实多维度建模智能工厂

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深度网络模型驱动的纱线原料特征参数反演

棉纺织技术 2024年

作者：陈明亮章军辉丁羽璇刘禹希钱宇晗常熟理工学院中国科学院大学无锡物联网创新中心有限公司江苏省物联网创新中心昆山分中心

探讨基于混合神经网络与改良遗传算法的纱线原料特征参数反演。利用一维卷积神经网络（1D-CNN）循环提取纱线原料的深层次特征，并结合长短期记忆网络（LSTM）对纺纱多工序信息进行建模表达，构建了一种融合CNN-LSTM架构的正演模型来预... 详细信息

探讨基于混合神经网络与改良遗传算法的纱线原料特征参数反演。利用一维卷积神经网络（1D-CNN）循环提取纱线原料的深层次特征，并结合长短期记忆网络（LSTM）对纺纱多工序信息进行建模表达，构建了一种融合CNN-LSTM架构的正演模型来预测成纱质量。设置滑动窗口将数据集切分成多个子序列，测试不同长度窗口下的预测精度，选择最优窗口参数训练并封装正演模型。在此基础上，以条干CV、单强CV和断裂强度指标的预测误差作为适应度函数，应用改良遗传算法（IGA）建立反演模型对纱线原料关键特征参数进行寻优。试验结果表明：相较于LSTM模型，CNN-LSTM正演模型对3种成纱质量指标的预测误差显著降低；IGA算法对纤维平均长度、回潮率和马克隆值参数反演的平均相对误差（MRE）均低于5%；反演优化各参数后，正演模型对3种成纱质量指标的预测精度均有不同程度提升，表明IGA算法的反演有效性。

关键词：混合神经网络一维卷积神经网络长短期记忆网络改良遗传算法特征参数反演

HIFU经颅脑肿瘤治疗参数筛选的数值仿真研究

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HIFU经颅脑肿瘤治疗参数筛选的数值仿真研究

作者：钱宇晗天津医科大学

学位级别：硕士

脑肿瘤现已居严重危害人类健康的恶性肿瘤前十位,其主要的治疗手段是外科手术切除以及术后的放疗和化疗。高强度聚焦超声(High-intensity focused ultrasound,HIFU)治疗肿瘤是将对组织无损的低能量超声波精准聚焦于体内待治疗区域,使靶... 详细信息

脑肿瘤现已居严重危害人类健康的恶性肿瘤前十位,其主要的治疗手段是外科手术切除以及术后的放疗和化疗。高强度聚焦超声(High-intensity focused ultrasound,HIFU)治疗肿瘤是将对组织无损的低能量超声波精准聚焦于体内待治疗区域,使靶区温度短时间内升至55℃以上致死靶区肿瘤组织的无创或微创治疗新技术,目前已经应用于子宫肌瘤、前列腺癌、乳腺癌等的临床治疗中。对于由颅骨包裹的脑部疾病的HIFU治疗而言,由于颅骨的声学特性及其结构的影响出现散焦、焦域能量不足使得形成的HIFU治疗焦域较小且形状不规则等聚焦问题;同时又由于脑组织的关键功能区多,HIFU治疗时必须严格准确控制HIFU治疗的热损伤区域,且对于毛细血管丰富的脑组织而言,HIFU治疗时空化损伤也不可忽视。为了解决这些问题,在HIFU经颅脑肿瘤治疗的过程中有必要研究换能器的输入总功率、照射频率,双焦点融合时两个设定聚焦目标点间距离、两信号源触发延时与设置聚焦目标点位置等因素对经颅HIFU形成声压场和温度场的影响,使得HIFU可以早日安全而有效地应用于临床经颅治疗脑肿瘤。目的HIFU因其具有的非侵入性、可重复治疗等优点而被引入脑肿瘤治疗,但HIFU经颅脑肿瘤治疗中如何控制其热损伤区域、空化作用引起的损伤及治疗焦域的调控仍是限制HIFU经颅脑肿瘤治疗应用于临床的难题。本文利用志愿者头颅的CT图像数据建立HIFU经颅脑肿瘤治疗的数值仿真模型,研究调控HIFU相控换能器输入总功率、工作频率,双焦点融合时两个设定聚焦目标点间距离、两信号源触发延时与设置聚焦目标点位置等因素对HIFU形成焦域的影响;筛选回避正常组织热损伤和空化损伤危险的HIFU治疗参数;为临床HIFU安全治疗计划的制定与治疗参数的选择提供理论依据和数据参考。方法以志愿者头颅的CT图像数据、82阵元凹球面随机分布相控换能器、水体建立HIFU经颅脑肿瘤治疗的数值仿真模型,利用时间反转方法获取相控换能器阵元激励信号,基于时域有限差分方法对Westervelt非线性传播方程和Pennes生物热传导方程进行中心差分,数值仿真并分析HIFU经颅聚焦形成的声压场和温度场。基于等效热剂量评估热损伤、机械指数评估空化损伤分析讨论热损伤和空化损伤的区域,研究相控换能器输入总功率与工作频率等参数的对HIFU形成焦域的影响;研究两个设定聚焦目标点间距离、两信号源触发延时和设置聚焦目标点位置对HIFU形成焦域大小、形状以及焦域内热损伤和空化损伤的影响。结果1.当HIFU辐照的输入总功率较低时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间较长,且随着频率的升高在设定目标焦点与换能器之间的组织受到热损伤的可能性增大。2.当HIFU辐照的输入总功率过高时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间缩短,且随着频率的升高在焦域与换能器之间的焦域区域外的组织处可能出现空化损伤。***形成焦域最大声压随输入总功率的增大而增大,而焦域的声压随频率的升高呈先减小后增大然后再减小最后再增大的趋势;在焦域处最高温度一定的条件下,颅骨处温度随输入总功率的增大而减小,而颅骨处温度随频率的升高呈先增大后减小再增大最后再减小的趋势。4.不同工作频率下避免正常组织伤害的输入总功率的范围如下:① 0.5 MHz时输入总功率为20.6-61.8 W;②0.6 MHz输入总功率为41.2-82.4 W;③0.7 MHz时输入总功率为41.2-61.8 W;④0.8 MHz时输入总功率为41.2-61.8 W;⑤0.9 MHz时无可治疗的输入总功率;⑥1.0 MHz时输入总功率为61.8 W。5.声轴方向上的双焦点融合时,设置两个设定聚焦目标点间距离为12 mm的条件下,可有效扩大等效热剂量热损伤区域与MI>1.9阈值区域的重叠区域;当两个设定聚焦目标点间距离为14 mm时设置两信号源触发时间差为600 ns及800 ns也可有效扩大等效热剂量热损伤区域与MI>1.9阈值区域的重叠区域。6.双焦域融合聚焦时不同工作频率下避免正常组织伤害的输入总功率的范围如下:①0.5 MHz时的输入总功率为41.2-123.7 W;②0.6 MHz的输入总功率为41.2-103.1 W;③0.7 MHz时的输入总功率为61.8-144.3 W;④0.8 MHz时的输入总功率为41.2-103.1 W;⑤0.9 MHz时的输入总功率为61.8-144.3 W;⑥1.0 MHz时无可治疗的输入总功率。7.垂直于声轴方向上的双焦点融合时,两个设定聚焦目标点对称设置条件下形成焦域的体积小于非对称设置时HIFU形成焦域体积。8.垂直于声轴方向上的双焦点融合时,当两个设定聚焦目标点间距离大于3 mm的条件下,HIFU经颅形成焦域开始分离为两个焦域;通过调节两信号源触发时间差,可使HIFU经

关键词：高强度聚焦超声等效热剂量机械指数辐照参数可治疗焦域

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拥堵环境下高精细地图创建方法研究

拥堵环境下高精细地图创建方法研究

作者：钱宇晗上海交通大学

学位级别：硕士

无人驾驶技术的逐渐发展,不断对地图的精细化、语义化、定制化提出了更高的需求。传统导航地图已经无法满足自动驾驶的需求,高精细地图作为精度高、精细化定义的电子地图,是无人驾驶系统的必备条件。高精细地图的生成方式主要有视觉图... 详细信息

无人驾驶技术的逐渐发展,不断对地图的精细化、语义化、定制化提出了更高的需求。传统导航地图已经无法满足自动驾驶的需求,高精细地图作为精度高、精细化定义的电子地图,是无人驾驶系统的必备条件。高精细地图的生成方式主要有视觉图像和激光点云。因图像采集速度快,空间占用小,语义明显,在制作高精细地图上具有明显的优势。但在采集地图时难免会遇到拥堵环境,社会车辆在周围会遮挡相机视野,造成地面信息丢失。在采集过程定位发生抖动导致地图定位不准。同时传统的图像叠加的正射影像创建方法使得俯视图边缘浮现在上层,导致地图清晰度不高。本文针对上述问题提出了一种面向拥堵环境的高精细地图构建方法。具体的研究工作包括:首先,对无人驾驶在高精细矢量地图上的需求进行了系统的分析,以此为基础设计一整套的高精细地图构建方案,包括高精细地图的概念、采集设备与平台、数据处理方法与地图的生成方案。其次,针对地面信息被车辆遮挡问题,本文在基于对全景图像的理解上,使用了深度学习方法,设计一种面向全景图的语义分割方案,将道路上的车辆、行人等信息进行剔除,利用空间一致性将被遮挡的路面进行补全,实验验证被遮挡的地面得到有效的补全。再次,针对定位误差问题,本文先对图像中的动态车辆及阴影进行去除,然后提出了一种基于路面的俯视图匹配融合定位方法,通过融合图像匹配、里程计与GPS定位结果优化图像位姿,实验验证该方法大幅降低了地图定位误差。最后,针对图像叠加导致图层模糊问题,本文提出了一种基于小波变换的图像融合方法,对图像之间进行融合,提高了地面正射影像整体精度与清晰度,实验验证该方法提高了整体图层的清晰度。总的来说,本文对面向拥堵交通环境的高精细地图制作系统进行了设计,对建图过程中的车辆遮挡、定位误差、图层模糊问题进行了研究与解决。

关键词：无人驾驶高精细地图拥堵环境地面补全地图创建

HIFU治疗相控换能器相位控制和驱动系统设计

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压电与声光 2018年第5期40卷 690-694页

作者：赵梦娟张浩钱宇晗菅喜岐天津医科大学生物医学工程与技术学院天津300070

多阵元相控阵列聚焦换能器具有焦距可调和可实现经颅聚焦等优势。相控阵换能器相位控制和驱动系统是决定多阵元相控换能器能否应用于临床的关键技术之一。目前,在满足电路系统输出参数要求的前提下,尽可能通过提高系统集成度缩小系统体... 详细信息

多阵元相控阵列聚焦换能器具有焦距可调和可实现经颅聚焦等优势。相控阵换能器相位控制和驱动系统是决定多阵元相控换能器能否应用于临床的关键技术之一。目前,在满足电路系统输出参数要求的前提下,尽可能通过提高系统集成度缩小系统体积,并提高相位分辨率是相控阵换能器相位控制和驱动系统设计过程中的重点与难点。该文基于现场可编程门阵列(FPGA)主控芯片、高速数模转换器(DAC)、集成驱动放大器设计了高强度聚焦超声(HIFU)治疗相控阵换能器相位控制和驱动系统。实测结果表明,本系统输出的正弦信号峰-峰值为36.2V,且输出信号中无高次谐波,相位分辨率为2ns,延时误差小于1ns,可满足HIFU治疗相控换能器阵元驱动及其所需相位分辨率,并使系统小型化。

关键词：高强度聚焦超声(HIFU) 相控阵列聚焦换能器相位控制和驱动系统谐波抑制现场可编程门阵列(FPGA)

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最好的礼物

创新作文(小学版) 2007年第6期 56-57页

作者：钱宇晗王海蓉湖北武汉市光谷第一小学五年级

这次习作不限定内容、范围,无论是见闻、感受还是想象,只要是自己想写的内容都可以写。在写之前,先想清楚自己要写什么,再回忆一下这学期学习了哪些表达方法,并试着把一些方法运用到这次习作中。

关键词：方法运用

生活饮用水放射性检测新标准中总α和总β不确定度评定解析

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辐射研究与辐射工艺学报 2024年

作者：谢雨晗钱宇欣石岑尹亮亮吉艳琴中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室

以实际水样为例，根据《生活饮用水标准检验方法第13部分：放射性指标》（GB/T 5750.13—2023）要求，结合国内外不确定度评定指南对总α、总β不确定度进行解析。通过分析识别不确定度来源、对不确定度分量进行量化、合成以及扩展不确... 详细信息

以实际水样为例，根据《生活饮用水标准检验方法第13部分：放射性指标》（GB/T 5750.13—2023）要求，结合国内外不确定度评定指南对总α、总β不确定度进行解析。通过分析识别不确定度来源、对不确定度分量进行量化、合成以及扩展不确定度的计算，深入讨论了各不确定度分量对总不确定度的贡献。该水样的分析结果为总α:(1.01±0.14) Bq/L (k=2)、总β:(0.60±0.09) Bq/L (k=2)，不确定度主要来自净计数率、计数效率以及放射性回收率，分别占比总α:52.3%、19.8%、20.0%；总β:59.9%、19.0%、13.6%。

关键词：总α 总β 不确定度评定生活饮用水

HIFU经颅脑肿瘤治疗参数筛选的数值仿真研究

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天津医科大学学报 2018年第5期24卷 369-375页

作者：钱宇晗张艳秋霍然菅喜岐天津医科大学生物医学工程与技术学院天津300070

目的:筛选相控换能器不同输入总功率和工作频率条件下高强度聚焦超声(HIFU)经颅脑肿瘤安全治疗参数。方法:以志愿者的头颅电子计算机断层扫描(CT)图像数据和82阵元相控换能器建立HIFU经颅治疗的数值仿真模型,以43℃下连续辐照时间大于90... 详细信息

目的:筛选相控换能器不同输入总功率和工作频率条件下高强度聚焦超声(HIFU)经颅脑肿瘤安全治疗参数。方法:以志愿者的头颅电子计算机断层扫描(CT)图像数据和82阵元相控换能器建立HIFU经颅治疗的数值仿真模型,以43℃下连续辐照时间大于90 min的热剂量、机械指数阈值1.9作为是否形成热损伤和空化损伤的条件,数值仿真研究不同输入总功率和频率时形成的温度场分布,筛选避免颅骨和正常脑组织损伤的HIFU治疗参数及其形成焦域大小。结果:当HIFU辐照的输入总功率较低时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间较长,且随着频率的升高在设定目标焦点与换能器之间的组织受到热损伤的可能性增大;当HIFU辐照的输入总功率过高时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间缩短,且随着频率的升高在焦域与换能器之间的焦域区域外的组织可能出现空化损伤。不同频率下避免正常组织伤害的输入总功率的范围为:(1)0.5 MHz时输入总功率为20.6~61.8 W;(2)0.6 MHz时输入总功率为41.2~82.4 W;(3)0.7 MHz时输入总功率为41.2~61.8 W;(4)0.8 MHz时输入总功率为41.2~61.8 W;(5)0.9 MHz时无可治疗的输入总功率;(6)1.0 MHz时输入总功率为61.8 W。结论:为了避免颅骨和正常脑组织的热损伤和空化损伤,HIFU经颅治疗脑部疾病时,需要筛选相控换能器工作频率下换能器的输入总功率范围。

关键词：高强度聚焦超声机械指数辐照参数可治疗焦域

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产业共生集聚对绿色技术创新的影响研究

科研管理 2024年第8期45卷 51-61页

作者：刘军钱宇无锡学院数字经济与管理学院江苏无锡214105 南京信息工程大学管理工程学院江苏南京210044 东南大学经济管理学院江苏南京211189

绿色技术创新是协同推进绿色发展与创新驱动战略的核心驱动力。作为一种新的循环型产业组织形式,产业共生集聚如何影响绿色技术创新的研究尚不多见。本文首次揭示了产业共生集聚对绿色技术创新的影响机理,并基于渐进DID方法检验了其影... 详细信息

绿色技术创新是协同推进绿色发展与创新驱动战略的核心驱动力。作为一种新的循环型产业组织形式,产业共生集聚如何影响绿色技术创新的研究尚不多见。本文首次揭示了产业共生集聚对绿色技术创新的影响机理,并基于渐进DID方法检验了其影响效应。研究发现:产业共生集聚显著促进了绿色技术创新;机制检验表明,产业共生集聚主要通过促进绿色知识溢出、集聚创新要素促进绿色技术创新,环境规制的作用尚未显现;产业共生集聚还推动邻近城市绿色技术创新,其溢出效应仅在200 km内显著;共生集聚的绿色技术创新效应只有在共生集聚区规模达到187.17 km^(2)时才能显著发挥,且园区数量越多,其效应越显著;在政府环保关注度较高的地区,产业共生集聚的绿色创新效应更为突出;共生集聚对绿色技术创新具有明显“提质增量”作用。因此,政府应加强政策支持与引领,进一步集聚绿色创新要素;构建绿色技术标准和绿色工厂认证体系,促进绿色技术创新提质增量;强化环保关注度,更好发挥环境规制对绿色技术创新的倒逼作用。本研究有助于为贯彻新发展理念,推动产业绿色发展和国家绿色创新能力提升提供理论支持和实践借鉴。

关键词：产业共生集聚绿色技术创新提质增量渐进DID