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SOFC电解质层的喷墨增材制造工艺与性能优化研究

SOFC电解质层的喷墨增材制造工艺与性能优化研究

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作者：朱中琪深圳大学

学位级别：硕士

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFC)因其具备较高的能源转化效率、可以热电联产、稳定可靠、环境友好的特性,受到各类商业开发和科研工作的关注。通常主要是通过流延等方式对陶瓷材料进行成形,以获得良好性能的SOFC组件... 详细信息

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFC)因其具备较高的能源转化效率、可以热电联产、稳定可靠、环境友好的特性,受到各类商业开发和科研工作的关注。通常主要是通过流延等方式对陶瓷材料进行成形,以获得良好性能的SOFC组件。由于制造工艺所限,所制得的SOFC组件在厚度、多孔结构以及材料均匀性等方面不易控制,对电池性能产生不良影响。而可控的厚度和微结构有利于SOFC组件性能的提升,尤其是薄膜结构可有效缩短反应时间,从而获得更加优秀的电化学性能。SOFC薄膜组件的制造需满足较高的制造精度要求。本研究采用喷墨增材制造技术进行SOFC组件的制造。该技术作为一种新型制造工艺,具有无接触无掩模且结构可控等优点,是制备SOFC薄膜结构组件的一种极具前景的替代方案。本研究选用氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)作为固体电解质层材料,采用分散法配制出了20wt%的陶瓷墨水,表征了墨水的粘度、表面张力、粒径分布、p H值等多项性能。经计算,得出反映墨水打印性能的Z值为8.8,处于1-10的可打印范围内。对配制的墨水进行了打印喷射测试,墨水能够保持良好的喷射状态,点阵图形打印点分布均匀,排列整齐有序,进一步验证了配制的墨水具备良好的打印性能。由于墨水固相含量较低,通过多层打印制造的方法实现了基底表面全覆盖,成功制造出了电解质打印层。但是对烧结后电解质层表面的微观形貌分析发现,单向多层打印的电解质层表面出现明显打印纹理,纹理间出现较大裂纹缺陷。进而通过优化打印工艺,采用交错多层打印制造的方式有效消除了单向多层打印制造造成的纹理缺陷,进一步提升了电解质层的表面质量。打印制造了不同打印层数的电解质层,研究得出打印层数与电解质层厚度基本呈正比例关系,可总结为:h=n/2.5,其中h为层厚,单位为μm,n为打印层数。为获得组织致密的固体电解质层,研究了烧结温度、升温速率、保温时间对电解质层烧结成形效果的影响。在烧结温度1450℃,升温速率1℃/min,保温时间4h的烧结参数下制得了组织较为致密的YSZ电解质层,但是还有部分残留孔隙。随后,研究通过增加脱脂处理和静压压实处理环节,进一步提升了电解质层致密度,制造出了结构完整、几乎完全致密的微米级厚度的YSZ电解质层。对制造的YSZ电解质层进行了元素分布分析,结果显示电解质层化学元素分布均匀,未受到阳极基底中Ni元素的扩散污染。并对制造的YSZ电解质层进行了力学性能测试,得出YSZ电解质层的平均硬度为17.45±5GPa,平均弹性模量为122.06±17GPa,表现出了良好的力学性能,符合SOFC的使用要求。在制造的固体电解质层基础上进一步制造SOFC全电池,包括电池(Ni OYSZ/YSZ/LSCF)和带有GDC阻隔层的电池(Ni O-YSZ/YSZ/GDC/LSCF)。研究了电解质层的打印层数和电化学性能的关系。当电解质层的打印层数为20时,电池(Ni OYSZ/20-YSZ/LSCF)表现出了最佳的电化学性能。在600-800℃的工作温度下,该电池的欧姆阻抗区间为0.098～0.293Ω·cm2,开路电压区间为0.917～1.057V,最大功率密度区间为130.96～1063.08m W·cm-2。随着打印层数的增加,电解质层厚度增加,电池的欧姆阻抗逐渐增加,欧姆阻抗的增加比例与打印层数的增加比例大致相同,推导得出YSZ电解质层的打印层数与阻抗呈正比例关系。对比了采用喷墨增材制造工艺和文献中其他工艺制造的YSZ电解质层和单电池的性能,验证了使用喷墨增材制造工艺制造的YSZ电解质层具有更加优异的电化学性能。接着研究了打印的GDC阻隔层对电池电化学性能的影响。增加了GDC阻隔层后,电池(Ni O-YSZ/30-YSZ/10-GDC/LSCF)从600-800℃的开路电压区间为1.106～1.068V。开路电压维持在1.0V以上,且一直保持稳定。欧姆阻抗区间为0.408～1.712Ω·cm2,较未增加阻隔层时的欧姆阻抗有所增加,这是因为电池的欧姆阻抗等于电解质层阻抗与阻隔层阻抗之和。随着GDC阻隔层打印层数的减少,阻隔层厚度降低,阻隔层自身阻抗减小,电池的欧姆阻抗也随之降低。电池(Ni O-YSZ/30-YSZ/5-GDC/LSCF)在600-800℃的欧姆阻抗区间为0.148～0.737Ω·cm2。因此,本研究工作表明,喷墨增材制造SOFC薄膜结构组件具有重要应用前景。

关键词：喷墨增材制造固体氧化物燃料电池电解质层烧结工艺电化学性能

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水墨人物画中“水”的运用与表现研究及创作启示

水墨人物画中“水”的运用与表现研究及创作启示

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作者：姜中伟苏州大学

学位级别：硕士

中国水墨画难以离开“水”,水是水墨人物画创作过程中的基本要素之一。中国绘画史中历代对于笔法与墨法的阐述已相当完善,传统的中国水墨画对笔、墨的重视程度可见一斑,但直至现今针对“水”的理论及实践研究远未达到与笔、墨相近的高... 详细信息

中国水墨画难以离开“水”,水是水墨人物画创作过程中的基本要素之一。中国绘画史中历代对于笔法与墨法的阐述已相当完善,传统的中国水墨画对笔、墨的重视程度可见一斑,但直至现今针对“水”的理论及实践研究远未达到与笔、墨相近的高度。对于水墨人物画而言,其传承与发展不仅需要重视笔墨与造型,关于“水”的运用也同等重要,三者的齐头并进或可令当代水墨人物画的发展更上一层楼。针对水墨人物画中“水”的运用与表现的研究,不仅可以解决画者创作实践阶段所面临的实际问题,为水墨人物画家拓宽创作思路与灵感,且为当代水墨人物画的传承与发展提供有效路径。本文主要从三方面论证“水”的运用与表现对水墨人物画的重要性:首先观照水墨人物画的历史,探讨“水”在水墨人物画发展历程中的概念、作用及影响,梳理“水法”形成与发展的历史脉络;其次结合水墨人物画中的材料、笔墨技法以及造型,分析“水”与水墨画各构成部分的内在关联,在当代中国画理论家王伯敏所总结的“水法”基础上,进一步分析、归纳水墨画中“水”的运用方法,并阐释“水”的运用对于水墨人物画表现的效用;进而分析当代水墨人物画画家风格衍变的案例,探讨其用水影响下水墨人物画的独特表现。通过对水墨人物画用水理论与实践结合性的研究,探讨“水”如何作用于水墨人物画并影响其表现效果,最终目的是为了克服创作实践过程中与“水”相关的技术阻碍,进一步完善个人的水墨人物画艺术创作实践,探寻水墨人物画风格的个性化表达,以寻求当代水墨画艺术的传承及创新之路。

关键词：水墨人物画水法水性笔墨

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企业参与校企合作产教融合的意愿研究

企业参与校企合作产教融合的意愿研究

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作者：孙中婷河南科技大学

学位级别：硕士

当前中国经济正在向高质量发展阶段转变,产业结构急需优化升级,之前经济发展中的人口优势已逐渐消失,如今能够保证经济良好平稳发展的关键与动力是人才优势,因此将人口优势转变为人才优势是当前需要解决的问题。校企合作产教融合就在此... 详细信息

当前中国经济正在向高质量发展阶段转变,产业结构急需优化升级,之前经济发展中的人口优势已逐渐消失,如今能够保证经济良好平稳发展的关键与动力是人才优势,因此将人口优势转变为人才优势是当前需要解决的问题。校企合作产教融合就在此背景下应运而生,它是高校教育与企业产业之间所建立起来的互利共赢、共同开发的相对稳定的合作交流关系,是培育专业人才和推动社会经济发展的重要手段。为了达到预期目标,首先需要开展合作,但是目前我国校企合作产教融合存在一个普遍的问题是企业参与合作的意愿并不强烈,这种现象已经制约了校企合作产教融合的纵深推进。因此,寻找影响企业参与校企合作产教融合意愿的因素就显得十分必要。本文运用定性与定量相结合的研究方法,基于相关理论对企业参与校企合作产教融合的意愿进行理论分析,探寻到了可能影响企业合作意愿的一些潜在因素,将这些因素分为了三大类共十一个,并对这些因素做出基本假设,初步构建出了理论模型。在此基础上,选取了302家样本企业收集调研数据,将企业参与合作的意愿作为因变量,采用二元Logistic回归模型进行了实证研究。实证结果显示:(1)在企业个体特征方面,员工规模、注册资金、主营业务类型正向显著影响企业的合作意愿。即员工规模越大的企业,参与合作的意愿就越强烈;注册资金越高的企业,参与合作的意愿越强烈;高新技术行业参与合作的意愿大于传统型行业。(2)在企业对校企合作产教融合的认知特征方面,企业对校企合作产教融合降低招聘成本的认知、企业对校企合作产教融合提升员工综合素质的认知正向显著影响企业的合作意愿。企业对合作降低招聘成本的认知越好,企业参与合作的意愿就越高;企业对合作提升员工综合素质的认知越好,参与合作的意愿越高。(3)在外部环境制约方面,企业对相关制度规范的满意程度正向显著影响企业参与校企合作产教融合的意愿。企业对相关制度规范满意度越高,就越愿意参与合作。根据实证结果,提出了以下对策建议:大型企业要积极承担社会责任主动合作;院校和政府的工作重点应放在合作意愿比较强烈的企业,将他们的意愿转变为实际行动;在吸引大型企业加入的同时,院校和政府也要注意引导小型企业参与合作;示范性企业和政府要加强对传统型产业企业的宣传力度;合作院校要切实提升合作实效降低企业招聘成本;充分发挥校企合作在提升企业员工综合素质方面的重要作用;国家要健全法律法规,行业组织要积极发挥桥梁作用。

关键词：企业意愿校企合作影响因素

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酒精使用对认知灵活性的影响及其神经机制

酒精使用对认知灵活性的影响及其神经机制

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作者：姚冠中西南大学

学位级别：硕士

饮酒是一种广泛存在的行为,然而酒精的饮用对健康的影响并不存在所谓的安全水平。酒精的使用不仅会对个体生理心理产生不良的影响,而且会带来沉重的社会负担。研究表明:认知控制能力的损伤是急性酒精效应的一个重要特征,而认知控制能力... 详细信息

饮酒是一种广泛存在的行为,然而酒精的饮用对健康的影响并不存在所谓的安全水平。酒精的使用不仅会对个体生理心理产生不良的影响,而且会带来沉重的社会负担。研究表明:认知控制能力的损伤是急性酒精效应的一个重要特征,而认知控制能力的损伤还是酒精成瘾维持和发展的重要因素。因此探明急性酒精使用如何影响个体认知控制能力以及这种影响背后的机制将对预防和戒断酒精成瘾具有重要的科学与现实意义。然而,先前研究多关注急性酒精使用对认知控制中工作记忆和反应抑制这两种成分的影响,少有研究关注急性酒精使用对认知控制另一种成分--认知灵活性--的影响。认知灵活性是个体根据当前的环境变化情况、自身的内部状态的变化以及目标的变化及时的调整自身的行为与想法的一种能力,具有多种的表现形式。工作记忆更新灵活性便是认知灵活性的表现形式之一,它指的是个体根据环境和任务需要选择是否更新工作记忆中的信息以及更新信息的内容,在我们日常生活中起着重要的作用。个体轻易地更新工作记忆中的信息可能会导致注意力分散,而将信息过于稳定地保持在工作记忆中可能会导致反应迟钝。因此,理解和探索急性酒精使用对工作记忆更新这种认知灵活性的影响及其神经机制,对于提高人们饮酒后的安全意识以及防范和干预从饮酒发展成酒精成瘾有着重要的科学意义和实践价值。本研究将从以下两个问题展开:(1)酒精使用是否会影响个体工作记忆更新灵活性以及不同酒精剂量对认知灵活性影响的差异;(2)结合功能性核磁共振技术探究酒精是如何通过影响大脑的功能水平从而影响个体的工作记忆更新的灵活性。在研究一中,采用被试内实验设计的方法,比较所有被试(N=43)在饮用安慰剂、饮用0.3g乙醇/Kg剂量的酒精和饮用0.5g乙醇/Kg剂量的酒精饮料三种条件下,在执行基于工作记忆更新为基础的认知灵活性任务中的转换代价,以考察急性酒精使用对个体认知灵活性的影响以及不同剂量酒精使用对认知灵活性的影响的差异。结果表明:(1)饮用0.3g酒精/kg酒精饮料后,个体的执行认知灵活性任务的转化代价相比饮用安慰剂的条件下显著增加;(2)饮用0.5g酒精/kg酒精饮料后,个体执行认知灵活性任务的转化代价与饮用安慰剂的情况下没有显著差异;(3)个体在饮用0.5g酒精/kg酒精饮料后执行认知灵活性任务的转化代价与饮用0.3g酒精/kg酒精饮料相比无显著差异。研究一结果说明:急性酒精使用会增加个体在执行以工作记忆为基础的认知灵活性任务的转换代价,然而这种转换代价的增加只在饮用0.3g酒精/kg酒精饮料后表现出来。在研究二中,同样采用被试内实验设计的方法通过测量被试(N=21)在安慰剂和饮用0.3g乙醇/Kg剂量的酒精饮料后执行认知灵活性任务的转换代价,结合行为与功能性磁共振的方法探究急性酒精对个体工作记忆更新的认知灵活性的影响以及与这种影响有关的认知神经机制。我们使用表征相似性分析的方法比较基底神经节,脑岛,后顶叶皮层以及左侧额下回连接处在饮酒与饮用安慰剂饮料的条件下在执行认知灵活性任务中转换试次和重复试次之间的表征相似性的差异。结果发现:(1)在行为上:相对于安慰剂条件,个体在饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件下执行任务中会表现出更大的转换代价,进一步分析发现,个体在重复试次中的反应时在安慰剂条件和饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件下没有显著差异,而在转换试次中,饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件比安慰剂条件下个体的反应时显著增加;(2)表征相似性分析结果显示在安慰剂条件下个体重复试次和转换试次的在基底神经节区域的表征不相似性显著低于饮用0.3g酒精/kg酒精饮料条件;(3)脑岛区域在0.3g酒精/kg酒精饮料条件与安慰剂条件下,转换试次和重复试次的表征不相似性无显著差异;(3)在0.3g酒精/kg酒精饮料条件与安慰剂条件下,左侧额下回连接处转换试次和重复试次的表征不相似性无显著差异;(4)后顶叶皮层区域在0.3g酒精/kg酒精饮料条件与安慰剂条件下,转换试次和重复试次的表征不相似性无显著差异。因此,研究二的结果说明:急性酒精使用增加个体在认知灵活性任务中的转换代价,而基底神经节对重复试次和转换试次的表征相似性的改变可能是转换代价增加的神经基础。综合而言:本研究发现(1)急性酒精的使用会削弱个体以工作记忆更新为基础的认知灵活性,(2)这种削弱可能是通过影响基底神经节区域对重复条件和转换条件下对刺激的表征实现的。总之,本研究结合了行为测量以及认知神经科学的研究方法探明了急性酒精使用对个体认知灵活性的影响及其神经基础。这对构建基于酒精和认知灵活性的一般性理论具有重要的理论意义,也对从认知灵活性角度为酒精成瘾的维持和发展的干预提供了新的视角。

关键词：急性酒精使用认知灵活性工作记忆更新表征相似性分析基底神经节

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基于监督对比学习与交叉蒸馏的X光图像违禁品检测与识别方法研究

基于监督对比学习与交叉蒸馏的X光图像违禁品检测与识别方法研究

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作者：王泽中西安交通大学

学位级别：硕士

X光图像违禁品检测是保障人民生命财产安全的一种重要手段,随着交通领域的快速发展,安检应用的场景越来越多,但是却缺少一种能够有效提高安检工作效率的方法,因此准确且高效地对X光图像中的违禁品进行检测对于保护公共安全和提高通行效... 详细信息

X光图像违禁品检测是保障人民生命财产安全的一种重要手段,随着交通领域的快速发展,安检应用的场景越来越多,但是却缺少一种能够有效提高安检工作效率的方法,因此准确且高效地对X光图像中的违禁品进行检测对于保护公共安全和提高通行效率有着至关重要的意义。随着科技的发展,在X光图像违禁品检测领域开展的研究越来越多,但是这些研究却无法有效解决X光图像违禁品检测中存在的问题,本文通过阅读调研文献,对现有的目标检测方法和持续学习算法进行了研究,结合X光图像的特点,提出了基于监督对比学习与交叉蒸馏的X光图像违禁品检测与识别算法。针对X光图像违禁品类别之间差异较小、重叠遮挡的问题,本文提出了基于监督对比学习与权重框融合的X光图像违禁品检测方法。首先,在网络的头部设计监督对比分支来对候选区域的特征向量进行优化,解决了违禁品之间的相似性问题,同时使用Io U感知函数优化了监督对比损失,进一步提高了分类性能;其次使用Top K算法优化的权重框融合方法来进行多候选框融合,有效解决了重叠遮挡导致的重复检测问题,提高了检测性能。针对X光图像违禁品类别不断增加的问题,本文提出了一种基于交叉蒸馏与多级记忆重放的X光图像违禁品识别方法。首先交叉蒸馏模块为每一个新的任务生成一个分类层,对旧任务使用蒸馏损失函数,提高对于旧任务的记忆能力,对新任务使用交叉熵损失函数学习新任务中的知识,提高了持续学习的效果;然后使用了多级记忆重放策略,包括粗粒度批级重放策略、均衡记忆更新策略、最终重放策略三个部分,其中粗粒度批级重放策略避免了频繁进行记忆检索与更新的问题;其次均衡记忆更新策略在记忆更新时对内存缓存区内的数据进行类别数量平衡,避免数据不均衡问题;最后使用了最终重放策略,在所有任务训练结束之后,对内存区内的数据进行全部重放,提高测试性能。通过实验得到的结果表明,本文提出的算法具有良好的X光图像违禁品检测能力与识别能力,相比较于主流的目标检测算法和持续学习算法,本文中的方法都具有一定的优越性。

关键词：目标检测监督对比学习持续学习记忆重放知识蒸馏

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农民工返乡创业胜任素质研究

农民工返乡创业胜任素质研究

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作者：贾中仓河南科技大学

学位级别：硕士

面对着疫情肆虐,市场紧缩的困境,大批就业者面临着严峻的就业挑战,越来越多的农民工选择返乡创业,这样一方面可以解决个人面临的失业、和被市场淘汰的威胁,另一方面农民工返乡创业也能给农村地区带来新的生产力,带动农村产业发展,为解... 详细信息

面对着疫情肆虐,市场紧缩的困境,大批就业者面临着严峻的就业挑战,越来越多的农民工选择返乡创业,这样一方面可以解决个人面临的失业、和被市场淘汰的威胁,另一方面农民工返乡创业也能给农村地区带来新的生产力,带动农村产业发展,为解决农村地区劳动力闲置的问题,农民工返乡创业对多方面都有积极的促进作用。农民工返乡创业也已经成为一种新的就业选择。但是返乡创业并非一帆风顺,会面临很多阻碍。受到政策环境和创业者个人胜任素质等因素的影响,农民工创业结果大多并不乐观。究其原因,一是由农于民工返乡创业还处于起步阶段,可借鉴的成功经验还比较少。二是农民工创业素质参差不齐,如何提升其创业能力还有待思考。基于以上原因,研究返乡农民工创业胜任素质情况,分析其存在的问题,为进一步提升农民工创业能力提供解决办法。本文通过对国内外农民工返乡创业相关理论的研究,参考冰山模型,结合我国返乡创业农民工的独有特征,初步设计了以创业知识、创业能力、创业意识、创业精神和创业意念为一级指标的农民工返乡创业胜任素质测评指标体系。采用问卷调查法和实地访谈的方式对农民工返乡创业情况进行调研,运用主成分分析等方法对指标进行优化和改进,构建符合实际情况的农民工返乡创业胜任素质测评模型。并选取河南省四位具有代表性的农民工(F1,F2,F3,F4)返乡创业的经历为研究对象,运用模糊综合评价法对河南省农民工返乡创业胜任素质进行测评分析评价。经研究可知:F3农民工的创业胜任素质最高,其次是F1;影响农民工返乡创业胜任素质的主要因素是创业能力和创业精神。并根据分析结果从个人和政府两个层面提出提升农民工返乡创业胜任素质的建议和策略,为我国农民工返乡创业提供参考。

关键词：农民工返乡创业胜任素质测评模型

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内镜黏膜下剥离术对比外科手术治疗早期胃癌疗效的荟萃分析

内镜黏膜下剥离术对比外科手术治疗早期胃癌疗效的荟萃分析

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作者：吴邓中南昌大学

学位级别：硕士

目的:通过分析比较内镜黏膜下剥离术（Endoscopic submucosal dissection,ESD）与外科手术两种不同治疗方式对早期胃癌的疗效,为早期胃癌患者选择内镜黏膜下剥离术提供循证依据。方法:通过中英文数据库进行文献检索,如Pub Med、Embase、... 详细信息

目的:通过分析比较内镜黏膜下剥离术（Endoscopic submucosal dissection,ESD）与外科手术两种不同治疗方式对早期胃癌的疗效,为早期胃癌患者选择内镜黏膜下剥离术提供循证依据。方法:通过中英文数据库进行文献检索,如Pub Med、Embase、Cochrane Library、Web of Science、万方数据库、中国知网。在以上数据库中检索近10年关于内镜黏膜下剥离术与外科手术疗效对比的相关文献。剔除不相关及重复性的文献,对符合纳入标准筛选出的文献进行质量评价及目标数据提取。纳入文献的对比指标包括:手术时间、住院时间、完整性切除率、治愈性切除率、术后出血率、整体并发症发生率、复发率。使用Review Manager 5.4软件进行统计学分析。结果:本研究共纳入15篇文献,其中11篇为英文文献,4篇中文文献。所有文献中患者总人数共计4504,其中ESD组患者共1907人,外科手术组2597人。研究结果得出:（1）完整性切除率:OR=0.16,95%CI为[0.06,0.45],P=0.0005。内镜黏膜下剥离术组的完整性切除率小于外科手术组的完整性切除率。（2）治愈性切除率:OR=0.31,95%CI为[0.17,0.57],P=0.0002。内镜黏膜下剥离术组的治愈性切除率小于外科手术组的治愈性切除率。（3）手术时间:WMD=-81.20,95%CI为[-154.12,-8.27],P=0.03。内镜黏膜下剥离术组的手术时间比外科手术组的手术时间短。（4）住院时间:WMD=-4.95,95%CI为[-6.50,-3.40],P＜0.00001,内镜黏膜下剥离术组的住院时间比外科手术组的住院时间短。（5）术后出血率:OR=1.39,95%CI为[0.54,3.60],P=0.49＞0.05。内镜黏膜下剥离术对比外科手术治疗早期胃癌的术后出血率差异无统计学意义。（6）整体并发症发生率:OR=0.51,95%CI为[0.31,0.83],P=0.007。内镜黏膜下剥离术组的整体并发症发生率小于外科手术组的整体并发症发生率。（7）术后复发率:OR=9.17,95%CI为[5.56,15.12],P＜0.00001,内镜黏膜下剥离术组的术后复发率大于外科手术组的术后复发率。结论:ESD组比外科手术组完整性切除率及治愈性切除率低;ESD组比外科手术组所花费的手术时间以及住院时间更短,具有优势;就术后出血率的发生而言,ESD组与外科手术组的差异无统计学意义。关于术后整体并发症,ESD组比外科手术组占优势;然而外科手术组的复发率低于ESD组的复发率。ESD、外科手术治疗早期胃癌各具优势;内镜黏膜下剥离术治疗早期胃癌具有较好的疗效。

关键词：早期胃癌内镜黏膜下剥离术外科手术 Meta分析

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基于深度学习的肺结节计算机辅助检测算法的研究

基于深度学习的肺结节计算机辅助检测算法的研究

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作者：顾中轩江南大学

学位级别：硕士

肺癌是全世界最致命的癌症,占所有癌症致死人数的20%,严重威胁人类的生命健康安全。大量临床实践表明,早期发现肺癌可以大大提升患者的存活几率,而肺结节的大小、形态作为肺癌早期筛查的重要依据,肺结节筛查在肺癌占据重要一环。由于低... 详细信息

肺癌是全世界最致命的癌症,占所有癌症致死人数的20%,严重威胁人类的生命健康安全。大量临床实践表明,早期发现肺癌可以大大提升患者的存活几率,而肺结节的大小、形态作为肺癌早期筛查的重要依据,肺结节筛查在肺癌占据重要一环。由于低剂量螺旋CT具有采集速度快、成本低、辐射低的优点,因此被普遍应用于对肺结节的诊断,但是传统的人工阅读方式消耗了放射科医生的巨大精力,大大降低了诊断效率。随着计算机辅助检测技术的发展,计算机辅助检测检测系统被应用于辅助放射科医生进行诊断,其由两阶段组成:候选结节检测阶段和肺结节识别分类阶段,其目的都是通过计算机的辅助诊断,为医生提供一个预检测、诊断结果,并将该初步的结果作为医生最终诊断的一个参考。计算机辅助检测系统的广泛应用,大大降低了放射科医生的误诊率和漏诊率,提高了肺结节检测效率和精度。因此,计算机辅助检测系统的发展对肺结节早期筛查具有重大意义。本文采用深度学习的相关方法,深入调研了肺结节计算机辅助检测算法,并对当前方法的不足之处进行了改进优化,提升了模型的综合检测指标。主要研究内容如下:(1)提出了一种3DRetinaNet的候选结节检测算法,利用滑动窗口的方法对输入的CT图像进行候选结节检测,在主干网络添加了增强坐标特征注意力机制模块(Strengthen Coordinate Attention,SCA),增强了特征提取能力。充分利用肺结节的类球体形态学特征,提出了基于Anchor-base的球体交并比损失函数SIouxLoss。该算法在LUNA16数据集上进行十折交叉验证,候选结节检测任务的平均召回率CPM达到了0.94。(2)提出了一种基于交叉注意力融合机制的肺结节假阳性减少算法,使用了多尺度特征细化和融合模块,利用交叉注意融合机制融合不同层次的特征图,提高了分类精度。使用了长尾学习二阶段解耦的方法对分类器和训练过程中的损失函数做出了改进,改善了模型对不均衡样本的分类能力。还得到了一组有效的线性加权权重,能够有效融合不同尺寸下的置信度序列,进一步提高了模型的分类性能。该算法在LUNA16数据集上进行十折交叉验证,假阳性减少任务的平均召回率CPM达到了0.848。(3)提出了一种基于多维度融合分类的肺结节定性算法,引入了高层软激活特征增强模块(High-Level Soft Activation Mapping,HESAM)增强了模型的分类能力。并且引入了更适用于肺结节定性分类的训练的平衡协方差损失。使用了2D卷积神经网络对单张切片分类,和3D肺结节分类结果进行决策融合,融合了二维和三维的跨维度信息。并可以和肺结节检测算法结合起来,联合形状类别和直径大小进行良恶性判断。该算法在私有临床数据Private Lung上进行验证,结节分类的准确率达到了0.898。

关键词：肺结节检测假阳性减少肺结节分类计算机辅助检测技术锚框检测

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粉末燃料水冲压发动机旋流燃烧组织技术研究

粉末燃料水冲压发动机旋流燃烧组织技术研究

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作者：李尚中国防科技大学

学位级别：硕士

跨水空介质导弹和变推力水下超高速鱼雷是当前的战略前沿方向,而粉末燃料水冲压发动机是制约两者发展的关键动力技术。论文以粉末燃料水冲压发动机点火启动与稳定燃烧为研究背景,以设计的双级进水旋流燃烧室为研究对象,采用理论分析、... 详细信息

跨水空介质导弹和变推力水下超高速鱼雷是当前的战略前沿方向,而粉末燃料水冲压发动机是制约两者发展的关键动力技术。论文以粉末燃料水冲压发动机点火启动与稳定燃烧为研究背景,以设计的双级进水旋流燃烧室为研究对象,采用理论分析、点火试验和数值模拟相结合的方法,深入开展了水冲压发动机旋流燃烧组织技术研究。基于水下超高速巡航特点和跨水空介质动力需求,提出了变推力水下超高速鱼雷总体方案和粉末燃料水冲压发动机构型,详细设计了发动机点火系统、粉末流化结构和双级旋流进水燃烧室,通过理论计算,分析了不同水燃比、燃烧室压强对发动机理论比冲性能的影响,为开展点火试验提供理论依据。基于提出的粉末燃料水冲压发动机结构,对冲压供水系统、控制系统、粉末供应系统进行集成,构建了粉末燃料水冲压发动机地面试验系统。开展了粉末流量标定、进水流量标定和试验系统时序调试实验,得到了水流量与喷注压降关系式、喷注延迟时间等关键参数,为发动机地面点火试验和性能分析奠定基础。分别开展了粉末燃料水冲压发动机燃气发生器短程与长程点火试验研究。短程点火试验结果表明,发动机点火、供粉、供水时序设计对点火成功并稳定运行至关重要,时序设计应使燃气发生器预先工作,为旋流燃烧室提供一定压强及热环境,进而确保粉末燃料与水成功建立燃烧反应。通过调整发动机工作时序,进行燃气发生器15s长程点火试验,试验结果表明,燃气发生器相对冲压水流喷注预先工作2.1s,可实现发动机点火启动及稳定运行;当发动机燃烧室内成功建立起镁水燃烧反应后,燃烧室内先经过压强爬升阶段,随后进入稳定燃烧阶段;在发动机稳定燃烧阶段,由于进水流量与燃烧室压强存在相互作用,燃烧室压强在小幅度范围内出现周期性波动。针对发动机长程点火试验工况,采用颗粒表面反应模型和EDC湍流燃烧模型,对双级进水旋流燃烧室进行了数值模拟研究。通过试验结果与数值模拟结果对比,验证了数值模拟方法的有效性。研究了一级旋流进水角和一、二级旋流进水配比,对燃烧室内流场和燃烧性能的影响规律,结果表明,随一级旋流角度增大,中心回流区长度基本不变,但中心回流区内部涡旋结构尺度和旋流强度逐渐减小;在45°至60°间存在最佳一级旋流进水角,使燃烧室性能最优;随二级旋流进水量增加,中心回流区结构尺度增大;在水燃比一定且一级旋流进水量足够情况下,适当增加二级旋流进水量占比,可提高中心回流区内的掺混燃烧效果,进而提高旋流燃烧室性能。

关键词：粉末燃料水冲压发动机双级进水旋流燃烧室构型设计试验系统点火试验数值模拟

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电机励磁绕组寄生电容对SiC励磁调压器开关性能影响研究

电机励磁绕组寄生电容对SiC励磁调压器开关性能影响研究

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作者：陈泽中南京航空航天大学

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SiC器件与传统Si器件相比拥有更高的阻断电压、开关频率、热导率以及更低的导通电阻。发电机励磁调压应用中,SiC器件能够提高励磁调压器的效率及功率密度。然而较高的母线电压及开关频率使得SiC器件易受电路寄生参数影响。为分析绕组寄... 详细信息

SiC器件与传统Si器件相比拥有更高的阻断电压、开关频率、热导率以及更低的导通电阻。发电机励磁调压应用中,SiC器件能够提高励磁调压器的效率及功率密度。然而较高的母线电压及开关频率使得SiC器件易受电路寄生参数影响。为分析绕组寄生电容对SiC器件开关性能的影响,需要提取电机励磁绕组寄生电容。然而电机励磁绕组具有多层多匝体积大的特点,导致无法采用现有的方法提取绕组寄生电容。针对以上问题,本文提出一种基于有限元分析的电容矩阵扩充法提取励磁绕组寄生电容,并设计基于SiC器件的励磁调压器,分析励磁绕组寄生电容对励磁调压器中SiC器件开关特性的影响。本文首先研究了励磁绕组模型的简化方法,分析模型的曲面对仿真资源需求的影响,研究利用多边形截面和分段螺旋模型消除模型的曲面的方法。通过仿真分析了简化多边形截面的边数与分段螺旋模型的段数的选取依据,仿真结果表明简化后的模型能够在降低仿真硬件需求的同时保证较好的仿真精度。对部分绕组建模仿真求解电容矩阵,矩阵中元素的数值分布存在规律,分析电容值与绕组排列间的关系从矩阵中提取电容典型值。提出了一种电容矩阵扩充法,基于电容典型值和绕组线圈排列的对称性扩充生成全部绕组的电容矩阵。对电容矩阵进行等效矩阵变换以简化矩阵阶数,从简化矩阵中提取励磁绕组集总寄生电容。经过仿真与实验,验证了该方法的有效性。本文根据一款10 kW/3000 r/min的混合励磁发电机的调压需求,设计了一款基于SiC MOSFET的励磁调压器。测试输出不同大小励磁电流时的发电机输出电压,验证励磁调压器拥有较好的调磁性能。搭建SiC MOSFET的仿真模型,对励磁调压器建模仿真,研究了励磁绕组寄生电容对SiC MOSFET开关特性的影响,发现寄生电容导致SiC MOSFET关断重叠时间的增加。通过实验,对比了励磁调压器分别在励磁绕组负载和纯阻性负载时各种工况下的开关波形,分析两组实验中波形的开通重叠时间与关断重叠时间随调压器输入电压和输出电流的变化趋势,验证了仿真结果。

关键词：寄生电容有限元分析励磁调压器励磁绕组 SiC MOSFET

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