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在食品、医药品领域广泛应用的甲壳质与壳聚糖

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食品工业科技 1989年第4期10卷 38-43页

作者：朱小倩孙伟贞

甲壳质与纤维素普遍存在于自然界,纤维素经过羧甲基化后,已得到广泛使用,而甲壳质却还很少用到。从结构上看,甲壳质与纤维素很相似,结晶性要好些,但溶解性及化学反应性却较差,是它不易使用的原因之一。用强硷将甲壳质部分水解,溶于稀酸... 详细信息

甲壳质与纤维素普遍存在于自然界,纤维素经过羧甲基化后,已得到广泛使用,而甲壳质却还很少用到。从结构上看,甲壳质与纤维素很相似,结晶性要好些,但溶解性及化学反应性却较差,是它不易使用的原因之一。用强硷将甲壳质部分水解,溶于稀酸,所生成的壳聚糖比难溶于普通有机溶剂的甲壳质使用方便。壳聚糖与甲壳质在厚生省化学报告及《日本天然物表》中均有收载,但都无有关使用的特别记载。

关键词：水产制品甲壳质壳聚糖食品医药

聚丙烯/胶原防粘连疝修补片的设计与性能研究

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聚丙烯/胶原防粘连疝修补片的设计与性能研究

作者：朱小倩东华大学

学位级别：硕士

疝气补片属于医用纺织品,它是纺织与生物医学的结合,具有很高的研究价值,且具有很高的科技含量和广阔的应用价值。疝气对人体的危害很大,患疝轻则会影响生活,患疝重则会引起死亡。每年超过500万人通过诊断查出是患有疝气的病者,因此每... 详细信息

疝气补片属于医用纺织品,它是纺织与生物医学的结合,具有很高的研究价值,且具有很高的科技含量和广阔的应用价值。疝气对人体的危害很大,患疝轻则会影响生活,患疝重则会引起死亡。每年超过500万人通过诊断查出是患有疝气的病者,因此每年临床对疝气补片的需求量也在增加,如今对于疝修补片最大的问题在它的防粘连效果上,它直接关系到术后的修复情况。因此研究防粘连疝气补片是非常重要的。聚丙烯是一种常用的疝修补材料,且物理和化学性能稳定,生物相容性以及生物稳定性良好。因此本文选择聚丙烯作为疝修补片的基材,本文设计并制备了3种结构的聚丙烯补片,并对其热定型处理,讨论了热定型工艺对聚丙烯补片的基本结构参数、力学性能和刚柔性的影响。胶原蛋白是一种较新的疝修补材料,易降解且生物相容性好。为了减少疝修补片植入体内后产生的异物感、粘连和慢性疼痛等并发症,选择胶原蛋白为防粘连层,采用静电纺丝工艺,将胶原纺在聚丙烯基材上,制备了一面为聚丙烯网孔结构,另一面为胶原蛋白纳米结构的防粘连复合补片。同时研究了静电纺工艺参数对纺出的纳米纤维外观形貌的影响。对复合补片进行细胞实验,以此来评价胶原蛋白/PEO膜的细胞毒性和防粘连情况。本文主要研究内容及结果如下:(1)疝气补片的结构设计、制备与后整理设计了3种不同结构的补片,分别为经缎组织、经平与经缎复合组织以及变化经平组织。将直径为0.15 mm的聚丙烯单丝,采用分段整经的方法将纱线绕到盘头上。随后在经编机上编织补片。为了提高补片结构的稳定性,改善补片的物理机械性能,对补片进行热定型处理,探讨热定型中温度、时间和外加张力的最优工艺参数。(2)聚丙烯补片热定型工艺参数的研究对于补片的基本结构而言,经缎组织补片的热定型优选工艺参数为温度140℃,时间10 min,扩幅率纵向伸长8.60%,横向伸长6.41%;经平与经缎复合组织和变化经平组织补片的热定型优选工艺参数均为温度140℃,时间12 min,扩幅率纵向伸长8.60%,横向伸长6.41%。对补片的弯曲刚度而言,经缎组织补片的热定型优选工艺参数为温度120℃,时间8 min,扩幅率纵横向伸长均为0;经平与经缎复合组织补片和变化经平结组织补片的热定型优选工艺参数均为温度120℃,时间8 min,扩幅率纵向伸长3.23%,横向伸长2.56%。通过对力学性能的综合分析得出,经缎组织、经平和经缎复合组织、变化经平组织补片热定型优选工艺参数均为温度130℃,时间10 min,扩幅率纵横向伸长均为0。所编织的3种组织补片在本文9种定型条件下均能达到人体腹壁对疝修补片力学性能的要求。(3)静电纺防粘连膜的制备与性能研究制备胶原防粘连膜,探究聚合物浓度、溶质比例、电压以及接收距离对纳米纤维形貌的影响。溶液浓度为6%,PEO含量为30%,电压为12 KV,接收距离为20 cm时,制备的纤维形貌最好。红外光谱结果表明,静电纺纤维中同时含有胶原与PEO两种材料,胶原与PEO分子链之间存在较强的氢键作用。热重分析结果显示,胶原/PEO复合静电纺纤维膜中胶原的质量分数为73%,与最初纺丝液中胶原质量分数理论值70%接近(4)静电纺胶原/PEO微纳米纤维补片的防粘连研究采用最优的静电纺工艺制备聚丙烯与胶原/PEO复合补片,采用体外细胞培养法评价胶原/PEO膜的细胞毒性和防粘连情况。对复合补片进行细胞培养1、2、4和7天,用CCK-8试剂盒检验,结果表明3种复合补片均无细胞毒性。细胞粘连铺展情况通过在复合补片上细胞培养60、120和240 min,对粘附在膜上的细胞拍SEM照片,结果显示复合培养60 min后,3种复合补片都表现出极少的粘连,当培养时间到120和240 min时细胞数目相对增加,但粘附数量都不多,尤其经缎组织结构与胶原/PEO复合补片。因此可以得出胶原蛋白膜的防粘连效果好。

关键词：疝修补片热定型力学性能静电纺细胞培养法

科氏流量计两相流测量含气率影响规律及修正方法的研究

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科氏流量计两相流测量含气率影响规律及修正方法的研究

作者：朱小倩中国石油大学

学位级别：硕士

在石油等工业中,液相流体中往往包含少部分气体,由于气液两相流存在相界面和相对速度,使得气液两相流参数检测难度较大。传统的科氏流量计虽然能够精确测量单相流的质量流量,但在气液两相流计量方面受到限制。针对以上问题,本文对含气... 详细信息

在石油等工业中,液相流体中往往包含少部分气体,由于气液两相流存在相界面和相对速度,使得气液两相流参数检测难度较大。传统的科氏流量计虽然能够精确测量单相流的质量流量,但在气液两相流计量方面受到限制。针对以上问题,本文对含气率影响科氏流量计气液两相流测量的影响规律进行了实验研究。实验中保持液相质量流量一定,通过加入不同体积分数的气体来分析含气率对科氏流量计测量精度的影响。将实验采集到的数据与Weisman垂直上升管气液两相流流型图进行对比,归纳出了不同含气率下可能的流型和科氏流量计测量精度之间的关系:当含气量较低时气泡较小,类似单相流,测量结果较为平稳,随着含气量的增大,小气泡合并变大,逐渐靠近泡状流向间歇流的过渡阶段,科氏流量计的测量误差也随之变大。为提高科氏流量计气液两相流测量精度,本文在研究气液两相流流动状态的基础上,建立了两种修正方法。一种是基于气泡模型的修正方法,该方法避开了对滑脱速度、空隙率和流量等复杂关系的研究;另一种是基于漂流模型的修正方法,它考虑了滑脱速度对气液两相流测量精度的影响。通过对比发现,两种修正方法取得了一致的修正效果,当含气率小于8%时,修正后的质量流量相对误差小于2%。在软件设计方面,对数据采集模块、修正模块、显示模块、串口通信模块进行了编程设计,开发了一套基于Visual Basic串口通信的数据采集平台,将漂移通量模型植入采集程序中,以与标准表测量数据进行实时对比。通过实验室调试,该采集平台能够稳定运行和准确采集数据,可在线修改修正系数,实时显示并存储标准表测量数据和修正后的单相质量流量。

关键词：科氏流量计气液两相流空隙率流量误差修正模型

基于扩展自回归模型的茶园土壤含水量预测方法研究

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基于扩展自回归模型的茶园土壤含水量预测方法研究

作者：朱小倩安徽农业大学

学位级别：硕士

以物联网技术为载体的智能农业依靠国家农业发展政策,成为未来我国科技进步的主力。精准灌溉技术是在农业生产措施与高新技术有机结合的基础上发展来的技术,是现代农业发展的新趋势。精准灌溉技术的主要目的就是通过科学技术避免农田因... 详细信息

以物联网技术为载体的智能农业依靠国家农业发展政策,成为未来我国科技进步的主力。精准灌溉技术是在农业生产措施与高新技术有机结合的基础上发展来的技术,是现代农业发展的新趋势。精准灌溉技术的主要目的就是通过科学技术避免农田因盲目灌溉导致的水资源浪费和农业减产,合理利用水资源,从而达到提高经济效益的目的。茶园微滴灌系统的应用实现了对茶树的精准灌溉和茶园种植的精细化管理,对提高茶园种植的现代化水平、节约水资源、提升茶叶品质具有重要意义。土壤水分含量是茶园是否进行灌溉的重要依据。因此,对土壤墒情的精准把握是实现精准灌溉的前提,土壤中不同深度的含水量是土壤墒情的重要指标。茶树种植密集,多处于山区、坡地,还有影响无线传感器节点的通信距离的树木等通信障碍物,合理布置传感器可靠有效的采集土壤水分温度及养分信息十分重要。为此,本文主要研究内容和研究成果如下:(1)介绍了茶园信息远程监测系统,茶园信息远程监测由两部分组成:信息采集方法和远程传输。基于ZigBee的无线传感网络节点模块、汇聚点模块和路由模块,构建能够覆盖茶园目标信息的多跳、自组织无线传感器网络。信息采集主要通过高精度环境感知设备、无线传感器网络(WSN)网络节点,室外PH自动气象站,以及实时终端控制设备,完成茶园信息的实时获取和远程传输。远程传输采用Welleplus WR200系列控制器。与中央处理器配套的GPRS模块,为RS485通讯,使用Modbus作为通讯协议。(2)监测数据中会出现误差数据,无法直接使用这些数据进行分析和建模,将错误和误差带入到数据分析中将影响结果。采用拉伊达准则进行粗大误差剔除,然后通过小波降噪进行去噪处理。由于茶园环境参数空间分布不均匀,单一传感器数据时间或空间可能存在局部性缺失和不足,采用基于分批估计的数据融合技术对同类传感器数据分别进行时间和空间上的融合,形成对茶园环境参数的统一性的描述。(3)对多深度土壤的水分含量进行预测,对于制定合理科学的灌溉计划安排意义重大。介绍了一种基于ARX模型的可对多深度土壤水分含量进行预测的模型,模型可根据少量层次的土壤含水量的测量结果对其他层次的土壤含水量进行预测。采用相关性分析确定模型输入输出,利用一段时间的土壤含水量数据对模型进行训练,确定模型结构和模型参数。在预测阶段,训练好的模型则可以根据已有数据对其他深度的土壤水分含量进行预测。用相对误差RE、均方根误差RMSE和模型拟合度Fit来评价模型的有效性。(4)构建茶园信息平台,通过土壤水分预测模型预测值与茶树水分指标对比进行预警。构建茶园信息数据库,信息平台通过与信息数据库连接,获取茶园信息。茶园信息平台实现实时数据显示、设备状态显示、种植预警、用户管理、远程控制等功能。信息平台界面简洁,易操作,易扩展。实现了茶园微滴灌系统自动化便捷化控制。

关键词：茶园监测预处理建模控制

125例病毒性脑炎患者发病初期脑电图影响因素及其与预后关系

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125例病毒性脑炎患者发病初期脑电图影响因素及其与预后关系

作者：朱小倩大连医科大学

学位级别：硕士

目的:分析125例病毒性脑炎的临床与脑电图特点,探讨发病初期脑电图的影响因素及其与预后的关系。方法:1.采用回顾性分析的方法,收集2012年1月1日至2016年11月15日期间大连医科大学附属第一医院神经内科及脑电图室收治的符合入组标准的... 详细信息

目的:分析125例病毒性脑炎的临床与脑电图特点,探讨发病初期脑电图的影响因素及其与预后的关系。方法:1.采用回顾性分析的方法,收集2012年1月1日至2016年11月15日期间大连医科大学附属第一医院神经内科及脑电图室收治的符合入组标准的病毒性脑炎患者125例。记录患者的临床与脑电图资料:性别、年龄、发病季节、脑电图、头影像学检查、脑脊液(压力、白细胞数、蛋白定量)、首发症状、临床症状、近期预后情况等项目。将所有患者资料进行归纳统计,建立数据库。2.对125例病毒性脑炎患者一般资料进行描述性分析,对脑电图的异常情况与预后的相关性进行分析,对发病初期脑电图的影响因素进行单因素和多因素分析,对发病初期脑电图影响因素与预后的相关性进行分析。3.计量资料用均值±标准差(x ±s)表示,正态资料采用独立样本t检验,非正态资料采用Mann-WhitneyU秩和检验。计数资料的组间比较应用χ2检验。多因素分析应用二元logistics回归分析。P<0.05有统计学意义。结果:1、125例病毒性脑炎患者,其中男性78人(62.4%),女性47人(37.6%);年龄四分位间距是43(26,60),最小为14岁,最大为86岁,其中青年66例(52.8%),中年27例(21.6%),年轻的老年24例(19.2%),老年8例(6.4%),长寿老年0例(0%);发病在春季、夏季、秋季、冬季分布分别为:36例(28.8%)、36例(28.8%)、26例(20.8%)、27例(21.6%)。发病初期头影像学结果显示:阳性25例(20.0%),阴性100例(80.0%)。100例病毒性脑炎患者发病初期脑电图结果显示:正常13例(13.0%),界限5例(5.0%),轻度异常17例(17.0%),中度异常49例(49.0%),重度异常16例(16.0%)。109例病毒性脑炎患者发病初期脑脊液结果显示:脑脊液压力正常89例(81.7%),升高20例(18.3%),降低0例(0%);脑脊液中白细胞数正常49例(45.0%),轻度升高22例(20.2%),中度升高19例(17.4%),重度升高19例(17.4%);脑脊液蛋白定量正常69例(63.3%),升高35例(32.1%),降低5例(4.6%)。125例病毒性脑炎患者首发症状的分布情况显示:发热42例(33.6%),头痛 31 例(24.8%),癫痫 19 例(15.2%),精神障碍 17 例(13.6%),意识障碍8例(6.4%),头晕恶心呕吐5例(4.0%),偏瘫1例(0.8%),疱疹2例(1.6%)。临床症状分布情况显示:头晕头痛发热恶心、精神症状、癫痫、意识障碍、偏瘫的例数及发生率分别为:104例(83.2%),68例(54.4%),48例(38.1%),41例(32.5%),1例(0.8%)。近期预后情况显示:完全恢复35例(28.2%),轻中度后遗症72例(58.1%),重度后遗症13例(10.5%),死亡4例(3.2%);预后良好107例(86.3%),预后不良17例(13.7%)。2.发病初期脑电图影响因素的单因素分析结果显示:脑脊液白细胞数重度升高,首发症状头痛和痫性发作,临床症状中的精神症状、癫痫和意识障碍与发病初期脑电图异常状况有关,差异具有统计学意义(P<0.05)。多因素分析结果显示:临床症状中的癫痫与发病初期脑电图异常状况有关,差异具有统计学意义(P<0.05)。3.发病初期脑电图与近期预后的分析结果显示:发病初期脑电图重度异常与近期预后不良有关,差异具有统计学意义(P<0.05)。4.发病初期脑电图的影响因素与近期预后的分析结果显示:癫痫与近期预后不良有关,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:1.癫痫是病毒性脑炎发病初期脑电图异常的影响因素。2.发病初期脑电图的异常程度与近期预后相关。3.以癫痫为主要临床症状的病毒性脑炎患者近期预后不良。

关键词：病毒性脑炎症状脑脊液脑电图预后

磁性纳米粒子在CGG三核苷酸重复序列检测中的应用研究

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磁性纳米粒子在CGG三核苷酸重复序列检测中的应用研究

作者：朱小倩湖北大学

学位级别：硕士

三核苷酸重复序列在致病基因内的扩展与许多神经退行性疾病相关,因此三核苷酸重复序列的检测在基因诊断中有着重要的意义。例如,在FMR1基因中5’-非翻译区的CGG三核苷酸重复序列的动态扩展引起的脆性X染色体综合征,是导致遗传性精神损... 详细信息

三核苷酸重复序列在致病基因内的扩展与许多神经退行性疾病相关,因此三核苷酸重复序列的检测在基因诊断中有着重要的意义。例如,在FMR1基因中5’-非翻译区的CGG三核苷酸重复序列的动态扩展引起的脆性X染色体综合征,是导致遗传性精神损伤最常见的一种原因。纳米材料在DNA检测中有着广泛的应用,其中磁性纳米粒子具有独特的物理化学性质,比如大的比表面积、良好的生物相容性、低毒性以及在磁场作用下很容易进行磁性分离与富集等等,目前在生物医学、生化传感、磁性分离、成像、靶向药物传递等领域有着广泛的应用。本论文一方面利用磁性纳米粒子作为纳米载体,结合核酸识别分子萘啶衍生物设计制备双功能纳米探针,探讨了此探针在电化学传感器检测CGG三核苷酸重复序列中的应用;另一方面利用磁性纳米粒子在生物分析分离中的优越性,捕获分离目标DNA,有效提高检测灵敏度,利用荧光分析法对CGG三核苷酸重复序列进行检测。本论文的研究内容主要包括以下两个方面:(1)成功制备了一种新型的双功能纳米探针,并利用该探针构建了一种简单、快速的电化学生物传感器用于CGG三核苷酸重复序列的选择性检测。我们制备的新型双功能纳米探针是以羧基化FeO磁性纳米粒子作为纳米载体,通过酰胺键将氨基末端的萘啶衍生物(NC-linker)和二茂铁衍生物(AFFA)同时固定到磁性纳米粒子表面。由于萘啶衍生物能够选择性识别CGG三核苷酸重复序列,二茂铁衍生物有电化学活性,因此制备的纳米探针同时具备核酸识别功能和提供电化学信号两种功能。基于这种双功能纳米探针构建了电化学生物传感器,通过方波伏安法检测二茂铁衍生物的信号来检测CGG三核苷酸重复序列。研究结果表明,该传感体系可以选择性识别CGG三核苷酸重复序列,具有简单、快速、操作简便、灵敏及环境友好等优点。而且,该方法为与三核苷酸重复酸序列相关的神经性疾病的早期诊断和治疗提供了一种可行性方案。(2)成功设计了一种简单、灵敏的基于核酸修饰磁性纳米粒子的荧光分析法用于CGG三核苷酸重复序列的检测。首先通过酰胺键将链霉亲合素修饰到羧基化FeO磁性纳米粒子的表面,然后通过链霉亲合素-生物素结合将生物素修饰的捕获DNA固定到链霉亲合素修饰磁性纳米粒子的表面,得到磁分离捕获探针。在目标DNA存在的条件下,其两端可以分别与羧基荧光素标记的核酸探针即荧光信号探针和磁分离捕获探针进行杂交形成夹心三明治的结构,通过外加磁场的变化进行分离纯化。最后在高温条件下进行去杂化,磁性纳米粒子表面的荧光信号探针被释放到溶液中,磁分离留取上清液进行荧光检测。随着加入目标DNA浓度的增加,该体系检测到的荧光强度逐渐增强,并在100 pM到150 nM范围内呈现良好的线性关系,检测限为86.5 pM。同时该体系检测了具有不同拷贝数的CGG三核苷酸重复序列(d(CGG)),结果表明,随着CGG三核苷酸重复序列中拷贝数即n值的增加,检测到的荧光强度逐渐增强。该方法简单、灵敏,具有良好的选择性,为基因疾病诊断和早期治疗提供了一种可行性方法。

关键词：磁性纳米粒子三核苷酸重复序列双功能纳米探针萘啶衍生物电化学传感器荧光素

基于FPGA的高清数字台标系统的研究与设计

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基于FPGA的高清数字台标系统的研究与设计

作者：朱小倩中南大学

学位级别：硕士

台标,代表了一个电视台的形象,在电视播出中起着重要作用。台标发生器是电视播出系统中不可缺少的部分,连接在键控混合器上或播出切换台上或直接串接在最后节目输出上。进入21世纪以来,高清数字电视正在逐步替代标清数字电视,这对台标... 详细信息

台标,代表了一个电视台的形象,在电视播出中起着重要作用。台标发生器是电视播出系统中不可缺少的部分,连接在键控混合器上或播出切换台上或直接串接在最后节目输出上。进入21世纪以来,高清数字电视正在逐步替代标清数字电视,这对台标发生器的设计提出了更高的要求。为了满足电视技术及电子技术的发展需求,论文对基于FPGA的高清数字台标系统进行研究。论文采用现代电子系统设计的EDA技术,研究了基于xilinx公司的spartan-6系列FPGA芯片的数字台标系统的设计方法,设计出了以FPGA作为系统主控芯片的高清数字台标发生器。系统主要包括台标低速非易失存储模块、台标数据缓存模块、台标高速存储模块、数字合成模块、外同步模块以及HD-SDI发送模块。传统台标发生器使用FLASH存储器实现台标数据的存储,但高清数字视频码率高达1.485Gbps,单片FLASH难以实现如此高的码率。为了解决高清数字台标发生器台标数据高速非易失存储的问题,论文中的系统采用了二次存储的解决方案。首先采用低速FLASH来实现台标图像数据的存储,以避免系统掉电后台标数据丢失的问题;其次采用DDR2进行高速存储来匹配高清数字视频高达1.485Gb/s的码率。另外,为了提高系统的稳定性,外同步信号的提取、台标填充信号及键信号的串化及编码都通过专用芯片来实现。硬件逻辑功能设计在xilinx公司的ISE13.1平台上用verilog语言编程实现,完成了DDR2控制器、数据缓存、数字合成、系统外同步等主要功能。最后完成了在测试平台上对系统中FPGA各模块设计进行综合仿真及台标填充信号的输出测试,经测试证明该系统具有稳定的台标填充信号和键信号输出。高清数字台标系统基于FPGA进行开发,处理速度快且便于系统升级,降低了研发成本,缩短了开发周期,体现了FPGA设计实时性和灵活性,具有较强的竞争力及实用价值。图56幅,表6个,参考文献67篇。

关键词：高清数字电视台标系统 FPGA 数字合成

搅拌摩擦焊CNTs/Mg复合接头的组织及性能研究

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搅拌摩擦焊CNTs/Mg复合接头的组织及性能研究

作者：朱小倩陕西科技大学

学位级别：硕士

镁合金作为典型的轻质合金,具有高比强度、高比刚度等优点,在航空航天、国防和3C等领域具有广阔的应用前景。镁合金的可靠连接可以有效拓宽轻量化材料的应用范围,目前“以焊代铆”成为工业连接技术的发展趋势,因此对镁合金焊接接头力学... 详细信息

镁合金作为典型的轻质合金,具有高比强度、高比刚度等优点,在航空航天、国防和3C等领域具有广阔的应用前景。镁合金的可靠连接可以有效拓宽轻量化材料的应用范围,目前“以焊代铆”成为工业连接技术的发展趋势,因此对镁合金焊接接头力学性能提出了更高的要求。然而镁合金由于熔点低且化学性质活泼,在焊接过程易产生缺陷,导致接头力学性能不足,限制了其进一步应用。研究表明,复合化接头是一种有效改善接头性能的重要手段。本文以AZ31镁合金板为待焊材料,通过电泳沉积方式在镁板表面制备碳纳米管(CNTs)涂层,并采用搅拌摩擦焊(FSW)完成对焊,获得一道次搅拌摩擦焊复合接头(FSW-1/CNTs-Mg)。为进一步调控焊缝质量和组织,在FSW-1/CNTs-Mg基础上进行二道次焊接获得二道次搅拌摩擦焊复合接头(FSW-2/CNTs-Mg)。在一/二道次搅拌摩擦焊对焊过程中,研究了 CNTs的引入对接头显微组织、晶粒取向、应变分布及力学性能的影响,重点分析了不同接头不同区域的织构演变规律及取向分布情况。基于组织及性能的研究结果,明确了工艺-复合化接头-组织-性能之间的相关性,揭示了复合化接头强韧化机制。主要研究内容及结论如下:(1)采用CNTs作为增强体,在AZ31表面通过电泳沉积方式获得CNTs均匀涂层的板(CNTs-Mg)。首先对原始CNTs进行酸化提纯处理,与原始CNTs相比,预处理后碳管杂质去除,无定形碳减少,石墨化程度提高。通过预分散处理去除了 CNTs表面携带的化学杂质,并且改善了原始CNTs的分散性。其次,以镁板和Pt作为对电极,在CNTs悬浮液中进行沉积处理,通过调整电泳参数以改善镁板表面沉积CNTs涂层的均匀性。最佳参数确定为:CNTs悬浮液浓度0.2 mg/mL,Al(NO3)3·9H2O含量0.12 g,沉积电压25 V,沉积时间45 s。(2)采用搅拌摩擦焊技术分别对AZ31镁板及CNTs-Mg板进行一道次焊接并获得 FSW-1/Mg 和 FSW-1/CNTs-Mg 两种接头。FSW-1/CNTs-Mg接头中CNTs分布均匀,且与基体之间润湿性良好。相比于FSW-1/Mg接头,FSW-1/CNTs-Mg接头搅拌区(SZ)晶粒细化明显。焊接接头成形过程中前进侧(AS)合金的流动方向单一,而后退侧(RS)合金输送相对复杂,从而在接头处形成了组织各异的区域,且各区域晶粒取向、位错密度等存在较大差异。此外,FSW-1/CNTs-Mg接头AS侧的SZ/TMAZ区平均取向差角相比FSW-1/Mg增加,表明引入CNTs在一定程度上提高了复合接头的位错密度。FSW-1/Mg和FSW-1/CNTs-Mg接头的抗拉强度分别为母材的84.5%和90.6%,证明CNTs的加入有效强化了FSW-1/CNTs-Mg复合接头的力学性能。断裂分析表明,裂纹在SZ/TMAZ界面处优先萌生,且沿SZ/TMAZ界面并与TD呈45°方向断裂。(3)对FSW-1/Mg和FSW-1/CNTs-Mg接头进行低热输入的二道次焊接,获得FSW-2/Mg和FSW-2/CNTs-Mg接头。结果表明二道次搅拌摩擦焊对焊进一步改善了搅拌区内CNTs的分布,且在热机械循环作用下CNTs形态由长纤维(～300 nm)变为短纤维(～120 nm),有助于细化晶粒及均匀应变。相比于FSW-2/Mg接头,FSW-2/CNTs-Mg接头SZ区晶粒细化明显。相比一道次焊接,二道次焊接过程中,焊缝区金属的流动更为复杂,AS侧的近SZ/TMAZ区取向差异不明显,织构分布更加随机,各向异性降低。FSW-2/CNTs-Mg接头AS侧的SZ/TMAZ区平均取向差角相比FSW-2/Mg增加。拉伸测试结果表明,FSW-2/Mg和FSW-2/CNTs-Mg接头抗拉强度分别为母材的89.7%及98.5%。断裂分析表明,二次焊接断裂依然位于AS侧SZ/TMAZ界面处,且与TD方向呈45°,CNTs的加入使接头应力集中现象弱化,同时以细晶强化及载荷传递的方式使FSW-2/CNTs-Mg接头性能显著提高。

关键词： AZ31镁合金 CNTs/Mg复合接头显微组织织构演变力学性能

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基于图像处理的气泡特征提取研究

基于图像处理的气泡特征提取研究

作者：朱小倩华中师范大学

学位级别：硕士

随着经济的发展与科技的进步,图像分析法作为一种非接触的测量方式,具有自动化、无接触和高精度等优点,逐渐被应用于各行各业。气泡的尺寸分布和运动特征往往可以反映水体的特性,例如气液两相流场的相界面积、湿检法中密闭容器的气密性... 详细信息

随着经济的发展与科技的进步,图像分析法作为一种非接触的测量方式,具有自动化、无接触和高精度等优点,逐渐被应用于各行各业。气泡的尺寸分布和运动特征往往可以反映水体的特性,例如气液两相流场的相界面积、湿检法中密闭容器的气密性以及舰船尾流的物理特性等。气泡特征提取可应用于水利、工业、船舰等多个领域,因此开展基于图像分析的气泡特征提取具有重要的理论研究价值和实际应用意义。论文针对粘连重叠气泡分割困难的问题利用Faster R-CNN目标检测算法提取图像中的气泡,设计了一种椭圆回归卷积神经网络用于预测气泡的中心坐标、粒径等几何特征。具体工作如下:(1)介绍了气泡检测与特征提取的研究背景,概述了国内外的研究进展,讨论了气泡检测和气泡特征提取技术的研究现状。(2)针对重叠粘连气泡分割、检测困难的问题,提出基于Faster R-CNN目标检测算法检测气泡个数和提取单个气泡。将AlexNet、ResNet101、VGG16三种经典卷积神经网络作为模型的特征提取网络分别进行仿真实验,结果表明基于VGG16网络的Faster R-CNN模型检测气泡的效果最好,且基于Faster R-CNN模型检测气泡的准确率比分水岭分割算法平均高出15%。(3)设计并改进了一种椭圆回归卷积神经网络用于预测气泡的坐标、粒径等几何参数。将卷积神经网络原有的Softmax分类层改为Regression回归层来解决参数回归问题,通过仿真实验对网络模型的卷积核尺寸、学习率和损失函数进行优化,测试结果表明,本文优化后的椭圆回归CNN对气泡参数的预测误差小于传统的直接最小二乘法和随机霍夫变换算法,且网络模型经结构和参数优化后,预测误差相比原模型减小幅度超过了 10倍;利用像素占比的方式计算气泡图像中的掺气浓度;针对运动气泡视频利用均值背景建模法去除视频背景,提取运动气泡;基于图像的最近邻PTV测速算法测量气泡的运动速度,提取视频中气泡的运动特征。(4)基于MATLAB APPDesigner设计了一款气泡特征提取应用系统。将气泡检测和特征提取算法整合封装,利用不同场景下的气泡图像和气泡运动视频进行测试与分析,验证了算法的可行性。

关键词：图像处理气泡检测特征提取卷积神经网络 Faster R-CNN