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基于DMD的阿达玛变换型近红外光谱仪快速处理系统设计与实现

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 133-138页

作者：王硕谢振坤魏志鹏长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022 长春理工大学中山研究院广东中山528437

数字微镜器件(DMD)的近红外光谱仪,具有波长重复性好、分辨率高和抗振动性好等优点,广泛应用于食品安全和农业生产等领域的研究。随着DMD的微小型近红外光谱仪发展逐渐趋于成熟,仪器的成本和性能仍然是研发的关键。尽管大部分将重点放... 详细信息

数字微镜器件(DMD)的近红外光谱仪,具有波长重复性好、分辨率高和抗振动性好等优点,广泛应用于食品安全和农业生产等领域的研究。随着DMD的微小型近红外光谱仪发展逐渐趋于成熟,仪器的成本和性能仍然是研发的关键。尽管大部分将重点放在了软件开发和检测方法的研究,而仪器硬件的处理速度至关重要。只有确保光谱仪能够快速准确的采集并传输数据,才能有效实现光谱分析。在多数研究中,阿达玛矩阵的生成和解码工作通常由上位机完成,并通过FLASH存储的方式导入模板。这种方式可能会限制采集一幅完整光谱数据的时间效率。为了提高光谱采集速度和信噪比,提出一种高速驱动DMD和快速数据采集的方法,并基于DMD微小型近红外光谱仪设计一套硬件电路系统。采用现场可编辑门阵列(FPGA)和ARM的架构,创新性地实现了奇偶阿达玛模板的生成与解码过程在嵌入式系统底层执行,加快了光谱分析的速度并提高信噪比。通过与市面上DMD型光谱仪对比,研究结果显示,所研发的光谱仪完成单次光谱的采集时间仅需214 ms,相比商用DMD型光谱仪,采集效率提升了4倍。在同等3 s的采集时间内,所研发光谱仪的信噪比为4600,相比商用DMD型光谱仪,信噪比提升了1.5倍。通过所研发的光谱仪对油菜籽样品进行光谱扫描,分析了油菜籽的脂肪、蛋白质和水分的含量,并采用偏最小二乘回归(PLSR)建立了相应的模型。油菜籽脂肪含量的校正相关系数为0.9865、预测相关系数为0.9672;蛋白质含量的校正相关系数为0.9854、预测相关系数系数为0.9636;水分含量的校正相关系数为0.9875、预测相关系数为0.9614。模型评估的结果表明,该光谱仪能够满足油菜籽成分检测的需求,验证该光谱仪在商业领域具有重要的应用价值。

关键词：数字微镜器件近红外光谱仪阿达玛信噪比嵌入式油菜籽

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介电层表面微结构3D打印构筑与摩擦纳米发电机性能研究

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机械工程学报 2025年

作者：杨磊鹏王以磊王开政潘柏松肖渊西安工程大学机电工程学院西北机电工程研究所浙江工业大学台州研究院

介电层表面微结构构筑对提升摩擦纳米发电机输出性能尤为关键。针对目前介电层表面微结构构筑工艺复杂、柔性差等问题，提出3D打印构筑摩擦纳米发电机介电层表面微结构，并采用理论与实验相结合的方法研究微结构种类、特征尺寸和数量对... 详细信息

介电层表面微结构构筑对提升摩擦纳米发电机输出性能尤为关键。针对目前介电层表面微结构构筑工艺复杂、柔性差等问题，提出3D打印构筑摩擦纳米发电机介电层表面微结构，并采用理论与实验相结合的方法研究微结构种类、特征尺寸和数量对摩擦纳米发电机输出性能的影响规律。结果表明：构筑正四棱锥、半球体和正方体表面微结构可有效提升摩擦纳米发电机输出性能，且正方体表面微结构对于摩擦纳米发电机输出性能的影响更为显著，峰值电压最大增长38.7%，短路转移电荷量最大增长36.9%，峰值电流最大增长为42.9%；特征尺寸越大，微结构分布数量越多，摩擦纳米发电机输出性能越强；所述方法具有工艺简单、高柔性等优势，所建的仿真模型与实验结果具有较好的一致性，可为摩擦纳米发电机介电层表面微结构优化设计制造提供理论依据。

关键词：摩擦纳米发电机 3D打印表面微结构构筑输出性能

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基于3D直线多特征描述的点云配准方法

激光与光电子学进展 2025年

作者：张正鹏刘建华谢欣余卜丽静程燕湘潭大学自动化与电子信息学院长城信息股份有限公司

当前点特征配准方法易受点云质量影响，计算量大且效率低；而线特征方法则特征描述单一，局限于二维变换，难以适应复杂的三维场景。对此，本文提出了一种基于3D直线多特征描述与匹配的点云配准方法。首先，利用多尺度曲率特征提取点云... 详细信息

当前点特征配准方法易受点云质量影响，计算量大且效率低；而线特征方法则特征描述单一，局限于二维变换，难以适应复杂的三维场景。对此，本文提出了一种基于3D直线多特征描述与匹配的点云配准方法。首先，利用多尺度曲率特征提取点云关键点，并采用两阶段拟合的方法提取关键点直线；然后，对所拟直线进行基于角度和距离的多特征表达，构建多特征描述符并匹配相似直线；最后，利用融合RANSAC思想的梯度下降法计算匹配直线之间的最优空间变换参数，进行空间变换完成配准。利用斯坦福3D点云数据库作为实验数据，与现有配准方法进行对比实验，结果显示，本文所提方法配准精度最高可达10-8m。此外，该方法配准效率和极端位置下的配准效果均明显优于其他对比方法。

关键词：点云配准三维直线提取线特征描述符梯度下降

面向旋转机械装备的智能故障诊断通用基础模型研究

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西安交通大学学报 2025年

作者：李响徐宜销雷亚国李熹伟李乃鹏杨彬西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室

针对现有旋转机械智能故障诊断方法往往普适性较差，通常仅适用于特定型号、结构、工况、测点、载荷等场景的问题，本文建立了面向旋转机械装备的智能故障诊断通用基础模型，适用于多种常见装备、工况、测点等条件下轴承、齿轮等关键零... 详细信息

针对现有旋转机械智能故障诊断方法往往普适性较差，通常仅适用于特定型号、结构、工况、测点、载荷等场景的问题，本文建立了面向旋转机械装备的智能故障诊断通用基础模型，适用于多种常见装备、工况、测点等条件下轴承、齿轮等关键零部件的状态监测，对未知实测装备具有故障异常检测的能力，并在有少量实测数据支撑下能够快速实现对新装备的高精度智能诊断。通过挖掘多种类型旋转机械装备海量状态监测数据，提出了多源数据结构多尺度自适应对齐方法解决了不同装备数据时频结构不一致的难题，构建了多层级状态融合的智能诊断模型实现了对装备状态标注信息的高效利用，建立了对典型旋转机械装备普适性强的智能故障诊断通用基础模型，并提出了诊断通用基础模型的个体定制化适配方法，提升了模型对实测新装备适用性，并在广泛的旋转机械装备状态监测数据集上对所提方法进行了验证。实验结果表明，智能诊断通用基础模型能够直接对未知实测装备进行异常检测，在未进行监督微调的情况下，模型整体诊断准确率达到了88.5%；在少量数据微调下，能够迅速适应实测装备，实现高达98.6%的诊断准确率，表明所提出的方法具有良好的工程应用潜力，有望在工程场景下进行推广应用。

关键词：智能故障诊断通用基础模型振动信号旋转机械模型泛化性

一株同步硝化反硝化菌株的筛选及其生物电化学脱氮性能研究

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南京农业大学学报 2025年第1期48卷 133-143页

作者：田瑞瑞付欢郑云黄新琦周俊雍晓雨南京工业大学生物与制药工程学院江苏南京211816 南京师范大学地理科学学院江苏南京210023

[目的]本文旨在获得具有高效脱氮性能的异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)功能菌株,构建生物电化学-同步硝化反硝化(bio-electrochemical systems-simultaneous nitrification and denitrification,BES-SND)耦合系统,实现脱氮效率的提升。[方法]从活性污泥中筛选HN-AD菌株,鉴定后通过摇瓶试验分析其脱氮性能。然后进一步研究碳源、C/N、溶解氧等外界因素对菌株同步硝化反硝化性能的影响。将菌株接种到微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFC)的生物阴极,分析低C/N条件下BES-SND体系的脱氮性能。[结果]从活性污泥中筛选出一株具有同步硝化反硝化性能的HN-AD菌株,命名为Alcaligenes aquatilis N3。确定该菌株发生SND反应的最适碳源为乙酸钠、C/N值为20、溶解氧为3.70 mg·L^(-1)。在BES-SND脱氮体系中,C/N值分别为2、4、6、8时,菌株*** N3的总氮去除率分别为20.51%、26.67%、37.76%和48.50%。在C/N=2的试验条件下,BES-SND系统的总氮去除速率在第5天仍为1.79 mg·L^(-1)·d^(-1)。[结论]在低碳环境下,*** N3菌株依然可以在BES-SND耦合脱氮体系中实现脱氮,降低了脱氮过程对碳源的依赖性,具有一定的实际环境应用潜力。

关键词：同步硝化反硝化异养硝化-好氧反硝化生物电化学低C/N值微生物燃料电池

墩台施工偏差对多跨连续刚架系杆拱桥受力性能影响

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福州大学学报(自然科学版) 2025年

作者：王术剑吴庆雄徐常泽何小健于淼朱建瑞山东高速建设管理集团有限公司福州大学土木工程学院山东省交通规划设计院集团有限公司山东高速高商公路有限公司

以一座多跨连续刚架系杆拱桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS/Civil建立全桥有限元计算模型,开展墩台施工偏差对多跨连续刚架系杆拱桥受力性能影响分析.研究结果表明:墩台施工偏差引起拱肋截面受力变化主要影响因素是矢跨比,墩台纵向偏... 详细信息

以一座多跨连续刚架系杆拱桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS/Civil建立全桥有限元计算模型,开展墩台施工偏差对多跨连续刚架系杆拱桥受力性能影响分析.研究结果表明:墩台施工偏差引起拱肋截面受力变化主要影响因素是矢跨比,墩台纵向偏差引起轴力变化与拱轴线相对偏差成正比,墩台纵向偏差引起面内弯矩变化与实际偏差量成正比,墩台横向偏差引起面外弯矩变化与实际偏差量和跨径的乘积成正比.墩台纵向施工偏差影响大于墩台横向施工偏差,多墩台偏差引起的拱肋内力变化可由单墩台偏差叠加计算.以拱肋截面承载力为指标,墩台纵向偏差可控制在5L/6 000之内,墩台横向偏差可控制在30 mm之内.

关键词：桥梁工程钢管混凝土拱桥刚架系杆拱墩台施工偏差有限元分析

中国西北地区老年高血压人群的健康相关生命质量研究

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中国全科医学 2025年第2期28卷 199-207页

作者：齐鸣瑞王文娟田利民甘肃中医药大学第一临床医学院甘肃省兰州市730000 甘肃省人民医院内分泌科甘肃省兰州市730000

背景高血压在中国是一个日益严重的公共卫生问题,近年来越来越多的研究开始关注高血压老年人的生命质量,并探讨影响其生命质量的因素,对于制订有效的高血压健康管理计划意义重大。目的本研究旨在利用中文欧洲五维度量表(EQ-5D-5L)和中文... 详细信息

背景高血压在中国是一个日益严重的公共卫生问题,近年来越来越多的研究开始关注高血压老年人的生命质量,并探讨影响其生命质量的因素,对于制订有效的高血压健康管理计划意义重大。目的本研究旨在利用中文欧洲五维度量表(EQ-5D-5L)和中文15D量表测量西北地区高血压老年人的健康效用值(HSU),评估健康相关生命质量(HRQoL),并探讨影响老年人HRQoL的主要因素。方法2021年在甘肃省兰州市随机招募2000名老年人,通过问卷调查、基础体检和实验室检查收集临床资料,采用EQ-5D-5L和15D量表测量HSU。采用亚组分析、Tobit回归和多元线性回归分析探究老年人HRQoL的影响因素。结果共有1784名老年人完整参与本次研究,其中50.9%的老年人血压正常,676名(37.9%)老年人为Ⅰ级高血压,152名(8.5%)为Ⅱ级高血压,48名(2.7%)为Ⅲ级高血压,这些患者的HSU在EQ-5D-5L中分别为0.949、0.942、0.933和0.921,在15D量表中分别为0.875、0.863、0.851和0.840。Tobit回归分析显示,在EQ-5D-5L中,性别、年龄、受教育年限、职业状态和年收入与老年人HSU相关(P<0.05),多元线性回归分析显示,在15D量表中,性别、年龄、受教育年限、高血压和饮酒与老年人HSU相关(P<0.05)。结论随着高血压分级的增加,EQ-5D-5L和15D量表的HSU均逐渐降低,表明HRQoL逐渐受损,影响老年人HRQoL的因素包括性别、年龄、高血压、受教育年限、婚姻状况、职业状态、年收入和饮酒。

关键词：健康相关生命质量老年人高血压 EQ-5D-5L 15D量表

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爆炸切割网络传爆中的间隙与角度效应

火工品 2025年第1期 37-43页

作者：周晓鹏姜勇袁航中国船舶集团有限公司第七一三研究所河南郑州450015 河南省水下智能装备重点实验室河南郑州450015

为研究爆炸切割网络中传爆节点处传爆能力的关键影响因素,通过改变切割索对传爆药柱的传爆间隙进行了平板传爆试验,将试验结果结合仿真分析确定了JO-11C传爆药柱的仿真材料参数,并进一步分析了传播角度对传爆能力的影响。研究结果表明:... 详细信息

为研究爆炸切割网络中传爆节点处传爆能力的关键影响因素,通过改变切割索对传爆药柱的传爆间隙进行了平板传爆试验,将试验结果结合仿真分析确定了JO-11C传爆药柱的仿真材料参数,并进一步分析了传播角度对传爆能力的影响。研究结果表明:随着传爆间隙的增加,传爆能力下降,切割索对传爆药柱的最大传爆间隙区间为2.0~2.5 mm;同时,传爆角度的增大能够显著提高传爆能力。本研究为爆炸切割网络的传爆性能研究以及提高武器系统的可靠性提供了参考。

关键词：爆炸切割网络传爆间隙传爆角度传爆药柱仿真分析

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刍议桥梁单主梁门式起重机快速安装技术

河南建材 2025年第1期 60-63页

作者：宋宝瑞山西辰润交通科技有限公司 030610

由于现场施工工期紧张,要求尽快完成单主梁门式起重机的安装。为此,提出了一种能够确保安全且快速安装的施工技术。该技术在现场安装时,将支腿预先摆放到行走轨道上,并在支腿下侧法兰安装预先设计制作的支腿输送装置,支腿上侧与主梁连... 详细信息

由于现场施工工期紧张,要求尽快完成单主梁门式起重机的安装。为此,提出了一种能够确保安全且快速安装的施工技术。该技术在现场安装时,将支腿预先摆放到行走轨道上,并在支腿下侧法兰安装预先设计制作的支腿输送装置,支腿上侧与主梁连接。采用两台25 t汽车吊进行整体提升,将主梁提升至预定位置后,首先将支腿下侧地梁栓接,然后再将支腿上侧与主梁栓接。等各部位螺栓紧固完成后,单主梁门式起重机的主体结构安装完成,最后安装电气附件和安全装置。研究表明,单主梁门式起重机的支腿输送装置具有较好的通用性,可重复使用,制作成本低,且具备较高的安全性。

关键词：门式起重机快速安装支腿输送