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基于超表面透镜天线的小麦含水量微波检测系统设计

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无线电工程 2023年第9期53卷 2061-2066页

作者：秦瑶侯天罡蔡成欣李明星河南工业大学粮食信息处理与控制教育部重点实验室河南郑州450001 河南工业大学河南省粮食光电探测与控制重点实验室河南郑州450001 河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001

控制小麦含水量在安全范围内对小麦品质安全具有重要意义,而对小麦含水量的高精度快速检测是决定控制过程实施的关键因素。提出了一种基于超表面透镜天线的小麦含水量微波检测系统,能够对小麦含水量实现高精度、无损和非接触检测。该系... 详细信息

控制小麦含水量在安全范围内对小麦品质安全具有重要意义,而对小麦含水量的高精度快速检测是决定控制过程实施的关键因素。提出了一种基于超表面透镜天线的小麦含水量微波检测系统,能够对小麦含水量实现高精度、无损和非接触检测。该系统测量不同含水量小麦在23.5~24.5 GHz的衰减变化特性,通过与标准干燥法测得的小麦实际含水量建立线性回归方程(决定系数R^(2)=0.9946)作为小麦含水量的预测模型。选取72份小麦样本进行含水量预测,预测结果的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为0.193%,平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)为0.16%,最大相对误差(Maximum Relative Error,MRE)为5.25%。结果表明,提出的基于超表面透镜天线的微波检测系统是检测小麦含水量的有效方法。

关键词：小麦含水量超表面透镜天线微波检测

基于线性偏振转换器的太赫兹波段超宽带成像系统设计

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无线电工程 2023年第12期53卷 2849-2857页

作者：王其富李银飞张萍朱留敏蔡成欣河南省科学院应用物理研究所有限公司河南郑州450001 河南省科学院河南郑州450001 河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001

基于偏振转换的物理过程,提出了一种由金属光栅、L型金属贴片和介质板组成的超宽带高效线性偏振转换器。利用有限元数值模拟软件CST对偏振转换特性进行了研究。数值结果表明,偏振转换器在0.5~1.8 THz工作,相对带宽达到113%,传输系数大于... 详细信息

基于偏振转换的物理过程,提出了一种由金属光栅、L型金属贴片和介质板组成的超宽带高效线性偏振转换器。利用有限元数值模拟软件CST对偏振转换特性进行了研究。数值结果表明,偏振转换器在0.5~1.8 THz工作,相对带宽达到113%,传输系数大于0.87,偏振转换率接近100%。利用Matlab建立了Fabry-Perot干涉模型,验证了理论分析结果与数值结果的一致性。通过改变该偏振转换器的结构参数,构造“1”“0”幅度编码超表面。该编码超表面在线极化太赫兹波入射下,实现了“IUTL”的空间成像功能。所设计的超表面对于入射波的极化方向不敏感,并展现出超宽带、高传输效率的特性,在无线通信领域具有潜在的应用价值。

关键词：太赫兹超表面偏振转换器法布里-珀罗干涉模型太赫兹成像

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工业微波加热腔的结构优化设计

无线互联科技 2022年第23期19卷 137-142页

作者：周路人秦瑶蔡成欣河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001

微波加热在工业生产中有着广泛的应用,但是微波加热的过程中容易出现加热不均匀现象,因此研究分析微波加热不均匀的情况具有重要意义。文章通过使用基于有限元的多物理仿真软件——COMSOL Multiphysics进行仿真,从工业微波加热腔体模型... 详细信息

微波加热在工业生产中有着广泛的应用,但是微波加热的过程中容易出现加热不均匀现象,因此研究分析微波加热不均匀的情况具有重要意义。文章通过使用基于有限元的多物理仿真软件——COMSOL Multiphysics进行仿真,从工业微波加热腔体模型、加热负载位置及激励源的个数方向出发,考虑其对微波加热均匀性的影响。从数值仿真结果可以得到,相比于圆柱腔体和梯形腔体微波加热腔,长方体微波加热腔体在温度均匀性上更具有优势;进一步通过比较长方体微波加热腔在不同负载高度的方差均值数据和平均温度数据,当载体高度h=0.12 m时的加热均匀性较好。此外通过对比不同激励源个数对微波加热均匀性的影响,当激励源为15个时的均匀性较好,该研究对于研究工业微波加热的均匀性有一定的参考价值。

关键词：微波加热有限元算法均匀性

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可用于隔声和带隙调控的五模式超材料

声学学报 2017年第5期42卷 610-618页

作者：王兆宏李青蔚蔡成欣徐卓西安交通大学物理电子与器件教育部重点实验室西安交通大学电子科学与技术系西安710049 西安交通大学电子材料与器件教育部重点实验室西安交通大学国际电介质中心西安710049

为了利用在声学领域极具应用前景的双锥型五模式超材料进行隔声降噪,提出一种双锥宽直径不全同型五模式超材料.利用有限元方法分析了其声子能带结构、各波模相速度、品质因数随结构与材料参数的变化关系,在实用性和稳定性上与窄直径不... 详细信息

为了利用在声学领域极具应用前景的双锥型五模式超材料进行隔声降噪,提出一种双锥宽直径不全同型五模式超材料.利用有限元方法分析了其声子能带结构、各波模相速度、品质因数随结构与材料参数的变化关系,在实用性和稳定性上与窄直径不同型五模式超材料作了比较.宽直径不全同型五模式超材料在保持原始五模式结构单模传输能带的前提下,还产生了更低频、宽带的三维完全带隙,且结构更稳定,重量更轻。双锥型五模式超材料在特定宽直径不同时具有三维完全带隙,品质因数主要由结构参数决定,各材料参数只是不同程度地影响带隙的绝对宽度和位置.研究结果表明双锥宽直径不全同型五模式超材料有望用于带隙调控和隔声。

关键词：材料参数完全带隙隔声降噪调控能带结构品质因数宽直径有限元方法

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声学超表面及其声波调控特性研究

中国材料进展 2021年第1期40卷 48-56,21页

作者：楚杨阳王兆宏蔡成欣郑州轻工业大学软件学院河南郑州450001 西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室陕西西安710049 河南工业大学信息科学与工程学院粮食信息处理与控制教育部重点实验室河南郑州450001

声学超材料作为近年来研究的一个新兴领域,极大地拓宽了声学材料在各个领域的应用,声学超表面作为声学超材料的一个分支,近几年也受到了国内外研究者的广泛关注。声学超表面是一种由超材料结构单元阵列构成的基于亚波长尺寸的新型声学... 详细信息

声学超材料作为近年来研究的一个新兴领域,极大地拓宽了声学材料在各个领域的应用,声学超表面作为声学超材料的一个分支,近几年也受到了国内外研究者的广泛关注。声学超表面是一种由超材料结构单元阵列构成的基于亚波长尺寸的新型声学超材料,能够利用广义Snell定理实现对反射声波或透射声波的定向调控,具有利用亚波长厚度调控声波的独特优势。由于其具有结构简单、物理特性丰富独特、对声波灵活有效调控等特点,成为了超材料研究中的热点课题。从超表面的概念出发,以折叠空间型超表面、五模式超表面、非结构化超表面为基础,详细介绍了几种常见结构单元的设计方法,及其对声波调控的物理机制,实现诸如负折射、声聚焦及声非对称传输等功能。此外,简略探讨了声学超表面有待解决的问题,以期为后续研究提供参考。

关键词：声学超表面折叠空间型超表面五模式超表面非结构化超表面声波调控

各向异性三维非对称双锥五模超材料的能带结构及品质因数

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物理学报 2020年第13期69卷 129-136页

作者：蔡成欣陈韶赓王学梅梁俊燕王兆宏河南工业大学粮食信息处理与控制教育部重点实验室郑州450001 河南工业大学河南省粮食光电探测与控制重点实验室郑州450001 河南工业大学信息科学与工程学院郑州450001 西安交通大学电子科学与工程学院物理电子与器件教育部重点实验室西安710049

五模超材料是一类可以解除剪切模量的人工固体微结构,具有类似流体的性质,在声波调控中有着潜在的应用.声学变换作为声波调控的一种重要手段,在超材料声学器件的设计中被广泛使用.声学变换的引入会压缩均匀各项同性五模超材料.因此,需... 详细信息

五模超材料是一类可以解除剪切模量的人工固体微结构,具有类似流体的性质,在声波调控中有着潜在的应用.声学变换作为声波调控的一种重要手段,在超材料声学器件的设计中被广泛使用.声学变换的引入会压缩均匀各项同性五模超材料.因此,需要研究各向异性对三维非对称双锥五模超材料带隙及品质因数的影响.本文利用有限元方法,对各项异性三维非对称双锥五模超材料的能带结构及品质因数进行了研究.研究结果表明,三维非对称双锥五模超材料单模区域的相对带宽随着各向异性的增大而减小,第一带隙的相对带宽增大到123%,品质因数增大到6.9倍.本研究可为声学变换在三维非对称双锥五模超材料中的应用提供指导.

关键词：五模超材料各向异性声子带隙品质因数

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局域共振型五模超构材料的低频声波调控方法

中国材料进展 2021年第1期40卷 34-47,21页

作者：蔡成欣宁博周路人梁俊燕秦瑶楚杨阳王兆宏河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001 河南工业大学粮食信息处理与控制教育部重点实验室河南郑州450001 工业和信息化部电子第五研究所广东广州510610 郑州轻工业大学软件学院河南郑州450001 西安交通大学电子科学与工程学院物理电子与器件教育部重点实验室陕西西安710049

五模超构材料是一类具有固体结构与"流体"特性的人工微结构,由于较好的压缩波与剪切波的解耦合能力、较低的填充率、丰富的晶格构型及可调参数较多等特点,在声波/弹性波隐身衣、声学波导、声学超构表面等声波调控领域具有潜在应用。由... 详细信息

五模超构材料是一类具有固体结构与"流体"特性的人工微结构,由于较好的压缩波与剪切波的解耦合能力、较低的填充率、丰富的晶格构型及可调参数较多等特点,在声波/弹性波隐身衣、声学波导、声学超构表面等声波调控领域具有潜在应用。由单质材料组成的五模超构材料可以被看作是布拉格散射型的声子晶体,其工作频率在高频波段,而目前针对低频声波调控的五模超构材料的研究还比较少。从3个部分介绍局域共振型五模超构材料的低频声波调控方法和研究进展:首先,对五模超构材料的基本概念及国内外研究现状进行介绍;其次,对两种局域共振型五模超构材料的设计及数值计算过程、能带结构及带隙调控方法进行介绍;最后,对五模超构材料的样件加工技术及测试手段进行介绍,并对局域共振型五模超构材料研究中亟待解决的科学及工程问题进行总结及展望,期望为后续五模超构材料在低频声波控制领域的研究及工程应用提供参考。

关键词：五模超构材料局域共振低频声波有限元方法复合材料人工增材制造

体育锻炼对大学生主观幸福感的影响:完美主义和自我增强的链式中介作用

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体育学研究 2024年第2期38卷 72-82页

作者：王佳卉成欣王玉秀广西师范大学体育与健康学院广西桂林541006 南京工业大学体育学院江苏南京211800 浙江工业大学体育科研所浙江杭州310023

为探究体育锻炼与主观幸福感的作用机制,研究基于自我系统要素探讨了完美主义和自我增强在两者之间的链式中介作用。被试为951名大学生(年龄=19.21±1.02岁,男=515人,女=436人)。结果表明:①大学生体育锻炼与主观幸福感之间存在显著正相... 详细信息

为探究体育锻炼与主观幸福感的作用机制,研究基于自我系统要素探讨了完美主义和自我增强在两者之间的链式中介作用。被试为951名大学生(年龄=19.21±1.02岁,男=515人,女=436人)。结果表明:①大学生体育锻炼与主观幸福感之间存在显著正相关(r=0.152)。②在链式中介模型中,体育锻炼对主观幸福感的总预测效应为0.0838,其中直接预测效应为0.0649,总的间接效应为0.0189,均达到了统计学意义。③体育锻炼对主观幸福感的间接影响分别由完美主义的负向中介效应(效应值为-0.0158;效应占比18.85%)、自我增强的正向中介效应(效应值为0.0326;效应占比38.90%)以及两者的正向交互效应(效应值为0.0021;效应占比2.50%)组成。④完美主义与自我增强的链式中介效应低于各自的独立中介效应,其差异均存在统计学差异。结论:体育锻炼对大学生主观幸福感具有预测效应,这种效应的机制包括体育锻炼的直接效应、完美主义的负向中介、自我增强的正向中介以及两者的链式中介作用,自我增强对完美主义的负向中介效应产生“缓冲”作用。研究建议从大学生自我增强因素入手以削减完美主义的负面影响,为有效提升体育锻炼对主观幸福感的积极效应提供理论依据。

关键词：体育锻炼主观幸福感完美主义自我增强链式中介

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对鱼眼图像的FastSAM多点标注算法

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：乔人杰蔡成涛 “船海装备智能化技术与应用”教育部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江省环境智能感知重点实验室

多点表示方法在鱼眼图像人体检测领域具有显著优势，然而其标注费时费力，本文提出了基于FastSAM的多点标注算法。首先将鱼眼图像数据集本身的矩形框标注作为提示引导框，与原图一起作为输入，通过FastSAM获取较为准确的目标分割标注，... 详细信息

多点表示方法在鱼眼图像人体检测领域具有显著优势，然而其标注费时费力，本文提出了基于FastSAM的多点标注算法。首先将鱼眼图像数据集本身的矩形框标注作为提示引导框，与原图一起作为输入，通过FastSAM获取较为准确的目标分割标注，根据分割标注与矩形框的IoU来评估分割信息的准确性，对于不准确的个体进一步补全，纠错。针对多点表示无法处理中心点不在目标内的问题，提出了基于凸包的多点表示回归策略，可以直接通过分割信息获取多点表示标注信息，同时设计了相对应的标签分配机制和损失函数。本文的方法可以节省大量的人工成本，同时通过实验验证该算法具有较高的检测精度。

关键词：多点标注鱼眼图像人体检测 FastSAM 凸包提示矩形框标签分配损失函数