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基于磁耦合谐振式水下无线电能与信息共享耦合线圈分时传输方法

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基于磁耦合谐振式水下无线电能与信息共享耦合线圈分时传输方法

作者：冯保祥西安理工大学

学位级别：硕士

针对水下勘探设备运行时长受限于电池容量的问题,并为了摆脱传统的湿插拔、打捞回收更换电池等维护复杂、造价昂贵的充电方式,无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术为解决上述问题提供了一种可行的方法。目前,WPT技术以磁场... 详细信息

针对水下勘探设备运行时长受限于电池容量的问题,并为了摆脱传统的湿插拔、打捞回收更换电池等维护复杂、造价昂贵的充电方式,无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术为解决上述问题提供了一种可行的方法。目前,WPT技术以磁场、电场、微波等传输介质进行非接触式电能传输,使得用电设备摆脱了传统线缆的束缚,显著提高了水下充电的可靠性。而水下勘探设备因为复杂的场景,还需要实现与充电设备之间的信息交互。对此,本文研究并解决水下电能与信息共享通道传输方式下,电能与信息传输过程中的相互干扰问题,并设计合理的信息调制、解调方案降低水下环境对信息传输性能的影响,实现水下信息传输。论文的主要内容如下:首先,对常用的单通道无线电能与信息传输技术进行了深入分析,总结并对比各种无线电能与信息共享通道传输的优缺点。基于这些分析,构建了一种建模简单、受环境冲击影响小且电能与信息通道相互干扰小的共享通道式无线电能与信息分时传输系统。其次,针对电能逆变拓扑,使用氮化镓全桥逆变进行高频电能变换,以便高效的传输电能。接着针对补偿拓扑进行分析,选定原边串联补偿结构进行无线电能与信息的分时传输,不仅减弱了原边线圈回路的电压或电流过载造成的冲击,而且降低了原、副边主电路电流对信息传输通道的干扰。对于信息的正向传输,本文采取了可靠性高、传输速率快、抗衰减性能强且解调简单的二进制频移键控(Binary Frequency Shift Keying,BFSK)调制方法。结合所提出的无线电能与信息共享耦合线圈分时传输拓扑进行水下环境的参数计算,分析水下环境对系统无线电能与信息传输带来的影响。最后,通过电路仿真和实验,验证了所提拓扑参数的基于磁耦合谐振式无线电能与信息共享耦合线圈分时传输技术。在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型以验证相关理论分析结果,并搭建了最高120W基于磁耦合谐振式无线电能传输(Magnetic Coupling Resonant Wireless Power Transfer,MCR-WPT)系统的实验样机。实验结果表明,当应用原边串联补偿结构对电能与信息进行分时传输时,空气中和水下的实验平台均可减小电能与信息通道的相互干扰,并实现了信息的高速传输与解调还原,系统信息传输速率可达32.2kbps。系统输出负载两端电压平稳无波动,传输效率最高可达81%。

关键词：磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT) 二进制频移键控共享通道分时传输

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陀螺仪在沉管隧道洞内测量的技术研究

公路 2024年第5期69卷 62-64页

作者：钟汉滨孙世鹏王信祥彭涛广州打捞局广州市510220 广东省海洋工程施工与水上应急救援工程技术研究中心广州市510220

深中通道工程因东人岛在设计过程没有考虑沉管安装后,施工通道进入暗埋段的问题,导致E32管节安装后无法利用暗埋段控制点进行管内贯通测量,将直接影响到管节沉放后无法进行管内验收测量工作,因此拟在东人岛预留一个竖井口,便于人员进入... 详细信息

深中通道工程因东人岛在设计过程没有考虑沉管安装后,施工通道进入暗埋段的问题,导致E32管节安装后无法利用暗埋段控制点进行管内贯通测量,将直接影响到管节沉放后无法进行管内验收测量工作,因此拟在东人岛预留一个竖井口,便于人员进入暗埋段进行后续管节管内施工及沉管内部贯通测量工作。由于竖井口的垂直性,常规的测量方法中,无法实现从洞外直接测点至洞内,采用在竖井口投点测量+管内加测陀螺仪测边的测量方法指导管内测量,保证管节轴线贯通测量满足测量精度的要求,并采用模拟观测与平差计算的方法,对支导线测量误差进行预测分析。结果显示,沉管及后续复测的要求将是本文研究的方向。

关键词：深中通道沉管隧道洞内测量陀螺仪竖井口

正融碎屑冰冻体剪切强度劣化机理数值模拟研究

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煤炭学报 2024年

作者：孟秋杰宋宜祥黄达马文钟助河北工业大学土木与交通学院北京科技大学土木与资源工程学院三峡大学土木与建筑学院长安大学地质工程与测绘学院

冰川碎屑冰冻体的冰水赋存状态对温度的变化非常敏感。近年受到气候变暖影响，由碎屑冰冻升温融化而引发的冰崩灾害被广泛报道。为了研究温升条件下碎屑冰冻体的抗剪强度劣化行为，提出了正融碎屑冰冻体的有限-离散元数值模型（F-DEM）... 详细信息

冰川碎屑冰冻体的冰水赋存状态对温度的变化非常敏感。近年受到气候变暖影响，由碎屑冰冻升温融化而引发的冰崩灾害被广泛报道。为了研究温升条件下碎屑冰冻体的抗剪强度劣化行为，提出了正融碎屑冰冻体的有限-离散元数值模型（F-DEM）。模型将碎屑冰冻体概化为冻土、碎石实体单元以及粘聚力单元，将根据实验所得的碎屑冰冻体抗剪强度升温劣化描述为粘聚力单元的粘结强度的升温劣化过程。首先，在冻土内预置使用“牵引-分离”准则的粘聚力单元来代表孔隙冰。然后，在ABAQUS中使用用户自定义子程序VUSDFLD，通过温度场变量对粘聚力单元的粘结强度劣化规律进行控制。将数值结果与实验进行对比，发现峰值抗剪强度、变形模式、破坏模式等宏观响应特征和强度劣化规律与试验结果吻合较好。对融冰率、碎石率和载荷水平等条件对碎屑冰冻体剪切力学行为的影响进行了研究，结果表明当融冰率小于等于2%，剪切破坏模式为粗糙的“锯齿状”；随着融冰率增加（>2%），剪切破裂面逐渐向较为平滑的“圆弧状”转变。在冻土-碎石界面强度差异较大容易形成应力集中，导致裂缝沿该界面形成渐进式贯通。含石率的增加会导致碎屑冰冻体抗剪强度的降低。随融冰率增加，碎屑冰冻体抗剪强度对含石率的敏感性降低。对于维持着较高剪切负荷的碎屑冰冻体来说，环境温度的轻微上升可能导致剪切应变的突变。恒载下的变形可分为三个阶段：初始阶段，发育阶段以及快速变形阶段。在初始阶段，剪切应变先增加后稳定；在发育阶段，应变出现拐点；在快速变形阶段剪切应变快速增加。拐点的温度随着初始剪切应力的增加而降低，两者近似为线性关系。较高的应力水平下，碎屑冰冻体的剪切应变对温度的改变十分敏感。未来应就模型简化方法、参数取值规律、冰水相变和尺寸效应等问题进行进一步研究，以适应实际冰川案例中剪切强度劣化行为的模拟。

关键词：碎屑冰冻体融化直剪试验剪切力学行为有限-离散元

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基于薄膜铌酸锂的光子集成FBG解调系统

光电子·激光 2024年

作者：彭福祥陶传义郭涛钱正全钟祝强重庆理工大学理学院

本文提出了一种新型基于薄膜铌酸锂脊型光波导微纳结构的光纤布拉格光栅传感系统，其核心器件是集成了一个基于非平衡Mach-Zehnder干涉仪的电光布拉格偏转调制器。利用非平衡Mach-Zehnder结构将光纤布拉格光栅中心波长的漂移转化为相位... 详细信息

本文提出了一种新型基于薄膜铌酸锂脊型光波导微纳结构的光纤布拉格光栅传感系统，其核心器件是集成了一个基于非平衡Mach-Zehnder干涉仪的电光布拉格偏转调制器。利用非平衡Mach-Zehnder结构将光纤布拉格光栅中心波长的漂移转化为相位调制，并通过电光调制转化为强度调制，从而完成波长解调。采用有限元方法，当中心波长为1.55 μm时，非平衡Mach-Zehnder干涉仪的半波电压为29.4 V，解调效率为2.03 V·cm，器件消光比大于54 dB。电光布拉格偏转调制器的最大衍射效率为68%，远高于本系统所需的衍射强度。通过片上集成化设计，相比传统解调系统，该系统有效减少了体积和传输损耗。同时，在外加10 kHz动态信号测试中表现优异，显示出其在高频应变测量中较大的应用潜力。

关键词：集成光学薄膜铌酸锂电光布拉格偏转调制器光纤布拉格光栅波长解调

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正融冰川碎屑冰冻体剪切强度劣化机制研究

岩土力学 2024年第1期45卷 197-212页

作者：孟秋杰宋宜祥黄达马文钟助岑夺丰河北工业大学土木与交通学院天津300401 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710064 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

受到气候变暖的影响,青藏高原冰川剪切滑动带中的碎屑冰冻体存在融化风险,这严重影响了冰川的抗剪强度和稳定性。为了研究融化过程对碎屑冰冻体剪切力学特性的影响,引入融冰率定量评估融化程度,对正融碎屑冰冻体试样开展了室内直剪试验... 详细信息

受到气候变暖的影响,青藏高原冰川剪切滑动带中的碎屑冰冻体存在融化风险,这严重影响了冰川的抗剪强度和稳定性。为了研究融化过程对碎屑冰冻体剪切力学特性的影响,引入融冰率定量评估融化程度,对正融碎屑冰冻体试样开展了室内直剪试验。基于试验结果提出了正融碎屑冰冻体的有限-离散元数值模型并进行了对比验证,研究了融冰率和碎石含量对碎屑冰冻体剪切力学行为的影响规律。结果表明:融化过程显著降低了峰值剪切强度、黏聚力和内摩擦角;强度参数与融冰率的关系可用线性准则表达;正碎屑冰冻体剪切强度急剧劣化的主因是孔隙冰融化导致的冻土-孔隙冰界面黏聚力降低;当融冰率从2%增加到4%,试样变形模式由应变软化过渡为应变硬化,破坏模式由粗糙的“锯齿状”过渡为平滑的“圆弧状”;随着碎石含量增加,碎屑冰冻体剪切强度明显降低,降低幅度随融冰率的增加而减小。该研究可作为冰川稳定性评价的有益补充。

关键词：碎屑冰冻体融化直剪试验剪切力学行为有限-离散元

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基于深度学习的桥梁表观裂缝检测算法研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第7期47卷 995-1002页

作者：张鸣祥张睿钟其仁合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 土木工程防灾减灾安徽省工程技术研究中心安徽合肥230009

针对在复杂背景条件下难以直接对桥梁表观裂缝进行检测的问题,文章提出一种基于深度学习的桥梁表观裂缝检测算法。首先利用滑动窗口算法将采集到的桥梁表观裂缝图像切分为小尺寸的桥梁裂缝面元图像和桥梁背景面元图像,并根据对面元图像... 详细信息

针对在复杂背景条件下难以直接对桥梁表观裂缝进行检测的问题,文章提出一种基于深度学习的桥梁表观裂缝检测算法。首先利用滑动窗口算法将采集到的桥梁表观裂缝图像切分为小尺寸的桥梁裂缝面元图像和桥梁背景面元图像,并根据对面元图像的分析,提出一种基于Inception网络和残差网络(ResNet)的桥梁裂缝分类模型,用于桥梁裂缝面元和桥梁背景面元的识别;然后结合桥梁裂缝分类模型与滑动窗口算法对桥梁表观裂缝图像进行检测;最后利用数字图像处理技术测量裂缝宽度。结果表明:该文算法对桥梁表观裂缝有超过99%的分类精度,可满足实际工程需要;实现了裂缝的提取并能准确地定位出裂缝在图像中的位置;根据成像原理能测量出裂缝宽度。与传统的深度学习模型相比,该模型拥有更高的执行效率,可用于大规模检测,更易于应用在桥梁健康检测中。

关键词：深度学习桥梁表观裂缝检测滑动窗口算法 Inception网络残差网络数字图像处理

超高压隔膜压缩机工作过程瞬态仿真及膜片应力分析

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西安交通大学学报 2024年

作者：龙瑶妹钟涌康祥孔荣宗李松元吕媛李云西安交通大学化学工程与技术学院中国空气动力研究与发展中心超高速所丰电金凯威(苏州)压缩机有限公司

为提高超高压隔膜压缩机膜片寿命，结合压缩机热力过程、固支圆板变形以及曲柄连杆运动等基本方程，建立了隔膜压缩机气体-膜片-液压油耦合瞬态仿真模型，并基于仿真瞬态油压和气压，采用数值模拟方法研究了排气压力达到200 MPa级和45 ... 详细信息

为提高超高压隔膜压缩机膜片寿命，结合压缩机热力过程、固支圆板变形以及曲柄连杆运动等基本方程，建立了隔膜压缩机气体-膜片-液压油耦合瞬态仿真模型，并基于仿真瞬态油压和气压，采用数值模拟方法研究了排气压力达到200 MPa级和45 MPa时膜片的应力分布，分析了膜腔型线对膜片应力与寿命的影响。研究结果表明：膜片变形减小，其沿厚度方向的应力梯度随之降低；当排气压力达200 MPa级时，即使膜片接近水平位置，其仍然受压，压应力达100 MPa，且膜片紧贴膜腔壁面时的最大径向应力低于基于自由变形理论的计算结果；另外，当膜腔型线、膜片半径与厚度不变时，排气压力200 MPa级工况下的膜片径向应力相比45 MPa工况减小97 MPa。因此，超高压下油压和气压对膜片挤压产生的压应力不可忽略，且排气压力越高，压应力越大。此外，超高压下膜片气侧边缘位置应力幅最大，可通过增大型线挠度W0降低边缘径向应力及应力幅，提高膜片寿命。研究结果可为超高压隔膜压缩机膜腔型线设计提供参考。

关键词：超高压隔膜压缩机瞬态油压与气压膜片应力膜腔型线数值模拟

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伍连德对中国现代医学教育的贡献和启示

医学教育研究与实践 2024年第4期32卷 363-367页

作者：钟保琳北京外国语大学英语学院北京100089

伍连德是中国现代医学教育的先驱、公共卫生学家、现代防疫体制的奠基人。本研究从历史学视角出发,呈现近现代中国医学教育历史“图像”,探讨伍连德在特定历史背景下对中国现代医学教育改革的贡献和启示。本研究首先介绍其生平及主要医... 详细信息

伍连德是中国现代医学教育的先驱、公共卫生学家、现代防疫体制的奠基人。本研究从历史学视角出发,呈现近现代中国医学教育历史“图像”,探讨伍连德在特定历史背景下对中国现代医学教育改革的贡献和启示。本研究首先介绍其生平及主要医学教育活动,特别是他临危受命赶赴东北地区采用科学防疫措施成功抗击鼠疫。然后以清末民初时期“西医东渐”为背景,回顾近代医学教育在中国的发展状况,反映伍连德回国时,中国医学教育面临改革和转型的紧迫性和挑战。随后,总结他为中国现代医学教育做出的贡献,包括他在改革医学教育培养模式、创办现代医学院校以及传播现代医学观念方面所做的努力和贡献。最后,论述伍连德对中国医学教育现代化的启示,包括以国家发展需求为导向发挥医学教育的作用,紧跟时代步伐并创新医学人才培养模式,以及推动国际合作交流以提升医学院校办学水平和培养质量。

关键词：伍连德医学院校医学教育

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湛江市小孔雀粤剧团赴台演出

台声 1998年第6期 16-16页

作者：钟保祥

应台湾“高雷同乡会”雷电大乐团的邀请，广东省湛江市小孔雀粤剧团一行45人，于互998年3月IS日至27日赴台湾进行为期Ic天的交流演出。他们分别在台北币演4场，台中市演2场，台南市演1场。该团曾多次赴港澳地区和国外演出。这次赴台演... 详细信息

应台湾“高雷同乡会”雷电大乐团的邀请，广东省湛江市小孔雀粤剧团一行45人，于互998年3月IS日至27日赴台湾进行为期Ic天的交流演出。他们分别在台北币演4场，台中市演2场，台南市演1场。该团曾多次赴港澳地区和国外演出。这次赴台演出，他们以精湛的艺术、吃苦耐劳的精神，受（共1页)

关键词：小孔雀粤剧团赴台前往台湾湛江市