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港珠澳大桥无人船水下综合检测系统研究

桥梁建设 2023年第6期53卷 18-25页

作者：景强肖雪露港珠澳大桥管理局广东珠海519000 广东港珠澳大桥材料腐蚀与工程安全国家野外科学观测研究站广东珠海519000 中国船舶集团有限公司第七二二研究所湖北武汉430200

港珠澳大桥桥长22.36 km,水下服役环境复杂,为提高对大桥水下结构设施服役状态的检测能力,设计无人船水下综合检测系统。研发智能化无人船平台、水下机器人系统、水下地形地层检测设备、船/岸异构无线通信系统、多源数据融合及三维可视... 详细信息

港珠澳大桥桥长22.36 km,水下服役环境复杂,为提高对大桥水下结构设施服役状态的检测能力,设计无人船水下综合检测系统。研发智能化无人船平台、水下机器人系统、水下地形地层检测设备、船/岸异构无线通信系统、多源数据融合及三维可视化系统等关键模块。应用无人船水下综合检测系统在大桥处开展水下检测工程实践,获取水下结构关键部位表观状况、桥墩承台外形特征和周边冲刷情况、人工岛斜坡堤结构及周边冲刷情况、隧道顶部回淤状态等信息。检测结果表明:该系统安全、可靠、高效,实质性提高了跨海集群设施水下维养检测水平,解决了目前跨海集群设施水下检测手段单一,检测数据独立,可追溯性、交互性差等问题。

关键词：港珠澳大桥跨海集群设施水下结构无人船水下检测服役状态检测系统

基于ACFM的钢轨踏面斜裂纹检测系统设计及试验研究

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机械工程学报 2023年第14期59卷 23-32页

作者：赵建明李伟朱玉凯袁新安殷晓康赵建超中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心青岛266580

钢轨踏面斜裂纹作为钢轨表面伤损的一种主要表现形式,当其发展到一定深度后会快速扩展导致轨头横向断裂,因此开展钢轨踏面斜裂纹的检测对铁路安全运行意义重大。针对钢轨踏面检测的特点,基于交流电磁场检测技术(Alternating current fie... 详细信息

钢轨踏面斜裂纹作为钢轨表面伤损的一种主要表现形式,当其发展到一定深度后会快速扩展导致轨头横向断裂,因此开展钢轨踏面斜裂纹的检测对铁路安全运行意义重大。针对钢轨踏面检测的特点,基于交流电磁场检测技术(Alternating current field measurement,ACFM),开发了一种钢轨踏面斜裂纹检测系统并进行试验测试。利用有限元软件COMSOL,建立钢轨踏面斜裂纹ACFM仿真模型,分析感应电磁场和斜裂纹之间的响应关系,探究不同的扫查路径对特征信号畸变量的影响。设计检测探头、扫查架和检测仪并编写检测软件,形成一套完整的钢轨踏面斜裂纹检测系统,并对不同长度和深度的钢轨踏面裂纹进行检测。仿真和试验结果表明:沿着斜裂纹中心位置扫查路径的特征信号畸变量最小,沿着端点位置扫查路径的特征信号畸变量最大;检测系统可以实现钢轨踏面1 mm深斜裂纹的有效检出;随着裂纹深度的增加,裂纹中心特征信号的畸变量增大,随着裂纹的长度增加,裂纹中心特征信号畸变量先增大后减小。

关键词：钢轨踏面交流电磁场检测感应电磁场斜裂纹检测系统

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玉米青贮收获机多参数检测系统设计与试验

农业机械学报 2023年第1期54卷 127-136页

作者：汪凤珠赵博刘阳春毛文华王吉中姜含露中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 土壤植物机器系统技术国家重点实验室北京100083

针对当前玉米青贮收获机作业参数人工检测效率低、自动检测手段匮乏、检测参数间相互独立、难以支撑关联分析等问题,设计了基于CAN总线和虚拟仪器的玉米青贮收获机田间多参数检测系统。该检测系统由作业质量检测装置、机械部件工况检测... 详细信息

针对当前玉米青贮收获机作业参数人工检测效率低、自动检测手段匮乏、检测参数间相互独立、难以支撑关联分析等问题,设计了基于CAN总线和虚拟仪器的玉米青贮收获机田间多参数检测系统。该检测系统由作业质量检测装置、机械部件工况检测装置、液压部件工况检测装置和上位机监测软件构成,可以实现发动机输出转速与扭矩、割茬高度、收获生产率、割台工作转速与扭矩、切碎辊工作转速与扭矩、抛送风机工作转速与扭矩、行走部件转速与扭矩、喂入部液压泵输出流量与压力等多种参数的系统性测量与综合分析,并结合现行标准用于玉米青贮收获作业的整机合格性评价。田间试验结果表明,多参数检测系统能够实现玉米青贮收获机作业参数的全面、动态、连续和稳定测量。其中,扭矩参数静态测量的最大相对误差在±0.5%范围内,空载工况下的试验组间均值差异性不大于0.75 N·m,试验组内重复性测量最大极差为1.28 N·m,最大变异系数为0.012;收获工况下的检测数据与实际工况始终保持一致,可以准确获取不同机器参数下的整机转速与扭矩动态变化趋势;液压流量参数测量的最大相对误差为1.13%,额定作业工况下的相对误差为0.53%;收获生产率参数测量的模型回归系数为0.89,平均相对误差为11.1%;割茬高度参数测量的最大相对误差为4.78%。玉米青贮收获机作业性能综合测试系统通信正常,数据采集稳定可信,有效降低田间检测复杂度,可为玉米青贮收获机的参数在线检测、适用性综合评价与整机设计优化等提供技术支持。

关键词：玉米青贮收获机作业质量检测系统 CAN总线虚拟仪器

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拖拉机作业工况参数检测系统研究

农业机械学报 2023年第S02期54卷 409-416页

作者：王宏伟温昌凯刘孟楠孟志军刘智勇罗长海江苏大学农业工程学院镇江212013 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 智能农业动力装备全国重点实验室北京100097

拖拉机田间作业工况参数实时、同步、适宜频率的采集对于可靠性分析与优化具有重要意义。本文设计了基于NI-C DAQ控制器的拖拉机作业工况参数检测系统,对所需传感器进行了选型、设计及安装,并结合LabVIEW平台开发了检测软件和远程监控... 详细信息

拖拉机田间作业工况参数实时、同步、适宜频率的采集对于可靠性分析与优化具有重要意义。本文设计了基于NI-C DAQ控制器的拖拉机作业工况参数检测系统,对所需传感器进行了选型、设计及安装,并结合LabVIEW平台开发了检测软件和远程监控平台。该系统由传感器、数据采集控制器和数据采集监测平台组成,可实现对发动机、车轮/桥、悬挂系统和机具等多种机构的参数测取。此外,该系统可通过便携式触摸屏远程控制和实时监测。为了验证检测系统的准确性和稳定性,开展了信号误差测试和典型参数田间试验。信号误差测试结果表明,各类信号的采集误差、丢包率以及初始误差均能满足参数检测系统的要求。在田间测试中,拖拉机车轮速度和实际速度测量值的最大相对误差为3.1%;悬挂系统水平牵引力的计算值与测量值的最大相对误差为4.5%;根据测取的车轮加速度,辨识田间作业地面类型的准确率为96%;根据悬挂位置拟合耕作深度的决定系数R^(2)为0.99156。最后,开展了检测系统田间作业24 h连续运行试验,该系统能始终保持运行稳定与数据准确。开发的拖拉机作业工况信息检测系统相比于同类系统,采集的参数更多,操作更为方便,可为可靠性分析与优化提供有效的数据测取依据。

关键词：拖拉机作业工况参数检测系统 LabVIEW

基于LGF-Net的全天候轨道入侵异物智能检测系统

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仪器仪表学报 2023年第9期44卷 285-299页

作者：赵宗扬康杰虎梁健叶涛吴斌天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

针对轨道入侵异物为行车安全带来巨大威胁,而现有的轨道目标检测模型检测精度和速度难以平衡、复杂轨道环境中多尺度目标检测鲁棒性差等问题,提出了一种全天候高精度实时多尺度轨道入侵异物检测模型。该模型通过使用双分支结构和线性特... 详细信息

针对轨道入侵异物为行车安全带来巨大威胁,而现有的轨道目标检测模型检测精度和速度难以平衡、复杂轨道环境中多尺度目标检测鲁棒性差等问题,提出了一种全天候高精度实时多尺度轨道入侵异物检测模型。该模型通过使用双分支结构和线性特征变换提升模型的特征提取速度;通过改进Transformer结构使轻量型模型能够建模全局上下文信息;通过设计高丰富度特征融合结构和轻量型注意力机制进一步提升模型的多尺度目标检测能力。此外,本文将该模型进行嵌入式移植并研制智能检测系统。实验结果表明,本文所提出的模型在实际轨道场景采集的数据集中检测精度和速度分别为94.93%和132 fps,比YOLOv5s高3.09%,能够满足在复杂轨道场景中高精度实时检测多尺度入侵异物的应用需求。

关键词：轨道入侵异物目标检测深度学习神经网络检测系统

SERF原子自旋惯性测量检测误差分析及抑制

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北京航空航天大学学报 2023年第9期49卷 2345-2350页

作者：邢力全伟宋天骁蔡庆中叶文中国计量科学研究院热工计量科学研究所北京100029 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航天发射技术研究所北京100076 中国计量科学研究院力学与声学计量科学研究所北京100029

在无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋惯性测量装置中,检测系统的性能是决定输出信号灵敏度和稳定性极限的关键因素。为有效抑制SERF原子自旋惯性测量的低频随机噪声,在横向电子自旋极化率稳态解和旋光角表达式的基础上,建立检测相关的输出... 详细信息

在无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋惯性测量装置中,检测系统的性能是决定输出信号灵敏度和稳定性极限的关键因素。为有效抑制SERF原子自旋惯性测量的低频随机噪声,在横向电子自旋极化率稳态解和旋光角表达式的基础上,建立检测相关的输出信号误差机理模型,明确了检测系统影响最终测量信号噪声的主要因素。研究结果表明:检测光入射气室时的初始光强作为信号背景直接引起刻度系数的波动而非作用于电子自旋,而检测光的非理想线偏振导致电子自旋产生横向抽运效果和横向光频移作用,从而引入测量误差。针对检测系统影响测量信号噪声的主要参数,设计了参数优化路径:先通过优化检测光频率,提高惯性测量刻度系数,后通过检测光功率的优化,减小横向抽运效应、横向光频移作用及检测光背景波动。实验表明:通过对比输出信号的Allan方差,优化后SERF原子自旋惯性测量的零偏不稳定性减小了1.8倍,速率斜坡噪声系数从0.124 (°)/h^(2)减小至0.041 (°)/h^(2),达到了抑制测量信号低频随机噪声的效果。

关键词：无自旋交换弛豫惯性测量检测系统误差机理横向抽运效应横向光频移低频随机噪声

基于LAM-Net的轨道侵入界异物自主检测系统

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仪器仪表学报 2022年第9期43卷 206-218页

作者：叶涛赵宗扬郑志康中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

针对轨道入侵异物对行车安全造成的极大威胁,而现有的轨道目标检测算法难以平衡检测精度和速度、易受复杂环境影响以及难以部署于嵌入式设备等问题,提出了一种轻量型自适应多尺度卷积神经网络,其通过特征图线性变换简化特征提取过程,使... 详细信息

针对轨道入侵异物对行车安全造成的极大威胁,而现有的轨道目标检测算法难以平衡检测精度和速度、易受复杂环境影响以及难以部署于嵌入式设备等问题,提出了一种轻量型自适应多尺度卷积神经网络,其通过特征图线性变换简化特征提取过程,使用自适应多尺度特征融合优化特征表达能力,并通过设计轻量型注意力进一步提升异物检测精度;同时,结合NVIDIA Jetson TX2嵌入式平台,研制了轨道入侵异物自主检测系统。实验结果表明,本文提出的模型很好地平衡了检测速度和精度,在NVIDIA GeForce GTX1080Ti的GPU平台上对轨道数据集的检测速度为297 FPS,检测精度为92.96%,比YOLOv4-tiny高7.72%,实现了在轨道交通复杂场景下高精度、高速度以及高鲁棒性的检测入侵异物。

关键词：目标检测算法轻量型卷积神经网络深度学习轨道入侵异物自适应特征融合检测系统

基于X射线成像与卷积神经网络的核桃内部品质检测

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农业机械学报 2022年第1期53卷 383-388页

作者：张淑娟高庭耀任锐孙海霞山西农业大学农业工程学院太谷030800

针对目前我国核桃内部品质混杂、不易检测等问题,提出利用X射线成像技术结合卷积神经网络对核桃内部品质进行快速检测。对获取的核桃X射线图像进行预处理和数据扩充,采用GoogLeNet、ResNet 101、MobileNet v2和VGG 19共4种迁移学习模型... 详细信息

针对目前我国核桃内部品质混杂、不易检测等问题,提出利用X射线成像技术结合卷积神经网络对核桃内部品质进行快速检测。对获取的核桃X射线图像进行预处理和数据扩充,采用GoogLeNet、ResNet 101、MobileNet v2和VGG 19共4种迁移学习模型构建卷积神经网络,对核桃数据集进行训练。通过预测集准确率、预测损失值、测试集准确率以及运行时间对模型进行分析,优化模型参数,开发核桃内部品质检测分选系统并进行模型验证。研究结果表明:GoogLeNet模型学习率设置为0.001,迭代次数设置为25次时预测效果最优,预测准确率为96.67%。系统验证结果表明:空壳核桃的判别准确率达到100%,平均判别准确率为96.39%。该系统可实现核桃内部品质的无损检测分选。

关键词：核桃 X射线成像技术内部品质卷积神经网络检测系统

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基于间苯二酚分光光度法的总氮检测方法

北京化工大学学报（自然科学版） 2023年第3期50卷 118-123页

作者：蒋凯王雷李文李新民何娜北方工业大学机电工程研究所北京100144 泰安市泰山索道运营中心泰安271099

针对目前水资源总氮检测系统成本高和稳定性差的问题,参考《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),设计了一种基于间苯二酚分光光度法的低成本的水中总氮检测系统。通过测定间苯二酚与水中氮及氮氧化合物反应后溶液的吸光度,建立了光电... 详细信息

针对目前水资源总氮检测系统成本高和稳定性差的问题,参考《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),设计了一种基于间苯二酚分光光度法的低成本的水中总氮检测系统。通过测定间苯二酚与水中氮及氮氧化合物反应后溶液的吸光度,建立了光电检测信号与总氮浓度之间的关系,从而测得水体中总氮含量。实验结果显示:基于间苯二酚分光光度法的水中总氮检测方法的重复性好,精度高。将该检测系统与商用总氮传感器的测定结果进行比较,二者的最大相对误差小于8%,表明所设计的检测系统具有较好的测量准确性。

关键词：总氮检测间苯二酚经济性检测系统