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锂离子电池荷电状态和内部缺陷的超声透射特性仿真研究

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北京工业大学学报 2025年 258-268页

作者：张斌鹏吕炎宋国荣高杰李永春何存富北京工业大学材料与制造学部北京工业大学信息学部台湾成功大学机械工程系

采用有限元法分别对锂离子电池的荷电状态、内部缺陷(气泡缺陷、析锂缺陷和浸润不完全缺陷)与超声透射特性之间的影响规律进行了仿真分析。首先,利用Voronoi多边形建立了锂离子电池内部的多层多孔结构;其次,在仿真过程中,通过改变正负... 详细信息

采用有限元法分别对锂离子电池的荷电状态、内部缺陷(气泡缺陷、析锂缺陷和浸润不完全缺陷)与超声透射特性之间的影响规律进行了仿真分析。首先,利用Voronoi多边形建立了锂离子电池内部的多层多孔结构;其次,在仿真过程中,通过改变正负极材料的力学参数(杨氏模量和密度)实现了锂离子电池不同荷电状态下超声透射特性的提取。仿真结果表明,随着荷电状态(state of charge,SOC)的增加,快纵波的声强幅值和慢纵波的声强幅值均呈现线性增加的规律,慢纵波的渡越时间呈现线性减小的规律。随后,对锂离子电池内部不同缺陷形式进行仿真分析。通过对比正常电池和缺陷电池的声透射信息可以发现:当锂离子电池底部存在气泡缺陷时,透射信号的声强幅值显著衰减,且随着气泡厚度的增加,声强幅值的衰减也在增加;此外,随着气泡位置的改变,透射信号的声强幅值也呈现规律性变化;当锂离子电池内部存在析锂缺陷时,透射信号的声强幅值和渡越时间均随着析锂厚度的增加而逐渐减小;当锂离子电池内部存在浸润不完全缺陷时,仿真模型将退化为单相多孔介质,频域中也只存在一个频率成分,且声强幅值存在衰减。研究内容解决了用有限元法对锂离子电池荷电状态、内部缺陷进行模拟处理的问题,且慢纵波波速的仿真结果与理论结果吻合良好。

关键词：锂离子电池 Voronoi多边形缺陷荷电状态超声透射有限元仿真

微磁检测技术在Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服/抗拉强度检测中的应用

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北京工业大学学报 2025年第1期51卷 32-41页

作者：王贤贤何存富刘秀成李鹏宁梦帅邢智翔北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京工业大学信息学部北京100124

利用微磁无损检测方法对Cr12MoV钢和3Cr13钢的屈服强度(R_(p0.2))和抗拉强度(R_(m))进行无损定量预测。首先,采用先淬火后回火的工艺改变材料的拉伸力学性能,得到不同屈服/抗拉强度的拉伸试样;其次,对2种材料先后进行微磁特征参量测试... 详细信息

利用微磁无损检测方法对Cr12MoV钢和3Cr13钢的屈服强度(R_(p0.2))和抗拉强度(R_(m))进行无损定量预测。首先,采用先淬火后回火的工艺改变材料的拉伸力学性能,得到不同屈服/抗拉强度的拉伸试样;其次,对2种材料先后进行微磁特征参量测试和屈服/抗拉强度的测定;然后,分别利用格拉布斯(Grabbs)准则和ReliefF特征筛选方法,剔除系统误差并得到对强度指标敏感的微磁特征参量;最后,通过神经网络模型寻优,构建BP神经网络预测模型,实现Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服强度和抗拉强度定量预测。研究结果表明:微磁检测方法可以对Cr12MoV钢和3Cr13钢屈服强度和抗拉强度进行无损定量预测,模型得到的屈服强度和抗拉强度预测平均误差分别小于3%和5%。提出的研究方法和结论可为铁磁性材料屈服强度和抗拉强度的微磁无损检测提供参考。

关键词：微磁检测抗拉强度屈服强度 BP神经网络无损检测 ReliefF

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面向下肢外骨骼的运动意图识别算法研究

智能系统学报 2025年

作者：牛苗赫雷飞北京工业大学都柏林国际学院北京工业大学信息学部

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差... 详细信息

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差异和非线性动态的特点，导致现有方法存在特征捕捉单一、识别准确率低等不足。针对上述问题，提出一种基于多尺度卷积神经网络的运动意图感知模型。该模型采用多个差异卷积块提取sEMG信号的时间与空间尺度特征，并利用多层深度网络捕捉sEMG信号的非线性动态特征。该模型针对离线肌电数据库的识别准确率达到94%，其中对全脚离地运动类别的识别准确率高达98%。在人体穿戴下肢外骨骼进行在线运动意图识别实验中，该模型的平均识别准确率超过90%，验证了其在下肢外骨骼意图识别领域的有效性。

关键词：下肢外骨骼助力行走表面肌电信号人机运动多尺度卷积神经网络感知模型意图识别

基于计算地震动特征一致性的场地分类方法探讨

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岩土工程学报 2025年

作者：李敏李小军李东平石树中王玉石顾泺怡浙江省地震局北京工业大学

基于1137个钻孔资料的场地模型及相应的土层地震反应分析计算结果，从场地地震动峰值加速度和特征周期两方面讨论分析了中国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）和美国规范IBC(International Building Code)中的场地分类方法。依据场... 详细信息

基于1137个钻孔资料的场地模型及相应的土层地震反应分析计算结果，从场地地震动峰值加速度和特征周期两方面讨论分析了中国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）和美国规范IBC(International Building Code)中的场地分类方法。依据场地效应一致性分析得出：在中硬土场地上，美国的C类场地的离散性最小；在中软土场地上，中国的III类场地表现出一定的弱势性；在软弱土场地上，中国的IV类场地优势性明显。总体上中国的双指标分类方法体现了一定的优势性。因此，提出了新的场地分类方法，方法中按照覆盖层厚度和30 m两者较小值的土层计算等效剪切波速，并将目前的II类场地划分为II1和II2，将III类场地中覆盖层厚度大于50 m且等效剪切波速小于等于170m/s的场地归类到IV类场地，500 m/s以下的等效剪切波速分界线提高20 m/s。研究为建立更合理的场地分类方法提供新的解决方案。

关键词：地震动场地分类方法场地效应覆盖层厚度等效剪切波速

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融合情感和常识知识的对话生成模型

计算机科学 2025年第1期52卷 307-314页

作者：程金凤蒋宗礼北京工业大学信息学部北京100124

随着深度学习技术的发展,开放域对话系统作为人机对话系统的重要分支也得到了快速发展。但目前开放域对话模型生成的回复语句依然存在同理心较差、多样性较低等问题。对此,提出一种融合情感和常识知识的对话生成模型。首先依据情感词典... 详细信息

随着深度学习技术的发展,开放域对话系统作为人机对话系统的重要分支也得到了快速发展。但目前开放域对话模型生成的回复语句依然存在同理心较差、多样性较低等问题。对此,提出一种融合情感和常识知识的对话生成模型。首先依据情感词典和常识知识图谱获取每个单词对应的常识知识向量,然后将该向量和单词本身的词嵌入向量一同输入编码器中进行编码,接着通过两阶段解码来生成回复语句:第一个解码阶段预测要生成单词的情感强度,并据此获得该单词对应的情感向量,第二阶段解码结合第一阶段编码的结果和已生成单词的词嵌入向量及其对应的常识知识向量作为输入,预测要生成的单词。实验结果表明,该模型生成的回复语句更具同理心和多样性,并且在PPL,BLEU,ACC和DISTINCT等指标上相比基线模型都有一定提升。

关键词：对话模型情感词典常识知识图谱两阶段解码情感强度

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区域敏感的场景图生成方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 51-58页

作者：王立春付芳玉徐凯徐洪波尹宝才北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学多媒体与智能软件技术北京市重点实验室北京100124

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关... 详细信息

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关的背景区域。关系特征解码器在进行关系预测时不仅考虑了物体对的视觉特征和语义特征,也考虑了物体对的位置特征。在视觉基因组(visual genome,VG)数据集上分别计算了RS-SGG方法针对场景图生成、场景图分类和谓词分类3个子任务的图约束召回率和无图约束召回率,并与主流的场景图生成方法进行了比较。实验结果表明,RS-SGG的图约束召回率和无图约束召回率均优于主流方法。此外,可视化实验结果也进一步证明了所提出方法的有效性。

关键词：图像理解场景图生成物体分类关系分类区域感知自注意力机制

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介质微球超分辨光学成像:原理、技术与应用

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 100-120页

作者：李红梅闫胤洲蒋毅坚北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 北京工业大学物理与光电工程学院北京100124

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成... 详细信息

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成像分辨率成为显微成像领域的研究热点。介质微球透镜通过调控光场,能够将入射光束聚焦于微球底部的极窄区域形成光子纳米射流,打破了阿贝(Abbe)衍射极限,使出射光束半峰全宽小于λ/2。与其他超分辨成像技术相比,微球超分辨成像具有简单直接、无须荧光染料标记、实时成像、可与现有显微系统相兼容等优势,为学术研究和实际应用开辟了新的机遇。该综述首先介绍了介质微球超分辨光学成像原理;随后,详细分析了影响微球超分辨光学成像能力的关键因素,包括微球光学性质、适用环境以及可控性等;最后,探讨了微球超分辨光学成像技术在生物医学、半导体器件、纳米材料科学领域中的应用。此外,还展望了微球超分辨光学成像技术未来发展面临的主要挑战。

关键词：介质微球透镜超分辨成像光学纳米成像远场纳米显微镜光子纳米射流非荧光纳米显微镜

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面向海洋气象预报的低时延智能物联网构建

电子学报 2025年

作者：李竟博马礼李阳傅颖勋马东超北京工业大学计算机学院北方工业大学信息学院

人工智能技术广泛应用于海洋气象预报，且越来越依靠物联网获取海洋环境中多种模态的海量感知数据.针对数据的获取数量和传输速度不足以支撑模型精准预报的问题，提出了面向海洋气象预报的低时延智能物联网构建方案.首先，设计了智能物... 详细信息

人工智能技术广泛应用于海洋气象预报，且越来越依靠物联网获取海洋环境中多种模态的海量感知数据.针对数据的获取数量和传输速度不足以支撑模型精准预报的问题，提出了面向海洋气象预报的低时延智能物联网构建方案.首先，设计了智能物联网海洋气象预报融合架构，该架构不仅充分适配了人工智能技术和物联网技术，更实现了对海洋气象数据的高效采集、处理与分析，为海洋气象预报提供了有效灵活的底层结构.其次，优化了异构海洋感知设备协同组网方法，通过优化多层耦合网络拓扑，实现了异构海洋感知设备的高效互联，保证了数据收集的全面性和准确性.最后，提出了海洋感知网络低时延路由算法，该算法通过智能路径选择和数据传输优化，减少了信息从感知设备到数据中心的传输延迟，确保预报数据的快速更新.经实验验证，该方案充分利用智能物联网的优势，解决了海洋气象预报中数据获取难和处理延迟长的问题，所提方案的时延均值降低37%，时延中值降低38%，为海洋气象实时和准确的预报提供有力支持.

关键词：人工智能物联网海洋气象预报组网优化路由策略

基于BP-ANN雨水中总磷在人工渗滤系统去除过程优化

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中国环境科学 2025年

作者：刘元坤曹塬琪于艾鑫李星郭晓天北京工业大学建筑工程学院

人工快速渗滤系统（CRI）因其工艺简单、成本低、能耗低的特点，在水处理领域应用广泛，但由于试验时间和成本较大，很难获得所有试验条件下的去除率。本文提出利用BBD响应面法（BBD-RSM）和反向传播人工神经网络（BP-ANN）算法对活性... 详细信息

人工快速渗滤系统（CRI）因其工艺简单、成本低、能耗低的特点，在水处理领域应用广泛，但由于试验时间和成本较大，很难获得所有试验条件下的去除率。本文提出利用BBD响应面法（BBD-RSM）和反向传播人工神经网络（BP-ANN）算法对活性炭吸附总磷（TP）的过程参数（接触时间、初始浓度、温度、pH值）进行了建模和预测，并结合遗传算法（GA）对BP-ANN模型中的反应条件进行优化。在BBD-RSM模型中，p值小于0.0001，模型可较好的对TP的去除过程进行预测，接触时间为TP去除率最显著的参数，TP吸附过程中各因素的相对影响顺序为：接触时间>pH值>温度>初始浓度。采用BP-ANN模型进行优化，最佳网络结构为4-8-1。通过敏感性分析表明，影响TP去除率的因素依次为接触时间（34.05%）>pH值（28.67%）>温度（19.56%）>初始浓度（17.72%）。基于BP-ANN模型，采用GA优化人工渗滤系统运行条件，对TP去除过程的优化结果为：接触时间为720.53 min、初始浓度为2.75 mg/L、温度为30.62 ℃、pH值为5，达到最佳去除率（99.63%）。通过试验验证分析，BP-ANN-GA较BBD-RSM的预测值与实验值相比拥有较高的R2（0.9939）和较低的RSME（1.2851），说明该模型具有更好的预测能力，可更好的描述人工快速渗滤系统对TP的去除过程。

关键词： BBD响应面法反向传播人工神经网络遗传算法总磷人工快速渗滤系统