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散射增强微结构光纤及其分布式传感技术研究进展

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光学学报 2024年第1期44卷 165-179页

作者：李豪范存政肖翔鹏闫宝强陈俊峰吕悦娟闫志君孙琪真华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程研究中心武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 华中科技大学未来技术学院湖北武汉430074

分布式光纤传感器以光纤作为传输和传感融合的介质,具有高灵敏、全分布、大尺度、高分辨的独特优势,近年来受到多个应用领域研究人员的关注并逐步进入产业化。然而,现有普通单模光纤在传感信噪比与稳定性等方面仍存在局限性。以散射增... 详细信息

分布式光纤传感器以光纤作为传输和传感融合的介质,具有高灵敏、全分布、大尺度、高分辨的独特优势,近年来受到多个应用领域研究人员的关注并逐步进入产业化。然而,现有普通单模光纤在传感信噪比与稳定性等方面仍存在局限性。以散射增强微结构特种光纤为传感载体,研究其分布式传感增效机理,介绍了其自动化、高效率刻写制备技术,并重点阐述了其分布式光纤传感技术研究进展与相关应用。进一步对散射增强微结构传感光纤的未来发展潜力及应用方向进行了展望。

关键词：传感器分布式光纤传感散射增强光纤分布式声波传感光频域反射技术

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机械臂动力学前馈混合迭代学习控制研究

机械科学与技术 2024年

作者：严冬陈立平丁建完华中科技大学机械科学与工程学院

针对机械臂轨迹跟踪控制中存在的动力学参数不准确和未知外部干扰等问题，本文提出了一种动力学前馈混合迭代学习的机械臂控制方法。首先，通过动力学前馈控制使机械臂能够基本跟踪期望轨迹，并在期望轨迹的小邻域内将控制系统方程线性... 详细信息

针对机械臂轨迹跟踪控制中存在的动力学参数不准确和未知外部干扰等问题，本文提出了一种动力学前馈混合迭代学习的机械臂控制方法。首先，通过动力学前馈控制使机械臂能够基本跟踪期望轨迹，并在期望轨迹的小邻域内将控制系统方程线性化。随后，引入迭代学习控制器，以抵消动力学参数不准确和外部干扰可能造成的影响，并通过迭代进一步降低轨迹跟踪误差。本文通过压缩映射法从理论上分析了所提出控制方案的误差收敛性。本文使用***平台对控制方案进行了仿真，并在六轴串联机械臂上进行了实验，结果表明所提出的方案可以通过迭代学习逐步减小机械臂的轨迹跟踪误差。

关键词：动力学前馈控制迭代学习控制机械臂轨迹跟踪

面向未来技术的纳米制造阶梯式课程体系建设与教学实践

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高等工程教育研究 2024年第2期 18-23,103页

作者：陈蓉曹坤刘潇杨帆华中科技大学机械科学与工程学院

纳米制造是科学研究和社会经济发展的重点领域,培养具有国际视野、大工程观的多学科交叉型复合纳米制造人才成为面向未来技术、新工科教育的新要求。创新纳米制造课程与教学体系,要以学生为中心,以学科交叉为基础,设置阶梯课程,有机融... 详细信息

纳米制造是科学研究和社会经济发展的重点领域,培养具有国际视野、大工程观的多学科交叉型复合纳米制造人才成为面向未来技术、新工科教育的新要求。创新纳米制造课程与教学体系,要以学生为中心,以学科交叉为基础,设置阶梯课程,有机融合串联通识课程、配套实验课、国际化课程,为新型纳米制造技术人才培养建立知识基础。重实践、重实验、重探究的教学实践,能有效践行产学研结合,发挥顶尖实验平台优势,增强创新意识和积极性,全面提升学生知识素养、科研能力和大工程观。阶梯式课程体系初步展现出人才培养体系“新素养”“新结构”和“新方法”,在产学研深度融合创新机制下,可以为复合型纳米制造人才培养奠定基础。

关键词：未来技术新工科纳米制造阶梯课程体系

超高功率激光-电弧复合焊接飞溅演化行为及抑制方法

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机械工程学报 2024年第16期 98-107页

作者：李艳耿韶宁蒋平李元泰顾思远王建庄华中科技大学机械科学与工程学院

超高功率激光-电弧复合焊接为实现厚壁构件的高效焊接提供有效手段，但面临焊接飞溅严重的问题。针对超高功率激光-电弧复合焊接飞溅问题，开展飞溅演化行为及抑制方法研究，阐明电弧热输入对飞溅的影响及抑制机制，并分析不同电弧热输... 详细信息

超高功率激光-电弧复合焊接为实现厚壁构件的高效焊接提供有效手段，但面临焊接飞溅严重的问题。针对超高功率激光-电弧复合焊接飞溅问题，开展飞溅演化行为及抑制方法研究，阐明电弧热输入对飞溅的影响及抑制机制，并分析不同电弧热输入对焊缝宏观成形及组织性能的影响。结果表明，电弧热输入增加能显著增大匙孔开度，抑制飞溅形成。电弧热输入由139 J/mm提升至479 J/mm，匙孔开口尺寸由56.57 mm2增至243.29 mm2，匙孔周围熔融金属与金属蒸汽/等离子体间的摩擦剪切力减小，熔融金属柱高度由15.96 mm降至5.27 mm，且在匙孔前沿熔融金属表面张力及流体静压力作用下，熔融金属柱回落至熔池，焊缝表面飞溅数量减少87%，焊缝成形质量显著提高。并发现电弧热输入增加在提高焊缝熔宽熔深同时，虽会导致微观组织粗化、热影响区宽度增加，但所有试样焊缝均表现出良好拉伸性能。超高功率激光-电弧复合焊接过程中飞溅的有效抑制为该技术在厚板焊接领域的工艺参数调控提供数据及理论支撑。

关键词：超高功率激光-电弧复合焊接飞溅形成抑制方法电弧热输入匙孔开口

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考虑碳排放与大气污染协同治理的电力系统净负荷预测及动态优化调度研究

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中国管理科学 2024年

作者：司马琪杨司玥鲍玉昆华中科技大学管理学院

可再生能源电量上网“应上尽上”和燃煤发电过程中的污染物与碳排放控制是电力系统实现减污降碳、绿色转型的主要方式。为定量分析上述政策与措施的协同效应，本文以风电和煤电机组构成的区域电力系统为例，首先提出了一种融合风电和系... 详细信息

可再生能源电量上网“应上尽上”和燃煤发电过程中的污染物与碳排放控制是电力系统实现减污降碳、绿色转型的主要方式。为定量分析上述政策与措施的协同效应，本文以风电和煤电机组构成的区域电力系统为例，首先提出了一种融合风电和系统负荷波动特征的净负荷功率混合预测方法，实现对系统净负荷的精准预测；然后采用高斯模型拟合预测误差，构建了考虑误差不确定性和多样化排放控制措施的动态调度模型，并在此基础上刻画和分析了不同控制措施的实施效果和作用机理，从而为电力系统调度的低碳、低污染运行提供决策参考。仿真实验结果表明：相比直接预测和间接预测，基于所提出的混合预测方法，净负荷预测误差NRMSE分别降低4.8%和9.5%；相比于发电企业（机组）之间的非合作碳减排模式，允许发电企业（机组）通过转让或交易的方式共享碳排放权可实现系统资源的优化配置，降低减排成本。这一结论也揭示了发电侧成员（机组/企业）参与碳交易市场的经济性利益动机以及企业（机组）减排技术成本的疏导机制。此外，相比于控制“源端”大气污染物的排放总量，考虑了气象条件和“受端”生态承载力差异的排放控制策略可进一步优化污染物的时空分布，电力系统对重污染地区污染程度贡献由53.7%降至37.4%，有效提高大气污染精准治理水平。

关键词：电力系统净负荷预测碳排放大气污染优化调度

基于心率变异性的自动睡眠分期及其脑电图验证

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中国生物医学工程学报 2024年第1期43卷 18-26页

作者：应少飞秦代友谢佳欣郜东瑞秦云刘铁军电子科技大学生命科学与技术学院成都610000 成都信息工程大学计算机学院成都610000

睡眠障碍会严重影响人们的日常生活,因此睡眠的早期监测对睡眠疾病的预防和诊断有重要意义。采用自行研制的便携式多导睡眠监护仪,开展了103人次的居家夜间睡眠数据收集(含脑电、眼电、肌电和心电信号)。然后,从同步采集的心电数据RR间... 详细信息

睡眠障碍会严重影响人们的日常生活,因此睡眠的早期监测对睡眠疾病的预防和诊断有重要意义。采用自行研制的便携式多导睡眠监护仪,开展了103人次的居家夜间睡眠数据收集(含脑电、眼电、肌电和心电信号)。然后,从同步采集的心电数据RR间期中提取时域、频率和非线性特征,组合出最高达426个心率变异性(HRV)特征,基于Xgboost算法构建模型对睡眠中的清醒期(wake)、非快速眼动|期(N1)、非快速眼动Ⅱ期(N2)、非快速眼动Ⅲ期(N3)和快速眼动期(REM)进行五分类(wake、N1、N2、N3、REM)、三分类(wake+N1、REM、N2+N3)和二分类(wake、N1+N2+N3+REM)预测,并与脑电图睡眠分期标签进行验证。最后,五分类、三分类和二分类测试结果准确率分别达到84.0%、89.1%和95.2%,F1-score达到83.2%、88.9%和94.9%,为同类模型研究中表现最佳。说明HRV与睡眠阶段具有良好的相关性,基于便携式设备收集数据构建的算法模型可以较好地识别睡眠状态。

关键词：心率变异性脑电图多导睡眠监护仪 Xgboost 自动睡眠分期

蜈蚣毒液中钾离子通道Kv4.1抑制剂SsTx-P2的分离和结构鉴定

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浙江大学学报（医学版） 2024年第2期53卷 194-200页

作者：杜灿伟袁复楚段心怡容明强孟尔刘长军湖南科技大学生命科学与健康学院湖南湘潭411201 湖南师范大学生命科学学院湖南长沙410006

目的:挖掘蜈蚣毒液中的电压门控钾离子通道Kv4.1多肽抑制剂,确定其一级结构,并对其空间结构进行建模分析。方法:利用离子交换层析和反相高效液相色谱对蜈蚣毒液的多肽组分进行分离纯化,通过全细胞膜片钳技术鉴定能够抑制Kv4.1通道的多肽... 详细信息

目的:挖掘蜈蚣毒液中的电压门控钾离子通道Kv4.1多肽抑制剂,确定其一级结构,并对其空间结构进行建模分析。方法:利用离子交换层析和反相高效液相色谱对蜈蚣毒液的多肽组分进行分离纯化,通过全细胞膜片钳技术鉴定能够抑制Kv4.1通道的多肽;运用基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱鉴定多肽的分子量,借助Edman降解测序和二维质谱测序确定多肽的一级结构;基于迭代线程装配细化在线分析建立多肽空间结构模型。结果:从蜈蚣毒液中分离纯化得到一条能够抑制Kv4.1通道的多肽SsTx-P2,分子量为6122.8,氨基酸序列为NH2-ELTWDFVRTCCKLFPDKSECTKACATEFTGGDESRLKDVWPRKLRSGDSRLKD-OH,其在1.0µmol/L浓度下能够抑制Kv4.1通道超过95%的电流。空间结构模型显示,多肽SsTx-P2拥有一个保守的螺旋结构。结论:本文通过分离纯化从蜈蚣毒液中得到一条多肽SsTx-P2,能够强效抑制钾离子通道Kv4.1,其空间结构具有一定的保守性。

关键词：蜈蚣多肽钾离子通道 Kv4.1通道抑制剂结构

集成电路卓越工程师需要具备何种能力——基于产业视角的质性研究

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高等工程教育研究 2024年第1期 86-91,98页

作者：李玲刘雨心许心蕊姜波华中科技大学光学与电子信息学院党委华中科技大学教育科学研究院华中科技大学集成电路学院党委华中科技大学公共管理学院

围绕集成电路产业人才需求和资深工程师的个人成长史,对12家集成电路企业深度调研,探讨“集成电路卓越工程师需要具备何种能力”。主题分析识别出“发现和解决问题的能力集群”“执行和管理项目的能力集群”和“自我调节与规划的能力集... 详细信息

围绕集成电路产业人才需求和资深工程师的个人成长史,对12家集成电路企业深度调研,探讨“集成电路卓越工程师需要具备何种能力”。主题分析识别出“发现和解决问题的能力集群”“执行和管理项目的能力集群”和“自我调节与规划的能力集群”。高校对卓越工程师的培养须强化教学目标中知识与能力的深度整合,凸显人才培养目标的行业特征,注重非技术能力品质的互相支撑,促使学生树立专业使命感和专业责任感。

关键词：集成电路产业卓越工程师能力需求工程人才培养

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一种抗屏摄攻击的DCT域深度水印方法

计算机科学 2024年第2期51卷 343-351页

作者：黄昌喜赵成鑫姜骁腾凌贺飞刘辉华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074

数字水印技术在多媒体保护方面发挥着巨大的作用,实际应用需求的变更推动了数字水印技术的发展。目前,基于深度学习的水印技术在鲁棒性上有了较大的提升,但水印的嵌入基本在空域进行,载体图像的失真仍然比较明显。此外,现有方法在面对... 详细信息

数字水印技术在多媒体保护方面发挥着巨大的作用,实际应用需求的变更推动了数字水印技术的发展。目前,基于深度学习的水印技术在鲁棒性上有了较大的提升,但水印的嵌入基本在空域进行,载体图像的失真仍然比较明显。此外,现有方法在面对摄屏攻击时效果不佳。为解决上述问题,提出了一种抗屏摄攻击的DCT域深度水印方法。该模型由DCT层、编码器、解码器和屏摄模拟层组成。DCT层将图像的Y分量转换为DCT域,然后编码器通过端到端训练修改DCT系数,将秘密消息嵌入到图像中。这种频域嵌入方法使得水印信息能够分布到图像的整个空间,从而减少了失真效应。此外,还提出了一个噪声层,用于模拟屏摄过程中特殊的摩尔纹和反光效果。训练过程分为两个阶段:在第一阶段,编码器和解码器进行端到端的训练;而在第二阶段,屏摄模拟层和传统的失真攻击被用来增强水印图像,然后使用失真水印图像来进一步优化解码器。大量的实验结果表明,该模型具有较高的透明度和鲁棒性,并且在屏摄鲁棒性方面优于其他方法。

关键词：数字水印深度学习 DCT变换不可感知性屏摄鲁棒性