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基于LabVIEW验证典型波形的傅里叶级数合成

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河北软件职业技术学院学报 2024年第1期26卷 16-19页

作者：狄静宇申剑辉唐山学院交通与车辆工程系河北唐山063000

基于经典傅里叶级数理论,任意周期信号都可分解为一系列不同频率和幅值的正弦或余弦信号,称之为信号傅里叶级数的分解;反之,称之为信号傅里叶级数的合成。故可在推导几种典型周期信号的傅里叶级数展开式的基础上,使用LabVIEW软件进行程... 详细信息

基于经典傅里叶级数理论,任意周期信号都可分解为一系列不同频率和幅值的正弦或余弦信号,称之为信号傅里叶级数的分解;反之,称之为信号傅里叶级数的合成。故可在推导几种典型周期信号的傅里叶级数展开式的基础上,使用LabVIEW软件进行程序设计:将不同频率和幅值的正弦或余弦信号进行相互叠加,从而验证几种典型波形的傅里叶级数合成;同时,也显示并验证了吉布斯现象,即在信号波形的不连续点会出现“毛刺”的现象。

关键词：傅里叶级数 LabVIEW三角波方波锯齿波

基于高光谱反射和透射融合技术的牛肉糜掺假检测

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农业工程学报 2024年第16期40卷 251-260页

作者：李斌卢英俊刘燕德万霞华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013

为了提高牛肉糜中掺鸡、鸭和猪肉糜的检测精度,该研究利用高光谱反射率(reflentance,R)和透射率(transmittance,T)光谱数据融合方法开展了对牛肉中掺假物的定量检测研究。首先在牛肉中分别加入质量分数为2%~50%浓度间隔为2%的三类掺假物... 详细信息

为了提高牛肉糜中掺鸡、鸭和猪肉糜的检测精度,该研究利用高光谱反射率(reflentance,R)和透射率(transmittance,T)光谱数据融合方法开展了对牛肉中掺假物的定量检测研究。首先在牛肉中分别加入质量分数为2%~50%浓度间隔为2%的三类掺假物(鸡肉、鸭肉和猪肉),采集样本的反射率光谱数据结合支持向量机(support vector machine,SVM)、随机森林(random forest,RF)和长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)算法建立分类模型,将样品分为鸡肉、鸭肉和猪肉掺假牛肉样品和纯牛肉样本(4类)。然后,通过单一的反射和透射率光谱数据建立偏最小二乘模型(partial least squares regression,PLSR)对不同掺假物浓度进行定量分析,通过竞争自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、无关变量消除(uninformative variable elimination,UVE)、初级数据融合和中级数据融合方法对模型性能进行优化。基于中级数据融合对掺假物为鸡肉、鸭肉和猪肉的模型预测效果提升最大,相比于单一光谱数据建立的最优模型效果分别提升了3.9%、9.3%和4.5%。对掺假物为鸡肉和鸭肉样本预测效果最好的模型为去趋势化(de trending,DT)预处理后的UVE-PLSR,对应的决定系数(r-squared prediction,R_p~2)和均方根误差(root mean square error,RMSEP)分别为0.984 5和1.865 1、0.986 0和1.771 1,对于掺假物为猪肉样本预测效果最好的模型为RAW-CARS-PLSR,对应的R_p~2和RMSEP为0.975 1和2.366 5。结果表明,高光谱成像技术结合数据融合技术可以有效对牛肉中掺假物含量进行快速且高精度的检测,中级数据融合最大化提升了模型的性能。

关键词：牛肉掺假高光谱数据融合反射率光谱透射率光谱

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陶瓷膜在饮用水处理中的应用现状

材料导报 2024年第16期38卷 52-61页

作者：高正源白佳龙孙鹏飞安治国重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

水是人类生存所必需的资源。近年来,我国的饮用水水质标准不断提高。为了满足更高的标准,自来水厂开始使用膜过滤技术取代传统过滤技术。作为一种先进的水处理技术,膜过滤技术已经在各个领域得到广泛应用。与有机膜相比,陶瓷膜具有化学... 详细信息

水是人类生存所必需的资源。近年来,我国的饮用水水质标准不断提高。为了满足更高的标准,自来水厂开始使用膜过滤技术取代传统过滤技术。作为一种先进的水处理技术,膜过滤技术已经在各个领域得到广泛应用。与有机膜相比,陶瓷膜具有化学性能稳定、耐酸碱、热稳定性好、机械强度高、回收率高、使用寿命长等优点,在饮用水领域有更广阔的应用前景。本文旨在阐述陶瓷膜的结构特点和过滤机理,并探讨陶瓷膜在饮用水处理中的研究进展。通过对陶瓷膜饮用水处理工艺进行分析,发现原水经过混凝、吸附、臭氧氧化预处理后,陶瓷膜的过滤性能有明显的提升。文章还分析了陶瓷膜的抗污染性能,并强调了其在维护成本方面的优势。最后,对优化陶瓷膜成本、多元陶瓷膜集成工艺和陶瓷膜大规模运行成本估算等未来研究方向进行了展望。

关键词：陶瓷膜饮用水过滤工艺混凝吸附过滤臭氧氧化膜污染

改进YOLOv5s的弱光水下生物目标检测算法

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北京航空航天大学学报 2024年第2期50卷 499-507页

作者：陈宇梁董绍江孙世政闫凯波重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对水下光学图像目标检测过程中由于水中光线衰弱严重、图像环境复杂和拍摄设备移动等造成的生物识别精度低的问题,提出了基于改进YOLOv5s的弱光水下生物目标实时检测算法YOLOv5s-underwater。针对弱光水下光线衰弱的问题,引入了限制... 详细信息

针对水下光学图像目标检测过程中由于水中光线衰弱严重、图像环境复杂和拍摄设备移动等造成的生物识别精度低的问题,提出了基于改进YOLOv5s的弱光水下生物目标实时检测算法YOLOv5s-underwater。针对弱光水下光线衰弱的问题,引入了限制对比度自适应直方图均衡(CLAHE)算法对输入图像进行预处理,解决了颜色失真和图像毛糙的问题。针对复杂的弱光水下图像环境,提出了快速空间金字塔池化(SPPF)模块,解决了水下物体区分度低和特征损失严重的问题。针对拍摄设备移动带来的场景和形态变化问题,提出了一种基于旋转窗口的Swin-Transformer模块,提高了模型的泛化能力。针对水下小目标,修改了网络模型结构,提高了小目标的检测能力。仿真和实验结果表明:所提算法相较于YOLOv5s检测精度提高30.7%,证明了算法的有效性。

关键词：弱光水下生物目标 YOLOv5s 限制对比度自适应直方图均衡快速空间金字塔池化旋转窗口

基于改进灰度重心法的轨道扣件重构与故障诊断

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中国激光 2024年第8期51卷 85-93页

作者：肖圳孙世政郑天成庞珂魏子杰重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对轨道扣件表面结构复杂导致的线结构光照射分布不均匀问题,研究了一种基于改进灰度重心法的光条中心线提取方法,精准重构了轨道扣件点云模型。基于点云模型提取了轨道扣件的结构特征信息,建立了轨道扣件缺陷检测组合分类器模型,实现... 详细信息

针对轨道扣件表面结构复杂导致的线结构光照射分布不均匀问题,研究了一种基于改进灰度重心法的光条中心线提取方法,精准重构了轨道扣件点云模型。基于点云模型提取了轨道扣件的结构特征信息,建立了轨道扣件缺陷检测组合分类器模型,实现了轨道扣件的弹条缺失、扣件歪斜、螺母缺失等缺陷检测。研究了基于表面法向量的螺母上平面解析方法,通过螺母松动测量实验实现了轨道扣件的松动检测。搭建了扣件故障诊断实验平台并开展了相关实验研究,实验结果表明,系统扣件故障检出率达到96%,扣件松紧度测量的总体误差低于0.2 mm,扣件故障诊断系统的检测效果和鲁棒性较好,对列车安全运行具有重要的现实意义。

关键词：测量三维图像处理轨道扣件线结构光中心线提取故障诊断

基于磁热耦合法的非对称混合磁极永磁电机热分析

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浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 207-218页

作者：史立伟刘政委乔志伟赵新朱英杰山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000

针对传统内置永磁电机损耗高、发热量大的问题,提出非对称混合磁极永磁电机拓扑结构.介绍非对称混合磁极永磁电机的拓扑结构,对比分析两者的电磁特性与损耗分布特性.针对非对称混合磁极永磁电机分布式绕组的结构特点,对绕组进行等效处理... 详细信息

针对传统内置永磁电机损耗高、发热量大的问题,提出非对称混合磁极永磁电机拓扑结构.介绍非对称混合磁极永磁电机的拓扑结构,对比分析两者的电磁特性与损耗分布特性.针对非对称混合磁极永磁电机分布式绕组的结构特点,对绕组进行等效处理,确定等效导热系数,建立集中参数热网络模型.建立单向磁热耦合模型,计算电机各部件的温度分布,验证了热网络模型的正确性.考虑到温度对永磁材料的影响,建立双向磁热耦合模型,对比分析不同电流密度对电机温升的影响规律.试制一台样机并搭建温升试验平台进行温升试验,验证了新型拓扑结构的有效性与合理性以及磁热双向耦合法计算结果的准确性.

关键词：永磁电机非对称混合磁极热分析磁热耦合集中参数热模型

植物纤维增强聚合物基复合材料湿热老化研究进展

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材料导报 2024年第2期38卷 241-248页

作者：张儒姜宁徐家川李迪山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000

植物纤维具有材料成本低、来源丰富、可再生、可生物降解、比强度和比模量高等优点,以植物纤维代替合成纤维作为增强体制备的绿色复合材料引起了学术界和工业界的普遍关注,并初步应用于汽车、建筑、航空航天等领域。与传统合成纤维相比... 详细信息

植物纤维具有材料成本低、来源丰富、可再生、可生物降解、比强度和比模量高等优点,以植物纤维代替合成纤维作为增强体制备的绿色复合材料引起了学术界和工业界的普遍关注,并初步应用于汽车、建筑、航空航天等领域。与传统合成纤维相比,植物纤维自身的多层次、多尺度结构和与生俱来的亲水性使得其增强聚合物基复合材料在服役过程中容易受水分和温度的影响,引起力学性能下降,可能导致整个结构的破损甚至失效,从而阻碍其应用和发展。近年来,学者们对植物纤维增强聚合物基复合材料湿热老化进行了相关的研究。本文从复合材料吸水行为、影响复合材料吸水的因素、湿热老化对复合材料力学性能的影响、复合材料界面失效机理、复合材料湿热老化机理和化学处理对复合材料湿热老化的影响等几个方面综述了国内外植物纤维增强聚合物基复合材料湿热老化研究现状,希望为研究植物纤维增强聚合物基复合材料湿热老化的学者提供参考。

关键词：植物纤维复合材料湿热老化老化机理

基于指数调节策略对抗网络学习的轴承故障诊断研究

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振动工程学报 2024年第3期37卷 476-484页

作者：田静沈长青陈再刚石娟娟江星星朱忠奎西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031 苏州大学轨道交通学院车辆工程系江苏苏州215131

基于深度学习的故障诊断方法被广泛应用于以轴承为代表的机械关键部件故障诊断,其取得理想效果的前提是有足量故障样本且训练集、测试集满足同分布要求。然而,在实际工况下数据分布会发生变化,进而使原有工况下的诊断模型很难适用于新... 详细信息

基于深度学习的故障诊断方法被广泛应用于以轴承为代表的机械关键部件故障诊断,其取得理想效果的前提是有足量故障样本且训练集、测试集满足同分布要求。然而,在实际工况下数据分布会发生变化,进而使原有工况下的诊断模型很难适用于新工况。为此,域适应类迁移学习方法被用于解决训练集、测试集分布不同的问题,其重点在于实现数据分布适应,即度量数据分布差异,并利用度量结果对模型训练进行指导,从而提升学习效率和诊断准确率。在此基础上,提出了一种基于对抗学习的域适应方法,该方法的核心是将提出的指数调节策略与对抗网络相结合,使得网络在故障诊断过程中更有针对性地适应目标域的数据分布。该网络由特征提取器、分类器、一个全局域鉴别器和多个局部域鉴别器组成,利用对抗策略和适应性矩估计算法对模型进行优化,并通过基于指数调节策略设定的指数自适应因子对模型中的边缘分布和条件分布重要性进行调节,使得模型可以稳定、高效地进行故障诊断。在跨转速、跨负载和同时跨转速和负载的轴承诊断案例中对提出的方法进行验证,结果表明本文方法的诊断效果优于其他域适应方法,并具有较好的稳定性。

关键词：故障诊断轴承域适应对抗学习

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改进时序灰度图和深度学习的齿轮箱故障诊断

计算机工程与应用 2024年第13期60卷 338-344页

作者：谢锋云李刚王玲岚刘慧汪淦华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013

针对齿轮箱实际工作环境复杂、传统方法提取特征以及灰度图提取特征性能不足,提出了一种基于改进时序灰度图和深度学习的齿轮箱故障诊断方法。用EEMD(ensemble empirical mode decomposition)将振动信号分解为若干个本征模态分量(IMF)后... 详细信息

针对齿轮箱实际工作环境复杂、传统方法提取特征以及灰度图提取特征性能不足,提出了一种基于改进时序灰度图和深度学习的齿轮箱故障诊断方法。用EEMD(ensemble empirical mode decomposition)将振动信号分解为若干个本征模态分量(IMF)后,通过累计均值准则将IMFs划分为高频和低频分量,其中高频分量采用小波阈值降噪进行处理;重构降噪后的高频IMFs与低频IMFs,并利用灰度图方法对重构信号进行编码。将二维改进时序灰度图送入卷积神经网络进行训练,以发挥卷积网络对图片特征提取优势,并由混淆矩阵显示结果。最后将模型结果和不同灰度图与传统诊断方法进行对比。结果表明:相对于普通灰度图、全局去噪灰度图,所提方法对齿轮箱故障诊断准确率分别提高4、1.8个百分点,且收敛速度明显加快;相对于BP神经网络以及ELM诊断方法,所提方法对齿轮箱故障诊断准确率显著提高。

关键词：集合经验模态分解故障诊断改进时序灰度图深度学习