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TiAlSiN涂层力学性能改善措施的研究现状及进展

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表面技术 2024年第8期53卷 40-51页

作者：周琼王涛黄彪张而耕陈强梁丹丹上海应用技术大学上海物理气相沉积(PVD)超硬涂层及装备工程技术研究中心上海201418

TiAlSiN涂层具有耐温性好、化学惰性高等优异性能,其作为防护层被广泛应用于摩擦零部件、机械加工工具上。但TiAlSiN涂层内应力过大导致的力学性能不足,限制了其在严苛工况下的进一步应用。总结了目前改善TiAlSiN涂层力学性能的主要措施... 详细信息

TiAlSiN涂层具有耐温性好、化学惰性高等优异性能,其作为防护层被广泛应用于摩擦零部件、机械加工工具上。但TiAlSiN涂层内应力过大导致的力学性能不足,限制了其在严苛工况下的进一步应用。总结了目前改善TiAlSiN涂层力学性能的主要措施:涂层微观结构优化、膜层结构设计以及热处理工艺。对改善涂层力学性能所涉及的细晶强化、共格效应、固溶强化以及模量差理论等机理进行了全面的描述,并详细地对比分析了上述理论之间的内在联系与差异。系统地讨论了纳米多层和梯度复合膜层结构对涂层力学性能的影响规律,主要从调制结构以及成分调整2个角度对膜层结构变化进行了分析,有利于指导具有良好力学性能的膜层结构的设计。此外,分别阐述了退火温度、时间以及气氛环境对TiAlSiN涂层力学性能的影响规律,分析了退火条件对涂层微观结构的影响以及微观结构与力学性能之间的关系。在此基础上,提出了未来可以从基础理论和改善措施之间的协同作用角度,对TiAlSiN涂层力学性能的改善展开进一步研究。

关键词： TiAlSiN 性能改善力学性能微观结构膜层结构热处理

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基于物联网的病虫害绿色防控系统研发与应用

中国农业科技导报 2024年第4期26卷 77-86页

作者：丁亚会陈诚乔晓军沈剑波林森张云鹤冯思思国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

为减少农药施用量、发展病虫害绿色防控技术,保障农产品质量安全,基于物联网技术,结合臭氧灭菌防病、光源诱导除虫、作物健康识别和病虫害辨识预警等技术,研发了设施蔬菜病虫害绿色防控系统,主要由多功能植保机和信息管理系统组成。结... 详细信息

为减少农药施用量、发展病虫害绿色防控技术,保障农产品质量安全,基于物联网技术,结合臭氧灭菌防病、光源诱导除虫、作物健康识别和病虫害辨识预警等技术,研发了设施蔬菜病虫害绿色防控系统,主要由多功能植保机和信息管理系统组成。结果表明,绿色防控系统下草莓白粉病发病率较常规施药法降低27.7%,草莓产量提高19.8%,具有显著的草莓白粉病防控效果和增产潜力。同时,系统的预警服务、多方式消杀、远程控制和智能托管等功能有效缓解了我国植保技术装备落后、过度依赖农药使用、劳动力结构性短缺和维保运营困难等问题。系统的应用在一定程度上实现了设施蔬菜病虫害防治的绿色化、专业化和智能化。

关键词：绿色防控系统植保机物联网云托管病虫害

储能科学与技术不同负极材料对LiFePO高功率储能器件循环性能的影响

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储能科学与技术 2024年

作者：张玉曼范羚羚杨重阳上海奥威科技开发有限公司国家车用超级电容器系统工程技术研究中心

磷酸铁锂(LiFePO4，LFP)以低成本、高安全性、长循环寿命等优点在近些年来备受关注，然而市场上常见的LFP储能器件在0.1-2 C倍率的循环寿命为2000次左右。为了进一步开发高功率、长寿命的LFP储能器件，本文设计了容量为9Ah的不同负极材... 详细信息

磷酸铁锂(LiFePO4，LFP)以低成本、高安全性、长循环寿命等优点在近些年来备受关注，然而市场上常见的LFP储能器件在0.1-2 C倍率的循环寿命为2000次左右。为了进一步开发高功率、长寿命的LFP储能器件，本文设计了容量为9Ah的不同负极材料（硬碳/软碳/石墨）软包储能器件。对4 C大倍率循环性能进行探究，发现4000次循环后，硬碳和软碳用作负极的储能器件的容量保持率分别为83.0%、78.9%，优于石墨（51.6%）。通过XRD、EIS、容量增量法和电压微分法等手段进行分析，发现接触内阻和SEI膜内阻增加，以及结构变化造成负极中锂离子的消耗是容量衰减的主要原因。进一步探究石墨用作负极时循环寿命差的原因，发现石墨用作负极时库伦效率较低，工作温度较高，dQ/dV峰值在循环过程中发生更大的位移，峰强的降幅也较大。由于石墨的层间距为0.335 nm，小于软碳（0.360 nm）和硬碳（0.395 nm），在反复脱嵌锂过程中石墨更易发生结构变化，造成体积膨胀，因此循环后接触电阻和SEI膜电阻增长幅度较高，锂离子扩散动力学也更差。与石墨相比，硬碳和软碳用作大倍率LFP储能器件的负极活性物质时具有更长的循环寿命。

关键词：磷酸铁锂硬碳软碳石墨循环寿命

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微观人群数字孪生的概念、框架与研究方法

遥感学报 2024年第5期28卷 1295-1313页

作者：李文航龚建华黄琳马浩男中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心北京100094

传统地理学/GIS对人群时空行为的研究集中在中宏观尺度,对微观时空行为的研究相对不足。针对这一问题,提出了微观人群数字孪生的概念及其基础逻辑框架,从人群行为实验方法、基础行为/场景行为建模、典型应用及案例分析等方面总结了微观... 详细信息

传统地理学/GIS对人群时空行为的研究集中在中宏观尺度,对微观时空行为的研究相对不足。针对这一问题,提出了微观人群数字孪生的概念及其基础逻辑框架,从人群行为实验方法、基础行为/场景行为建模、典型应用及案例分析等方面总结了微观人群数字孪生的技术基础及其研究现状,并从地理学的视角,对基于系统论的人群实验思路和可信人群实验方法、以及利己—利他、个体—群体、确定—随机统一的人群行为建模方法、微观行为地理学和微观人地关系理论体系构建等未来研究进行探讨,希望推动地理学、GIS和虚拟地理环境对微观人群时空行为理论、方法和技术的研究。

关键词：遥感微观人群数字孪生微观时空行为人群行为模型虚拟地理环境地理学

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不同结构参数对喷头雾化特性的影响规律

排灌机械工程学报 2024年第4期42卷 426-432页

作者：冯静之朱兴业华珊钱兆刘俊萍江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室(部省共建) 浙江杭州310022

针对目前雾化喷嘴存在的雾化压力高、雾化范围小等问题,设计了一种雾化喷头,并分析了该喷头的雾化特性.利用激光粒度测试仪探究压力为0.15~0.30 MPa、出口直径为0.3~0.9 mm等条件下对喷头雾化锥角、速度场和液滴粒径的影响,获取了不同... 详细信息

针对目前雾化喷嘴存在的雾化压力高、雾化范围小等问题,设计了一种雾化喷头,并分析了该喷头的雾化特性.利用激光粒度测试仪探究压力为0.15~0.30 MPa、出口直径为0.3~0.9 mm等条件下对喷头雾化锥角、速度场和液滴粒径的影响,获取了不同试验条件下流场流动特性的变化规律:在低压力下,雾化锥角受喷头出口直径的影响较大,出口收缩角越大则雾化特性越优良;出口直径为0.9 mm的喷头,喷腔长孔比为1、出口收缩角为75°时更能实现大范围的作业;随着喷雾压力增大,水滴速度最大值也显著增大,但压力对雾化流场整体速度分布趋势的影响不大.水滴直径也随着喷头出口直径增大而增大,且喷头出口直径对水滴直径影响显著,但水滴直径相同时,出口直径越大,水滴速度越小.该结果为雾化喷头在中低压范围内的应用提供了理论参考.

关键词：雾化喷头雾化特性液滴粒径雾化锥角出口直径出口收缩角

基于StyleGAN2-ADA和改进YOLO v7的葡萄叶片早期病害检测方法

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农业机械学报 2024年第1期55卷 241-252页

作者：张林鍹巴音塔娜曾庆松新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017 清华大学国家计算机集成制造系统工程技术研究中心北京100084

为实现葡萄早期病害的快速准确识别,针对葡萄病害的相似表型症状识别率低及小病斑检测困难的问题,以葡萄黑腐病和黑麻疹病为研究对象,提出了一种基于自适应鉴别器增强的样式生成对抗网络与改进的YOLO v7相结合的葡萄黑腐病和黑麻疹病的... 详细信息

为实现葡萄早期病害的快速准确识别,针对葡萄病害的相似表型症状识别率低及小病斑检测困难的问题,以葡萄黑腐病和黑麻疹病为研究对象,提出了一种基于自适应鉴别器增强的样式生成对抗网络与改进的YOLO v7相结合的葡萄黑腐病和黑麻疹病的病斑检测方法。通过自适应鉴别器增强的样式生成对抗网络和拉普拉斯滤波器的方差扩充葡萄病害数据。采用MSRCP算法进行图像增强,改善光照环境凸显病斑特征。以YOLO v7网络框架为基础,将BiFormer注意力机制嵌入特征提取网络,强化目标区域的关键特征;采用BiFPN代替PA-FPN,更好地实现低层细节特征与高层语义信息融合,以同时降低计算复杂度;在YOLO v7的检测头部分嵌入SPD模块,以提高模型对低分辨率图像的检测性能;并采用CIoU与NWD损失函数组合对损失函数重新定义,实现对小目标快速、准确识别。实验结果表明,该方法病斑检测精确率达到94.1%,相比原始算法提升5.7个百分点,与Faster R-CNN、YOLO v3-SPP和YOLO v5x等模型相比分别提高3.3、3.8、4.4个百分点,能够实现葡萄早期病害快速准确识别,对于保障葡萄产业发展具有重要意义。

关键词：葡萄病害识别 StyleGAN2-ADA 目标检测自注意力机制 YOLO v7

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基于3D点云的钢管表面缺陷检测系统

轧钢 2024年第3期 113-118+126页

作者：吴昆鹏王少聪苏成北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心

钢管外表面视觉成像时容易出现灰度不均、局部过曝光等问题，致使利用二维灰度图像进行表面缺陷检测过程中漏检、误报等情况严重。为此，设计了基于3D点云的钢管外表面缺陷检测系统，通过围绕被测钢管环形布置多组3D相机获取到表征钢管... 详细信息

钢管外表面视觉成像时容易出现灰度不均、局部过曝光等问题，致使利用二维灰度图像进行表面缺陷检测过程中漏检、误报等情况严重。为此，设计了基于3D点云的钢管外表面缺陷检测系统，通过围绕被测钢管环形布置多组3D相机获取到表征钢管轮廓的点云，收集样本构建出钢管缺陷数据集，训练PointNet++模型进行点云分割，输出代表缺陷的数据点集合，集合所涵盖的范围即为缺陷位置，数据点相对标定基准面的距离信息表示缺陷深度。本系统应用于工业现场，在完成缺陷检测的同时实现了深度方向的量化，对于钢管外表面缺陷的检测能力与探伤机相当，且具备更低的误报率、更少的设备安装维护成本，同时系统可扩展应用到类似的智能化检测场景。

关键词：钢管缺陷检测 3D点云 PointNet++

融合自由曲面光学与全息光学元件的成像与显示系统设计

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光学学报 2024年第9期44卷 9-32页

作者：杨通王永东吕鑫程德文王涌天北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心

光学自由曲面具备较高的设计自由度与像差校正能力；全息光学元件具备特有的波前调控特性、选择性、复用性、轻薄性与易加工性。在成像与显示光学系统设计中，将自由曲面与全息光学元件相融合，可以获得较为优秀的系统指标和系统性能，... 详细信息

光学自由曲面具备较高的设计自由度与像差校正能力；全息光学元件具备特有的波前调控特性、选择性、复用性、轻薄性与易加工性。在成像与显示光学系统设计中，将自由曲面与全息光学元件相融合，可以获得较为优秀的系统指标和系统性能，使系统形态更加紧凑、轻便，且得到离轴非对称的新型系统结构。简要介绍了自由曲面光学与全息光学元件的基本原理、光线追迹特性、应用领域等，阐述了自由曲面光学与全息光学元件的融合设计方法，基于对全息光学元件的分类，总结了融合自由曲面光学与全息光学元件的成像与显示光学系统的设计与应用，讨论了两类元件融合设计的限制因素并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：自由曲面光学全息光学元件融合设计成像与显示系统

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长波红外大孔径长焦距无热化光学系统设计

光子学报 2024年第3期53卷 114-122页

作者：曹一青沈志娟莆田学院机电与信息工程学院莆田351100 福建省激光精密加工工程技术研究中心莆田351100

对于长波红外长焦距光学系统,大孔径能使系统具有更好的成像亮度,但也带来了孔径边缘像差较大且难以校正的问题。利用折反射式结构减少光学系统总长,采用两块反射镜结构作为基础,在其后搭配一组校正折射透镜构成光学系统,并应用光焦度... 详细信息

对于长波红外长焦距光学系统,大孔径能使系统具有更好的成像亮度,但也带来了孔径边缘像差较大且难以校正的问题。利用折反射式结构减少光学系统总长,采用两块反射镜结构作为基础,在其后搭配一组校正折射透镜构成光学系统,并应用光焦度分配、消热差及消色差条件,设计出大孔径、长焦距的长波红外无热化光学系统。该光学系统工作波段为8~12μm,焦距为800 mm,全视场角为0.6°,F数为2.5,遮拦比为0.2,光学系统总长为344.62 mm;在-40~60℃工作温度范围内,全视场角的调制传递函数值在奈奎斯特频率20 lp/mm处均大于0.25。设计的长波红外大孔径长焦距光学系统由2块反射镜和4块折射透镜组成,系统结构紧凑,成像性能稳定,可为类似此类光学系统设计提供参考。

关键词：光学系统设计长波红外大孔径长焦距无热化