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利用加速度计数据在轨标定重力卫星质心偏差

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第2期63卷 123-130页

作者：刘超群谷德峰黄志勇王傲明刘道平中山大学人工智能学院广东珠海519082 “天琴计划”教育部重点实验室/天琴前沿科学中心/国家航天局引力波研究中心广东珠海519082 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

针对重力卫星质心偏差在轨标定的问题,提出了一种仅使用加速度计数据进行质心在轨标定的方法:以1A级加速度计数据作为输入,采用Butterworth滤波去除数据中的噪声,提取质心标定机动产生的线性加速度和角加速度信号,最后结合最小二乘原理... 详细信息

针对重力卫星质心偏差在轨标定的问题,提出了一种仅使用加速度计数据进行质心在轨标定的方法:以1A级加速度计数据作为输入,采用Butterworth滤波去除数据中的噪声,提取质心标定机动产生的线性加速度和角加速度信号,最后结合最小二乘原理对质心偏差进行标定。利用GRACE-FO C星的加速度计数据对提出的质心标定方法进行验证,估计了C星发射至今的质心偏差。结果显示,三轴的标定精度均优于10μm,与利用姿态数据计算的质心偏差在三轴方向上的互对比差异(RMS)为[9.6,9.3,7.9]μm,与喷气推进实验室(JPL)公布结果的RMS为[7.4,3.8,4.7]μm。与传统方法不同,由于仅使用了加速度计测量数据,该方法可用于卫星姿态缺失情况下的质心在轨标定。

关键词： GRACE-FO 重力卫星加速度计质心标定

用于纹理识别与重建的铁镓合金触须传感器阵列

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电工技术学报 2024年第4期39卷 966-975页

作者：翁玲罗旭齐芳芳李卓林刘凯乐省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130

受动物触须传感机制的启发,结合铁镓合金(Galfenol)对物体表面纹理高度信息的优良感知能力,设计制作一种铁镓合金触须传感器单元,并将其集成为4×2阵列。基于力学、电磁学理论和压磁方程建立了传感器单元输出电压模型,描述了输出电压与... 详细信息

受动物触须传感机制的启发,结合铁镓合金(Galfenol)对物体表面纹理高度信息的优良感知能力,设计制作一种铁镓合金触须传感器单元,并将其集成为4×2阵列。基于力学、电磁学理论和压磁方程建立了传感器单元输出电压模型,描述了输出电压与物体表面纹理高度的关系。实验测试了传感器单元的静态和动态特性。设计的传感器单元能够检测物体表面0.01~1.6 mm纹理高度变化,灵敏度为243.3 mV/mm,且具有较快的响应时间(26 ms)和恢复时间(25 ms)。将传感器单元与阵列装载在机械手上滑过具有不同纹理的样品表面,利用输出电压波形可识别与重建样品表面纹理。结果表明,设计的传感器阵列能够高精度地感知物体表面纹理信息,进而指导机械手调整操作策略,完善人机交互过程。

关键词：铁镓合金触须传感器纹理识别纹理重建

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NiMnGa磁控形状记忆合金纵振式换能器

声学学报 2024年第2期49卷 327-335页

作者：蓝宇王厚琦卢苇哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

为实现低频、小尺寸水下声源,利用具有大应变、快速响应和高能量密度等优势的NiMnGa合金为驱动元件设计了水声换能器。基于NiMnGa合金变形原理,建立了NiMnGa纵振式换能器物理模型,推导了等效电路。通过有限元法,实现了NiMnGa纵振式换能... 详细信息

为实现低频、小尺寸水下声源,利用具有大应变、快速响应和高能量密度等优势的NiMnGa合金为驱动元件设计了水声换能器。基于NiMnGa合金变形原理,建立了NiMnGa纵振式换能器物理模型,推导了等效电路。通过有限元法,实现了NiMnGa纵振式换能器电磁-机械-声的多物理场耦合仿真,用于预测换能器的水下声学性能。制作了小型NiMnGa纵振式换能器样机,并在水中测试了500~800 Hz频带内的声源级。实验结果表明,换能器样机辐射面直径为8 mm,水中谐振频率为700 Hz,最大声源级为115.5 dB。

关键词：磁控形状记忆合金等效电路本构方程水声换能器

基于阻抗在线测量的锂离子电池过放电诱发内短路识别研究

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1656-1670页

作者：张闯杨浩刘素贞徐志成杨庆新省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130

锂离子电池的过放电行为可诱发内短路进而可能导致热失控。由于单体电池一致性差异和过放电导致的内短路初期电、热特征不明显,使得电压和温度等常规物理参数难以可靠实现故障预警,而阻抗可以反映电池内部信息,对故障状态具有较好的指... 详细信息

锂离子电池的过放电行为可诱发内短路进而可能导致热失控。由于单体电池一致性差异和过放电导致的内短路初期电、热特征不明显,使得电压和温度等常规物理参数难以可靠实现故障预警,而阻抗可以反映电池内部信息,对故障状态具有较好的指示能力。该文通过分析锂离子电池过放电诱发内短路引起阻抗变化的机理,基于设计的阻抗在线测量装置,确定用于监测电池内短路故障的特征阻抗频率为70 Hz,获取过放电诱发内短路过程中特征频率下动态阻抗及阻抗变化率,提出一种基于动态阻抗特征的内短路在线识别方法并验证了方法的可靠性。实验结果表明,锂离子电池放电过程中动态阻抗半正弦变化特征可提前约144 s实现过放电预警,动态阻抗针状变化特征可提前约152 s实现内短路故障预警,动态阻抗明显回升特征可作为内短路发生的标志。此外,阻抗变化率特征有助于实现锂离子电池故障识别及预警,该方法在锂离子电池故障在线快速诊断中具有重要的应用潜力。

关键词：过放电阻抗在线测量内短路在线识别故障预警

基于VTI介质海洋CSEM和MT数据联合反演的黄海海相残留盆地深部结构研究

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1853-1865页

作者：罗鸣裴建新段双敏吴志强中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266100

黄海海相残留盆地因其地层结构和深部地质构造的复杂性,一直是我国海洋地球科学的一项研究重点,虽然针对该研究区已开展了一系列的地球物理调查,但由于高速碳酸盐岩层对地震波存在着一定的屏蔽作用,致使该海域深部地震资料品质受到较大... 详细信息

黄海海相残留盆地因其地层结构和深部地质构造的复杂性,一直是我国海洋地球科学的一项研究重点,虽然针对该研究区已开展了一系列的地球物理调查,但由于高速碳酸盐岩层对地震波存在着一定的屏蔽作用,致使该海域深部地震资料品质受到较大影响.海洋电磁法不受高速屏蔽层影响,有利于获得高速屏蔽层内部及其下方的深部结构信息.海洋可控源电磁法(Controlled source electromagnetic method,CSEM)和海洋大地电磁测深(Magnetotelleric,MT)能够提供海底电性结构的互补信息,较于单一的电磁方法,二者联合可获得更为准确的海底电性分布.本文提出了基于乘积目标函数的层状垂直各向异性(Vertical anisotropic,VTI)介质海洋可控源电磁和大地电磁资料联合反演方法,该方法在迭代过程中根据数据的拟合情况自适应调整CSEM和MT数据的权重和正则化因子的权重,反演参数包括海底介质的横向电阻率、垂向电阻率和地层厚度.以南黄海地质地球物理资料为例,建立浅水环境地电模型,并结合浅水环境的高噪声背景特点进行合成数据模型测试及分析.将本文所提出算法应用于理论模型合成数据和南黄海实测资料反演,结果表明,较于单独的海洋CSEM和MT反演,联合反演方法能够较准确地重构海底地层的电性分布,提高对海底地层各向异性电阻率的分辨能力.

关键词：电阻率各向异性联合反演 CSEM MT 南黄海

基于Hodgkin-Huxley模型的神经元网络信息编码模式对比

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中国医学物理学杂志 2024年第2期41卷 212-219页

作者：刘瑾琬逯迈兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730070

目的:基于Hodgkin-Huxley(HH)神经元模型的神经元网络信息编码模式提出两类不同的信息编码方法对比。方法:采取HH神经元模型和化学突触,利用数值模拟的方法搭建不同拓扑结构的生物神经元网络,通过平均频率编码和峰峰间隔编码(ISIs)两种... 详细信息

目的:基于Hodgkin-Huxley(HH)神经元模型的神经元网络信息编码模式提出两类不同的信息编码方法对比。方法:采取HH神经元模型和化学突触,利用数值模拟的方法搭建不同拓扑结构的生物神经元网络,通过平均频率编码和峰峰间隔编码(ISIs)两种信息编码方法对比研究在正弦波信号和随机音频信号刺激下平均频率编码和ISIs编码的特异性,分析不同刺激信号下神经元网络的信息编码模式。结果:神经元网络的信息编码模式与刺激信号类型具有相关性:当刺激信号为连续的周期信号时,神经元网络会产生与刺激信号对应的具有周期性的放电序列;当刺激信号为随机信号时,神经元网络的放电率会随着刺激信号强度发生变化,刺激信号强度越大,动作电位发放率越高。在同一刺激信号下,神经元网络的拓扑结构会影响神经元网络放电序列的时间结构。结论:神经元网络信息编码模式与刺激信号相关,不同拓扑结构的神经元网络放电序列时间结构不同。ISIs编码方法精确度更高,包含的信息量更大,与平均频率编码相结合的编码方法能够有效表达神经元网络在刺激信号下信息编码模式的动态改变。

关键词： Hodgkin-Huxley模型神经元网络数值模拟平均频率编码峰峰间隔编码

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高次谐波辐射与X射线量子光学（特邀）

光子学报 2024年第6期 46-54页

作者：付逸飞赵迪李蓬勃李福利西安交通大学物理学院教育部物质非平衡合成与调控重点实验室陕西省量子信息与光电量子器件重点实验室

高次谐波产生过程是一种广泛、成熟、可行的制备相干量子光源的方案，在新兴的X射线量子光学领域有望得到应用。目前，量子光学已经在微波和可见光波段研发了诸如压缩态制备、诱导透明、高次谐波产生、多波混频等应用。X射线因其高精度... 详细信息

高次谐波产生过程是一种广泛、成熟、可行的制备相干量子光源的方案，在新兴的X射线量子光学领域有望得到应用。目前，量子光学已经在微波和可见光波段研发了诸如压缩态制备、诱导透明、高次谐波产生、多波混频等应用。X射线因其高精度、高衍射极限、鲁棒性、穿透性和聚焦能力在理论上优于目前广泛采用的微波和可见光波段，在X射线波段下研发量子光学模型、量子信息单元和量子光学元件，有助于推动其向精密化，小型化发展。最近的研究将量子光学推广至X射线波段，产生了诸如X能标下的量子系统、单光子、脉冲、高次谐波产生相干X射线脉冲等创新性研究成果，发展了阿秒级的相干X射线量子光源。X射线光学与量子光学的交叉正在引来越来越多的关注，成为一个具有显著突破意义和应用前景的研究领域。

关键词：量子光学谐波产生非线性光学超快激光 X射线光学

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正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

过程工程学报 2024年第4期24卷 381-390页

作者：李坤吴利芸陈平韩焱中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室山西太原030051 太原工业学院机械工程系山西太原030008

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像... 详细信息

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法,利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点,使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而,小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理;然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展,并指出其中存在的问题和潜在的发展方向;最后,对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

关键词：多相流无损检测正电子发射粒子示踪示踪颗粒 γ光子探测定位算法

基于优化聚类的人工源电磁法数据信噪分离方法

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地球物理学报 2024年第1期67卷 394-408页

作者：胡艳芳刘子杰李帝铨张贤索光运湖南工商大学微电子与物理学院长沙410205 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学) 长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

为了降低强电磁干扰对人工源电磁法(Controlled Source Electromagnetic Method,CSEM)有效信号的影响,改善CSEM实测数据处理结果因人而异且效率低的不足,本文针对CSEM有效信号周期性特征提出了一种加权自适应带宽均值漂移聚类(Weighted ... 详细信息

为了降低强电磁干扰对人工源电磁法(Controlled Source Electromagnetic Method,CSEM)有效信号的影响,改善CSEM实测数据处理结果因人而异且效率低的不足,本文针对CSEM有效信号周期性特征提出了一种加权自适应带宽均值漂移聚类(Weighted Adaptive Bandwidth Mean-Shift Clustering,WAB-MSC)信噪分离方法.首先在传统均值漂移聚类(Mean-Shift Clustering,MSC)算法的基础上增加核函数,降低处理结果对带宽选择的敏感度,提高算法的稳健性;其次结合实测CSEM数据的分布特征提出了一种基于局部密度梯度的带宽估计方法,实现了自适应带宽选择;最后通过仿真数据与实测数据对本文方法进行了验证,结果表明:本文方法能有效消除强电磁干扰对CSEM数据的影响,最大程度保留受噪声影响较小或未受噪声影响的数据,提高数据信噪比,降低强干扰噪声对CSEM初始资料的影响程度,获得更为真实的地电响应模型,为后续数据处理提供保障.

关键词：人工源电磁法强电磁干扰信噪分离自适应聚类算法