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基于滤膜称重法的自动化粉尘质量浓度检测装置的研究

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煤炭学报 2024年第7期49卷 2997-3006页

作者：陈清华许曾生王小润江丙友唐明云胡祖祥邱进伟周亮安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 安徽芜湖241003 安徽理工大学工业粉尘防控与职业安全健康教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

传统滤膜称重法操作过程繁琐、检测周期长,且自动化程度低,虽精度高但无法满足粉尘质量浓度实时检测需求。设计了粉尘质量浓度自动检测装置,通过建立温湿度补偿模型,替代手工称重法中采样后滤膜烘干的步骤,进一步缩减粉尘质量浓度检测... 详细信息

传统滤膜称重法操作过程繁琐、检测周期长,且自动化程度低,虽精度高但无法满足粉尘质量浓度实时检测需求。设计了粉尘质量浓度自动检测装置,通过建立温湿度补偿模型,替代手工称重法中采样后滤膜烘干的步骤,进一步缩减粉尘质量浓度检测时间以及粉尘质量浓度检测装置体积。搭建试验样机并调试实验,结果表明,煤矿井下常用的CCZ-20A型粉尘采样器与本装置检测得到的粉尘质量折算浓度经过计算其标准偏差在5%以内,一元线性回归拟合分析下的实验数据拟合相关性较好。为进一步提升装置的检测精度,研究基于傅里叶级数、线性拟合以及周期拟合相结合的误差补偿方法,设计出装置浓度计算流程并代入原始数据中,将该装置检测浓度误差由原始的(-7.20%,-1.26%)集中至(-3.64%,3.65%)。引入装置浓度计算流程后进行多次对比实验,实验结果显示装置浓度检测误差均在此区间内,验证了装置浓度计算流程的可靠性。该装置缩短了粉尘质量浓度检测所需时间,同时检测误差控制在合理的范围内,进而为滤膜称重法在粉尘质量浓度在线监测方面的研究提供一定的参考。

关键词：滤膜称重法粉尘质量浓度自动称重温湿度补偿误差补偿

氧化石墨烯及其复合材料在抗菌领域的研究进展

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化工新型材料 2024年第3期52卷 1-7页

作者：刘军丁国新胡跃祥孙晨枫安徽理工大学材料科学与工程学院淮南232001 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院芜湖241003

全球范围内的细菌耐药性增强,传统的抗生素方案逐渐力不从心,抗菌新方案的研发刻不容缓。近年来,氧化石墨烯(GO)因其独特的二维结构和难以形成耐药性的抗菌机理引起了研究人员的关注,成为了抗菌领域的新宠。但由于GO的抗菌性能易受多种... 详细信息

全球范围内的细菌耐药性增强,传统的抗生素方案逐渐力不从心,抗菌新方案的研发刻不容缓。近年来,氧化石墨烯(GO)因其独特的二维结构和难以形成耐药性的抗菌机理引起了研究人员的关注,成为了抗菌领域的新宠。但由于GO的抗菌性能易受多种因素影响,限制了其广泛应用的可能。因此,从GO的合成方法和抗菌机理入手,着重介绍了GO的抗菌功能化及其复合材料的应用研究进展,并对将来GO基材料在抗菌领域的发展做出展望。

关键词：氧化石墨烯抗菌机理合成方法抗菌功能化复合材料

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高低温试验箱数字孪生系统构建方法

系统仿真学报 2024年

作者：陈清华梁作友关维娟季家东刘萍安徽理工大学机电工程学院安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽理工大学数学与大数据学院

高低温试验箱主要用于航空航天器、新能源汽车动力电池等设备的极端环境适应性检测，对保证其安全运行至关重要，其极端环境模拟能力则决定了检测结果的可靠性。高低温试验箱长时宽温域运行时，其工作性能随时间动态演变，实现全气候、... 详细信息

高低温试验箱主要用于航空航天器、新能源汽车动力电池等设备的极端环境适应性检测，对保证其安全运行至关重要，其极端环境模拟能力则决定了检测结果的可靠性。高低温试验箱长时宽温域运行时，其工作性能随时间动态演变，实现全气候、全生命周期设备管理，对于保障其安全可靠运行至关重要。因此，针对高低温试验箱数字孪生系统构建需求，采用以MQTT为通信协议的EMQX服务器进行数据传输，在实时数据驱动下，实现物理实体和虚拟模型实时动态交互映射，并利用神经网络模型和遗传算法对设备运行状态进行评估、预测及提供系统调整策略，实现工作人员全气候、全寿命、全工况了解设备运行状态，有效保障高低温试验箱的安全可靠运行。

关键词：数字孪生高低温试验箱动态映射虚实交互综合监测

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基于改进型YOLOv5的粉尘检测算法

煤矿安全 2024年

作者：陈清华张俊伟程迎松张旭程建华安徽理工大学机电工程学院安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽理工大学机械工业矿山装备智能化实验室

近年来，由于基于图像识别的粉尘检测方法不存在安装和检测范围局限性等问题，因此得到了充分重视和发展，但现有方法实时性和准确性仍需提升。为此，提出一种基于改进YOLOv5算法的粉尘图像检测方法，可为实现粉尘浓度高效、准确检测奠... 详细信息

近年来，由于基于图像识别的粉尘检测方法不存在安装和检测范围局限性等问题，因此得到了充分重视和发展，但现有方法实时性和准确性仍需提升。为此，提出一种基于改进YOLOv5算法的粉尘图像检测方法，可为实现粉尘浓度高效、准确检测奠定技术基础。首先，对现有YOLOv5算法主干网络以及Neck网络进行改进，将轻量化网络GhostNet替换原有主干网络，以降低网络参数，再输出3个特征层；然后，针对主干网络输出的3个特征层，施加注意力机制CA，增加网络精度；最后，设计消融实验和对比实验验证改进算法的有效性。实验结果表明：改进的算法的平均检测精度mAP(mean Average Precision)能达到92.11%，帧率达37FPS。

关键词：粉尘图像检测改进YOLOv5算法置信度深度学习 GhostNet CA注意力机制

振动作用下平直翅片管结霜初期微液滴运动过程数值模拟

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振动与冲击 2024年第8期43卷 155-161页

作者：关维娟陈清华张斌季家东王建刚刘萍安徽理工大学数学与大数据学院安徽淮南232001 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 安徽芜湖241003 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001 广东立佳实业有限公司广东东莞523000

平直翅片管换热器在低温高湿环境中工作极易发生结霜现象,造成能耗增加、故障率升高,而对结霜初期的微液滴施加振动作用可以加速微液滴的滑落过程从而达到抑制结霜的效果。对结霜前期微液滴的生长过程进行数值模拟分析,并通过文献值验... 详细信息

平直翅片管换热器在低温高湿环境中工作极易发生结霜现象,造成能耗增加、故障率升高,而对结霜初期的微液滴施加振动作用可以加速微液滴的滑落过程从而达到抑制结霜的效果。对结霜前期微液滴的生长过程进行数值模拟分析,并通过文献值验证了数值模拟的可靠性,然后利用不同时刻的微液滴数据,通过数值模拟的方式,研究不同振动频率作用下微液滴的运动特性,最后搭建试验平台进行验证。研究结果发现,不同体积的微液滴对应的最优振动频率有所不同,当微液滴体积较小时,较高的振动频率使微液滴在基管壁面来回振荡,不易滑落,当微液滴体积较大时,较高的振动频率有利于微液滴克服壁面摩擦力,有利于液滴滑落。

关键词：制冷系统平直翅片管微液滴生长振动抑霜

改进YOLOV4-tiny的印刷电路板缺陷检测

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重庆工商大学学报(自然科学版) 2024年

作者：钱青霞姜媛媛安徽理工大学电气与信息工程学院安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院

【目的】针对印刷电路板表面缺陷检测中目标小以及检测精度不够的问题，提出了一种改进的YOLOv4-tiny模型印刷电路板缺陷检测方法，该算法在能确保实时检测效率的同时，显著提升检测的准确度。【方法】在主干特征提取网络第二残差块输出... 详细信息

【目的】针对印刷电路板表面缺陷检测中目标小以及检测精度不够的问题，提出了一种改进的YOLOv4-tiny模型印刷电路板缺陷检测方法，该算法在能确保实时检测效率的同时，显著提升检测的准确度。【方法】在主干特征提取网络第二残差块输出为52×52×128特征层后引入预测头YOLO Head-P3，增加FPN(Feature Pyramid Network)层结构，提升了层结构特征融合能力，解决了原YOLOv4-tiny模型针对小目标检测的网络结构缺陷问题;同时，在FPN结构中引入改进的SPP(Spatial Pyramid Pooling)结构，加强不同尺度的特征层的特征融合机制，以提高检测精度;最后，引入ECAnet(Efficient Channel Attention network )，通过自适应调节特征权重和注意力机制，进一步增强了网络模型的自适应特征提取能力，同时减少了复杂性和计算需求，以满足对小目标缺陷信息的精准需求。【结果】实验结果表明:改进的算法模型检测平均精度(mAP)达到97.32%，相较于原算法模型提高了7.69%，检测速度达到了113.67 fps，【结论】改进后的模型相较于原模型各指标都有所提升，能够完成对小目标缺陷的实时监测，具有很好的性能。

关键词： YOLOv4-tiny 缺陷检测印刷电路板特征融合

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强制对流下翅片管蒸发器表面结霜实验

河南科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 19-26,34,M0003页

作者：陈清华陆育关维娟季家东王建刚安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学数学与大数据学院安徽淮南232001 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 安徽芜湖241003 广东立佳实业有限公司广东东莞523000

翅片管蒸发器表面结霜是阻碍制冷系统高效运行的主要不利因素之一。利用恒温恒湿箱搭建强制对流下蒸发器翅片管表面结霜可视化实验平台,在环境温度0~8℃、相对湿度55%~75%及迎面风速0.8~2.4 m/s时,实时记录霜层动态生长过程,研究了环境... 详细信息

翅片管蒸发器表面结霜是阻碍制冷系统高效运行的主要不利因素之一。利用恒温恒湿箱搭建强制对流下蒸发器翅片管表面结霜可视化实验平台,在环境温度0~8℃、相对湿度55%~75%及迎面风速0.8~2.4 m/s时,实时记录霜层动态生长过程,研究了环境温度、相对湿度和迎面风速对霜层生长特性及蒸发器换热性能的影响规律。结果表明:环境温度和迎面风速是影响蒸发器结霜的主要因素,结霜50 min,环境温度为0℃的霜层厚度比环境温度为8℃的提高了12.78%,迎面风速为2.4 m/s的霜层厚度比迎面风速为0.8 m/s的提高了14.66%,结霜量与换热量提高趋势相同。在结霜初期,相对湿度越大,换热量越大;结霜后期,相对湿度越小,换热量越大,并得到了换热量关于环境参数与时间的相关关系。

关键词：翅片管蒸发器可视化结霜霜层生长强制对流

考虑材料形变的旋风铣削螺纹工件表面粗糙度建模

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浙江大学学报（工学版） 2024年第4期58卷 761-771页

作者：刘超黄尊鹏黄绍服安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究所安徽芜湖241003 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

表面粗糙度对工件的耐磨性、疲劳强度和接触刚度有重要影响,在金属切削过程中,表面粗糙度受到工件材料形变的影响.根据赫兹弹性接触理论,建立工件材料形变的弹性回复高度模型.基于摩擦磨损计算原理,提出工件材料形变的塑性变形高度模型... 详细信息

表面粗糙度对工件的耐磨性、疲劳强度和接触刚度有重要影响,在金属切削过程中,表面粗糙度受到工件材料形变的影响.根据赫兹弹性接触理论,建立工件材料形变的弹性回复高度模型.基于摩擦磨损计算原理,提出工件材料形变的塑性变形高度模型.分析刀具-工件接触运动,建立工件表面的残留高度模型.结合工件材料形变和残留高度的影响,建立滚珠丝杠旋风铣削表面粗糙度理论模型.通过旋风铣削试验验证表面粗糙度模型,结果表明理论模型值与试验值吻合良好.分析切削参数(切削速度、最大切削深度和刀具个数)对表面粗糙度的影响,揭示工件材料形变与表面粗糙度的关系.

关键词：表面粗糙度材料形变旋风铣削滚珠丝杠塑性变形弹性回复

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PVA基复合材料导热性能的研究进展

材料导报 2024年

作者：张亚玲程国君唐忠锋万祥龙丁国新王周锋安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 安徽理工大学材料科学与工程学院中国科学院上海应用物理研究所

聚乙烯醇（PVA）基复合材料是一种具有广泛应用前景的高分子材料，其导热性能是影响其在热管理、电子器件散热等领域实际应用的重要因素之一。近年来，许多研究者对PVA基复合材料的导热性能进行了深入研究，涉及到不同的导热填料和制备... 详细信息

聚乙烯醇（PVA）基复合材料是一种具有广泛应用前景的高分子材料，其导热性能是影响其在热管理、电子器件散热等领域实际应用的重要因素之一。近年来，许多研究者对PVA基复合材料的导热性能进行了深入研究，涉及到不同的导热填料和制备方法。本文介绍了导热填料的类型、添加量、尺寸与形态对PVA导热性能的影响，以及复合材料的结构设计和界面工程对导热性能的调控，并总结了PVA基复合材料的导热机理及其导热性能，为其在各种领域的应用提供了更多的参考。

关键词：聚乙烯醇基复合材料导热填料界面工程