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面向DAS系统的震源信号初至波到达时间拾取方法

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 272-278页

作者：黄亮梁磊江轲杜尚明武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心湖北武汉430070 武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070

在基于相敏光时域反射计(Φ-OTDR)的光纤分布式声传感(DAS)系统定位震源二维空间位置方法中,由于干扰和噪声的影响,存在震源初至波到达光缆不同位置时间信息获取不准确的问题,带来较大的定位误差。针对DAS系统,提出了一种基于双边滤波... 详细信息

在基于相敏光时域反射计(Φ-OTDR)的光纤分布式声传感(DAS)系统定位震源二维空间位置方法中,由于干扰和噪声的影响,存在震源初至波到达光缆不同位置时间信息获取不准确的问题,带来较大的定位误差。针对DAS系统,提出了一种基于双边滤波边缘检测的震源初至波到达时间拾取方法。首先,将DAS系统采集的震源时空二维信号转换成灰度图,用双边滤波方法进行降噪,然后,应用基于Canny算子的边缘检测方法提取灰度图像中的边缘特征,来获得震源初至波到达时间。这种方法能够同时考虑时空二维数据的时间和空间整体特征,提高低信噪比信号初至波到达时间的拾取精度。现场实验表明,该方法对于受干扰和系统噪声影响的低信噪比信号,拾取的到达时间平均误差不超过3 ms,拾取精度比传统方法高,算法平均耗时仅需0.1 s,拾取时间短。

关键词：分布式声传感震源边缘检测双边滤波到达时间拾取

氮化硼功能化改性高分子导热复合材料的制备及性能研究进展

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 180-190页

作者：柯雪董姗刘婵玉李梦莎游峰江兵兵江学良姚楚武汉工程大学材料科学与工程学院湖北省等离子体化学与新材料重点实验室湖北武汉430205 湖北大学材料科学与工程学院功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室湖北武汉430062

高导热绝缘材料在应对日益严峻的电子元器件领域的热管理问题中的应用广泛,以氮化硼改性高分子基导热复合材料已成为其中的研究热点之一。引入具有高导热系数的氮化硼纳米材料,不仅可以解决高分子材料热导率低的问题,还能使得所制氮化... 详细信息

高导热绝缘材料在应对日益严峻的电子元器件领域的热管理问题中的应用广泛,以氮化硼改性高分子基导热复合材料已成为其中的研究热点之一。引入具有高导热系数的氮化硼纳米材料,不仅可以解决高分子材料热导率低的问题,还能使得所制氮化硼改性高分子导热复合材料的力学性能、电绝缘性能和热稳定性能得到提升。文中简要介绍了氮化硼的结构特性及各种制备方法,结合课题组的研究工作综述了六方氮化硼从功能化、取向分散、三维导热网络构建3个方面对高分子材料的改性,以及六方氮化硼和零维、一维、多元导热填料协同杂化高分子材料。最终,提出现阶段六方氮化硼改性高分子导热复合材料存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了分析与展望。

关键词：氮化硼导热性能填料杂化复合材料功能化改性

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复杂地区局部重力场带限SRBF二次逼近法

测绘学报 2024年第5期53卷 900-916页

作者：马志伟边少锋徐如一陈永冰河南财经政法大学工程管理与房地产学院河南郑州450046 海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033 河南财经政法大学金融学院河南郑州450046

本文利用基于带限球面径向基函数(SRBF)的重力场二次累积逼近法,对地形复杂地区重力场模型的构建进行了较为详细的数值分析和验证工作。首先,利用带限SRBF将卫星重力场模型(GGM)数据与航空重力数据进行融合,构建了研究地区的初始重力场... 详细信息

本文利用基于带限球面径向基函数(SRBF)的重力场二次累积逼近法,对地形复杂地区重力场模型的构建进行了较为详细的数值分析和验证工作。首先,利用带限SRBF将卫星重力场模型(GGM)数据与航空重力数据进行融合,构建了研究地区的初始重力场模型(基于SRBF的重力场第一次逼近)。与仅依赖于航空数据得到的重力场模型相比,初始重力场模型与GPS/水准数据之间的大地水准面差异标准差(STD)在研究区域降低了约0.022 m,表明了融合GGM和航空重力数据进行初始重力场建模的有效性。然后,在移去参考重力场模型、初始重力场模型和残余地形模型效应的基础上,利用残余地面和航空重力数据进行了基于带限SRBF的重力场第二次逼近。与传统的基于SRBF的一次逼近方法相比,二次SRBF逼近方法所得模型在研究区域的大地水准面差异STD和RMS值分别降低了0.036 m和0.024 m,显示了带限SRBF二次累积逼近方法的优越性。此外,研究区域地形属于复杂的山区,可以为复杂地区重力场模型的构建提供一定参考。

关键词：带限径向基函数局部重力场二次累积逼近法卫星重力数据航空重力数据地面重力数据

老化时间对聚乙烯导线火蔓延及滴落行为的影响研究

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清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张英吴凌立张波武汉理工大学安全科学与应急管理学院武汉理工大学资源与环境工程学院

为研究老化聚乙烯导线火灾特性的影响规律,该文开展了不同老化时间下聚乙烯导线火蔓延特性实验研究,探讨不同老化时间对聚乙烯导线火蔓延行为的影响规律,包括火蔓延行为和滴落行为。实验结果表明,火焰高度、宽度和火蔓延速度随着老化时... 详细信息

为研究老化聚乙烯导线火灾特性的影响规律,该文开展了不同老化时间下聚乙烯导线火蔓延特性实验研究,探讨不同老化时间对聚乙烯导线火蔓延行为的影响规律,包括火蔓延行为和滴落行为。实验结果表明,火焰高度、宽度和火蔓延速度随着老化时间的增加而降低,聚乙烯导线熔融滴落物的滴落频率和滴落质量随着老化时间的增加而降低,单液滴的质量随着老化时间的增加而增加。结合实验结果和理论分析得到了老化对聚乙烯导线火蔓延行为特性的影响规律。

关键词：老化断裂伸长率聚乙烯导线火蔓延行为滴落行为

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中国油脂博物馆:历史、现状与未来展望

中国油脂 2024年第2期49卷 147-152页

作者：何科方田柳王丽英武汉轻工大学管理学院武汉430023 武汉轻工大学食品科学与工程学院武汉430023

在推进高水平科技自立自强背景下,科普教育与科技创新不断融合,专业性科技场馆的作用日益突显。中国油脂博物馆自创建以来,经历筹建、展陈、运营3个阶段,体现了中国油脂界的“十个之最”。近年来,武汉轻工大学围绕建立油脂文化的展示基... 详细信息

在推进高水平科技自立自强背景下,科普教育与科技创新不断融合,专业性科技场馆的作用日益突显。中国油脂博物馆自创建以来,经历筹建、展陈、运营3个阶段,体现了中国油脂界的“十个之最”。近年来,武汉轻工大学围绕建立油脂文化的展示基地、油脂技术人才的教育与培养基地、油脂科技的研发与创新成果展示基地和油脂国际交流与合作基地,精心组织开展中国油脂博物馆的运营。未来,中国油脂博物馆将呈现参与主体多元化、规划建设园区化、服务功能模块化、科普教育专业化、合作交流国际化态势。

关键词：中国油脂博物馆创建历程运营现状展望

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粒子群优化算法下的多声速剖面声线计算

应用声学 2024年

作者：高江俊康杨晋斌池晴佳刘宝林永水陈威武汉理工大学船舶与能源动力工程学院武汉理工大学理学院中国船舶集团有限公司工程管理中心海军工程大学电子工程学院

在水下声线追踪研究中，声速剖面的变化会显著影响定位的精度。传统的声线追踪方法虽考虑了声速随深度的改变，但忽略了声速沿水平方向的变化。该文从单声速剖面下的声线追踪法出发，结合粒子群优化算法提出了一种定向搜索本征声线的改... 详细信息

在水下声线追踪研究中，声速剖面的变化会显著影响定位的精度。传统的声线追踪方法虽考虑了声速随深度的改变，但忽略了声速沿水平方向的变化。该文从单声速剖面下的声线追踪法出发，结合粒子群优化算法提出了一种定向搜索本征声线的改进算法，并对水平方向存在多个声速剖面情况下的声线及时延进行了计算研究。根据给定的初始入射角，通过打靶法搜寻出待求本征声线的一条同形声线，再以此为基础使用粒子群优化算法寻找本征声线。在单个声速剖面下，分别计算了正负梯度时的本征声线并和BELLHOP进行了对比验证，两种情况下该文程序与BELLHOP的误差分别为2.494%和0.924%。并且在考虑沿水平距离呈现单独一个、等间距4个及等间距8个不同声速剖面情况下研究了本征声线的时延及结构。在距离估计仿真中，恒等声速剖面、沿水平距离单独一个及等间距4个声速剖面情况下的估计结果分别为10030 m、10030 m和9980 m，与真实距离的误差分别为0.3%、0.3%和0.2%。结果表明声速剖面在水平距离上不同的分层结构会影响声线时延和结构的计算结果，进而影响定位的精度。

关键词：粒子群算法声线追踪法打靶法多声速剖面射线法

干湿循环作用下片岩片理面抗剪性能劣化实验教学设计

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实验技术与管理 2024年

作者：李志刚李洋代云云朱德胜李春红徐光黎扬州大学建筑科学与工程学院中国地质大学(武汉)工程学院

为揭示片岩片理面在干湿循环作用下抗剪性能劣化规律，选取云母石英片岩并设计相应的直剪实验方案进行研究，并将该方案应用于实验教学。结果表明：干湿循环作用下，片理面抗剪性能劣化明显，干湿循环20次后，粘聚力和内摩擦角分别下降4... 详细信息

为揭示片岩片理面在干湿循环作用下抗剪性能劣化规律，选取云母石英片岩并设计相应的直剪实验方案进行研究，并将该方案应用于实验教学。结果表明：干湿循环作用下，片理面抗剪性能劣化明显，干湿循环20次后，粘聚力和内摩擦角分别下降49.05%、15.34%，粘聚力下降幅度约为内摩擦角的3.2倍；片理面不断渗出黄褐色物质浸染岩样，使片理面逐渐显化，且逐渐沿片理面产生裂隙并不断向岩石内部扩展发育；片理面是水进出片岩内部的良好通道，水可将片理面间的泥质胶结物和可溶性矿物溶解并带出，使得片理面间胶结物及胶结面积逐渐减少，抗剪性能逐渐劣化。该实验教学对培养学生科研创新思维及理论联系实际能力具有重要意义。

关键词：云母石英片岩片理面干湿循环抗剪性能劣化实验

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基于法线微分的三维声纳点云自适应简化方法

工程科学与技术 2024年

作者：汪洋金卓恒陈德山吴兵武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉理工大学交通与物流工程学院

在不损失原始点云数据质量的前提下，大幅约简点云数据量是减少存储空间、降低后期计算强度的重要预处理步骤。提出了针对水下三维声纳点云数据的自适应简化方法。定义法线微分算子来识别点云中几何尺度的骤变，从而实现原始点云中边界... 详细信息

在不损失原始点云数据质量的前提下，大幅约简点云数据量是减少存储空间、降低后期计算强度的重要预处理步骤。提出了针对水下三维声纳点云数据的自适应简化方法。定义法线微分算子来识别点云中几何尺度的骤变，从而实现原始点云中边界部分点云和主体部分点云的分割。对于点云的边界部分，应用移动最小二乘法来对边界点进行优化，降低噪点的影响，并保持其曲面的几何一致性；基于体素栅格结构，在边界上使用八叉树进行降采样，并在此基础上实施局部最远点采样，在实现均匀简化的同时保证已简化点云的边界部分具有各向同性，有效保留边界部分点云的几何特征信息。对于点云的主体部分，为保持简化后点云整体的各向同性，使用体素中心采样法来减少数据量，然后通过高斯滤波平滑点云表面，最后整合简化后的边界点云和主体点云，得到简化结果。实验表明，提出的简化方法计算成本低、处理速度快，在与现行典型算法保持一致简化率的情况下对水下点云数据的简化速度提高了约32%。另外，通过表面密度对比与几何失真分析，证明了此算法对水下三维点云边界点及整体分布的优化作用。此方法有助于提高水下作业目标探测效率，得到保留重要几何特征信息并具有各向同性的水下任务目标点云简化结果。

关键词：水下点云三维声纳点云简化法线微分体素栅格

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面向汗液的可穿戴柔性电化学传感器研究进展

材料工程 2024年第2期52卷 78-91页

作者：陈晨李嘉夕聂磊湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

汗液中含有人体诸多生理信息,如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测,在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力,而被广泛研究。本文... 详细信息

汗液中含有人体诸多生理信息,如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测,在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力,而被广泛研究。本文阐述了可穿戴汗液传感器集成结构中基底、集汗、传感、电源和决策五大模块,着重强调了纳米结构(如金属基、碳基等材料)在电化学传感敏感材料中表现出的优异性能及应用,最后讨论了可穿戴汗液传感器在微量汗液收集及多参数传感中物理化学变量的可变性等方面存在的挑战。针对汗液收集和实时校准两个关键问题,提出可穿戴汗液传感未来发展方向包括仿生微流控技术和多参数反馈调控方法,实现微量汗液高效收集及精确检测,将有效推动汗液传感在慢性重大疾病实时预警的应用和发展。

关键词：汗液传感器可穿戴电化学纳米结构柔性集成结构