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融合结构重参数化变换的气体泄漏红外检测

光子学报 2024年第1期53卷 187-201页

作者：庄宏张印辉何自芬曹辉柱昆明理工大学机电工程学院昆明650500

针对常规工业气体泄漏检测装置需泄漏扩散到一定范围并与传感器接触时才能响应的不足,提出一种融合结构重参数化变换的红外非接触式检测网络模型GRNet。GRNet模型采用Mosaic-Gamma变换的预处理方法增加泄漏样本数量并提高图像对比度以... 详细信息

针对常规工业气体泄漏检测装置需泄漏扩散到一定范围并与传感器接触时才能响应的不足,提出一种融合结构重参数化变换的红外非接触式检测网络模型GRNet。GRNet模型采用Mosaic-Gamma变换的预处理方法增加泄漏样本数量并提高图像对比度以增强模型的鲁棒性;通过K-means聚类分析出适用于气体泄漏红外检测的候选框以预置模型参数;优化定位损失函数以提高模型对泄漏区域的定位准确性;采用改进后的轻量化网络RepVGG模块重构特征提取网络增强模型的特征提取能力,以实现轻量化并提高检测精度。实验结果表明,GRNet模型对氨气泄漏的平均检测精度达到94.90%,单张图像平均检测时间达到3.40 ms。采用伪色彩映射实现泄漏浓度的视觉感知效果,采用PyQt5将GRNet模型进行封装实现气体泄漏红外检测系统界面的可视化并在Jetson Nano B01嵌入式实验平台部署该模型,验证了实际工程应用的可行性和有效性,为开发气体泄漏非接触探测装置以保障涉气企业的安全生产和稳定运行提供一种有效的检测算法。

关键词：目标检测气体泄漏检测定位损失函数图像预处理聚类分析结构重参数化

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基于改进水平集的六边形网格拓扑优化

组合机床与自动化加工技术 2024年第3期 41-43页

作者：张健林李海艳周健松陈庆杰广东工业大学机电工程学院广州510006

为解决受体积约束的柔度最小化的结构优化问题,针对基于变密度法的六边形网格拓扑优化最终结构存在大面积灰度的缺陷,提出一种新方法。首先,进行有限元划分,生成由六边形网格填充的设计域;其次,引入改进的水平集方法对其进行优化,依据... 详细信息

为解决受体积约束的柔度最小化的结构优化问题,针对基于变密度法的六边形网格拓扑优化最终结构存在大面积灰度的缺陷,提出一种新方法。首先,进行有限元划分,生成由六边形网格填充的设计域;其次,引入改进的水平集方法对其进行优化,依据节点定义水平集函数,由元素灵敏度扩展至节点灵敏度,获得用于演化水平集函数的速度,用以求解水平集函数的演化方程,进而进行拓扑优化;最后,采用3种网格规模的半MBB梁与米歇尔结构对所提方法进行验证。结果表明,半MBB梁案例柔度分别下降3.78%、10.30%、12.66%,米歇尔结构案例柔度分别下降9.46%、12.43%、14.29%。由实验算例可得,所提方法能获得柔度更小,结构清晰,边界光滑的拓扑优化结构。

关键词：水平集拓扑优化有限元六边形网格灰度

基于多窗口识别的多波长光信号峰值实时检测系统

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 198-207页

作者：张康姜海明谢康广东工业大学机电工程学院精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006

波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)作为光纤通信系统的核心技术之一,为多个波长光信号的复用和传输提供了强有力的解决方案,对复用光信号的解复用和识别是WDM系统需解决的重要问题之一。文中研制了一种针对多波长光信号... 详细信息

波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)作为光纤通信系统的核心技术之一,为多个波长光信号的复用和传输提供了强有力的解决方案,对复用光信号的解复用和识别是WDM系统需解决的重要问题之一。文中研制了一种针对多波长光信号峰值的实时检测系统,用于实时检测多波长光信号的峰值功率。首先,设计并研制了光纤法布里-珀罗可调谐滤波器(FFP-TF)的驱动控制器和微弱光信号探测器,分别控制FFP-TF的驱动电压使其滤出特定波长的光信号和对滤出光信号的功率进行实时探测;其次,对于光电探测器中实时探测的光信号功率,设计了一种基于多窗口识别的峰值检测方法,使用三个针对波形不同位置的数据筛选窗口,根据实时检测数据来识别波形的变化趋势从而得到峰值强度与位置,进而计算出对应的光信号峰值强度。实验结果显示,所研制的实时检测系统实现了对多波长光信号的实时检测以及峰值的识别,光信号检测强度范围为0~-60 dBm,识别速度较快,对于准周期或周期的多波长光信号的识别具有良好的识别效果。

关键词：光纤通信信号峰值检测系统光信号探测法布里-珀罗可调谐滤波器波分复用技术

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适应于弱光环境的ORB-SLAM算法

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 106-111页

作者：黎萍操超超电子科技大学中山学院机电工程学院中山528402 广东工业大学自动化学院广州510006

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度... 详细信息

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度分量,所设计的校正因子可根据照度分量进行动态调整,从而自适应地调整图像亮度。在公开数据集上进行了算法性能测试。结果表明,该算法能够有效地增强弱光照甚至黑暗等复杂条件下视觉图像的特征匹配,从而有效提升ORB-SLAM算法的鲁棒性。

关键词：弱光环境同步定位与地图构建图像增强多尺度高斯函数自适应校正

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粗糙表面轴承微极流体润滑的平均流量模型

机械工程学报 2024年第7期60卷 203-211页

作者：朱少禹张向军孙军王大刚中国矿业大学机电工程学院徐州221116 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

目前研究轴承的微极性流体润滑时,一般不考虑轴承表面粗糙度的影响。为处理重载工况下的轴承润滑需要建立综合考虑表面粗糙度和微极性流体综合影响的数学模型。基于平均流量法推导了适用于任意三维粗糙表面轴承的广义平均Reynolds方程... 详细信息

目前研究轴承的微极性流体润滑时,一般不考虑轴承表面粗糙度的影响。为处理重载工况下的轴承润滑需要建立综合考虑表面粗糙度和微极性流体综合影响的数学模型。基于平均流量法推导了适用于任意三维粗糙表面轴承的广义平均Reynolds方程。应用此方程分析了不同综合粗糙度均方根和表面方向参数下轴承的无量纲最大平均油膜压力随偏心率、无量纲微极流体特征长度和耦合系数的变化。结果表明,轴承的综合粗糙度均方根参数与无量纲微极流体特征长度和耦合系数具有很强的耦合特性。随着无量纲微极流体特征长度的减小或者耦合系数的增大,轴承的综合粗糙度均方根值越大,轴承的无量纲最大平均油膜压力越大。而且轴承的表面方向参数也具有类似的特性。提出的广义平均Reynolds方程是对现有微极流体润滑理论的补充,可以方便地用于任意三位粗糙表面轴承的微极流体润滑分析。此外,提出的广义平均Reynolds方程不仅适用于流体动力润滑领域的径向滑动轴承和推力轴承等摩擦副,而且也适用于混合润滑领域的活塞环-缸套等摩擦副。

关键词：径向滑动轴承微极性流体表面粗糙度平均流量方法

超椭圆织构浮动坝箔片端面气膜密封动态性能分析与优化

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化工学报 2024年

作者：张俊杰陈源李运堂李孝禄王冰清彭旭东中国计量大学机电工程学院浙江工业大学机械工程学院

为提高弹性箔片端面气膜密封（CFFGS）在动态运行过程中的开启性和密封性并降低箔片安装精度要求，提出一种新型超椭圆织构浮动坝箔片端面气膜密封（SHFSD-CFFGS）结构。基于气体润滑和动力学理论，建立SHFSD-CFFGS气弹耦合动力学模型... 详细信息

为提高弹性箔片端面气膜密封（CFFGS）在动态运行过程中的开启性和密封性并降低箔片安装精度要求，提出一种新型超椭圆织构浮动坝箔片端面气膜密封（SHFSD-CFFGS）结构。基于气体润滑和动力学理论，建立SHFSD-CFFGS气弹耦合动力学模型并采用直接数值模拟法求解，对比分析SHFSD-CFFGS与无织构CFFGS的动态性能表现，揭示超椭圆型孔织构对提升密封动态性能的作用机理，并以提高SHFSD-CFFGS动态平均开启力、减小动态平均泄漏率为目标，开展超椭圆织构结构参数和力学结构参数的优化设计。结果表明：SHFSD-CFFGS箔片斜坡区和浮动坝区的超椭圆型孔织构能产生二次动压效应和上游泵送效应，有助于密封开启性和密封性的提升；在本文工况条件下，当浮动坝区超椭圆系数n2取1、内外侧型孔倾角Φ1和Φ2均取20°～40°、织构深度Td2取4～6μm、方向因子γ取1.75～2.25、浮动坝区柔度系数α2取5×10-5～1×10-4、静环质量ms取0.1～0.2kg、弹簧刚度ks取9×107～1×108N·m-1、辅助密封圈阻尼cz取9×103～1×104N·s·m-1时，SHFSD-CFFGS具有较优的综合动态性能。

关键词：箔片端面气膜密封超椭圆织构动态性能优化设计

基于PLZT陶瓷的光控复合驱动光开关性能研究

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南京理工大学学报 2024年第4期48卷 530-536页

作者：杨怡薇刘亚风刘春波河南工业大学机电工程学院河南郑州450001

针对传统光开关静电驱动易引起电磁干扰等问题,该文提出了一种利用镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷光电特性的光控复合驱动方式。阐述了基于PLZT陶瓷能量转换的驱动机理,建立了扭臂式光开关的光控复合驱动数学模型,并得到了驱动电压和输出位... 详细信息

针对传统光开关静电驱动易引起电磁干扰等问题,该文提出了一种利用镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷光电特性的光控复合驱动方式。阐述了基于PLZT陶瓷能量转换的驱动机理,建立了扭臂式光开关的光控复合驱动数学模型,并得到了驱动电压和输出位移的表达式。在此基础上采用COMSOL Multiphysics对光开关进行有限元仿真,利用所搭建的光学平台实验装置,对不同光照强度下的驱动性能进行理论、仿真和实验的对比分析。结果表明,光开关不同部位上的电势及电场线分布均匀,证明了模型结构设计的合理性。并且通过理论计算、仿真及实验研究验证了驱动数学模型的准确性,为开关控制提供理论基础。

关键词： PLZT陶瓷光开关光电特性光控复合驱动

新型柔性坝箔片端面气膜密封变形协调分析及性能智能优化

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化工学报 2024年

作者：李雨诗陈源李运堂彭旭东王冰清李孝禄中国计量大学机电工程学院浙江工业大学机械工程学院

提出了一种具有柔性密封坝的新型箔片端面气膜密封结构，基于气体润滑和弹性力学相关理论，建立新型柔性坝箔片端面气膜密封气弹耦合润滑理论模型，分析密封端面气膜压力和变形分布规律，探究密封运行机理，研究工况参数、端面结构参数... 详细信息

提出了一种具有柔性密封坝的新型箔片端面气膜密封结构，基于气体润滑和弹性力学相关理论，建立新型柔性坝箔片端面气膜密封气弹耦合润滑理论模型，分析密封端面气膜压力和变形分布规律，探究密封运行机理，研究工况参数、端面结构参数对密封性能的影响，采用拉丁超立方抽样法对关键影响因子随机取样，构建MLP神经网络-遗传算法优化模型，获得了满足目标函数的参数优化范围。结果表明：新型柔性坝箔片端面气膜密封可通过密封坝的变形协调作用进一步提高自适应运行能力；柔性密封坝各扇形平箔片之间间隙会使密封泄漏有一定增大，但因间隙形成的流体动压效应有利于密封端面开启；MLP神经网络-遗传算法优化模型可以准确预测密封性能并有效提高多参数多目标条件下的优化精度和效率。

关键词：柔性密封坝箔片端面气膜密封变形协调机械性能优化设计数值分析

镍基高温合金不完全动态再结晶组织对力学性能的影响及断裂机制

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材料导报 2024年第6期38卷 217-221页

作者：王淼刘延辉刘昭昭陕西科技大学机电工程学院西安710021 西北工业大学材料科学与工程学院西安710072 浙江温州轻工研究院浙江温州325002

本工作对热等静压态镍基高温合金FGH4096在变形温度为1 080℃、应变速率为3 s^(-1)的条件下进行等温变形,最大变形量为50%,进而研究高温变形过程中该合金组织演变规律,并选取具有典型形变组织的区域在700℃、0.001 s^(-1)条件下进行力... 详细信息

本工作对热等静压态镍基高温合金FGH4096在变形温度为1 080℃、应变速率为3 s^(-1)的条件下进行等温变形,最大变形量为50%,进而研究高温变形过程中该合金组织演变规律,并选取具有典型形变组织的区域在700℃、0.001 s^(-1)条件下进行力学性能测试。基于光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射技术(EBSD)对显微组织和断口的分析测试结果,发现热变形过程中产生的不完全动态再结晶组织从试样截面中心到边缘区域再结晶程度依次降低,中心部位抗拉强度可达到1 422.79 MPa,屈服强度为1 110.3 MPa,延伸率为10.15%。再结晶晶粒形核首先发生在晶界处,形核方式主要为晶界凸出形核。不完全动态再结晶组织中的变形晶粒内部存在亚晶界,对位错的运动起到阻碍作用,使得合金强度提高。合金断口形貌为韧窝状和撕裂棱的混合结构,断裂方式为穿晶断裂。

关键词： FGH4096合金不完全动态再结晶力学性能断口分析