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基于深度张量投影网络的机械故障诊断方法研究

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振动工程学报 2024年第4期37卷 657-666页

作者：黄文静李志农王发麟陈亮亮龙盛蓉南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063

针对现有的、基于深度卷积神经网络的故障诊断方法利用池化层对高阶输入张量降维时容易破坏张量数据,造成数据信息丢失,以及网络结构相对复杂的不足,构造了一种深度张量投影网络。该网络利用张量投影层代替传统卷积神经网络中的池化层,... 详细信息

针对现有的、基于深度卷积神经网络的故障诊断方法利用池化层对高阶输入张量降维时容易破坏张量数据,造成数据信息丢失,以及网络结构相对复杂的不足,构造了一种深度张量投影网络。该网络利用张量投影层代替传统卷积神经网络中的池化层,在对输入的高阶张量数据进行降维时,不会对张量数据造成破坏,避免了特征信息的丢失,提高了模型对故障的识别准确率;并且张量投影层是一种维度可变的降维层,可以简化网络结构。在此基础上,结合高阶谱和深度张量投影网络各自的优点,提出了基于深度张量投影网络的机械故障诊断方法。在提出的方法中,利用高阶谱提取故障信号特征,将得到的高阶张量谱图输入到构建的深度张量投影网络模型中进行高阶张量降维和识别。提出的方法成功应用到齿轮箱故障诊断中。实验结果表明,所提方法能够更好地保留原始故障信息,有效识别不同类型的故障,准确率优于传统深度卷积神经网络故障诊断方法。

关键词：故障诊断深度张量投影网络高阶谱

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猕猴桃果实后熟软化过程中己糖激酶基因的表达分析

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食品科学 2024年第9期45卷 189-196页

作者：董文娟陈明向妙莲陈金印曾教科江西农业大学农学院江西省果蔬保鲜与无损检测重点实验室江西南昌330045

为解决猕猴桃果实采后快速软化问题,本研究以‘红阳’猕猴桃果实为材料,探究10 mmol/L N-乙酰-D-葡萄糖胺(N-acetyl-D-glucosamine,NAG)对猕猴桃后熟软化过程中基本生理变化、己糖激酶(hexokinase,HXK)活性和AcHXKs基因表达的影响。结... 详细信息

为解决猕猴桃果实采后快速软化问题,本研究以‘红阳’猕猴桃果实为材料,探究10 mmol/L N-乙酰-D-葡萄糖胺(N-acetyl-D-glucosamine,NAG)对猕猴桃后熟软化过程中基本生理变化、己糖激酶(hexokinase,HXK)活性和AcHXKs基因表达的影响。结果表明,与对照组(CK组)相比,外源NAG处理可有效降低猕猴桃的呼吸速率和乙烯释放量,延缓其硬度和总酸含量的下降以及果胶和淀粉的水解,维持较低的可溶性固形物含量。与CK组相比,NAG能够同时抑制HXK活性和AcHXK3表达水平,进而影响糖代谢和呼吸代谢过程。此外,AcHXK7~AcHXK9基因被NAG诱导上调表达,且表达量与硬度显著正相关,其可能作为糖信号分子介导猕猴桃后熟软化进程。综上,AcHXK3、AcHXK7~AcHXK9受NAG诱导差异表达,进而发挥催化和调节功能,延缓猕猴桃后熟软化。本实验结果可为猕猴桃后熟软化机制提供理论依据,也为猕猴桃保鲜技术的研发提供新思路。

关键词：猕猴桃 N-乙酰-D-葡萄糖胺后熟软化己糖激酶

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金属薄板厚度激光电磁超声谐振测量方法研究

航空学报 2024年

作者：郭伟石文泽卢超胡博刘远南昌航空大学无损检测教育部重点实验室

铝合金、不锈钢、镍基合金等材料广泛应用在航天航空热端部件。实现金属材料在交变机械载荷和高温高压燃气体冲蚀下的厚度测量，对提高金属构件服役的可靠性和安全性具有重要意义。针对航空发动机、固体火箭等热端部件材料在高温振动环... 详细信息

铝合金、不锈钢、镍基合金等材料广泛应用在航天航空热端部件。实现金属材料在交变机械载荷和高温高压燃气体冲蚀下的厚度测量，对提高金属构件服役的可靠性和安全性具有重要意义。针对航空发动机、固体火箭等热端部件材料在高温振动环境中的厚度在线检测与监测难题，提出了一种基于横波谐振频谱测厚的激光电磁超声技术。以铝合金5083、不锈钢304、镍基合金GH4169共三种金属材料的试样为检测对象，建立了激光电磁超声横波谐振检测有限元模型，分析了激光光斑直径、EMAT线圈直径、线圈线径、提离等参数对谐振点频率和回波幅值的影响，并开展了常温和高温金属试样谐振测厚实验。研究表明：当激光光斑直径、EMAT线圈外径、线径、提离分别为4 mm、12 mm、0.26 mm、0.3 mm时，LaserEMAT超声回波幅值最高。当上述三种金属材料试样厚度为0.5-3 mm时，谐振法测厚的最大偏差不超过2%、6%和4%，且可以应用于上述三种金属材料在至少450℃高温条件的厚度测量。

关键词：铝合金5083 镍基合金不锈钢304 激光电磁超声谐振测厚

基于多端口网络理论的多负载WPT系统效率最大化研究

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电机与控制学报 2024年第8期28卷 163-173页

作者：杨云虎李钰梁大壮薛建志贾维娜杨志安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室

针对多负载无线电能传输系统效率的最大化问题，采用多端口网络理论分析并将系统效率最大化下的最优负载值问题转为求解广义特征值问题。首先，搭建单输入多输出多负载无线电能传输系统模型，结合端口网络理论和广义瑞利商深入研究系统... 详细信息

针对多负载无线电能传输系统效率的最大化问题，采用多端口网络理论分析并将系统效率最大化下的最优负载值问题转为求解广义特征值问题。首先，搭建单输入多输出多负载无线电能传输系统模型，结合端口网络理论和广义瑞利商深入研究系统最佳负载和最大效率之间的关系。在系统参数确定的前提下，通过对系统负载值进行设计，可以实现系统达到最高效率运行的状态，并应用对偶原理将理论成果推广至多负载电容式无线电能传输系统中；其次，采用遗传算法对多负载无线电能传输系统效率进行寻优，确定最佳负载值的正确性和可行性；最后，搭建了基于S-S拓扑的电感式无线电能传输系统实验平台，将单输入两输出、单输入三输出、单输入两不同、单输入三不同输出负载系统作为样本，仿真和实验数据对比验证了所提方法的正确性及最佳负载的可行性。

关键词：无线电能传输多负载最大效率最佳负载端口网络理论遗传算法

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无人机移动自主回收着陆原理及控制方法

机械工程学报 2024年第3期60卷 34-46页

作者：汪首坤许永康陈志华司金戈李斌王军政北京理工大学伺服运动系统驱动与控制工信部重点实验室北京100081 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对... 详细信息

针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对难以精确获取无人机动态位置的问题,提出了多传感器信息融合定位和伺服转台聚焦跟踪的目标定位方法;其次,为完成对无人机的快速高精度跟踪,提出了基于无人车和Stewart平台的双级跟踪控制策略;最后,为了解决无人机着陆过程冲击大、重心失稳等问题,设计了基于模型预测的平稳性控制算法和基于自适应变阻抗的柔顺控制算法,在实时调整承接面位姿的同时做到了主动柔顺承接。搭建了由目标定位系统、无人车和Stewart平台组成的原理样机,验证了本原理的可行性及控制算法的有效性,该方案和技术已成功运用于某型号固定翼无人机自主回收。

关键词：无人机移动自主回收目标定位动态轨迹跟踪柔顺承接

二维小波去噪对激光诱导击穿光谱检测稳定性的改善

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光学学报 2024年第11期44卷 297-304页

作者：赵梓屹郝中骐卢颖徐智帅许柏宁张能刘莉史久林何兴道南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室江西南昌330063 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063

提出一种利用二维小波去噪改善激光诱导击穿光谱(LIBS)检测稳定性的方法,并基于合金钢样品中Cu、Ni、Mo、V 4种元素进行验证和分析。结果表明:一维小波去噪虽可提高LIBS的信噪比(SNR),但不能改善光谱稳定性;二维小波变换方法将多次检测... 详细信息

提出一种利用二维小波去噪改善激光诱导击穿光谱(LIBS)检测稳定性的方法,并基于合金钢样品中Cu、Ni、Mo、V 4种元素进行验证和分析。结果表明:一维小波去噪虽可提高LIBS的信噪比(SNR),但不能改善光谱稳定性;二维小波变换方法将多次检测光谱数据组合为二维数据,运用二维小波变换对光谱数据进行降噪处理,经二维小波去噪后,Cu、Ni、Mo、V元素的SNR由处理前的15.49 dB、16.09 dB、16.10 dB、15.11 dB分别提高至16.93 dB、17.41 dB、17.53 dB、16.59 dB,相对标准偏差(RSD)由处理前的3.41%、2.51%、2.72%、3.03%降低至2.19%、1.55%、1.70%和2.05%。可见,二维小波去噪不仅对LIBS数据的SNR有提高,还对重复测量光谱的RSD有改善作用。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱二维小波变换光谱稳定性定量分析

立方相BiFeO_(3)磁光晶体的熔盐法制备与性能分析

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光学学报 2024年第14期44卷 181-190页

作者：林楠茜杨新攀许晨浚吴华钦张宏庄乃锋胡晓琳福建技术师范学院无损检测技术福建省高等学校重点实验室福建福清350300 福州大学化学学院福建福州350108

采用熔盐法,以Bi_(2)O_(3)为自助溶剂,成功制备了Sr/Ti∶BiFeO_(3)系列晶体。X射线衍射谱和Rietveld精修结果显示,Sr^(2+)、Ti^(4+)离子掺杂使BiFeO_(3)的结构从三方相转变为无双折射的立方相。这一结构转变也通过扫描电子显微镜的观察... 详细信息

采用熔盐法,以Bi_(2)O_(3)为自助溶剂,成功制备了Sr/Ti∶BiFeO_(3)系列晶体。X射线衍射谱和Rietveld精修结果显示,Sr^(2+)、Ti^(4+)离子掺杂使BiFeO_(3)的结构从三方相转变为无双折射的立方相。这一结构转变也通过扫描电子显微镜的观察得到了证实。Sr/Ti∶BiFeO_(3)的X射线光电子能谱表明,随着Sr^(2+)、Ti^(4+)的引入,BiFeO_(3)的Fe元素价态发生改变。高价Fe离子的生成使BiFeO_(3)产生晶格畸变,并对其周期性螺旋自旋磁结构产生抑制作用,从而使BiFeO_(3)的宏观磁性得到提高,但矫顽力没有发生明显变化。晶体磁滞回线和磁圆二色效应光谱显示,Bi_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.7)Ti_(0.3)O_(3)的饱和磁化强度较BiFeO_(3)提高了3倍,其磁光效应达到商用Y_(3)Fe_(5)O_(12)的4.5倍。

关键词：材料熔盐法磁光晶体磁圆二色性 BiFeO_(3) 磁性

双聚合物Cd_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)/Zn_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)S型异质结增强光催化产氢性能

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 157-167页

作者：杨婷婷汪静王中辽张金锋代凯淮北师范大学绿色和精准合成化学及应用教育部重点实验室污染物敏感材料与环境修复安徽省重点实验室安徽省智能计算与应用重点实验室安徽省铝材料工业共性技术研究中心安徽淮北235000

利用光催化剂将太阳能转化为化学能,以应对当今社会所面临的环境污染和能源挑战,是一种极具发展潜力的策略.因此,研发高效光催化剂成为当务之急.在众多光催化剂中,金属硫化物受到广泛关注.其中,CdS因其出色的产氢性能而被视为一种具有... 详细信息

利用光催化剂将太阳能转化为化学能,以应对当今社会所面临的环境污染和能源挑战,是一种极具发展潜力的策略.因此,研发高效光催化剂成为当务之急.在众多光催化剂中,金属硫化物受到广泛关注.其中,CdS因其出色的产氢性能而被视为一种具有前景的光催化剂,并备受关注.然而,CdS易发生光腐蚀,导致S2‒阴离子容易被产生的空穴氧化,从而影响了其光化学稳定性,限制了其应用.为解决上述问题,本课题组尝试用(C_(3)N_(3)S_(3))_(3)‒代替S2‒合成了不易受光腐蚀且相对稳定的聚合物Cd_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)(CdTMT),CdTMT是一种对可见光有良好响应的大分子配位聚合物,在光催化制氢方面表现出较好的催化性能.本文以八面体CdTMT为基底,通过生长棒状Zn_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)(ZnTMT),利用简便的一步原位水热法制备了不同比例的CdTMT/ZnTMT S型异质结光催化剂.通过X射线衍射、扫描电镜以及透射电镜对样品的晶体结构、微观形貌以及组成元素进行了表征,并利用X射线光电子能谱、开尔文探针力显微镜和电子顺磁共振等技术对复合材料的电子传输行为进行了详细分析.结果表明,在黑暗状态下,电子由CdTMT转移到ZnTMT,当光照时电子由ZnTMT转移到CdTMT,证实了CdTMT/ZnTMT S型异质结的成功构建.同时,拉曼光谱证明了三嗪环的存在.此外,考察了纯样品和复合材料的光催化析氢性能.结果表明,在光照下S型CdTMT/ZnTMT异质结的光催化析氢效率相较于单一催化剂ZnTMT与CdTMT有显著提升,最高达到45.24 mmol·g^(‒1)·h^(‒1),分别是ZnTMT和CdTMT的215.43倍和1.76倍.CdTMT/ZnTMT S型异质结的内建电场、能带弯曲和库仑力以及π共轭轨道之间存在协同作用,不仅保留了CdTMT导带上电子与ZnTMT价带上空穴的强氧化还原能力,而且通过重新配置氧化还原活性较低的光生电子和空穴,实现了更高的电子-空穴分离效率,从而增强了复合材料的光催化活性.上述结果与表征和密度泛函理论计算结果一致.鉴于聚合物体系在自然环境中的无序性,研究聚合物的电子传递机制仍具有一定的挑战性.本文通过成功构建双聚合物S型异质结,在显著优化光催化剂性能的同时,也为设计聚合物电子转移机制和优化聚合物光催化剂性能提供了新思路.

关键词： S型异质结光催化析氢电荷转移 ZnTMT CdTMT

基于分割环阵的CFRP分层缺陷超声全聚焦成像

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 200-210页

作者：杨宁陆铭慧张萍朱颖张毅萍南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063 上海飞机制造有限公司上海201324

碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3×S16和R4×... 详细信息

碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3×S16和R4×S12四种分割环形阵列结构,通过数值仿真对比分析了各阵列的聚焦声场特点,最终确定分割环阵探头为5 MHz的R4×S12探头。使用该探头对碳纤维复合材料孔边分层试块的上层、中层、下层缺陷进行全矩阵采集,利用VTK工具包分别进行全矩阵三维成像和1/4矩阵三维成像。结果表明,1/4矩阵方法比全矩阵方法三维成像的缺陷对比度更高,1/4矩阵方法的缺陷尺寸表征误差更小,误差不超过6%。与全矩阵成像相比,1/4矩阵成像信噪比提升范围为3.43~7.61 dB,有效提升了图像质量。

关键词：分层缺陷全聚焦分割环形阵列 1/4矩阵三维成像