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不同场景下UWB雷达探测呼吸心跳信号研究现状

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雷达学报 2024年

作者：郑学召丁文黄渊蔡国斌马扬刘盛铠周博西安科技大学安全科学与工程学院国家矿山救援西安研究中心陕西西矿智通科技有限公司

UWB雷达由于具有结构简单、发射功率低、穿透能力强、分辨能力高、传输速度快等诸多优势，逐渐成为多探测场景广泛应用的生命信息探测技术及装备。要完成生命信息的有效探测，关键是利用雷达回波信息处理技术从UWB雷达回波中提取被测人... 详细信息

UWB雷达由于具有结构简单、发射功率低、穿透能力强、分辨能力高、传输速度快等诸多优势，逐渐成为多探测场景广泛应用的生命信息探测技术及装备。要完成生命信息的有效探测，关键是利用雷达回波信息处理技术从UWB雷达回波中提取被测人员的呼吸心跳信号，这对不同场景实现生命信息的判定、位置信息的获取、疾病的监测和预防以及保障人员安全具有至关重要的意义。为此，该文介绍了UWB雷达及分类、电磁散射机理和探测原理；分析了呼吸心跳信号的雷达回波模型构建现状；从时域、频域、时频域分析方法等角度梳理了现有呼吸心跳信号的提取方法；并从矿山救援、地震救援、医疗健康、穿墙探测等场景归纳了呼吸心跳信号提取的研究进展。总结了当前研究中存在的主要问题，展望了未来研究工作应重点关注的领域。

关键词： UWB雷达回波生命信息探测呼吸心跳信号雷达回波模型信号提取

基于EtherCAT总线的空间结构点阵自动同步加载系统研发

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土木工程学报 2024年第1期57卷 10-25,82页

作者：郝际平黄育琪孙晓岭赵敏薛强樊春雷李存良卜延渭刘鹏飞西安建筑科技大学陕西西安710055 陕西建工控股集团未来城市创新科技有限公司陕西西安710116 陕西建工机械施工集团有限公司陕西西安710032 博世力士乐(西安)电子传动与控制有限公司陕西西安710018

大型空间结构试验通常具有加载点数量多、覆盖面积广、加载工况较多的特点,传统的加载方法很难兼顾成本适宜、安全高效。该文提出了一种新型空间结构点阵自动同步加载系统,该加载系统采用水作为试验载荷,应用实时工业以太网EtherCAT总... 详细信息

大型空间结构试验通常具有加载点数量多、覆盖面积广、加载工况较多的特点,传统的加载方法很难兼顾成本适宜、安全高效。该文提出了一种新型空间结构点阵自动同步加载系统,该加载系统采用水作为试验载荷,应用实时工业以太网EtherCAT总线技术,可实现任意比例下多点同步精确加载。加载系统的控制模块、数据采集模块和加载容器可根据试验需要在控制总线上无限挂载和自由分布,具有通用性强、自动化程度高、安全高效、加载耗材清洁廉价的特点。该文详细介绍了该加载系统的原理与组成,以及EtherCAT总线主从式结构下主站和从站的具体实现,并将其应用于马鞍形正交索网结构承载力试验,整个加载过程中荷载稳步匀速增长、数值稳定准确,验证了该加载系统的可行性和准确性。

关键词：空间结构加载装置 EtherCAT总线控制验证

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智能采煤机器人关键技术

煤炭学报 2024年第2期49卷 1174-1182页

作者：马宏伟赵英杰薛旭升吴海雁毛清华杨会武张旭辉车万里曹现刚赵友军王川伟赵亦辉王鹏孙思雅马柯翔李烺西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室陕西西安710054 西安重工装备制造集团有限公司陕西西安710054 西安煤矿机械有限公司陕西西安710200

采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的... 详细信息

采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的“智能感知、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制、位-姿-速协同控制”五大关键技术,并给出解决方案。针对智能感知问题,提出了构建智能感知系统思路,给出了智能采煤机器人智能感知系统的架构,实现对运行状态、位姿、环境等全面感知,为智能采煤机器人安全、可靠运行提供保障;针对位姿控制问题,提出了智能PID位姿控制思路,给出了改进遗传算法的PID位姿控制方法,实现了智能采煤机器人位姿精准控制;针对速度控制问题,提出了融合“力-电”异构数据的截割载荷测量思路,给出了基于神经网络算法的截割载荷测量方法,实现了截割载荷的精准测量;提出牵引与截割速度自适应控制思路,给出了人工智能算法牵引与截割速度决策方法和滑模自抗扰控制的牵引与截割速度控制方法,实现了智能采煤机器人速度精准自适应控制;针对截割轨迹规划与跟踪控制问题,提出了截割轨迹精准规划思路,给出了融合地质数据和历史截割数据的截割轨迹规划模型,实现了截割轨迹的精准规划;提出了截割轨迹精准跟踪控制思路,给出了智能插补算法的截割轨迹跟踪控制方法,实现了智能采煤机器人截割轨迹高精度规划与精准跟踪控制;针对“位-姿-速”协同控制问题,提出了“位-姿-速”协同控制参数智能优化思路,给出了基于多系统互约束的改进粒子群“位-姿-速”协同控制参数优化方法,实现了智能采煤机器人智能高效作业。深入研究五大关键技术破解思路,有利于加快推动研发高性能、高效率、高可靠的智能采煤机器人。

关键词：智能采煤机器人智能感知速度控制截割轨迹规划与跟踪控制协同控制

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近距离煤层回采巷道非对称破坏机理及其控制

采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 242-254页

作者：丁自伟李帅张杰蔡敏博李亮姬东康萌西安科技大学能源学院陕西西安710054 陕西陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿陕西渭南714000 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司陕西西安710199

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的... 详细信息

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的方法,探究23306下进风巷掘进期间产生的非对称变形机理,并提出合理的巷道支护参数及工艺,改善了巷道围岩条件。研究结果表明:上位煤层遗留煤柱及本煤层邻近采空区的存在导致巷道围岩主应力方向及大小发生变化,而非均匀的应力分布致使巷道围岩塑性区呈现蝶形破坏,巷道顶板水平应力变化幅度大、剪切应力大,造成巷道顶板极度破碎,顶板至上覆采空区间全为塑性区分布,顶板两侧应力及塑性区的差异性分布是造成巷道非对称变形的主要原因;数值模拟得到煤柱内X-Y,X-Z,Z-Z方向的应力受本煤层邻近采空区的影响较大,巷道两侧应力大小不等,致使巷道产生非对称变形;根据巷道围岩的受力状态、工作面地质条件及支护成本,优化了巷道支护参数,现场应用效果良好。

关键词：近距离煤层回采巷道非对称变形蝶形破坏围岩控制

建筑物下特厚煤层镁渣基全固废连采连充开采技术与实践

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煤炭科学技术 2024年第4期52卷 83-92页

作者：刘浪罗屹骁朱梦博苏臣吴涛涛王建友杭彦龙西安科技大学能源学院陕西西安710054 榆林泰发祥矿业有限公司麻黄梁煤矿陕西榆林719004 西安弗尔绿创矿业科技有限责任公司陕西西安710054 榆林蒙西水泥有限责任公司陕西榆林719099

我国建筑物下压煤量巨大,同时煤矸石、粉煤灰等煤基工业固体废弃物排放量日益增加,严重制约地方经济社会发展。以榆林麻黄梁煤矿为试验矿井,针对其特厚煤层、建筑物下压煤、充填成本高等问题,提出了特厚煤层全固废连采连充开采技术。采... 详细信息

我国建筑物下压煤量巨大,同时煤矸石、粉煤灰等煤基工业固体废弃物排放量日益增加,严重制约地方经济社会发展。以榆林麻黄梁煤矿为试验矿井,针对其特厚煤层、建筑物下压煤、充填成本高等问题,提出了特厚煤层全固废连采连充开采技术。采用四阶段工序并将特厚煤层分为上、下2部分二次回采压覆煤炭,最大程度控制地面沉降。为降低充填原材料成本,采用化学优化剂对镁渣进行源头改性,抑制镁渣冷却粉化,稳定水化活性,协同粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废,研发了改性镁−煤渣基胶凝材料。采用改性镁−煤渣基胶凝材料胶结煤矸石、粉煤灰制备了全固废充填材料。针对麻黄梁煤矿四阶段强、弱充填强度要求,设计不同配比的改性镁渣基充填材料试验,优选配比并应用于井下充填。论述了膏体充填系统与充填接顶方法。麻黄梁煤矿全固废胶结充填工艺试验显示,井下28 d龄期充填体钻芯平均单轴抗压强度超设计强度27%,钻芯浸出毒性满足相关国家标准要求,成功回收了建筑物下压覆煤炭资源,社会经济效益显著。麻黄梁煤矿特厚煤层全固废胶结充填开采实践为国内类似矿井提供了有益借鉴,同时为我国大型煤炭基地的“煤−电−化−冶”固废大规模资源化利用提供了新的思路。

关键词： “三下”采煤充填开采改性镁渣特厚煤层固废处置

热处理制度对Ti555211合金组织和性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 371-376页

作者：高玉社薛祥义刘向宏高慧贤王建国杜予晅西北工业大学陕西西安710072 西部超导材料科技股份有限公司陕西西安710018

研究了一种新型近β钛合金(Ti555211),该合金具有优异的塑性加工能力、高比强度以及优良的综合性能,在航天航空及化工领域上有广泛的应用。通过3×3正交试验,研究了两阶段不同处理(固溶温度、失效温服、时效时间)对Ti555211钛合金力学... 详细信息

研究了一种新型近β钛合金(Ti555211),该合金具有优异的塑性加工能力、高比强度以及优良的综合性能,在航天航空及化工领域上有广泛的应用。通过3×3正交试验,研究了两阶段不同处理(固溶温度、失效温服、时效时间)对Ti555211钛合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,随着固溶温度的升高和时效温度的降低,合金强度提高。延伸率随着固溶温度的降低和时效温度的升高而增大。经820℃/2 h空冷和580℃/12 h空冷处理后,合金具有较好的强塑性,抗拉伸强度达到1333 MPa,较同类合金强度指标(1080MPa)高出20%;延伸率为12%,较同类合金塑性指标(5%)高出140%。

关键词：钛合金正交实验热处理微观组织力学性能 EBSD

煅烧凝灰岩对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响

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建筑材料学报 2024年第1期27卷 67-75页

作者：胡亚茹杜永康杨少锋邓洋陈延信西安建筑科技大学材料科学与工程学院陕西西安710055 陕西建材科技集团股份有限公司陕西西安710018 陕西富平生态水泥有限公司陕西渭南711709

为探明煅烧凝灰岩对水泥水化产物的影响,借助X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试方法,分析了700℃下煅烧不同时间后凝灰岩的矿物组成及其对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响.结果表明:煅烧后凝灰岩中的沸... 详细信息

为探明煅烧凝灰岩对水泥水化产物的影响,借助X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试方法,分析了700℃下煅烧不同时间后凝灰岩的矿物组成及其对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响.结果表明:煅烧后凝灰岩中的沸石水、结构水和吸附水被脱除,斜发沸石等沸石矿物架状结构发生破坏,形成无定形的SiO_(2)和Al_(2)O_(3);煅烧凝灰岩有助于水泥中的水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)形成,且降低了C-S-H的钙硅比(n(Ca)/n(Si)),消耗了Ca(OH)_(2),水泥更易发生碳化;水化28 d后,煅烧凝灰岩水泥的孔隙率降低,孔径分布更细,从而提高了水泥强度.

关键词：煅烧凝灰岩水化产物早期水化孔结构

基于虚拟误差传感的大尺度空间有源降噪性能研究

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振动工程学报 2024年第4期37卷 677-685页

作者：代海陈克安李荣玉昊昕西北工业大学航海学院陕西西安710072 西安艾科特声学科技有限公司陕西西安710075

针对大尺度空间有源降噪系统误差传声器布放位置受限问题,本文使用虚拟误差传感在降噪目标区域放置多个虚拟误差传声器,将静音区由物理误差传声器点转移至虚拟误差传声器点,扩大降噪目标区域中静音区范围。为了对降噪性能及影响因素进... 详细信息

针对大尺度空间有源降噪系统误差传声器布放位置受限问题,本文使用虚拟误差传感在降噪目标区域放置多个虚拟误差传声器,将静音区由物理误差传声器点转移至虚拟误差传声器点,扩大降噪目标区域中静音区范围。为了对降噪性能及影响因素进行分析与研究,给出多通道虚拟误差传感的原理和算法,对降噪性能及物理与虚拟误差传声器的数量和布放等因素进行仿真分析,在飞机模型舱内进行实验验证。仿真及实验结果表明:使用虚拟误差传感有利于增大降噪目标区域降噪量及静音区;物理与虚拟误差传声器的布放影响静音区的分布;合理的物理与虚拟误差传声器数量及布放可以扩大静音区使其100%覆盖降噪目标区域,最优数量与初级声场频率特性相关。

关键词：有源噪声控制虚拟误差传感静音区空间降噪误差传声器

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基于不同材料体系的吸波超材料研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 856-869页

作者：王文豪王龙汪刘应刘顾葛超群许可俊王伟超胡灵杰火箭军工程大学智剑实验室陕西西安710025

吸波材料在国防和民生领域发挥着至关重要的作用,但是传统吸波材料因质量大、频带窄已难以满足日益复杂的电磁环境。融合了结构设计思路的吸波超材料以“薄、轻、宽、强”和动态可调、极化角度不敏感等突出优势,助推了电磁吸波领域的飞... 详细信息

吸波材料在国防和民生领域发挥着至关重要的作用,但是传统吸波材料因质量大、频带窄已难以满足日益复杂的电磁环境。融合了结构设计思路的吸波超材料以“薄、轻、宽、强”和动态可调、极化角度不敏感等突出优势,助推了电磁吸波领域的飞速发展。本文首先阐明了超材料吸波的原理和方法,明确几何结构设计对电磁吸波性能的重要影响。其次,详细讨论了碳基、水基、金属基和无机化合物基等材料体系下吸波超材料的发展现状,指明目前发展趋势以主动调谐、轻质宽频、多波段兼容为主线。最后总结了目前的发展瓶颈并展望了未来重点研究方向,为吸波超材料优化设计提供了思路。

关键词：超材料电磁吸波研究进展