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组织仿体的光学特性对糖信号检测灵敏度的影响分析

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1262-1268页

作者：葛晴刘瑾韩同帅刘文博刘蓉徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系... 详细信息

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系数和散射系数的变化,而忽视了不同部位组织本身的光学特性对灵敏度的影响,缺乏比较不同部位之间的灵敏度差异。实际上,组织本身的光学参数会通过影响光程来影响吸收变化、散射变化作用于光强变化的系数的大小,因此,综合考虑上述两方面的因素后确定出的血糖测量灵敏度是更合理的。为了探究这种综合作用,选取2%、5%、10%和20%四种浓度的intralipid溶液作为人体组织仿体,通过蒙特卡洛模拟的方法,探讨了在1000~1660 nm波段,四种溶液中糖的吸收作用、散射作用和两者综合作用下的糖灵敏度,以及各部分灵敏度与其本身光学参数的关系。结果表明,在散射系数最大的20%intralipid溶液中检测到的糖信号也最强。据此,该研究将为部位优选提供依据,以获得较大的糖灵敏度。同时,对1000~1660 nm波段内的糖信号进行分析,发现在1000~1350 nm波段,糖引起的吸收作用基本可以忽略,信号的差异主要来自于散射的变化;而在1350~1660 nm,散射和吸收共同作用,其中散射的贡献大于吸收,散射最优的测量波长在1450 nm附近;而考虑散射和吸收的共同作用时,最优的测量波长在1400 nm附近。最后,为了验证理论分析的有效性,对四种溶液进行了实验,采用了1000~1660 nm波段中的六个典型波长,结果表明四种溶液中糖信号最大的检测波长均为1409 nm,且在20%intralipid中的糖信号灵敏度最大,说明实验结果与理论分析吻合较好。综上,该研究可为人体无创血糖检测合适的测量部位、合适的波长选择提供借鉴。

关键词：近红外光谱法无创血糖测量散射介质蒙特卡洛模拟

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单双电机机械变速器直连系统性能对比研究

汽车工程 2024年第2期46卷 310-319页

作者：卢紫旺田光宇李润峰纪文菲孙毅文喻云昶清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

双电机无同步器多挡机械变速器系统可以有效改善重型商用车经济性和动力性。为分析系统在最优参数下的最优性能,并综合考虑车质量和空满载差异的影响,本研究同时优化驱动电机参数和机械变速器速比参数,对比最优参数下单/双电机多挡驱动... 详细信息

双电机无同步器多挡机械变速器系统可以有效改善重型商用车经济性和动力性。为分析系统在最优参数下的最优性能,并综合考虑车质量和空满载差异的影响,本研究同时优化驱动电机参数和机械变速器速比参数,对比最优参数下单/双电机多挡驱动系统的经济性和动力性。结果表明:双电机驱动系统降低了车辆经济性对车质量以及空满载差异的敏感度;双电机驱动系统最高车速提高约8%,加速时间可节省约28%。

关键词：单电机双电机机械变速器参数优化性能对比

基于机器学习的MOFs材料研究进展:能源气体吸附分离

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化工学报 2024年第4期75卷 1370-1381页

作者：文一如付佳刘大欢北京化工大学有机-无机复合材料国家重点实验室北京100029 青海大学化工学院青海西宁810016

金属有机框架(MOFs)由于其高孔隙率和超高的比表面积在气体吸附和分离领域受到广泛关注,金属有机框架数据库也因此丰富。使用高通量计算筛选方法可以提供丰富的结构性质和性能数据,有利于从大量的金属有机框架材料中筛选具有高性能的材... 详细信息

金属有机框架(MOFs)由于其高孔隙率和超高的比表面积在气体吸附和分离领域受到广泛关注,金属有机框架数据库也因此丰富。使用高通量计算筛选方法可以提供丰富的结构性质和性能数据,有利于从大量的金属有机框架材料中筛选具有高性能的材料。为了充分挖掘数据内的信息,将机器学习用作辅助工具,可以揭示隐含的金属有机框架结构和性能关系;能够对金属有机框架材料在不同应用中的性能趋势有更多的理解。特别是在气体储存和分离方面,机器学习方法也被广泛应用。从适用于机器学习工作的金属有机框架的描述符,利用机器学习方法筛选及预测材料性质等方面综述了机器学习预测和设计应用于可燃气体吸附分离的金属有机框架材料的最新研究进展,加快金属有机框架的设计和开发步伐,指引材料的合成方向和规律,降低了人力物力成本。

关键词： MOFs 吸附分离计算机模拟机器学习

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壁面边界层附近高温圆柱绕流的直接数值模拟

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1757-1762页

作者：王凯越王海鸥罗坤樊建人浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027

本文使用直接数值模拟对等温和非等温条件下壁面附近的二维圆柱绕流进了研究。在层流条件下,讨论了间隙比G/D(G为圆柱下表面和壁面的距离,D为圆柱直径)以及传热对圆柱周围流场和圆柱受力的影响。当G/D=0.5时,圆柱下表面的涡脱落会受到... 详细信息

本文使用直接数值模拟对等温和非等温条件下壁面附近的二维圆柱绕流进了研究。在层流条件下,讨论了间隙比G/D(G为圆柱下表面和壁面的距离,D为圆柱直径)以及传热对圆柱周围流场和圆柱受力的影响。当G/D=0.5时,圆柱下表面的涡脱落会受到壁面边界层抑制,在壁上形成一个较大的回流区。当G/D=1.0时,壁面回流区减小,圆柱下表面出现了涡脱落。当G/D=3.0时,流动与无壁面约束条件下的圆柱绕流相似。当圆柱温度高于流体温度时,平均升力系数减小,而曳力的振荡幅度有所增加。

关键词：圆柱绕流边界层涡脱落曳力传热

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阵列SAR高分辨三维成像与点云聚类研究

电子与信息学报 2024年第5期46卷 2087-2094页

作者：姬昂裴昊张邦杰徐刚东南大学毫米波国家重点实验室南京210096

相较于传统SAR 2维成像,SAR 3维成像技术能克服叠掩与几何失真等问题,因而具有广阔的应用前景。作为一种3维成像典型体制,阵列SAR高程维分辨率通常理论上受阵列孔径的限制,远低于距离和方位维分辨率。针对这一问题,该文通过引入邻域像... 详细信息

相较于传统SAR 2维成像,SAR 3维成像技术能克服叠掩与几何失真等问题,因而具有广阔的应用前景。作为一种3维成像典型体制,阵列SAR高程维分辨率通常理论上受阵列孔径的限制,远低于距离和方位维分辨率。针对这一问题,该文通过引入邻域像素间高程的一致性假设,提出一种基于加权局域像素联合稀疏的压缩感知(CS)算法。然后利用K平均(K-means)和基于密度的空间聚类(DBSCAN)等典型聚类算法实现观测场景内特定目标(如建筑物与车辆)聚类分析。最后,实测数据实验验证了该文所提算法的有效性。

关键词：阵列SAR 阵列超分辨 3D目标聚类

金属熔融沉积成型制备7075铝合金的显微组织和力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2108-2119页

作者：孙亿易中怀沈廷熊慧文康潇张雷周科朝中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

以优化后的微晶蜡基喂料为原料,通过金属熔融沉积成型制备3D 7075 Al合金。通过热压实验评估蜡基黏合剂和粉末之间的亲和力,研究烧结铝合金的物相、形态演变、拉伸强度和摩擦性能。打印喂料表现出剪切变稀行为,可使熔融挤出过程变流畅,... 详细信息

以优化后的微晶蜡基喂料为原料,通过金属熔融沉积成型制备3D 7075 Al合金。通过热压实验评估蜡基黏合剂和粉末之间的亲和力,研究烧结铝合金的物相、形态演变、拉伸强度和摩擦性能。打印喂料表现出剪切变稀行为,可使熔融挤出过程变流畅,并获得较好表面质量且含少量层间堆积孔隙的3D坯件。在氮气中烧结铝合金的形态演变可分为4个阶段,包括500℃下Mg_(2)Si和Si的沉淀,560℃以上Mg_(2)Si的出现,合金粉末上氧化物层的氮化,以及620℃以上通过扩散过程增强的晶粒生长。3D 7075 Al合金的相对密度达95%,拉伸强度为120~141MPa,拉伸应变为1.0%~2.5%。

关键词： 7075铝合金金属熔融沉积成型金属注射成型显微组织演变力学性能

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黏结剂喷射成形技术研究进展

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1329-1354页

作者：杨紫涵苏捷刘咏中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

黏结剂喷射成形是一种基于粉末床的增材制造技术,通过液态黏结剂的沉积以选择性地连接粉末颗粒,实现近净成形,最后通过烧结进行固结。该技术因为工艺简单、材料适应性广、成形效率高、批量化生产潜力大而受到关注。本文对黏结剂喷射成... 详细信息

黏结剂喷射成形是一种基于粉末床的增材制造技术,通过液态黏结剂的沉积以选择性地连接粉末颗粒,实现近净成形,最后通过烧结进行固结。该技术因为工艺简单、材料适应性广、成形效率高、批量化生产潜力大而受到关注。本文对黏结剂喷射成形的工艺流程进行了概述,总结了影响黏结剂喷射成形过程的因素。粉末特性、铺粉方式、黏结剂种类及其与粉床的相互作用是控制生坯密度、尺寸精度的关键。烧结及熔渗是主要的后处理方式,借助助烧剂、分步烧结工艺、超固相线液相烧结等方式可实现更高程度的致密化。黏结剂喷射成形已在铸造、医疗器械、3C行业等得到了广泛的应用,通过进一步优化黏结剂体系、全流程自动化设备和提升致密化及后处理技术可推动黏结剂喷射成形技术的大规模产业化。

关键词：黏结剂喷射成形粉床质量黏结剂打印参数烧结熔渗

基于模态驱动分析方法的桥梁颤振模态影响机理

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土木工程学报 2024年第3期57卷 81-92页

作者：朱进波杨詠昕徐浩骏张晋杰葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

通过定量描述各阶模态及其分布特性在颤振演化过程中的影响,研究了多阶模态耦合导致的桥梁颤振三维效应。首先,根据系统模态中固有模态间的激励-反馈机制推导出能够反应各阶模态参与贡献的系统阻尼和刚度解析解,建立了适用于三维颤振机... 详细信息

通过定量描述各阶模态及其分布特性在颤振演化过程中的影响,研究了多阶模态耦合导致的桥梁颤振三维效应。首先,根据系统模态中固有模态间的激励-反馈机制推导出能够反应各阶模态参与贡献的系统阻尼和刚度解析解,建立了适用于三维颤振机理分析的模态驱动分析方法。其次,对桥梁整体系统阻尼沿着跨向进行泰勒展开,建立了跨向节段与气动性能间的定量关系,使得该方法能够量化各阶模态跨向分布特性的影响。然后,以主跨径为500~1500m的悬索桥为例,系统地研究了模态的参与及其分布特性对颤振性能的影响。最后,通过比对二维和三维分析结果,揭示了三维效应的影响及其产生原因。研究结果表明:由于基础竖弯和扭转振型不可能完全相似,三维两模态结果必然大于二维分析结果;随着风速提升二阶正对称竖弯模态先提供负向阻尼后提供正向阻尼,其对颤振性能的影响取决于自身频率与系统颤振频率的比值;约70%的梁段贡献了绝大多数的气动阻尼。

关键词：三维颤振悬索桥模态耦合三维效应跨向分布特性

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轮轨接触几何约束方程迭代算法研究

机械工程学报 2024年第2期60卷 234-242页

作者：王建斌姚鑫张大福李大地屈升西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

轮轨磨耗演变仿真需要在动力学程序中实时更新型面曲线,在每个动力学积分步中实现轮轨接触几何快速计算是核心算法。研究轮轨接触几何约束方程Newton迭代求解接触点算法,根值迭代的收敛性取决于初值与目标值的距离以及约束方程雅可比矩... 详细信息

轮轨磨耗演变仿真需要在动力学程序中实时更新型面曲线,在每个动力学积分步中实现轮轨接触几何快速计算是核心算法。研究轮轨接触几何约束方程Newton迭代求解接触点算法,根值迭代的收敛性取决于初值与目标值的距离以及约束方程雅可比矩阵数值稳定性,极值迭代的收敛性取决于增量步在超曲面梯度的前进方向,约束方程哈希矩阵为半正定。基于迭代收敛影响因素,从型面曲线与导曲线平滑参数、Newton迭代缩放系数和迭代起点取值范围三方面研究轮轨接触几何迭代算法的稳定条件与参数选择区间。采用局部支撑特性的非均匀有理B样条曲线描述轮轨型面,局部控制点的变化不会引起全局形状的改变。以接触斑横轴尺寸为高斯平滑窗口对型面和导曲线进行平滑处理,满足雅可比矩阵数值稳定性要求。为避免轮缘接触区迭代增量越界振荡,选择缩放系数0.5以满足收敛速度和稳定性要求。基于Newton迭代分形研究不同接触区的无条件收敛稳定域,迭代初始参数选在目标点为中心±3mm的邻域可确保收敛稳定。

关键词：轮轨接触几何 Newton方法非均匀有理B样条曲线高斯平滑迭代分形