最新刊期
2014年第48卷第4期
- 摘要：针对人工检测汽车伞齿轮表面缺陷与尺寸参数存在成本高、工作量大、检测速度慢且产品一致性差等问题,利用机器视觉技术进行研究,开发了一种集缺陷检测和尺寸测量于一体的伞齿轮多目视觉检测装置。通过构建的邻域均差缺陷提取、圆逼近和快速旋转定位3种高效图像处理算法,解决了伞齿轮齿面多、外形结构复杂、缺陷种类多样等复杂条件下的齿轮缺陷与尺寸检测难题。可检测缺陷包括磕碰伤、裂纹、充填不满、划痕、凹陷与凸起、麻点、花键重复拉削等,可检测最小缺陷尺寸为0.4 mm×0.4 mm,测量精度为40～50 μm,单次检测耗时小于1.3 s,检测精度与速度均满足伞齿轮高速自动化生产线的实时在线检测需求。关键词：多目视觉;伞齿轮;缺陷检测;尺寸测量1348|4|5更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对杂波和漏检环境下单个扩展目标联合检测与估计的性能评价问题,提出了一种基于随机有限集(Random Finite Set,RFS)的误差分析方法。该方法通过将扩展目标的状态和观测分别建模为Bernoulli RFS和Poisson RFS,在RFS框架下推导获得了采用最大后验概率检测器和无偏估计器的均方误差界,并给出了其在目标确定存在以及无杂波条件下的简化形式。实验结果表明,建议的均方误差界能够有效地反映扩展目标联合检测与估计算法所能达到的最优性能,利用该误差界可以对不同的扩展目标联合检测与估计算法的性能进行有效的衡量,误差在5%以内。推导过程和结论仅关注于单传感器扩展目标联合检测与估计的静态问题,并假设其状态和测量均为标量。关键词：性能评价;扩展目标跟踪;联合检测与估计;随机有限集1414|4|2更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对建筑物外立面三维线段模型重建的现有算法中存在多幅图像线段匹配需要提前获知对极几何约束,以及三维线段重建的过程会因为输入误差的累积而受到影响等问题,提出了一种以非几何约束重建三维线段模型的算法。该算法在多幅图像的线段匹配过程中以点线相结合的高稳定性双视图线段匹配算法为基础,通过匹配线段间的传递性形成匹配线段组,再剔除不相容匹配并合并相容匹配,最终得到准确的匹配线段结果。三维线段重建采用分段重建的方式得到每一个匹配线段组对应的三维线段,再经过对线段长度和角度的约束,剔除不构成建筑物外立面框架的空间线段,最终构成建筑物外立面的三维线段结构。实验结果表明,该算法可以有效重建出建筑物外立面的整体框架。关键词：多幅图像;线段匹配;建筑物外立面;三维线段1681|4|3更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对目前抗几何攻击水印算法易在大尺度几何攻击下失效的问题,提出了一种基于几何校正和分块重构的局部区域水印算法,从而提高水印的鲁棒性和提取精度。该算法利用图像不变质心进行几何形变参数的估计,对图像进行几何校正以实现载体的同步; 根据几何攻击对图像视觉质量影响的分析,筛选可嵌入分块; 利用高斯-埃尔米特矩良好的图像重构能力,修改特定矩集,实现水印嵌入,获得含水印图像。为验证算法的抗几何攻击能力,对含水印载体图像遭受旋转、缩放、平移和其他常规性攻击后的性能进行了实验测试。实验结果表明,所提算法可抵抗多种几何攻击及常规图像攻击,能提取出较高精度的水印信息,相对于其他算法,水印的鲁棒性虽然相差无几但在保持较高视觉不可见性的前提下,嵌入容量有了一定程度的提高。关键词：数字水印;几何攻击;不变质心;高斯-埃尔米特矩1345|4|1更新时间：2025-04-29
- 摘要：为了提高视频点播系统的服务质量,减少等待延迟,改善用户体验,将视频协同存储与网络编码技术相结合,以最大化本地命中为目标,提出了一种视频分片协同存储最大化本地命中算法。利用网络编码技术,预先将视频进行分片编码。在接收到视频请求时,将编码后的视频片发给用户。在客户端接收到足够的视频片后,即可进行解码,从而得到完整的视频。该算法构造了一种资源分配有向图,将原问题转化为该图上的最小费用流问题; 通过求解该最小费用流问题,在多项式时间复杂度内得到最优化方案。当视频的总容量与服务器的总容量之比较大时,该算法依然有较好的表现。实验结果表明,该算法的性能优于其他已有的算法,特别是在视频总容量与服务器总容量之比较大的情况下,性能有10%的提高。实验分析了不同切片大小对算法性能的影响,选择了1 MB作为默认的切片大小。关键词：网络编码;视频协同存储;最小费用流1531|4|1更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对现有音乐推荐系统中音乐情感分析方法很难满足用户情感需求的问题,提出音乐内涵空间方法分析音乐情感。该方法选取音乐力度、速度、音强等表现要素,基于两极尺度的语义,构建音乐内涵空间。通过音乐内涵空间表示音乐情感,减少了音频特征客观水平与主观情感范围之间的差距,解决了情感标签标注音乐中由于用户情感经历不同造成的对音乐情感标注的主观差异性问题。在10 672条音乐评价数据集上,采用Kendall's tau距离进行有效性验证,与基于情感标签推荐相比,实验结果表明,基于音乐内涵空间推荐音乐能较好地满足用户的情感需求。关键词：内涵空间;音乐;推荐;Kendall's tau距离1346|4|1更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对电容层析成像技术的逆问题中图像重构精度与速度的矛盾性,以12电极电容层析成像系统为对象,提出了一个改进型离线迭代在线重构(OIOR)算法。改进型OIOR算法是针对OIOR算法成像精度不高的问题加入了迭代滤波过程,既保证了成像速度,同时也提高了成像精度。以仿真电容值和实测电容值进行了图像重构的实验验证,从成像效果、相对误差、相关系数以及重构时间这4个方面对此算法进行了分析评估。仿真及实验结果表明:改进型OIOR算法通过迭代滤波100次即可在20 ms内有效提高传统OIOR算法重构图像的精度,使其相对误差降低约20%; 与传统迭代法相比,在获得相同精度图像的条件下,其重构时间约为传统迭代算法的1/10。关键词：电容层析成像技术;图像重构;离线迭代;在线重构;迭代滤波1273|4|1更新时间：2025-04-29
- 摘要：为了研究交联聚乙烯电缆绝缘材料中直流电树枝的生长速率、形态特征及通道特性,利用树枝化试验及显微观察系统,在针尖半径为5 μm、针-板电极间距为2 mm、周期性施加的间断直流电压下,对试样进行了分组试验。试验结果显示:电树枝由细单枝逐渐发展为稀疏丛状结构,树枝通道为非导电型; 电树枝生长缓慢,生长速率不超过1.0 μm/min; 树枝长度主要取决于加压周期数及直流电压幅值,电压持续时间在高压下影响增大; 针极意外接地情况下,电树枝将瞬间引发或快速生长。理论分析表明,电树枝生长规律可以由文中所建立的非导电树枝模型及等效电路进行合理解释,而空间电荷效应是产生直流接地树现象的根本原因。关键词：交联聚乙烯电缆绝缘;直流电树枝;生长速率;形态特征;通道特性1124|4|18更新时间：2025-04-29
- 摘要：为了提高固体绝缘介质应用于复杂工程环境下的可靠性,以自制备的聚酰亚胺(PI)平板试样为研究对象,实验研究了PI在不同温度(193～373 K)范围内的真空直流沿面闪络特性,并分析其闪络机理。结果发现:随着温度的升高,闪络电压呈现先降低、后升高、再降低的变化规律,且分别在273 K与313 K时达到最小、最大值; 高温区域(313～373 K)的闪络电压较低温区域(193～273 K)的闪络电压有明显提高。对实验结果进行分析,认为高场强下阴极附近电子发射、固体绝缘介质体内的电荷输运以及气体解吸附都是影响固体绝缘介质真空直流沿面闪络特性的重要原因,其中的气体解吸附更是影响真空直流沿面闪络特性的最关键因素。关键词：闪络;聚酰亚胺;温度;电子发射;电荷输运;气体解吸附1194|5|8更新时间：2025-04-29
- 摘要：提出了一种适用于大型单相变压器阶梯接缝结构铁芯的空载损耗计算方法。该方法首先运用等效磁特性方法对铁芯阶梯接缝区进行等效分析,得出接缝区的等效材料特性,然后将一个工作周期按等时间间隔进行划分,分别计算各个时刻铁芯的静态磁场分布,通过样条插值得到磁感应强度随时间变化的曲线,最后运用快速傅里叶变换算法对磁感应强度曲线进行离散,提取出磁感应强度各次谐波幅值,并将其在对应频率的损耗曲线上进行线性插值得到损耗值,将各单元所有损耗值进行求和得到总损耗值。以一台实际工程中的大型单相变压器为模型,分别采用提出的方法及不考虑铁芯接缝结构的传统计算方法对其空载损耗进行计算,并将计算结果与变压器空载试验的结果进行对比,结果表明,提出的方法比传统方法得到的结果更趋近于测量值,在50%～100%的额定电压范围内,精度最高可提高9.8%。关键词：大型单相变压器铁芯;阶梯接缝;等效磁特性方法;空载损耗1520|4|2更新时间：2025-04-29
- 摘要：采用氩等离子体射流对有机材料聚四氟乙烯(PTFE)进行表面改性,通过接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)观察、X射线光电子能谱(XPS)和衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析,以及表面电阻率和沿面闪络电压等参量的测量,研究了等离子体射流处理前后PTFE的表面特性。实验结果表明:氩等离子体射流产生的粒子主要有OH、N*、Ar和少量的O。PTFE经大气压氩等离子体射流处理后,其表面水接触角下降,表面粗糙度变大,表面突起和裂痕显著增加,且表面有新的含氧基团生成; 增加表面改性时间,表面改性效果会达到饱和状态; 另一方面,表面改性后的PTFE存在微弱的老化效应,当在空气中放置10 d后,其表面水接触角为66.2°,仍然低于表面处理前的值。由于等离子体改性使PTFE表面形态及化学成分发生变化,粗糙度增加,使PTFE表面电阻率降低,导致其沿面闪络电压升高。关键词：等离子体射流;表面改性;聚四氟乙烯;水接触角;闪络电压1206|4|9更新时间：2025-04-29
- 摘要：为准确计算汽轮机转子在启、停机过程中的热应力,建立了转子瞬态温度场、应力场分析的热固双向耦合轴对称计算模型。该模型在考虑转子温度场对应力场影响的同时,也考虑了应力场对温度场的影响。采用热固双向耦合有限元模型计算了某超超临界660 MW超高压转子的瞬态温度场和热应力场,并研究了热固双向耦合和单向模型计算结果的差异。计算结果表明:在转子启动过程中,温度与变形之间的耦合作用会随主蒸汽和转子表面温差增大而增强,当转子表面初温与主蒸汽温差为280 ℃时,两种模型计算出的转子最大热应力相差6.6%。因此,在转子表面热冲击较大的情况下,应选择热固双向耦合模型进行转子热应力计算。关键词：汽轮机;转子;热应力;双向耦合1386|5|10更新时间：2025-04-29
- 摘要：为了解决浅水域探测型无人水下航行器探测模块长时连续工作时对能源的需求,设计了基于海洋动能的晃动发电装置,根据拉格朗日方程建立了航行器与晃动摆耦合的运动方程,最后根据简化的运动方程,采用龙格库塔方法求解并分析了影响晃动发电性能的因素,研究了不同海况下航行器运动幅度、周期、摆长、质量、转动惯量等参数以及不同运动耦合对发电性能的影响。在2级海况下,最佳电机阻尼系数为5.4 N·m·s/rad,3种激励运动耦合时发电装置平均功率能够达到0.5 W。研究分析表明,提出的基于海洋动能发电装置模型是合理可行的,在一般海况下,能够满足探测模块的能源需求,同时发现运动幅度、周期、摆长、质量以及耦合横摇运动对发电性能影响较大,转动惯量以及耦合垂荡运动对其影响较小。研究结果为后期晃动发电机的研制、工程试验及优化,提供了一定的理论基础与借鉴。关键词：海洋动能;发电;晃动发电机;水下航行器1359|4|7更新时间：2025-04-29
- 摘要：为了研究高孔隙率通孔金属泡沫中的热传导特性及预测有效导热系数,发展了一种新的全解析有效导热系数模型。该模型通过建立更真实的十四面体三维结构作为代表单元,解析求解代表单元内稳态傅里叶热传导方程获得通孔泡沫铝的有效导热系数。该模型不含任何拟合或经验参数,有效导热系数与孔隙率之间具有简单的线性关系,且比例系数阐释了热曲折率的大小。高孔隙率下,模型预测与实验测量和文献数据吻合良好。研究结果表明:对于具有大导热系数比的实心杆与流体相(如充满空气的泡沫铝),流体相的传热可忽略不计,热量沿着曲折金属杆的一维传导占主导地位。在忽略自然对流和辐射传热时,泡沫铝有效导热系数基本不受孔密度及杆截面形状的影响。在所研究的温度范围内,泡沫铝有效导热系数可视为常数。关键词：有效导热系数;通孔金属泡沫;一维热传导;十四面体1497|4|7更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对现有文献采用地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)测量地形高度和地貌形变时误差较大的问题,提出了一种新的GEOSAR干涉测量模型。在考虑地球曲面、斜距、基线、平台高度、干涉相位和数字高程模型(DEM)等因素的情况下,推导了干涉GEOSAR的绝对测高精度、相对测高精度与形变测量精度的数学模型,建立了一种既适用于高轨干涉SAR系统,也适用于低轨干涉SAR系统的干涉测量模型。根据该模型计算了GEOSAR测高误差和形变测量误差,并与实验仿真结果进行了比较,验证了该模型的有效性。研究结果表明,所提GEOSAR干涉测量模型与Bruno所提模型相比,适用范围更广,且误差精度提高至米量级。关键词：地球同步轨道;合成孔径雷达;干涉;形变1236|4|0更新时间：2025-04-29
- 摘要：为了研究降膜蒸发管束阻力造成的压降及其对传热的影响,以降膜蒸发器内广泛应用的正三角排列管束为物理模型,采用由实验数据拟合出来的压降系数,计算了压降对应的温度损失,分析了蒸汽产率、饱和温度、管列数和喷淋密度对蒸发温度损失的影响。结果表明:温度损失随喷淋密度、管列数和蒸汽产率的增加而升高,随饱和温度的升高而减小; 在相同的蒸汽质量流量下,45 ℃蒸汽的温度损失是70 ℃时的6倍,而喷淋密度为0.08 kg/(m·s)时的温度损失约是0.02 kg/(m·s)时的2倍; 大型降膜蒸发器内管束区内的温度损失随管列数的增加呈现抛物线型升高。为保证各效蒸发器的传热效率,提出每一效蒸发器温度损失都相等的等温度损失设计思想,其对低温多效蒸发器的设计具有指导意义。关键词：水平管降膜蒸发器;管束;温度损失;低温多效蒸馏1322|4|6更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对多扩展目标跟踪中状态信息难以估计的问题,提出了一种可以估计扩展目标运动状态和形状信息的多扩展目标高斯混合概率假设密度(RHM-GMPHD)滤波器。首先利用描述凸星形扩展目标量测源分布的随机超曲面模型和传感器量测方程,建立扩展目标运动状态及形状信息与量测之间关系的伪量测函数; 然后结合扩展目标状态预报信息,推导了扩展目标状态更新方程,递推地对扩展目标运动状态及形状信息进行估计跟踪。此外,还建立了Jaccard距离来度量RHM-GMPHD滤波器对目标形状的估计性能。与联合概率数据关联(JPDA)滤波器和GMPHD滤波器相比,RHM-GMPHD滤波器不仅可以估计凸星形扩展目标的形状信息,并能有效提高对目标数和运动状态的估计精度。仿真实验表明,RHM-GMPHD滤波器对质心估计的均方根误差分别约为JPDA和GMPHD滤波器的1/3和1/2,对目标数的估计接近真实值,对形状估计的Jaccard距离一般小于0.2。关键词：扩展目标跟踪;高斯混合概率假设密度;随机超曲面模型;形状估计1439|4|8更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对现有认知传感网在低信噪比条件下感知性能差、感知时间长、协作开销大的问题,提出了一种双重序贯检测的协作频谱感知(CSDS)方法。该方法首先在各传感器节点将数据进行分段处理,以各分段的能量作为一个样本点进行序贯检测,当各节点的对数似然比和大于门限时向融合中心发送协作信息,然后在融合中心再进行序贯检测直到作出判决。理论推导给出了平均样本数、平均感知时间等性能参数的精确表达式。采用Matlab的仿真结果表明:CSDS方法在低信噪比条件下,在保持感知性能的同时,所需平均样本数和平均感知时间低于能量检测的40%,且协作开销较现有协作序贯检测方法显著减少。关键词：认知传感网;协作感知;低信噪比;序贯检测1204|4|2更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对大导向矢量失配误差造成传统自适应波束形成算法鲁棒性下降的问题,提出采用幅度响应约束的鲁棒自适应波束形成算法。该算法首先对接收数据协方差矩阵失配进行建模优化,然后根据已知的多径相干信号大致来波方向信息对波束主瓣进行幅度响应约束,并利用所提引理将优化问题转化为迭代二阶锥规划问题,最后对权矢量直接进行求解获得最佳值。仿真结果表明:该算法能够针对多径相干信号形成多波束主瓣,自由控制波束主瓣宽度和纹波水平。当期望信号的方向偏差达到3.5°、输入信干噪比在-5～10 dB范围内变化时,该算法的阵列输出信干噪比优于不确定集类算法0～6 dB,对大导向矢量失配误差鲁棒性更高。关键词：波束形成;鲁棒性;多径相干信号;幅度响应约束1613|4|3更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对角速度陀螺故障的低轨三轴稳定卫星因角速度测量数据缺失而导致卫星姿态失控的问题,提出了一种红外地球敏感器修正的角动量反馈控制方法。该方法利用动量轮转速与卫星角速度之间的数值变化关系,以红外地球敏感器实测弦宽为基准,建立角动量反馈控制的最小二乘修正模型,并通过蒙特卡洛方法迭代出角动量反馈控制的最优系数,从而由卫星控制器件中反演出连续的卫星角速度信息,最终实现陀螺故障情况下的卫星三轴稳定姿态控制。仿真结果表明:所提方法能够准确建立动量轮角动量与卫星角速度之间的对应关系,使得卫星姿态控制的稳定性较好; 从系统重组的角度为卫星的故障处理提供了新途径,且有效延长了卫星的使用寿命。关键词：角动量反馈;姿态控制;最小二乘方法1281|4|1更新时间：2025-04-29
- 摘要：结合绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块结构和工作的不同阶段,分析了IGBT失效类型及其失效机理。深入分析了影响IGBT工作寿命的3种封装失效类型及失效机理。高结温、大温度梯度极端工作方式下主要的封装失效类型是键合引线失效,由某一根或几根过载引起电流分配不均引发,失效前压降大,热阻基本不变。通过分析得到IGBT模块的寿命值近似服从Weibull分布。实验过程中结合各类显微镜和红外热像仪得出的失效特征分布规律表明:经过功率循环后的芯片表面中心区域、边缘绝缘保护环原胞结构均由规则点阵变化为点阵中出现小的黑圈、空穴、裂纹,变得不再规则; 各物理层接触面间的缺陷由芯片向下呈递减趋势; IGBT模块各物理层不平整度由基板向上呈递减趋势。通过实际实验发现,可将压降的突变位置作为IGBT可靠性评估的标准。关键词：绝缘栅双极型晶体管;功率循环;失效;键合引线;焊料层1089|4|3更新时间：2025-04-29
- 摘要：针对广泛使用的单指数母线膜腔型面进行了优化计算,分析了该型面的特点和不足,同时以增大膜腔容积、降低膜片应力为目标,提出了二指数母线膜腔型面。该二指数母线膜腔型面下的膜片径向应力峰值在膜片半径的中间及边缘处,这样可以避开与膜片中心区域附加应力叠加,使得膜片中心区域油侧和气侧面上的径向应力相同且均处于一个较低的水平。对比研究结果表明:在相同膜腔半径、相同膜片材料及膜片内应力均达到许用应力条件下,二指数母线膜腔容积相比单指数增大6.6%; 在相同膜腔半径、相同膜腔容积及相同膜片材料情况下,二指数母线膜腔下膜片最大径向应力相比单指数降低10.0%,膜片中心区域最大径向应力降低11.8%。关键词：隔膜压缩机;膜腔型面;薄板大挠度理论;应力1377|4|1更新时间：2025-04-29
- 摘要：列车通信网络的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构优化问题关系到列车控制系统及安全监测系统的性能和经济效益。对列车通信网络的设计问题进行建模,通过双层规划的思想,将列车通信网络的可靠性、建造费用与通信效率纳入统一的决策过程,从而建立科学的列车通信网络最优性能模型。上层规划以最低建造成本为目标,约束条件为网络可靠性; 下层规划以最大通信效率为目标,约束条件为建造费用和网络物理拓扑。最后利用一种基于遗传算法和Floyd算法的混合求解过程对列车通信网络综合规划模型进行求解,得到满足网络稳定性要求下的最小费用设计方案及该方案下的最优效率通信方式。通过对实例结果的分析表明,文中提出的模型是切实有效的。关键词：列车通信网络;双层规划;遗传算法;可靠性1684|4|3更新时间：2025-04-29
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