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关键词： 纸质文物   光纤传感器   霉菌生长高度   无损检测  

摘要： 文物作为不可再生的珍贵资源,对于了解古代人民生活史、中华民族发展史和优秀传统文化的传承有着极其重要的作用。纸质文物隶属于有机质类文物,本体富含纤维素、淀粉等营养物质,可以为霉菌的生长提供碳源,在环境温湿度适宜的情况下,菌通过分泌酶水解这些营养物质进而生长繁殖。纸质文物保存不当时,极易受到霉菌的侵蚀,发生霉变。霉变将对纸质文物造成严重的危害,轻度霉变将改变文物的外观和性质,使其失去原有的样貌,并导致机械强度降低;重度霉变则可能导致文物几乎被完全毁坏。目前用于纸质文物表面霉菌的光纤光谱检测研究较少,且部分已使用的反射式光纤传感器灵敏度还有待进一步提提升,检测对象也比较单一。据此,本文提出一种用于无损检测纸质文物表面霉菌的反射式内凹阶梯型斜面透镜光纤传感器探头。本文的研究内容主要包括以下3个部分。 （1）提出了一种新型的反射式内凹阶梯型斜面透镜光纤传感器,该传感器由1根入射光纤,18根接收光纤组成。通过建立结构参数与理论模型并结合仿真分析,结果显示入射光纤半径为200μm,接收光纤半径为150μm,光纤错位量a、b分别为0.1 mm和0.1 mm,光纤间距p为0.5 mm,光纤间距p为0 mm,第二层接收光纤倾斜角为70°时,传感器响应灵敏度最高。基于上述制作反射式内凹阶梯型斜面透镜光纤传感器,并配合搭建好实验系统,最后将传感器最佳光程确定为5mm。 （2）通过利用甘油营养液和不同霉菌孢子制作所需浓度的霉菌孢子悬液,在三种未染色的纸张（棉纸、毛边纸、桑皮纸）表面培养了三种不同的霉菌,包括长梗木霉、桔青霉和球毛壳菌,截取不同生长高度的霉菌,分别采用相机、超景深三维显微镜对三种纸质样品表面的三种霉菌的结构、生长情况和颜色分布等进行表征和测量。然后利用上述反射式内凹阶梯型斜面透镜光纤传感器,分别对不同纸质样品表面不同种类霉菌进行在线检测,测量得到三种纸张表面长梗木霉、桔青霉和球毛壳菌的特征吸收峰分别为270 nm,260 nm和272 nm,且吸收峰对应的吸光度大小与霉菌的生长高度呈线性关系,棉纸表面三种霉菌的灵敏度分别达到9.6E-4 AU/μm,9.56E-4 AU/μm和9.65E-4 AU/μm,毛边纸表面三种霉菌的灵敏度分别达到10.4E-4 AU/μm,9.058E-4AU/μm和9.0707 AU/μm,桑皮纸表面三种霉菌的灵敏度分别达到8.66E-4 AU/μm,9.443E-4 AU/μm和8.57E-4 AU/μm。 （3）在恒温培养箱中进行模拟染霉,分别在三种染墨的纸张（棉纸、毛边纸、桑皮纸）表面培养两种不同的霉菌,包括长梗木霉和桔青霉,截取了不同生长高度的霉菌,分别采用相机、超景深三维显微镜对三种纸质样品表面的两种霉菌的结构、生长情况和颜色分布等进行表征和测量。然后利用上述传感器进行在线检测,实验结果表明传感器能对三种纸类表面生长的两种不同霉菌进行生长高度测量。其中,棉纸表面霉菌检测灵敏度分别达到10.4E-4 AU/μm和8.457E-4 AU/μm,毛边纸表面霉菌灵敏度分别达到11.4E-4 AU/μm和8.33E-4 AU/μm,桑皮纸表面霉菌灵敏度分别达到8.33E-4 AU/μm和8.089E-4 AU/μm。将未染墨纸张和染墨纸张表面的长梗木霉和桔青霉进行对比分析,得到松烟墨的主要成分会给长梗木霉和桔青霉提供额外的养分,使其生长更加迅速,菌落数量更多。

摘要： 申请公布号：CN 117571341A申请公布日：2024年2月20日申请人：山东中亚轮胎试验场有限公司发明人：陈东禹、孙红丽、郭丽波等本发明介绍了一种轮胎全方位磨损检测系统及方法，系统包括：（1）扫描模块，使用激光扫描仪对轮胎进行全方位扫描，获取轮胎表面的反射信息，对反射信息进行预处理确定第一数据；（2）模型模块，基于第一数据确定第一特征，

关键词： 多道TIG焊接   TC4钛合金转向架   超声检测   数值仿真   定量化评估  

摘要： 本文针对TC4钛合金转向架横梁与侧梁之间的关键TIG焊多道焊焊缝的质量检测需求,在分析TC4钛合金TIG焊缝缺陷类型及分布特点的基础上,通过数值仿真及试验的方法,对钛合金转向架关键焊缝质量的超声波检测方法及装置进行研究。 针对实际工件被检测焊缝的可检测空间受限及存在曲面焊缝的情况,本文自主研发了单发单收的非规则面手动定量化及图像化超声检测方法及系统,并独立开发了与之相对应的应用软件。系统的硬件包括便携式工业计算机、超声波收发控制单元、超声轮式探头定位单元等主要模块,实现了对工件的实时定位检测,同时使非规则面及曲面均有良好的耦合效果,并实现了高度自适应。应用软件包括超声参数设置、数据显示及存储、数据再现及定位等模块,可实现对TC4钛合金转向架焊缝精准、高效的检测,能够满足现阶段对于TC4钛合金转向架的焊接质量检测需求。 建立了钛合金转向架焊缝超声检测多物理场耦合的有限元方法数值仿真分析模型,对超声波在焊缝中的传播特点、超声纵波转换为横波过程及声波与缺陷的相互作用机理等问题进行研究。通过仿真分析,研究了探头与焊缝相对位置对超声A波时域信号对焊缝缺陷表征能力的影响关系,得到在超声探头距焊缝中心线20mm时,检测效果最好的分析结果。 鉴于超声回波时域信号对焊缝缺陷表征能力的局限,本文在对超声A波时域信号进行带通滤波处理基础上,进行超声回波信号的频域分析,以获得对焊缝缺陷表征能力更强的回波特征。建立了级联式的BP神经网络,通过自动识别能够反应缺陷回波中的特征点,将特征点所包含的缺陷回波的特征值,如时间、峰值、标准差、偏度,计算缺陷回波信号的功率谱密度分布,缺陷回波所包含的频率范围等特征信息输入到下一级的神经网络中,经过大量的调试,最终可以达到定位精度的误差控制在X轴方向上的误差为±0.2mm,在Y轴方向上的误差为±0.1mm,。可以满足现阶段针对TC4钛合金转向架无损检测与质量控制的生产需求。

关键词： 光纤成像   深度学习   多芯光纤   多模光纤   内窥成像  

摘要： 光纤成像技术借助光纤的微小尺寸与柔韧性能实现对狭窄区域的高分辨率成像，在生物医学、工业检测等领域都有广泛应用。然而，在基于多芯或多模光纤的成像系统中，存在着诸多瓶颈问题限制其成像分辨率与精度。简要介绍了荧光成像、定量相位成像、散斑成像、光谱成像等多种光纤成像模态中应用深度学习解决瓶颈问题的代表性研究工作，并讨论了深度学习与光纤成像交叉研究领域的现有瓶颈，展望了智能光纤成像系统的应用前景。

关键词： 多传感器信息融合   即时定位与建图   移动机器人   路径规划   机器人系统设计  

摘要： 近年来,移动机器人技术的快速发展提升了人们的生活质量,提高机器人的自主导航能力成为了研究领域的热点。当前机器人导航领域主要面临着在复杂环境下保持高精度定位和路径规划的挑战。对此,本文设计了一款麦克纳姆轮机器人,实现移动机器人在室内环境的定位和建图,并确保机器人能够完成自主导航任务。本文的主要研究内容如下: (1)移动机器人系统的总体设计。以麦克纳姆轮为主体,根据实际需求进行搭建,以机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)为软件开发平台,提出了移动机器人的运动控制方案。 (2)将同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)算法分成定位和建图两部分。定位部分,使用容积卡尔曼滤波算法(Cubature Kalman Filter,CKF)对惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)、磁力计和编码器三个传感器的信息进行集中式融合;建图部分,在已知机器人位姿的基础上,将激光雷达的观测数据代入CKF滤波算法中得到路标点的位置信息,应用泰勒级数更新激光雷达量测方程方差,采用基于概率的占用栅格算法构建地图。 (3)路径规划算法的研究。在构建好的地图上,使用曲线平滑化处理后的A*算法完成全局路径规划任务;使用动态窗口法(Dynamic Window Approach,DWA)完成局部路径规划任务。 最后,在实际环境中对比两段式SLAM算法与Gmapping算法的建图性能;在建好的地图上进行自主导航实验。实验证明,两段式SLAM算法和Gmapping算法在建图精度相近的条件下,两段式SLAM算法相比Gmapping算法单帧处理平均用时有所下降。改进后的路径规划算法具有可行性。

关键词： 自编码器   长短期记忆网络   遥测数据   注意力机制   数据清洗  

摘要： 航天器遥测数据记录了被监测设备运行的重要信息,遥测数据可以用于航天器性能和健康状况的观测,为决策制定、故障排查和性能优化提供了重要信息,是航天器管理人员深入了解航天器在轨运行状态的重要依据。受到多种因素的影响,航天器在轨运行期间,遥测数据中经常包含着误码,这给航天器在轨运行期间的管理带来了很大的挑战和困扰。这些误码点可能会导致管理人员对航天器状态的错误解读,增加了管理人员在监控、分析和维护航天器健康状况时的困难。对此本文深入研究自编码器和其他深度学习技术,利用自编码器的特征提取功能和长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)对时序数据之间关联性的捕获能力相结合设计算法,最终经过多种真实遥测数据集的测试,证明了算法在遥测数据清洗上的有效性。 本文的研究内容主要包含了以下几点: 1)研究目前对时间序列数据进行异常检测的方法和技术,了解发展现状及研究意义,提出解决方案:利用自编码器和LSTM相结合,并且引入注意力机制提升模型效果,采用训练阶段数据的重构误差作为阈值,进行遥测数据中的误码识别。 2)通过实验确定算法的相关系数以及具体的网络结构,之后与多种其他经典算法对比分析验证模型效果。算法确定后针对遥测数据随着时间的推移周期性可能会发生改变,需要对模型参数进行更新的问题,研究并提出增量学习方案,通过实验验证效果。 3)实现遥测数据清洗系统。利用该系统连接某航天器遥测数据库,在系统内封装本文提出的算法,实现工程上的应用。 本文提出的算法在真实的遥测数据集上展开实验,并与多种经典算法模型进行了对比分析,在指标上得到了相对更好的结果,验证了其性能上的优越性;之后实现了遥测数据清洗系统,在系统内部封装了本文提出的算法并通过多种遥测数据的测试,得出了较好的效果,验证了该系统可以实现工程上的应用;最后分析了系统和算法的优缺点。

关键词： 气液两相流   超声检测   超声多普勒   小波变换  

摘要： 为识别管道中气液两相流的流型，文章提出一种基于小波分析的流型识别方法。构建由水箱、水泵、气泵、测量管路、循环管路和超声检测系统组成的气液两相流流型检测实验装置，以获取气液两相流流型超声检测信号。基于小波分析法对该信号进行处理，并绘制泡状流、段塞流、混状流等各种流型的振幅-频率图像。通过与短时傅里叶变换处理的结果进行对比，证明小波分析法在细节处理上比STFT分析法更加准确。