基于Faster R⁃CNN的无人超市商品自动化识别技术

无人超市商品自动化识别过程中易受到背景复杂化、亮度不均匀、角度多变等的干扰。为此,提出一种基于Faster R-CNN的无人超市商品自动化识别方法。首先利用Haar小波提升模型,将商品图像分为低频图像和高频图像;然后通过仿生彩色图像法对图像进行增强处理,并采用Faster R-CNN中的特征融合结构,将图像深度信息与浅度信息融合到一起;最后将融合的特征输入到自动化识别网络中,输出自动化识别结果。实验结果表明,所提方法的识别效率高、图像增强效果好、抗噪能力强。

基于单质量块微纳光栅泰伯效应的双轴MOEMS加速度计

对一种基于单质量块微纳光栅泰伯效应双轴微光机电系统(MOEMS)加速度计进行了设计、加工与测试。利用有限元分析和时域有限差分法分别对双轴加速度计的敏感结构和光栅参数进行仿真优化。在保证加速度计高集成度的同时,为了实现双轴加速度的高精度测量,采用不同周期的两组光栅进行双轴加速度检测,通过磁控溅射工艺将两组光栅结构沉积在质量块的不同区域,最终通过阳极键合方式实现该双轴MOEMS加速度计的制备。实验结果表明,光栅泰伯效应双轴MOEMS加速度计x轴与y轴的灵敏度分别为3.36和3.54 V/g,零偏稳定性分别为25.53和20.91μg@1 s。该研究为实现高精度多轴加速度计提供了一种新的方法。

一种用于振动测量的MEMS电磁式加速度计

基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然后利用MEMS微加工工艺制备敏感结构及电磁线圈等主要部件,将加速度计芯片与嵌有永磁体的陶瓷基板进行键合封装。通过敏感结构受到振动并带动线圈相对永磁体发生位移产生电压信号。最后通过振动测试系统对电磁式加速度计的灵敏度、量程、线性度及抗过载能力等动态参量进行评估。实验结果表明,在0~3g量程范围内,加速度计可实现对63~69 Hz频率振动的测量,灵敏度最高为263 mV/g,非线性误差为3.3%,可用于恶劣环境下低g值的振动测量。

微纳光栅MOEMS加速度计优化设计与测试

提出了一种基于微纳光栅泰伯效应的微光机电系统(MOEMS)加速度计,通过Comsol软件对加速度计结构和光栅结构参数进行优化,使其在20g量程范围内获得较大的结构灵敏度和衍射效应灵敏度,同时通过仿真分析了该结构的交叉轴串扰情况。由于受外界温度起伏影响,双层光栅结构间距受热膨胀系数的影响产生相对位移。为了减小由于温度起伏对光栅加速度计零偏的影响,采用温度闭环反馈控制技术将加速度计温度变化控制在±10 mK范围内。经实验测试,加速度计零偏稳定性达3.7μg,相较于无温控情况提升了近7倍。最终实现光栅MOEMS加速度计的灵敏度达5.23 V/g,线性相关系数为99.9%,分辨率达286.8μg。

光栅MOEMS加速度计温度特性

由于硅微机械加速度计受温度影响,导致硅弹性模量和热膨胀系数发生变化,造成微光机电系统(MOEMS)加速度计标度因数漂移、测量稳定性下降等问题。首先,采用COMSOL软件对光栅MOEMS加速度计微机械结构部分进行了温度特性仿真,分析了硅弹性模量温度系数和热膨胀系数对光栅MOEMS加速度计微机械结构标度因数和零位的影响。其次,设计了温控精度达0.1℃的温度控制系统,并利用该系统对加速度计进行温度控制。最后,对光栅泰伯效应MOEMS加速度计温度特性展开测试,结果表明,加速度计的标度因数随温度升高而增大,零偏稳定性随温度的升高而降低,加速度计标度因数温度系数为0.30 V·g^(-1)·℃^(-1),零偏稳定性温度系数为-7.78μg/℃,其变化趋势与仿真结果一致。这为实现全温范围下高精度MOEMS加速度计奠定了基础。

一种简单的低成本航姿系统标定及修正方法

在对低成本航姿系统进行加速度计与磁力计的标定中,通常磁力计的信噪比更低,仅使用椭球拟合法标定传感器误差参数结果是不够精确的;为了提高标定结果的准确性,提出了一种在多位置条件下基于椭球拟合约束和点积法的误差参数标定及修正方法;首先,在静态多位置下获取15对低噪声的测量数据并进行椭球拟合标定,其次,用补偿后的磁力计数据分布特征构建椭球约束条件,通过点积法计算地磁矢量与水平面夹角,并以其均方差来量化修正效果,对磁力计中可观性差的轴间不正交误差参数和传感器间非对准误差参数进行修正,最终提升标定效果;仿真和实测的试验结果表明,在同等椭球拟合约束下,该方法相比于独立使用椭球拟合法和点积不变法,地磁矢量与水平面夹角的均方差下降了25%以上,且具有简单易用的特点。

基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制技术

为解决由视线倾角、视线偏角过大造成的飞行器对接存在误差的问题,实现飞行器交会轨迹的精准对接,提出基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制技术;建立空间参考坐标系,根据轨道根数计算结果,推导动力学状态方程,实现对飞行器交会对接过程中的动力学作用分析;按照雷达测距原理,计算飞行器的理论飞行时长及雷达装置作用距离,再联合相关参数指标,确定精度极限的取值范围,实现基于雷达测距的对接误差控制;在三坐标测量机结构模型中,定义飞行位姿拟合条件,再根据位姿误差求解结果,实现对误差参数的补偿修正处理,完成基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制方法的设计;对比实验结果表明,应用所提方法可以同时将视线倾角、视线偏角的取值控制在0~45.0°的范围之内,能够较好地解决飞行器错误对接的问题,符合精准对接飞行器交会轨迹的实际应用需求。

基于改进SIFT算法的城市航拍图像快速拼接方法

城市航拍图像在城市规划、土地管理、环境监测和基础设施建设等领域具有广泛应用。针对无人机航拍高度越高,图像捕获成本越高,图像质量或能见度越低的问题,使用低空无人机来大量捕获图像;针对经典的尺度不变特征转换(SIFT)图像拼接算法存在匹配稳定性差、拼接质量差的问题,提出一种改进SIFT算法,通过提取图像金字塔模型,提高了匹配的稳定性;采用RANSAC算法减少局外点的干扰,提高图像拼接质量;采用混合平均加权法消除重叠区域接缝,最终实现了图像快速精准拼接。仿真实验结果显示,改进后的SIFT算法在图像拼接稳定性和质量上均表现较好,能获得良好且完整的拼接图像。

新工科背景下“电子技术”课程教学改革研究与实践

电子技术课程是非电类专业学生由纯理论学习向工程实践过渡的重要“桥梁”.基于“新工科”对人才培养模式的需求,现从以下四个方面进行研究:一明确教学目标,重构电子技术课程新体系,突出专业特色;二优化教学模式,合理利用线上学习平台,学中做,做中学,打造混合式精课;三重构、优化设计性、综合性实验,增强实践创新能力;四注重学习过程环节,形成多元化的考核模式.该教学改革有利于学生分析问题、解决问题以及创新能力的培养.

电化学快速合成UiO-66及构建电化学传感器检测Cd^(2+)

由于目前合成UiO-66需要高温和长时的苛刻条件,本文采用电化学方法,在无需添加锆盐、常温和2 h的条件下快速合成出UiO-66,并用其制备UiO-66/玻碳电极(GCE)构建电化学传感器检测Cd^(2+)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、 X射线衍射(XRD)和比表面积(BET)的表征及分析可知,合成的UiO-66为菱形十二面体结构,结晶度良好,比表面积较大,可达到1 054.455 m^(2)/g,总孔隙体积为0.709 cm3/g。同时,探索出最佳检测条件为:NaAc-HAc缓冲溶液pH值为5、富集电压为-1.0 V、富集时间为120 s。在最佳检测条件下,基于UiO-66构建的电化学传感器对Cd~(2+)的检测灵敏度为4.10 AM^(-1),最低检测限为0.037μM,显示出较好的检测Cd^(2+)性能,并且具有良好的重现性、稳定性和抗干扰性。回收实验表明,检测实际汾河水样效果良好。

基于ZYNQ-7000的超声波信号采集系统设计

针对无损检测领域对采集设备低功耗、小型化的要求,在分析现有采集设备的劣势后,基于zynq-7000设计了一个八通道的超声波信号采集系统。在设计中,系统以zynq7020主控系统为核心,FPGA部分负责AD驱动开发;ARM部分主要负责数据的传输以及对整个系统的控制。系统采用采样频率为2 MHz的ADS7946芯片进行模数转换,结合AXI-Stream协议以及千兆以太网接口,实现了采集系统与PC上位机的交互,并且通过对超声波信号现场采集对比实验,证明了该系统实现了对超声波信号的采集、传输、存储以及可视化。

基于大卷积核任意风格迁移算法的水表数据增强研究

针对现有的风格迁移方法在对水表进行数据增强后导致颜色失真,内容保留不完整等问题,提出了一种基于大卷积核的任意风格迁移算法(arbitrary style transfer algorithm of large convolutional kernel,LKAST)。首先,针对风格图像使用大卷积核提取风格特征,保留风格特征的高层特征;此外,通过引入新的损失函数,更好的保留迁移结果对内容的保留;最后,通过两组对照实验验证方法的有效性。实验结果表明,该方法能够在模拟水表现场环境的同时保留足够的内容信息,在仅改变数据增强算法的前提下,单次多框目标检测(SSD)算法准确率提升6.84%,YOLOv5准确率提升6.56%。

基于转台实验的MEMS陀螺仪自动化标定软件设计

MEMS陀螺应用广泛但是误差很大,使用前需要进行标定,在MEMS陀螺的转台标定实验中,数据处理繁琐,基于此,文中设计了MEMS陀螺的自动化标定软件,软件实现了对阶梯状曲线的自动分段识别,并通过可视化界面对数据进行了显示。经过测试证明了软件可以完成自动化标定与数据可视化的工作,在一定程度上提高了实验的效率。

区域行业史和课程史融入课程思政的教学模式研究——以电路原理课程为例

本文提出一种体系化的课程思政模式,以电路原理课程为例,在课程教学中融入山西电力行业发展史和电路课程史。以山西省地域特征为坐标中心,重温山西电力发展历程,弘扬山西精神及电路领域科学家精神。借助区域行业史来激发学生报效家乡的情感,借助课程史来培养学生严谨的科学态度和百折不挠的科研精神,同时,让学生正视与西方的差距,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当,最终实现电路原理教学中的立德树人。

基于Multisim的电动机起动性能改善仿真与分析

三相异步电动机为了改善起动性能,需要减小起动电流,同时提高起动转矩,起重机等生产机械采用在其转子绕组中串接适当电阻以减小起动电流,同时希望起动转矩达到最大,然而究竟串联多大电阻可以满足以上两项要求,在工程实际中是一个难点。应用Multisim软件设计仿真电路,在电机参数已知的条件下,可以准确地试验出起动转矩达到最大时转子绕组所需串联的电阻值,且起动电流得到有效降低,经过理论验算证明仿真结果是正确的。

电子技术口袋实验室电路系统的设计

电子测量仪器在实验教学、科学研究等方面有着不可或缺的作用,但现有的电子测量仪器价格昂贵、体积较大、维护费用高、功能单一且无法随时随地进行信号测量。针对上述问题,本设计以STM32F103ZET6单片机为控制单元,设计了信号衰减、采集、传输、显示等电路,构建了基于口袋实验室的实验系统,并通过实际测试数据验证了其正确性;最后以基本放大电路为例,将该系统用于电子技术的基本实验,体现了其良好的应用前景。

VirtualLab Fusion在光偏振教学改革中的应用探索

偏振是光的基本特性之一,在工业生产和科学研究领域应用广泛。在大学物理实验和物理光学课程中,光的偏振都是重要内容之一。本文将VirtualLab Fusion仿真软件应用于光的偏振教学过程中,结合科研项目对旋光度的测量和矢量光场的产生进行了理论分析和VirtualLab Fusion建模仿真。该仿真立体直观,有利于激发学生的学习热情、培养学生的创新意识和创新能力。该研究能够对大学物理实验教学和物理光学课程教学模式改革提供一定的借鉴作用。

奥氏体化温度对铁素体耐热钢时效过程中微观组织演化的影响

奥氏体化温度对铁素体耐热钢中δ-铁素体的调控具有重要影响。为阐明铁素体耐热钢中δ-铁素体的热稳定性,本文研究了不同奥氏体化温度(1050℃和1200℃)对新型铁素体耐热钢650℃时效过程中微观组织演化的影响,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对不同热处理状态下新型铁素体耐热钢的基体组织及第二相颗粒进行了多尺度表征。实验结果表明:随着奥氏体化温度的升高,铁素体耐热钢中δ-铁素体含量增多,δ-铁素体内部有针状MX相形成。在2000 h时效后,金属间化合物Laves相在原奥氏体晶界、马氏体板条界、δ-铁素体晶界或δ-铁素体内部形核,大尺寸M_(23)C_(6)碳化物对Laves相形核具有促进作用,Laves相尺寸随奥氏体化温度的升高而增大。奥氏体化温度对时效过程中M_(23)C_(6)碳化物及MX碳氮化物尺寸变化的影响较小。时效过程中,MX碳氮化物的热稳定性优于M_(23)C_(6)碳化物及Laves相。

基于应变阵列的小型表面冲击定位系统设计

针对装甲单位对自身外部的观察手段有限,在深入步兵集群内部或陷入遭遇战时通常会有自检手段少、自身健康信息不足等问题,使用特殊内嵌式结构将应变片布置在装甲板内部,以HDOP值作为判断依据设计了应变阵列布置方式,依靠高性能的STM32H743MCU设计了小型系统,通过通道时差补偿、信号时延估计与TDOA定位算法,实现了装甲板表面冲击定位;实测结果表明:对40 kHz的正弦波信号五通道采样,使用所设计算法进行补偿后,通道一和通道五的时间同步精度可达97%,时延估计精度在98%左右;装甲表面定位误差小于1 cm,能够满足装甲表面冲击定位需求。

焊后局部热处理区域布置对厚壁圆筒环缝残余应力的影响

采用粘弹塑性有限元方法,研究了16MND5钢厚壁圆筒在不同局部热处理标准(B31.1、B31.3、ASME section NB、BS2633和AWS D10.10)加热条件下焊接残余等效应力、环向应力及轴向应力的变化及分布情况。综合分析了焊缝中心及其附近区域的焊接残余应力、加热区边缘附加热处理应力,并讨论了加热宽度、保温宽度对焊后局部热处理效果的影响。结果表明,局部热处理后,加热区边缘不均匀加热引起一定的应力上升,保温区的存在可以缓解温度梯度,从而使加热区边缘的附加应力降低。对厚壁圆筒来说按AWS D10.10标准局部热处理时,焊缝中心可达到与整体热处理相当的效果,焊接残余应力消除效果最好。