基于MultiRes-Unet神经网络的三维断层识别研究

三维地震数据中的断层规模从米级到千米级不等,断距从米级到数十米级不等。断层通常表现为同相轴错断、突然增减、消失或扭曲等显著地震响应特征。断层在三维地震数据体中占的体积比例很小,使得利用常规断层识别方法得到的断层识别结果存在不连续、识别率低等问题。针对断层的多分辨率特征,充分考虑了断层点或线在整个地震数据的占比小等特点,提出了一种三维神经网络MultiRes-Unet3D断层识别方法,该方法在网络学习过程中使用加权交叉熵损失函数解决了普通交叉熵损失函数不同项之间的平衡问题,使得神经网络具有了较为可靠的断层识别能力。首先,利用正演模拟方法生成三维合成地震数据集和断层标签,然后基于Tensorflow搭建、训练与测试MultiRes-Unet3D神经网络,再将训练好的网络模型迁移到实际三维地震数据的断层识别中。该神经网络断层识别方法在实际地震数据中的应用表明,断层识别结果空间连续性好,识别结果客观,断层边界更为准确,网络模型泛化性能良好,适用于具有不同断层构造特征的实际地震数据,节约了断层解释的时间成本与人工成本。

氮化硼的介电特性及其在微波加热中的热透波性能

耐火结构的热透波性能对微波加热的模式和效率均具有重要影响,所以明确耐火结构在微波加热过程中的动态热透波性能变化至关重要。本文以氮化硼陶瓷为研究对象,通过实验测试了其在915 MHz、2 450 MHz两种频率下的宽温域(25~1 000℃)介电特性,采用传输线理论计算了氮化硼陶瓷的功率透过系数,并对其介电常数、介电损耗因子等参数的温度特性进行了分析。研究表明:25~1 000℃,两种频率下的介电常数变化幅度较小,介电常数仅变化了1.8%左右;两种频率下的介电损耗因子随温度呈波动性变化,900℃之后都呈指数增长的趋势。微波在氮化硼陶瓷中的波长和穿透深度均随温度的增加呈现下降趋势;当频率增大时,穿透深度随频率的增大而减小。氮化硼陶瓷的透波性能在两种极化模式下存在明显差异,水平极化(TM)明显高于垂直极化(TE)。当频率为915 MHz时,可以考虑材料厚度值为0.08 m左右作为优化材料厚度,同时以入射角度在θ_(i)≤67°范围内入射具有良好的透波性能(PTC≥0.7)。当频率为2 450 MHz时,可以考虑材料厚度值为0.06 m作为优化材料厚度,在TE极化模式中应优先考虑微波入射角度在θ_(i)≤58°范围内入射,在TM极化模式中建议入射角度θ_(i)≤77°入射具有较好的透波效果(PTC≥0.9)。本研究对微波加热设备内炉衬材料的选择、工艺参数的设定以及有效提高微波能的利用率具有重要的现实指导意义。

交互式管网缺陷检测智能识别系统研究

对闭路电视数据进行城市排水管道缺陷识别处理,常需要人工或者基于深度学习的方法来完成。但人工识别工作量和耗时巨大,而传统的深度学习方法还存在复杂缺陷识别准确率低和需要大量标签等问题,无法满足排水管道异常的类别检测和精确位置确定的要求。为此,发展了一种交互式的基于深度学习的排水管道缺陷内窥检测智能识别方法,可以在样本量较少的情况下不断提高识别效果。该方法通过适当的人工干预,校正识别的结果,并将识别结果自动加入到样本库中,积累和丰富各种缺陷的样本;通过对不断更新的样本的持续学习,可以迅速提高缺陷的识别准确度。在武汉市排水管道视频数据的缺陷识别试验中,虽然各类缺陷样本总共只有1627个,但总体缺陷识别准确率可以达到68%,验证了该方法的有效性,展示了该方法有良好的应用前景。

10~18 GHz高精度单片数控移相器设计

设计了一款10~18 GHz高精度单片6 bit数控移相器芯片,采用的电路结构融合了全通滤波器(APF)、高通滤波器(HPF)和低通滤波器(LPF)型移相结构。采用多个全通滤波器级联的移相结构可以在宽带内实现精准的相位偏移量,但电路结构比较复杂。该设计通过两种方式改进级联全通滤波器型移相结构,一是采用全通-高通网络替代全通网络,二是采用低通网络替代全通网络,可以在保持高移相精度的同时减少电路元件数量,缩小芯片尺寸。使用0.25μm GaAs PHEMT工艺制造移相器芯片,内部集成六位并行驱动器,芯片尺寸为2.7 mm×1.4 mm,测试得到10~18 GHz频段内移相精度(RMS)为2°。

高负载氧化铝复合膜的制备及其油水分离性能

为提升聚砜膜的亲水性与抗油污染性能,采用共混亲水性无机纳米粒子——氧化铝的方式对其进行改性。通过非溶剂诱导致相转化法制得Al2O3/PSF复合膜,系统研究氧化铝与聚砜的质量比对铸膜液黏度、膜结构、孔隙率、力学性能、膜渗透性能和油水分离性能的影响。结果表明:当氧化铝与聚砜的质量比为7:1时,膜的孔隙率为78.04%,水接触角为37°,纯水通量达到最高的1500 L/(m^(2)·h·bar)(1 bar=100 kPa),油水乳液的渗透通量为320 L/(m^(2)·h·bar),并且除油率高于99%。与改性前相比,该膜展现了优异的油水分离性能。

基于ResNet网络模型的排水管道缺陷检测智能识别

城市排水管道通常在管道内部采用闭路电视来检测管道缺陷,缺陷的识别需要人工或者基于机器视觉和深度学习的方法来完成。但人工识别工作量巨大,而传统的基于机器视觉和深度学习方法还存在复杂缺陷识别准确率低等不少问题,无法满足排水管道异常的类别检测和精确位置确定的要求。为此,本文利用ResNet模型的残差块跳跃连接设计,可以有效地解决深层神经网络训练中的梯度消失,并具有良好的深度扩展性等优点,发展了基于深度学习的排水管道缺陷内窥检测智能识别算法PipeResNet。该算法可以随着样本增多而提高识别准确度,有较高的识别率等优点。在与ResNet18、DCNN(Deep Convolution Neural Network)、VGG16和Inceptionv3网络模型的检测性能对比中发现,PipeResNet网络模型检测的平均准确率为90.8%,优于其它神经网络模型,有较广阔的应用前景。

0.3~3.0GHz超宽带高精度数控移相器的设计

基于0.15μm GaAs赝高电子迁移率晶体管(pHEMT)工艺,研制了一款应用于相控阵系统的集成数字驱动器的0.3~3.0 GHz高精度6 bit数控移相器芯片,通过级联6个不同移相单元可实现最小步进为5.625°的0°~360°移相范围。5.625°、11.25°、22.5°移相单元采用开关切换单阶磁耦合全通网络结构,45°移相单元采用开关切换电容补偿单阶磁耦合全通网络结构,90°、180°采用开关切换高通补偿两阶磁耦合全通网络结构。在片测试结果表明:在0.3~3.0 GHz频段内,数控移相器芯片64态移相均方根误差小于3°,插入损耗小于18 dB,全态移相附加调幅小于±1 dB,输入输出驻波小于1.9,静态功耗为3 mA@-5 V。芯片版图面积为5.00 mm×3.45 mm。

大温度梯度下含锆型硅酸铝纤维板的透波性能

为探究微波冶金反应器内常用隔热保温材料——含锆型硅酸铝纤维板(ZAF)在温度梯度下的透波性能,首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在25~1000℃范围内的复介电常数;其次采用激光闪射法测量了ZAF在100~500℃范围内的热导率;最后基于电磁波传输线理论和传热理论研究了ZAF在频率、极化模式、入射角度及材料厚度等因素影响下的透波性能。结果表明:ZAF的介电常数随温度的增加整体变化幅度较小,介电损耗因子则在900℃之后呈指数型增大;ZAF的热导率随温度的增大而逐渐增加,其上升幅度约为39.65%;在2450MHz频率下,ZAF的功率透过系数大于0.9的比例要高于915MHz频率,且在相同频率下,水平极化模式(TM)的透波性能优于垂直极化模式(TE);随着ZAF厚度的增加,其功率透过系数曲线出现了多个透波峰,且2450MHz频率下的透波峰数量多于915MHz频率;在TE极化模式下,微波以0°~30°入射时材料具有良好的透波性能,在TM极化模式下,微波以0°~60°入射时材料具有较高的透波性能,并且存在能使微波发生全透射的布儒斯特角。

丙泊酚联合咪达唑仑在ICU机械通气患者镇静中的运用效果评估分析

目的 研究在ICU机械通气患者镇静中采用丙泊酚联合咪达唑仑的价值。方法 选取2020年7月—2023年6月收治的ICU机械通气患者98例为研究对象,按照随机数表法将患者分为研究组和参考组,每组49例。对全部患者应用咪达唑仑,研究组加用丙泊酚,对比两组的应用效果、生命体征、不良反应。结果 研究组应用效果相比于参考组较好,差异有统计学意义(P<0.05);给药后,研究组生命体征和参考组相比相对稳定,差异有统计学意义(P<0.05);研究组不良反应发生率为4.08%,参考组为16.33%,差异有统计学意义(χ2=4.009,P=0.045)。结论 在ICU机械通气患者镇静中采取丙泊酚联合咪达唑仑,可以提高应用效果,稳定生命体征,并且有助于减少不良反应。

3D打印玻璃纤维/热塑性聚氨酯共混材料的性能研究

基于粉体喂料3D打印机研究3D打印玻璃纤维/热塑性聚氨酯共混材料的性能。结果表明:随着玻璃纤维质量分数增大,共混材料的拉伸强度呈先增大后减小趋势,当玻璃纤维质量分数为0.08时,共混材料的拉伸强度最大,为51.2MPa,较热塑性聚氨酯提高41%;弯曲强度和压缩强度先减小后增大再减小,当玻璃纤维质量分数为0.15时,共混材料的压缩强度最大,为108.35MPa;冲击强度呈先增大后减小趋势,当玻璃纤维质量分数为0.08时,共混材料的冲击强度最大,为15.52kJ·m-2,较热塑性聚氨酯提高39%。

利用超声波技术预处理天然胶乳的实验研究

利用超声波技术对天然胶乳进行预处理,打破了橡胶烃粒子中的保护膜,增大橡胶烃粒子与白炭黑粒子之间的接触面积,使白炭黑的补强效果提高。通过调整超声波的超声功率和超声作用时间,探究在不同超声波处理条件下的白炭黑/天然橡胶胶料性能。结果表明,选择适当的超声波参数处理天然胶乳,可以使胶料的综合性能增强。当超声功率为1 000W、超声处理时间为180s时,白炭黑对天然胶乳起到的补强作用是最好的,同时,所制得胶料的物理机械性能也达到最佳。

基于PLC的三相电流瞬时切换及监控装置的研制

针对器具开关触点失效是产品安全的典型薄弱环节,耐久性检测是评价其触点通断能力的基本方法,而测试数据的精准采集则是不可或缺的重要环节。结合器具开关国际最新版本标准关于耐久性检测的要求,研发一台新型的测试数据控制和采集装置,能够精准地按照设置的毫秒级时间,完成6倍电流测量电路到1倍电流测量电路的自动转换;同时准确测量出试验电路在切换前后的电流值,并实现电压、功率、功率因数、频率等其他参数的采集功能。本论文对测试装置的技术需求及设计要求做了简要介绍,重点介绍了通过可编程逻辑控制器(PLC)、电参数测试仪及触摸屏等组件构建起测试装置的硬件部分,以及对参数测量、周期控制和通信模块进行编程的软件部分。测试结果表明,这种新型的测试装置具有良好的检测效率和精度。

三通道特斯拉阀门结构设计与优化

针对现有特斯拉阀门仅有2个端口,无法将因逆压超过临界值而回流的流体排出,进而影响前级机械部件正常工作的问题,课题组提出了一种三通道特斯拉阀门,并对其进行结构优化。首先结合流场仿真分析此结构的设计原理,提出了影响工作效率的变量;然后使用Kriging代理模型构建设计变量与目标变量之间关系的响应面,运用粒子群算法(PSO)实现对总目标函数的寻优,完成了三通道阀门多目标优化设计;最后利用CFD软件完成对优化结果进行验证。结果表明:半径参数是影响效率的重要因素,响应面拟合效果良好,优化后入口静压降低6.85%,流量比降低10.56%,阀门工作效率有所提高。优化后的结构可改善倒吸回流状况,且无可动部件,便于加工和使用。

云贵高原地区生态系统服务价值时空变化特征

针对云贵高原地区在开展生态恢复工程后的生态系统服务价值(ESVs)如何变化问题,本文基于当量因子和空间自相关分析等方法,研究了云贵高原地区ESVs的时空变化特征。结果表明:(1)土地利用类型转移主要是农田转为建设用地与水体。(2)在开展生态恢复工程后,生态系统得到了改善,ESVs在38年间呈先减少后增加的趋势,累计增加94.91亿元,森林的生态调节能力及产生的价值总量在2180亿元以上,最少的为荒漠,约为0.1亿元。(3)ESVs的空间分布格局表现为西南地区较高、中部较低。(4)1980—2018年ESVs表现为显著空间正相关,莫兰指数大于0.46,有明显的聚集特征。

京津冀气溶胶数据普通克里金插值研究

目的针对地面及卫星监测的气溶胶数据覆盖度不高的问题,笔者选取普通克里金插值方法对京津冀地区大气气溶胶(AOD)数据进行预测,对比普通克里金插值方法选用不同半变异函数时对AOD数据插值结果精度评价.方法选取京津冀地区AOD试验数据,分别采用球状模型、指数模型、高斯模型对AOD数据进行普通克里金插值对比试验,并利用Python程序计算插值结果的平滑效应.结果通过试验对比分析可知,AOD预测精度由高到低依次为普通克里金插值采用指数模型、球状模型、高斯模型方法.结论采用指数模型的普通克里金插值对京津冀地区AOD数据的插值结果精度最高,该方法可以为AOD数据缺失的区域提供精度较高的参考数据,同时为环境治理、气象预测、医学研究等提供数据依据.

2000—2016年广西防城金花茶自然保护区关键生态环境参数时空变化

植被覆盖度(FVC)和叶面积指数(LAI)作为关键生态环境参数,其时空动态变化的遥感监测对揭示陆地生态环境演变规律与科学监管生态环境具有重要意义。本文基于2000—2016年GLASS产品的植被覆盖度和叶面积指数数据,对广西防城金花茶国家级自然保护区FVC和LAI的时空动态变化进行监测。研究结果表明:①2000—2016年保护区的FVC和LAI较高,FVC和LAI的变化呈增长的趋势,空间分布整体情况是东部区域好于西部区域;②2000—2016年保护区年均FVC和年均LAI分别增长了7.48%、28.47%;③保护区年均FVC的最低值和峰值分别是在2004年和2016年,其值分别为0.711、0.833,保护区年均LAI的最低值和峰值分别是在2000年和2016年,其值分别为3.425、4.400。

微波加热用透波材料的研究进展

微波加热技术因其绿色环保、体积加热、选择性加热等优势,已被广泛应用于化工强化、金属冶炼、陶瓷烧结、食品加工等众多领域,但微波在反应器内普遍存在透波效果差、微波利用率低等问题。随着微波加热技术的不断发展,微波加热设备中透波材料的选用越来越受到大家的关注。本文主要针对透波材料在微波加热领域中的应用现状进行综述,对透波材料的种类进行简要介绍,分别从微波加热用容器和保温材料两方面进行论述。详细介绍了氧化物、氮化物、硅酸盐、磷酸盐等高温透波材料及聚四氟乙烯、玻纤增强树脂基、环氧树脂等中、低温透波材料的研究进展,并具体论述了目前微波加热常用纤维棉、纤维毯和纤维板等各种陶瓷纤维制品的介电特性和透波性能,最后指出了目前微波加热用透波材料普遍存在的问题,并对透波材料的应用和发展作出了展望。

微波化学反应用聚四氟乙烯容器的透波性能

因聚四氟乙烯(PTFE)具有较低的复介电常数,其作为透波材料而被广泛用作微波化学反应用容器。透波材料的介电特性和透波性能对微波化学反应的速率和效果具有重要影响。本研究首先利用谐振腔微扰法测量了PTFE在23~250℃范围内的复介电常数,并分析了该材料介电属性的温度特性;其次,基于电磁波传输原理,计算了该材料受到不同因素影响下的功率透过系数(T^(2)),并对该材料的透波性能进行了分析。研究表明,随着温度的增加,PTFE的介电常数逐渐减小,损耗正切逐渐增大,但是二者变化幅度较小;在水平(TM)极化中存在一个布儒斯特角θ_(B),当微波以该角度入射时会发生全透射现象;TM极化下的T^(2)随着入射角的增大先增大后减小,垂直(TE)极化下的T^(2)随着入射角的增加而减小,TM极化下的整体透波性能要优于TE极化;随着容器壁厚的增加,透波性能波动变化,存在极大值和极小值;在相同容器壁厚范围内(0~0.1m),2450MHz频率下对应高透波性能的厚度值要多于915MHz。研究还表明,微波入射角度较小时,PTFE的T^(2)始终保持在0.87~0.99之间,透波性能较好。最后给出了微波以不同频率入射时PTFE的优选壁厚以供实际应用过程中进行参考。

基于时频分析法研究黄河河道坝垛根石厚度

黄河中下游河道整治工程坝垛水下的散抛石块体大小不一,散乱堆砌成有坡度的堆石薄层,采用非接触式探测方法探测时绕射波比较强烈。根石探测数据主要在时间域处理,仅能人工拾取得到根石顶界面,很难识别根石底界面,无法在时间域获取根石厚度。通过对叠后时间偏移的探测数据作频谱分析与S变换,获取河床泥沙段与根石段的频谱特征;根据河床泥沙与根石段的时频特征差异,设计识别根石的算法;利用时频分布图中频率在时间维度的延续计算根石的厚度,实现自动化识别,避免了人工识别波形造成的误差。

高压涡轮外环非定常气膜冷却特性研究

本文对叶片高速扫掠作用下高压涡轮外环的非定常气膜冷却过程进行了数值模拟,应用滑移网格实现涡轮叶片与外环壁面之间的相对运动,分析了叶片的旋转效应、吹风比、转速、气膜孔逆顺流布置等因素对高压涡轮外环气膜冷却特性的影响规律。结果表明:叶片与涡轮外环之间的相对运动使得气膜分布更加均匀,同时导致了吸力面附近气膜的葫芦状分布,有利于对外环壁面的冷却;逆向分布气膜孔在大吹风比与高转速下有更好的气膜冷却效果;吹风比的增加加强了叶顶泄露涡作用下的葫芦状气膜分布,而转速的增加减弱了叶顶泄露涡对冷气的压迫作用。