一种基于目标与背景特征分离模型的高光谱目标检测修正算法

高光谱图像立方体数据可以提供成像场景中地物在可见光和近红外波长范围内的空间信息和地物属性诊断的光谱特征信息,在目标检测与识别方面拥有得天独厚的天然优势。然而,基于高光谱图像数据的目标检测也存在一定缺陷,如经典的高光谱目标检测算法仅利用光谱维度信息检测目标,检测模型要么对背景高维特征矩阵构建的准确度不足,要么对背景先验光谱特征的完备性要求较高,导致算法对不同复杂度的检测场景适应性不强。因此,基于计算复杂度较低、参数需求量较少且检测性能较为优异的经典多目标检测算法—多目标约束能量最小化(MCEM),提出了一种基于目标与背景环境特征分离模型的高光谱目标检测修正算法(R-MCEM)。首先,设计了一个与目标形状、尺寸相近的逐像元移动运算窗口,依次计算窗口中的每个像元与窗口内其他像元的光谱距离之和D1,像元与各类目标的光谱距离之和D2。其次,采用获得D1/D2最小值的像元替换窗口内的所有像元值。然后,自左向右、自上而下逐像元移动窗口,重复窗口内每一个像元与目标、背景像元的光谱距离运算,并确定窗口内与背景相似度最高、与目标相似度最低的像元。直到移动运算窗口遍历整个高光谱图像,大幅提升了基于目标与背景环境特征分离的背景高维特征矩阵准确度。分别设计了基于实测高光谱图像数据和模拟图像数据的修正检测算法性能验证试验,并采用三维操作特征曲线(3D ROC)结合目标与背景分离度(SDBT)开展修正算法的检测精度评估。试验结果表明,提出的修正算法有效减少了虚警率,提高了检测精度。基于实测数据的检测精度、目标与背景分离度由MCEM算法的0.937 7、 0.57提升到R-MCEM的0.993 5、 0.67,基于模拟数据的亚像元检测能力由MCEM的20%丰度提升到R-MCEM的15%丰度。

Ta-W/Hf合金的结构稳定性及力学性质的第一性原理计算

Ta-W/Hf合金具有高熔点、高密度、高延展性等性质,在核电、武器装备等关键零部件中发挥着重要作用,本研究基于密度泛函理论的第一性原理方法,构建不同掺杂含量下的Ta-W/Hf合金模型,计算Ta-W/Hf的晶格常数、结合能、弹性常数、弹性模量、泊松比、维氏硬度、电子态密度等性质参数,分析W、Hf掺杂元素对Ta合金稳定性及力学性能的影响.结果表明:Ta-W合金的晶格常数、弹性常数、体模量、杨氏模量、剪切模量均随着W含量的增加而增加;然而Ta-Hf合金的相关性质参数变化趋势则相反.同时,结合能及电子态密度结果表明Ta-W合金的稳定性与W含量呈正相关;Ta-Hf合金的稳定性随着Hf含量的增加而降低,但Hf的添加对Ta合金的各向异性趋势变化影响显著,且Hf可以明显提高Ta合金的韧性.

基于参数灵敏度的成本函数分析

在研究系统可靠性分配过程中提出了多种成本函数模型,目前这些成本函数各自的适用范围并不明晰,导致研究人员和工程技术人员在选用成本函数时感到困惑。对五种三参数可靠性-成本模型进行了整理,分别进行了可行度参数灵敏度分析,并讨论了各种成本函数的特性和适用范围。研究结果表明:成本函数y_( 3)的曲线特性更加符合成本函数的构建准则,可作为预估相对成本时使用。研究结果可为将来的科学研究和工程实践提供参考。

雷达吸波涂层腐蚀失效对雷达隐身性能的影响

目的 研究腐蚀失效后的吸波涂层与雷达隐身性能的变化规律。方法 制备7块吸波涂层样品,分别进行0、24、48、96、240、480、840 h的中性盐雾试验。通过X射线能谱仪和扫描电子显微镜、电化学工作站分别对试验后的样品组成成分和微观形貌、电化学阻抗谱进行表征。利用矢量网络分析仪对盐雾试验后的样品在8~18 GHz频率范围内的雷达波反射率进行测试。结果 吸波涂层在试验96、240 h后出现局部小范围点蚀现象,480、840h时出现大面积点蚀现象。同时,吸收剂形貌也发生改变,涂层氧含量增加,说明涂层中吸收剂被渗入的腐蚀介质腐蚀氧化。通过等效电路图拟合交流阻抗谱数据结果,认为样品腐蚀失效经历了3个阶段,840 h盐雾试验后,样品膜值较试验前原始样品(0 h)已下降69.7%,说明涂层防护性能得到极大破坏。0h样品雷达波反射率均值为-4.27,4dB带宽实现了70.07%,840h样品反射率均值为-4.71,4 dB带宽达到了87.53%,整个试验过程反射率测试结果的均值相差不到0.5 dB,说明雷达隐身性能并没有下降。结论 在一定时间阶段内,雷达吸波涂层中吸收剂被氧化腐蚀,并不会导致雷达隐身性能下降。

钢表面电火花沉积合成W-Mo高熔点复合涂层

目的 采用ZY-10型电火花堆焊/涂层沉积设备,分别以钼和钨棒料为电极,以超纯氩气为保护气体,在PCrNi3MoVA钢基体表面沉积合成W-Mo高熔点复合涂层。方法 在PCrNi3MoVA钢基体表面先沉积出一定厚度的钼涂层作为打底层,在此基础上,采用更高的电参数沉积硬度和熔点都较高的钨涂层。作为同族元素的钼和钨,在高温电弧作用下能较好地合成W-Mo高熔点复合涂层。通过对复合涂层的成分、微观形貌等进行观察和分析,用等离子烧蚀实验检测复合涂层的抗烧蚀性能,并计算复合涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率。结果 采用电火花沉积工艺在PCrNi3MoVA钢基体表面成功制备了W-Mo高熔点复合涂层,其厚度达到100μm以上,该复合涂层主要由W、Mo、Fe等成分组成,且越靠近涂层表面,W和Mo元素的含量越高,复合涂层主要有Mo、MoC、Fe_(2)Mo_(3)、Fe_(2)W等物相,复合涂层的耐烧蚀性能较好,在前10 s内其线烧蚀率仅为0.090~0.267 mm/s。结论 W-Mo高熔点复合涂层的厚度随着沉积次数和沉积电压的增加而增加;复合涂层与基体相互熔融,具有较好的冶金结合特征;复合涂层能够承受等离子火焰的短时高温冲击与冲刷,增加复合涂层的厚度可以有效抑制涂层试样烧蚀率的增加。

高密度C/C表层TaC改性及其高温抗氧化性

目的研究高密度C/C表层TaC改性层的制备工艺及微观结构,分析TaC改性层的高温抗氧化性能。方法采用真空加压浸渍和高温原位反应法生成TaC改性层,采用X射线衍射仪(XRD)分析TaC改性层的物相组成,采用体积密度来表征不同浸渍时间、浸渍次数等浸渍工艺下C/C基体的密度,采用带能谱仪的环境扫描电子显微镜(SEM)对TaC改性层的截面形貌、元素组成进行表征,采用氧-乙炔焰测试TaC改性层的高温抗氧化性能。结果XRD分析表明,改性层由C和TaC组成。密度测试结果表明,体积密度随浸渍次数和浸渍时间的增加先迅速增大后趋缓,在浸渍15 min、循环浸渍11次后,C/C基体的体积密度达到1.88 g/cm^(3)。SEM观测结果表明,改性层中TaC颗粒呈液滴状或团簇状,尺寸为1~3μm,不均匀分布在TaC改性层中。高温氧-乙炔试验结果表明,试验后,TaC改性层表面生成厚度约30~40μm且结构较为完整的黏滞状Ta_(2)O_(5)层,在氧化50 s时,其质量损失率仅1.9%。结论采用真空加压浸渍和高温原位反应法能在高密度C/C表层生成TaC改性层,提高了C/C复合材料的高温抗氧化性能。

Al_(2)O_(3)/Ni-P-SiC复合涂层组织与性能的研究

目的 采用化学复合镀技术对微弧氧化进行封孔,进而得到抗烧蚀性能优良的 Al_(2)O_(3)/Ni-P-Si C 复合涂层。方法 通过采用扫描电镜(SEM)、光学金相显微镜(OM)、显微硬度仪(Microhardness Tester)、X 射线衍射仪(XRD)、氧–乙炔烧蚀试验(Oxy-Acetylene Ablation Test)等方法,对复合涂层的表面形貌、截面形貌、厚度、显微硬度、物相和抗烧蚀性能等进行分析。结果 陶瓷层原始表面完全被化学镀层覆盖,所制得的复合涂层厚度均匀,化学镀层与陶瓷层紧密嵌合。镀液中的 SiC 浓度对镀覆的速度、镀层中 SiC 粒子的共沉积量有着较大的影响。当粒子质量浓度为 16~20 g/L 时,颗粒的共沉积量较大。化学复合镀 60 min可以得到厚度 20 μm 左右的 Ni-P-SiC 镀层,SiC 颗粒分布均匀。当镀液中 SiC 质量浓度为 16 g/L 时,镀层具有最高的硬度。对比未处理、仅微弧氧化和Al_(2)O_(3)/Ni-P-SiC 复合涂层试样,Al_(2)O_(3)/Ni-P-SiC 复合涂层试样具有最佳的抗烧蚀性能。结论 Al_(2)O_(3)/Ni-P-SiC 复合涂层均匀、致密,具有良好的抗烧蚀。

蜂窝夹层结构及其在直升机噪声控制上的应用

介绍了传统蜂窝夹层结构,它是由蜂窝芯材耦合面板/薄膜组合而成,具有优异的降噪特性。为进一步提升蜂窝夹层结构的降噪性能,结合多孔吸声原理及“吸/隔声结构功能一体化”概念,将多孔吸声材料填充至蜂窝芯中,形成了基于多孔吸声的蜂窝夹层结构,但中、低频降噪性能较差。结合微穿孔板、亥姆霍兹共振理论,开发了基于共振吸声的单自由度蜂窝夹层结构,由蜂窝芯材耦合穿孔面板/薄膜组合而成,提升了中、低频降噪特性,但是依旧存在降噪频带过窄的问题,只能在某段特定频率范围内表现出良好的降噪特性。为此,研发了基于共振吸声的多自由度蜂窝夹层结构,利用各层穿孔面板/薄膜和蜂窝结构特性,实现了不同频率噪声控制。最后总结了蜂窝夹层结构在国内外直升机被动噪声控制上的应用情况,展望了新型蜂窝夹层结构的发展趋势。

AlN覆铜板盐雾环境下的退化行为研究

目的研究AlN覆铜板在盐雾环境下的性能退化及其微观机制。方法采用交替喷雾和干燥方法对AlN覆铜板进行15周期的中性盐雾试验,并在第1、3、6、10、15周期时检测其相关性能。主要通过击穿电压测试、介电性能测试和导热性能测试等方法,分别评价AlN覆铜板的电绝缘特性、介电损耗及导热系数,并通过扫描电镜和能谱测试对试样表面/截面微观形貌和元素变化进行分析。结果AlN覆铜板导热系数和击穿电压随盐雾试验周期的增长而逐渐退化,最大退化率分别为13.2%和73.8%。介电损耗明显增加,盐雾试验15周期后,在低频区域的最大值约为1.3。Cu电极发生明显腐蚀,生成大量绿色腐蚀产物,导致表面Ni-P镀层脱落失效。H2O分子扩散进入AlN陶瓷内部,在局部区域造成陶瓷水解,逐渐形成微裂纹。结论盐雾试验过程中,Ni-P镀层逐渐开裂剥落,Cu电极表面最终形成大面积疏松多孔的腐蚀产物层。H2O、Cl–、Na+等逐渐溶解扩散进入AlN陶瓷,导致陶瓷中空位、裂纹、杂质缺陷浓度增加,二者都会增强导热过程中的声子-缺陷散射,进而导致AlN覆铜板导热系数退化。

镍基高温合金表面Co-Al涂层抗高温氧化性能研究

为了研究镍基高温合金表面Co-Al涂层抗高温氧化性,对该Co-Al涂层在800、900和1000℃下进行200 h高温氧化试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等进行高温氧化行为分析。结果表明:合金氧化动力学曲线均基本符合抛物线规律,氧化激活能为78185 kJ/mol,质量增大速度较缓慢,平均氧化速度也较慢;合金表面生成氧化物结构完整、致密,主要以Al2O3为主;表面生成连续致密的Al2O3保护膜有效地阻止了Al向涂层与空气界面的外扩散和氧向涂层与基体界面的内扩散,在3种温度下Co-Al涂层均表现出优异的抗高温氧化性能。

基于GSPN的多级串联系统可靠性建模与分析

对含8台加工设备和3个缓冲区的曲轴精磨串联系统展开了运行可靠性研究,通过区分延时变迁和瞬时变迁,将模型的状态空间划分为显状态和隐状态,构建了系统的广义随机Petri网(GSPN)模型,描述了系统的运行原理和动态过程。通过消去隐状态,构造并分析了广义随机Petri网模型的同构退化嵌入马尔可夫链,计算了系统各显状态的稳态概率,求解了曲轴精磨加工系统的稳态可用度,为分析含缓冲区多级串联复杂系统的动态过程提供了参考。

仿生鳞片式拼接柔性防护结构防弹性能研究

目的根据仿生学原理,借鉴鳞甲类生物柔性拼接模式,设计出由碳化硼陶瓷和超高分子量聚乙烯(UHMWPE,PE)背板复合而成的仿生鳞片式拼接柔性防护结构,以提高防护装备的灵活性和抗多发弹性能。方法首先通过高温热压成形工艺制备出复合鳞片,然后采用95式5.8 mm钢芯弹进行侵彻试验,最后结合有限元仿真对侵彻过程中的弹击损伤机制和能量耗散形式进行分析。结果弹丸侵彻导致复合鳞片的陶瓷层发生了严重的碎裂现象,PE背板发生了类圆状凹陷变形,但未被穿透;单次弹击损伤范围被限制在弹击鳞片及其相邻鳞片附近,未形成大面积损伤,表现出优异的抗多发弹性能;弹丸的能量通过弹击鳞片扩散到与其相邻的鳞片上,降低了弹丸对弹击鳞片的损伤,提高了柔性结构的极限抗单发弹性能。结论仿生鳞片式拼接柔性结构能够有效抵御95式5.8 mm钢芯弹的侵彻,具备柔性的同时还具有优异的抗多发弹性能,可应用于新一代单兵及武器装备的小口径枪弹防护装甲。

利用性能参数回归分析的航空发动机MTBF预计

航空发动机可靠性指标平均故障间隔时间(MTBF)的预计方法有多种,在发动机立项阶段数据缺乏的情况下建议优先选用统计回归法进行发动机可靠性指标MTBF的预测。为了在发动机预先研究阶段能够预计发动机的可靠性水平,利用系数修正的方法对国外的预计回归公式进行修正,可以得到1个新的回归预计公式,但该公式存在飞机参数不明确时无法进行应用的缺点,因此,基于仅利用发动机性能参数进行多元线性统计回归分析得到了新的预计公式,结果表明:新的预计发动机MTBF的回归公式可以在配装飞机不明确的情况下,仅利用发动机本身的性能参数即可大概估算出发动机的MTBF水平,预计效率高,可以为发动机立项论证时可靠性指标MTBF提供参考依据。综合来看,该方法可以实现立项阶段根据飞机参数、发动机性能参数进行发动机可靠性指标MTBF的快速预计,有一定的参考价值。

等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织与摩擦磨损性能研究

目的研究等离子喷涂与超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。方法采用等离子喷涂与超音速火焰喷涂工艺制备NiCr-Cr3C2涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能试验机、显微硬度计和高速往复摩擦磨损试验机,系统地分析了两种工艺所得涂层的物相、组织、结合强度、硬度及摩擦磨损性能。结果两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层与基体界面结合效果良好。等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层为层片状组织,层间可见微裂纹,孔隙率较高;超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层组织均匀,无明显微裂纹,可见少量微小孔隙。物相分析表明,等离子喷涂涂层由NiCr、Cr3C2和Cr7C3相组成,而超音速火焰喷涂涂层由NiCr和Cr3C2相组成。超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层的耐磨性优于等离子喷涂涂层,等离子喷涂涂层和超音速火焰喷涂涂层的稳态摩擦系数分别为0.4和0.6。随载荷升高,两种工艺制备的NiCr-Cr3C2涂层摩擦系数均显著下降。磨损后,等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层表面具有明显的凹痕和剥落,而超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层磨痕表面较光滑,未见明显剥落。两种工艺制备的涂层磨损机制均为磨粒磨损和疲劳磨损。结论超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层较等离子喷涂涂层组织更为致密,具有更为优良的综合力学性能和耐磨性,等离子喷涂制备的NiCr-Cr3C2涂层的减摩性较好。

AZ80镁合金表面冷喷涂铝/微弧氧化复合涂层耐蚀性能

采用冷喷涂技术在AZ80镁合金表面制备一层纯铝涂层,然后通过微弧氧化技术在纯铝涂层表面成功制备纯铝/氧化铝复合涂层。使用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分析涂层的表面和截面形貌、成分、相结构,并利用动电位扫描技术和电化学阻抗谱研究涂层在3.5%NaCl(质量分数)溶液中浸泡不同时间(30 min和7天)的腐蚀行为。结果表明:浸泡30 min后,纯铝涂层和纯铝/氧化铝复合涂层的腐蚀电流密度分别为3.7×10^(-6),8.0×10^(-7) A·cm^(-2);浸泡7天后,腐蚀电流密度分别为9.0×10^(-6),1.8×10^(-6) A·cm^(-2),纯铝/氧化铝复合涂层和冷喷涂铝涂层均能有效延缓镁合金基体腐蚀。其中,微弧氧化复合涂层的耐蚀性约为冷喷涂纯铝涂层的5倍,耐蚀性的进一步提高归因于微弧氧化陶瓷层优异的物理屏障作用。

钢板弹簧断裂失效行为研究

目的研究汽车钢板弹簧断裂失效的原因。方法通过化学成分分析、硬度测试、断口形貌分析、金相组织分析等手段研究汽车钢板弹簧的失效行为。结果由于表面脱碳层过深,使得表面疲劳强度及耐蚀性降低,同时因长时间腐蚀作用在表面产生腐蚀坑及腐蚀裂纹,并且在循环外力作用下,腐蚀缺陷处产生应力集中,早期裂纹萌生于表面腐蚀缺陷处并扩展,最终导致腐蚀疲劳断裂。结论通过控制热处理条件、增加加工余量并去除脱碳层、表面喷丸处理等措施,钢板弹簧表面耐蚀及抗疲劳性能大幅提高,可有效避免脱碳引起的腐蚀疲劳断裂。

电弧离子沉积钽膜及微结构研究

目的研究电弧离子沉积钽膜的沉积工艺及微观结构,分析钽膜生长机理。方法采用电弧离子沉积法在石墨基体上沉积钽膜,研究了沉积工艺(如弧电流、负偏压等参数)对钽膜的物相组成、沉积速率、表面形貌的影响。结果电弧离子沉积钽膜的物相由α-Ta相和极少量β-Ta相组成。弧电流、负偏压、靶间距等沉积参数对钽膜厚度、沉积速率和膜-基结合力的影响很大,在弧电流为220 A、负偏压为300 V、靶间距为200 mm时,钽膜沉积速率为0.1μm/min,沉积速率适宜,膜-基结合力达到69 N,结合力高。钽膜厚度均匀,在靠近基体侧形成了晶粒细小、组织致密的过渡层,厚度约0.6~0.9μm,其余为细小柱状晶结构。钽膜表面颗粒尺寸随负偏压的升高而减小,负偏压为300 V时,颗粒尺寸细小均匀(仅3~5μm),钽膜表面无细小孔隙和裂纹。结论电弧离子沉积法可以在石墨基体上沉积出组织致密、厚度均匀且膜-基结合力高的钽膜。沉积初期主要通过沉积、移动、扩散等过程形成稳定核,随着沉积时间的延长,稳定核逐渐长大成岛,并在三维方向以岛状生长形成连续膜,为典型岛状生长模式。

10钢/35CrMnSi径向摩擦焊接头的力学性能及组织特征

目的研究10钢/35CrMnSi惯性径向摩擦焊接头的力学性能和组织特征。方法通过对10钢/35CrMnSi进行惯性径向摩擦焊接试验,采用OM、超声检测、万能材料试验机及显微硬度仪对接头的微观组织及力学性能进行表征。结果 10钢/35CrMnSi惯性径向摩擦焊接头焊合区内未发现裂纹、夹渣、未熔合等焊接缺陷,焊合率100%;接头显微硬度分布呈现出中间高两头低的特征,平均剪切强度达520 MPa,略高于10钢母材;焊接界面为明显的"锯齿状"咬和,35CrMnSi侧的热影响区由细小马氏体和少量贝氏体组织,10钢侧形成了一层具有明显金属流线的塑性变形层,靠近焊接界面的塑性变形层为厚度约150μm的细晶区,其组织为少量马氏体和铁素体。结论采用惯性径向摩擦焊技术实现了10钢/35CrMnSi异种金属的高强连接。

弹药金属包装材料的腐蚀与防护综述

目的弹药金属包装材料的腐蚀具有非常严重的破坏作用,不仅缩短了武器弹药的使用寿命,而且在实弹射击中极易造成炸膛等恶性事故,因此对弹药金属包装材料的腐蚀机理及其防护技术进行研究至关重要。方法以弹药金属包装材料腐蚀机理分析为出发点,结合现有金属防腐技术,为弹药金属包装材料防腐方法提供合理性建议。结果当储存的环境相对湿度达到60%以后,几种常用弹药金属包装材料的腐蚀速率明显加快,且铁的腐蚀速率大于铜的腐蚀速率,铜的腐蚀速率大于铝的腐蚀速率。结论弹药金属包装材料腐蚀的原因主要为电化学腐蚀,而高湿热、海洋环境、粗糙的表面状态和高的内部应力都会促进腐蚀的加重,材料技术、表面涂层技术、密封防腐技术和纳米技术等可以有效解决弹药金属包装材料的腐蚀问题。

化学气相沉积钨涂层的研究现状与进展

化学气相沉积钨涂层具有工艺简单、技术成熟度高、涂层综合质量优异等特点,广泛应用于国防、航天、核工业等领域。首先介绍了化学气相沉积钨涂层的原理和特点,重点讨论了化学气相沉积钨涂层的工艺及应用研究现状,包括化学气相沉积钨涂层微观组织控制工艺及在耐辐射、耐磨耐蚀和高温防护领域的应用,同时对新型化学气相沉积钨涂层技术的发展进行了展望。一是改善现有工艺存在的反应气源与反应产物毒性大等问题,满足绿色环保的发展要求;二是改善现有工艺存在的沉积温度高、沉积速率偏低等问题,实现在不同衬底表面的高效、高质量沉积;三是改善现有化学气相沉积钨涂层结构与功能单一等问题,满足构件对钨涂层高性能和多功能的需求。