基于机器视觉的钢轨表面面型缺陷分类实验设计

随着城市轨道交通的飞速发展,实现钢轨表面缺陷实时检测对铁路行业稳步发展意义重大。如何实时检测钢轨表面缺陷是保障铁路运行安全亟须解决的一个关键问题。鉴于此,设计了一套基于机器视觉的钢轨表面缺陷检测实验仿真方法。搭建图像采集、图像预处理和缺陷分类等模块;提出自拟合亮度调整算法完成像素值统计,得到清晰的缺陷特征图像;用750组数据训练网络权值,实现缺陷分类预测;经过数据分析和误差评估,识别准确率在90%以上,相关系数高达0.96,单幅图像平均耗时1.267 s,测试表明,所提方法能准确、高效地实现钢轨表面缺陷信息的缺陷分类与识别。

黄土陡坡人工植被下土壤表层的水文效应

[目的]探讨栽植坡度、坡向对绿化陡坡土壤表层水文效应的影响,为黄土陡坡植被恢复过程中水资源的有效利用提供科学依据。[方法]在干旱半干旱区选择46°~55°和56°~65°两个陡坡级的阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡4种坡向绿化8 a的乔灌木陡坡,测定0—40 cm土层的土壤基本性状、持水量和渗透性能,分析各土壤因子和地形因子的关系。[结果]①坡度和坡向立地因子之间交互作用对0—40 cm土层土壤容重、质量含水量、总孔隙度、最大持水量有显著影响(p<0.05),对0—20 cm土层土壤毛管孔隙度、毛管持水量有显著影响(p<0.05),其他因子影响均不显著(p>0.05)。②不同坡度间,最大持水量表现为:46°~55°>56°~65°陡坡;平均渗透速率则表现为:56°~65°>46°~55°陡坡;同时不同坡向间,最大持水量表现为:阳坡(522.42 t/hm^(2))>半阳坡(505.03 t/hm^(2))>阴坡(502.27 t/hm^(2))>半阴坡(496.15 t/hm^(2));土壤平均渗透速率表现为阳坡(0.79 mm/min)>半阳坡(0.59 mm/min)>阴坡(0.42 mm/min)>半阴坡(0.30 mm/min)。③双因素方差分析表明,坡度级和坡向的双因素交互作用对陡坡的水文特征影响最大。[结论]46°~55°陡坡的土壤基本性状优于56°~65°陡坡,而阳坡和半阳坡的水源涵养能力高于阴坡和半阴坡。

低品质蒸汽的气波增压性能

在WEN(功交换网络)中,常规的速度式和容积式功交换设备尺寸大、转速高,同时带液运行受限。功交换气波机是一种运用运动激波增压和膨胀波降温降压来实现高压流股与低压流股之间体积功直接交换的设备,具有结构简单、过程效率高和带液性能优良的优势,将其用作功交换网络的核心装备具有推广意义。文中利用气体动力学理论和计算流体力学手段,首先分析功交换机的工作原理和性能优势,之后对其进行性能研究。研究表明:功交换气波机在带液运行时具有良好的增压和降温特性,在低膨胀比下的等熵效率较高,引射率和低压入口流量随膨胀比的增大而增大,随增压比的增大而减小。定量分析气波换功技术在增压和引射方面的性能,对建立基于气动过程、精度更高的功交换气热力学模型具有重要意义。

混合制冷工质波转子结构性能优化

将波转子嵌入自复叠制冷循环中,利用运动激波和膨胀波可以在设备通道内实现体积功的直接交换,缩短了高低压流股的能量传递路径,对提升制冷系统的能效有益.采用数值计算,完成了膨胀比为1.8、增压比为1.25条件下R134a/R23混合制冷工质的波转子波图.考虑到波转子设备出入口流体速度在周向的分量会对设备性能产生影响,完成了出入口的倾斜角度优化.研究发现,在转动方向上中压出口倾斜6°、高压入口倾斜3°、低压入口倾斜2°的结构,可使波转子的理论引射率自33.20%提升至37.29%,达到了小膨胀比下波转子的最优引射性能.根据波图,高低压流股的交界面轴向耗散较小,在原有尺寸基础上,轴向尺寸缩短50%时未发现引射率急剧下降现象,该结论对缩短波转子轴向尺寸具有重要意义.

基于MATLAB结构光投影的三维重建实验教学

在基于结构光投影的双目立体视觉三维轮廓测量综合性实践课程中引入项目驱动式教学法,以知识实践及运用为培养目标,提升学生解决实际工程问题的能力和创新能力。在课程设计上,项目具有一定难度,学生需自主搭建结构光实验台进行投影、采图及MATLAB图像处理,从而充分提升动手能力和独立思考能力。实验内容涵盖课程的核心知识点,实验过程具有挑战性。经过教学实践,获得了高质量的教学效果。

ChatGPT在实验教学中的应用与探索

随着人工智能技术的发展,ChatGPT作为一种先进的自然语言处理模型,已经在教育领域得到广泛的关注和应用。探讨ChatGPT在光学实验教学中的应用及潜力,分析了ChatGPT在提供实验背景知识、指导实验操作、分析实验结果、协助实验报告撰写等方面所起的作用,讨论了利用ChatGPT在实验设计与优化、教学评估与反馈等方面的优势。此外,利用SWOT分析了ChatGPT应用在本科实验教学中可能面临的挑战,如知识局限、复杂问题处理能力不足、缺乏情感理解、学生对ChatGPT过度依赖等。ChatGPT在光学实验教学中具有广泛的应用前景,值得教育工作者进一步探索和研究。

基于光栅投影双目立体视觉的综合实践设计

基于光栅投影双目立体视觉的综合实践设计旨在培养学生在仪器科学与技术领域的专业技能和实践能力。首先在课程教学中引入思政教育;其次引导学生搭建实验平台、完成相机标定,通过MATLAB编码求解包裹相位、相位解包裹、三维点云生成等,在教学过程中采用项目驱动教学,分模块进行实践教学。最后,通过课程实践培养学生的创新能力和解决复杂问题的能力。

城乡建设碳达峰碳中和区域探索与实践——以锡东新城“双碳”先导区为例

本文以锡东新城城乡建设碳达峰碳中和先导区为例,探讨该类片区实现城乡建设碳达峰碳中和发展模式。从介绍国家、省、市碳达峰战略入手,以锡东新城城乡建设碳达峰碳中和先导区2028年碳达峰、2049年碳中和为实施目标,针对其建设发展模式进行论述,探索总结城乡建设碳达峰碳中和先导区发展经验,并指出现存问题及挑战。

基于FPGA可重构技术的信号检测系统设计

基于现场可编程门阵列(FPGA)可重构技术,设计了一种具有资源共享、可灵活重构特征的信号检测系统。基于MicroBlaze设计了重构控制模块用于控制FPGA内的局部动态重构。利用可重构的数字滤波器对采样信号进行滤波,提高FPGA器件的硬件资源利用率。采用幅度自相关累加技术提高信号检测准确率,同时信号检测模块可以选择不同的自相关累加数进行重构。设计的可重构信号检测系统能够满足不同的信号检测需求。

GSSAP卫星在轨应用研究与成像仿真分析

针对高轨抵近威胁在轨自主感知问题,总结归纳了地球同步轨道空间态势感知计划的发展历程、平台情况、轨道特性、任务操控、总体指标;分析了GSSAP(Geosynchronous Space Situational Awareness Program)卫星的抵近观测成像模式,提炼出绕飞成像、掠飞成像在轨运行模式,深入研究了近年来GSSAP卫星两行轨道数据,结合我国高轨卫星的轨道信息,挖掘出GSSAP对我国高轨卫星的数十次潜在的抵近侦察活动;基于实测数据分析了GSSAP-4抵近实践-20卫星的整个过程,计算出二者的相对距离、太阳相位角等信息,在距离为10~133 km、太阳相位角为44.67°~134.37°的条件下,对GSSAP的光电载荷进行了成像效果仿真。结果表明:GSSAP对我国GEO(Geosynchronous Orbit)卫星执行了多次抵近监视,在口径为500 mm,F数为10,像元间距为6.5μm,像素规模为1024×1024,积分时间为20 ms时,GSSAP在顺光观测条件下,可以对目标进行高分辨率的精细化成像,能够看清目标的细节信息,对我国GEO高价值资产带来严重威胁。

脉冲激光对石英基底Ta_(2)O_(5)/SiO_(2)滤光膜的损伤效应研究

随着高能激光系统的发展,对光学薄膜抵抗激光损伤能力的要求越来越高,而激光脉宽是脉冲激光对薄膜损伤行为的重要影响因素。针对Ta_(2)O_(5)/SiO_(2)多层膜,基于1-on-1测试方法,分析其在飞秒、皮秒、纳秒激光作用下的损伤特性。测得800 nm飞秒激光作用下的损伤阈值为1.67 J/cm^(2);532 nm和1064 nm皮秒激光作用下的损伤阈值分别为1.08 J/cm^(2)和1.98 J/cm^(2);532 nm和1064 nm纳秒激光作用下的损伤阈值分别为9.39 J/cm^(2)和21.57 J/cm^(2),并使用金相显微镜观察了滤光膜的损伤形貌。实验结果表明:飞秒激光对滤光膜的损伤机理主要是多光子电离效应,而皮秒和纳秒激光对滤光膜的损伤机制主要是热效应。滤光膜在飞秒激光作用下的损伤阈值与皮秒激光作用下的损伤阈值相当,纳秒激光作用下的损伤阈值要高一个数量级,透射通带外损伤阈值约为通带内损伤阈值的2倍。

气质联用法测定苯胺灵残留量实验教学

以食品化学实验课蔬菜中苯胺灵残留量的测定——气相色谱串联质谱法的实验为例,就测定苯胺灵残留量的样品制备、提取、净化、浓缩、上机测定及数据处理等实验教学全流程中应注意的问题及教学方法进行了研究。学生通过测定蔬菜中苯胺灵残留量的实验,既能理解和掌握食品分析仪器的基本原理,同时可以提升对复杂流程实验的全局掌控能力,真正学会“粗细结合、关注核心”的职业习惯。

定向长钻孔孔内压力分布规律及影响机制研究

为了研究定向长钻孔孔内压力变化规律,基于质量和动量分析法,利用相似性原理结合PVC管路气体流动试验,推导得出定向长钻孔孔内压力分布模型。研究表明:钻孔孔内主流速度沿管长呈指数型分布,动量交换系数与钻孔孔内的相对动能差呈线性关系;动量交换在总压力损失中起决定性作用,伯努利方程无法体现;钻孔孔内负压与孔口负压呈正比,孔内负压损失量与孔口负压无关;定向长钻孔孔内负压与钻孔深度呈指数关系;存在1个钻孔直径,使得长钻孔内百米负压损失最小。

论高校食品装备实验室安全管理与实施

高校实验室安全管理与落实需要建立完善的实验室安全规范,采取建立健全实验室安全制度、加强实验室安全教育、培养实验人员良好的自我防护意识、建立安全长效检查机制、严格化学品监管等措施,提高实验人员专业素养及安全意识,将实验室安全管理落实到位、责任到人,从而降低实验室安全事故的发生率,减少人员伤亡和财产损失。

基于层次分析法优选掘进巷道通风方法分析

针对掘进巷道井下爆破炮烟扩散产生的安全问题,基于掘进巷道现场通风方法数据参数,借助Fluent软件开展矿山井下爆破炮烟扩散规律数值模拟,利用层次分析法定量评判了3种通风方法(压入式、抽出式、混合式)对掘进巷道工作面风速、炮烟体积分数、通风时间及工程投资的影响,优选出掘进巷道最佳通风方法。研究结果表明:利用压入式通风方法是排除巷道炮烟的最佳方式,量化得分0.517。CO体积分数与通风时间呈负指数递减关系,当风量为2.35 m^(3)/s、风筒直径为0.5 m,距离工作面10 m的压入式通风方法条件下,通风1500 s井下CO体积分数即可满足安全标准。

基于时频域分析的雷达有源干扰识别方法及实现

通过分析雷达压制干扰信号、欺骗干扰信号的时频域特征,设计了一种基于时频域分析的干扰信号识别方法,并描述了其实现方法。为保证干扰信号识别的实时性和准确率,利用数字信道化接收机原理进行信号预处理,获取信号的时频功率谱、高分辨率功率谱以及脉冲描述字(PDW)数据,后续由数字信号处理器(DSP)芯片多核并行处理完成干扰识别分类。

锡铅混合钙钛矿太阳能电池垂直组分梯度的溶剂工程调控

带隙1.1~1.4 eV的锡铅混合卤化物钙钛矿是单结太阳能电池光电转换效率(PCE)接近Shockley-Queisser(S-Q)理论效率极限值的理想材料。钙钛矿薄膜垂直方向上的化学组分梯度会通过影响能带结构影响载流子的传输和分离,因此对锡铅混合钙钛矿薄膜的结晶过程进行控制十分重要。本研究发现使用不同剂量的反溶剂制备锡铅混合钙钛矿会形成不同的垂直组分梯度,并且随反溶剂用量增大薄膜表面铅含量增加。调整溶剂组分可以控制锡铅混合钙钛矿的垂直组分梯度,增大溶剂中V(DMSO):V(DMF)可以形成底部富铅而表面富锡的垂直组分梯度。当铅基前驱液溶剂中V(DMSO):V(DMF)最优化为1:2时,相比于1:4的对照组,器件在标准光照条件下的开路电压从0.725 V提高到0.769 V,短路电流密度从30.95 mA·cm^(-2)提高到31.65 mA·cm^(-2),PCE从16.22%提升到接近18%。利用SCAPS软件数值模拟进一步证明了垂直组分梯度的必要性,当钙钛矿薄膜底部富铅、顶部富锡时,载流子在空穴传输层界面区域的复合有所减少,因而电池性能得到提升。

一种抗噪声激光主动成像目标识别方法

提出一种基于轮廓曲率去噪和仿射不变矩的目标识别方法,适用于激光主动成像这样的高噪声复杂应用场合。通过计算每个像素及其邻域的轮廓曲率,判断像素携带的信息量大小,据此对像素点进行分类。对分属不同类别的像素点,使用不同滤波参数的Lee滤波器进行滤波。对滤波后的图像再次提取出轮廓,计算轮廓的仿射不变矩,训练分类器进行目标识别。实验结果表明,本文算法在噪声环境下对目标的仿射变换具有较高的识别率,并且满足激光主动成像识别系统对于实时性的要求。

用DNA倍体分析方法判断宫颈癌前病变的发展趋势

目的探讨宫颈鳞状上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasia, CIN)的DNA倍体变化是否可判断CIN病变发展趋势的生物标志物。方法 76例妇女宫颈细胞做DNA倍体分析,同时这些妇女行宫颈组织活检,做组织病理学检查和宫颈组织Ki67、P16免疫组化。DNA倍体分析异常组分为3个级别,发现1~2个异倍体细胞为I级、3~10个异倍体细胞为II级、10个以上异倍体细胞为III级。测定出Ki67和P16阳性细胞在宫颈上皮分布区域(%)。结果 76例组织病理结果为49例宫颈炎和CIN1、27例CIN2、CIN3和浸润癌。诊断CIN2及以上级别疾病的敏感性和特异性:DNA倍体I级分别为92.5%和42.8%,II级分别为77.7%和75.5%,III级分别为45.9%和93.8%。CIN2、CIN3病变中,DNA倍体III级的病例中,Ki67和P16在宫颈上皮阳性分布区域显著性比DNA倍体I级和II级的阳性分布区域增大,即DNA异倍体细胞愈多,Ki67和P16阳性蛋白表达愈多。结论与Ki67和P16一样,宫颈DNA异倍体细胞作为一个重要生物标记物,可用于判断CIN病变的发展趋势。

基于面积法优化缓倾斜煤层揭煤钻孔布置方式

为解决缓倾斜煤层石门揭煤过程中钻孔施工工程量大、抽采周期长、抽采效果不佳等问题,在对比分析前人提出的钻孔优化理念基础上,提出面积法优化缓倾斜煤层揭煤钻孔布置方式,并利用层次分析法,分别从安全可靠性、施工工程量、钻孔均匀性、工程投资、建设工期等5个指标对3种方案进行考察,优选出最佳揭煤实施方案。同时,通过COMSOL软件模拟面积法钻孔布置方案的可靠性。研究结果表明:利用面积法设计钻孔进行缓倾斜煤层揭煤设计是最佳区域防突方案,量化得分0.344,优于其他2种区域防突方案量化结果,且数值模拟得出煤层瓦斯压力抽采至0.74 MPa以下所需要的时间为67~85 d。该钻孔布置方式可为缓倾斜煤层石门揭煤提供理论指导。