基于红外热成像技术的隧道隐性渗漏检测研究

因隧道安装防火板,导致渗漏水隐蔽在防火板背后而不易被检测。红外热成像技术是一种非接触无损检测技术,因其对表面热辐射敏感而常用来测量表面温度场。基于红外热成像技术,研究了隧道隐性渗漏车载非接触式快速检测的可行性。结合某长江隧道,将红外热成像设备安置在车顶,对隧道内表面实施移动扫描拍照,并通过红外热力图准确识别既有渗漏点。为了进一步验证检测效果,人为在防火板表面涂湿模拟渗漏,该渗漏过程可以被准确识别。通过试验研究,表明红外热成像技术用于隧道隐性渗漏车载非接触式快速检测是可行性的。

利用InSAR形变反演滑坡滑面运动特征——以汶川县布瓦村滑坡为例

当前滑坡滑面运动特征获取多采用接触式手段,费时费力、成本高昂,且仅能获取稀疏点位滑面运动状态。因此,本文提出一种非接触式滑坡滑面运动特征获取方法,其基本思路是:基于位错理论建立滑坡表面形变与滑面运动间的关系模型,同时引入滑面运动平滑约束条件,最终以InSAR等技术获取的地表形变为约束,反演获得滑面运动特征。本文选择四川省汶川县布瓦村滑坡作为研究对象,以时序InSAR技术获取的滑坡坡面升降轨形变数据为约束,基于发展的理论方法反演获得布瓦村滑坡滑面几何与运动学参数,并结合野外勘查、Lidar观测以及模型残差较好地验证了反演结果的可靠性,其中反演升降轨模型残差仅3.1 mm·a^(-1)和3.4 mm·a^(-1)。反演结果显示,布瓦村滑坡滑面位于坡表以下平均~15.0 m深度处,滑面整体以沿坡向运动为主,最大运动量级达~80 mm·a^(-1),同时在坡体西侧中下部发现微量的垂直坡向运动。本文提出方法可方便、快速的获取空间连续的滑坡滑面运动特征,为滑坡灾害预警和失稳风险评估提供更为直接可靠的科学参考。

阴道内镜技术在无性生活史女性宫腔疾病诊治中的临床应用

目的探讨阴道内镜技术对无性生活史女性宫腔疾病诊治的临床应用价值。方法回顾性分析2020年1月至2023年12月在复旦大学附属妇产科医院行阴道内镜检查和传统宫腔镜检查的无性生活史女性患者450例,包括阴道内镜组(n=232)和传统宫腔镜组(n=218)。两组患者的平均年龄分别为(24.9±4.7)岁和(25.5±5.4)岁,两组年龄间无明显差异(P>0.05)。分析比较两组的手术时长、术中出血量、膨宫液用量、术中出现假道、手术失败情况、并发症发生率、术后疼痛评分等情况。结果阴道内镜组中手术平均时间比传统宫腔镜组短,膨宫液用量更少,VAS疼痛评分更低,但手术失败情况比例明显高于传统宫腔镜组(7.8%vs.0),上述指标在两组间的差异均有统计学意义(P<0.05)。并发症方面,阴道内镜组出现假道概率更少(0 vs.3.2%),处女膜损伤率更低(0 vs.85.3%),差异均有统计学意义(P<0.05)。两组术中出血量差异无统计学意义,术后感染发生率相当,均较低。两组患者均未发生术中子宫穿孔、空气栓塞等并发症。结论阴道内镜技术对无性生活史女性宫腔疾病的诊治安全有效,较传统宫腔镜更微创,不损伤处女膜,值得临床推广。

大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

非接触式柔性自偏置磁电电流传感器设计与应用

针对电网中现有电流传感器存在的易磁芯饱和、体积大、响应带宽窄、制备成本较高等问题,设计了一种柔性自偏置磁电电流传感器。首先,测试了磁电电流传感器在零偏置状态下的磁电性能,磁电电压系数可达17.65 V/(cm·Oe),表明传感器在零偏置状态下具有优异的磁电响应性能;然后,通过搭建的电流测试平台对传感器电流检测能力进行了验证,结果表明,传感器在谐振及工频频率时都具有良好的电流监测能力,且在工频电流50 Hz时灵敏度为33.07 mV/A,具有优异的灵敏度和线性度;最后,设计的磁电电流传感器在电力电缆护层环流监测业务上进行了试点应用,运行良好,表明非接触式柔性自偏置磁电电流传感器在电网非接触电流检测领域具有很大的应用价值和广阔的应用前景。

考虑摇头角的非赫兹滚动接触算法对比研究

为研究轮对摇头角对轮轨接触行为的影响以及评估简化非赫兹轮轨接触算法的精度,选取EKP、MKP与MSHM共3种考虑摇头角的轮轨非赫兹简化算法分析轮轨法向与切向接触行为。以S1002CN车轮踏面和CHN60钢轨为研究对象,以精确理论CONTACT算法的结果为参考,对比各简化接触算法得到的接触斑形状、接触应力、切应力等微观接触结果的准确性。利用UM软件建立车辆-轨道耦合动力学模型进行仿真分析得到轮轨运动参数,然后输入到接触算法计算轮轨接触解,基于统计学累积误差方法评估不同接触算法在实际车辆运行工况下的计算精度与稳定性。计算结果表明:摇头角使轮轨接触斑与接触应力呈三维非对称分布;对于法向接触,在大部分工况下,MKP算法相比EKP、MSHM算法精度较高,但接触斑内轮轨曲率变化较大时,如横移量为6 mm,MKP算法所得到的最大接触应力误差为47.2%,此时更适合采用MSHM算法,其误差为27%;对于切向问题,采用EKP+FaStrip、MKP+FaStrip算法比MSHM+FASTSIM算法得到的结果更准确;对于动力学结果,MKP+FaStrip算法比EKP+FaStrip、MSHM+FASTSIM算法得到的接触结果更加精确和稳定。

不同应力路径及围压下煤岩损伤能量演化

为研究煤岩体损伤演化过程中能量的转化机制,以王庄煤矿9105工作面原煤为研究对象,利用HC-SPT-100型高压三轴试验机、HC-U7型非金属超声波探测仪、4K科研相机等仪器,采用非接触式数字图像处理技术开展了不同应力路径及围压下三轴加载试验.研究结果表明:(1)不同应力路径及围压下三轴加载过程中煤岩损伤能量演化可分为压密、弹性与脆性跌落3个阶段;(2)试件在不同加载路径与不同初始围压下各阶段能量值相差较大,表现为在同一初始围压下,常规三轴加载路径下试件的弹性能、耗散能、总能量均大于三轴循环加载路径下试件的弹性能、耗散能、总能量;(3)三轴加载过程中,不同加载路径下试件轴向应变从压密到破坏阶段表现为整体波动与局部集中→局部集中→局部集中→整体波动与局部集中的发展规律;(4)不同加载路径及围压下破坏阶段试件的应力集中不同,常规三轴加载路径下破坏阶段试件的应力集中在低围压下以新生应力集中为主、高围压下以继承应力集中为主,三轴循环加载路径下破坏阶段试件的应力集中在高、低围压下主要以继承应力集中为主.

基于聚焦激波的微结构非接触式激励方法研究

为了解决MEMS微结构非接触式激励的问题,提出了一种基于聚焦激波的非接触式激励方法。该方法的基本原理是利用高压电容空气放电来产生激波,再通过半椭球腔体对激波进行聚焦,从而实现对微结构的非接触式激励。基于该方法搭建了微结构动态特性测试系统,并对矩形等截面和T型单晶硅微悬臂梁的动态特性进行了测试实验,获得了两种微悬臂梁的一阶有阻尼固有频率和阻尼比。实验结果表明:矩形等截面和T型单晶硅微悬臂梁一阶无阻尼固有频率分别为5 912 Hz和2 150 Hz。通过动态测试实验验证了基于聚焦激波非接触式激励方法在MEMS微结构激励上的有效性。

大量程高线性光谱共焦位移测量系统

兼具高精度、高稳定性并能实现非接触测量的光谱共焦位移测量系统在工业、医疗、科研等许多领域得到了广泛应用。目前制约光谱共焦位移测量系统应用发展的因素是大量程和高线性度。讨论了光谱共焦位移测量系统中色散物镜实现线性轴向色散的条件,设计了一种高线性色散和大色散范围的色散物镜,指定了适合的公差范围,加工装配了一组色散物镜,搭建了光谱共焦位移测量系统,采用双频激光干涉仪进行了位移标定,并对标准量块进行了厚度测量。结果表明,该系统工作波段为450 nm~650 nm,实际位移范围为10 200μm,线性拟合判定系数R^(2)达到0.993 7,实际测量最大误差仅为3μm,证明该光谱共焦位移测量系统同时具备大量程、高线性度和高测量精度的特点。

融合GBWO与ENN的人体尺寸预测模型

为了提高人体尺寸预测的效率和准确性,该文提出了GBWO-ENN(Grey Black Wolf Optimization-Elman Neural Network)的方法。针对传统灰狼算法易于陷入局部最优和无法平衡全局与局部搜索的平衡性问题,提出了GBWO算法。该算法融合黑寡妇优化算法中蜘蛛的运动方式对灰狼优化算法中α狼位置更新进行了优化,通过非线性递减的方法降低了收敛系数,并且提出了按位置等级更新种群的策略。随后采用GBWO算法对Elman神经网络的权值和阈值进行优化,并将GBWO-ENN模型应用于三维人体尺寸预测。实验结果表明,GBWO-ENN模型结构简单,能够准确预测人体尺寸,具有较好的预测能力。

融合rPPG和人脸三维法向量的非接触情绪感知技术

近年来,基于深度学习的情绪识别技术取得了显著进展。然而,现有方法主要集中在面部图像或视频上,忽略了其他模态信息,导致鲁棒性和稳定性不足。为了解决这一问题,提出了一种融合多模态信息的面部表情识别方法。首先将输入的人脸视频进行远程光电容积脉搏波(Remote Photo plethysmography,rPPG)信号和人脸三维法向量的提取,其次将这两种模态的信息输入其相应的情绪特征提取子网络,提取出对应的情绪特征向量。然后,将这两种模态提取出的情绪特征向量进行融合,生成一个丰富的特征向量,最后将其输入分类器进行情绪分类任务。通过这种多模态信息融合的方式,提高了面部表情识别的准确性和稳定性。对所提方法在不同数据集上进行了验证,实验结果表明,该方法在多样化面部表情识别中的表现优于当前先进的情感识别方法,具有更高的鲁棒性和稳定性。

运用5G通信技术远程程控心脏置入型电子设备的有效性及安全性评价

目的:探讨与技术服务人员术中现场程控、测试心脏置入型电子设备(cardiac implantable electrical devices,CIEDs)各项参数的常规方式相比,该非接触式远程程控系统在CIEDs置入过程中的的安全性和有效性。方法:本研究为回顾性研究。依照时间顺序,连续分析了自2020年8月至2021年3月,于我院接受CIEDs置入的110例患者,根据术中程控及测试方式,分为常规程控组及非接触组。入选患者中,59例常规组患者由技术服务人员术中现场程控,其余51例非接触组患者通过新型远程非接触系统程控。结果:常规组的开关门频率高于非接触组[(9.8±1.8)vs.(5.8±1.2),P<0.05]。在CIEDs置入期间和术后12个月时,常规组和非接触组之间的设备相关参数差异及手术相关不良事件差异无统计学意义。结论:基于5G通信传输技术的新型非接触性程控系统与传统的程控方法相比,是安全有效的。

新能源汽车非接触式远程无线充电系统优化设计与分析

无线充电技术作为一种创新的充电方式,为新能源汽车提供了更加便捷和高效的充电体验。为了进一步提高无线充电距离与充电效率,基于磁耦合感应式静态非接触充电技术,提出“双接收线圈”充电方案,阐述了磁耦合感应式非接触充电系统结构组成与工作原理,并对双接收线圈系统的智能控制系统进行优化设计。试验结果表明,与单接收线圈系统相比,能够更高效地将电能传输到新能源汽车,减少了能量损失,降低了充电时间和能源成本。研究结果旨在推动新能源汽车的普及和无线充电技术的进一步发展,为新能源汽车充电基础设施提供了一种更加高效和便捷的解决方案。

非侵入式电压测量双平板电容传感器设计

传统的单电极电容探头测量误差较大、测量精度易受温度、湿度等环境因素的影响,而非侵入式电压测量传感器可用于检测输电线和电力设备中的电压,且无需与带电导体或设备直接接触。因此,本文提出了一种基于电容耦合的双电容非接触式电压测量方法。设计并制造了测量系统。在实验室设施中进行了测试。实验结果表明:所研制的传感器具有良好的精度和线性度。其在工频下的比值误差在±1.7%以内。此外,它还具有成本低、小型化、外形灵活、分压比易于调整等优点。

失效航天器接管控制技术发展综述

失效航天器接管控制对于实现航天器的在轨延寿、避免有效载荷的浪费、实现有限轨道资源的占位再生和维护太空安全意义重大。本文在系统分析各类失效航天器接管控制手段特征的基础上,按照接管控制过程中是否发生接触现象,将接管控制分为接触式和非接触式两类。随后介绍了各类接管控制手段的特点,归纳了航天器接管控制任务中涉及的关键技术,给出了未来航天器接管控制的智能化和自主化发展方向。本文有望为未来开展失效航天器接管控制任务提供技术参考和依据。

基于雷达传感器的非接触式睡眠呼吸检测系统设计

为解决当前接触式睡眠呼吸监测系统操作复杂、影响睡眠质量的问题,设计了一种非接触式睡眠呼吸检测系统。硬件系统以STM32G431VBT6单片机为核心,设计了信号调理与采集电路、WiFi通信电路,采用K-LC5雷达传感器采集用户睡眠过程中的呼吸信号。软件系统采用数字滤波算法对雷达传感器采集的胸腔位移信号进行处理,从中提取呼吸信号,并基于能量法进行呼吸暂停判定。测试结果表明,所设计系统能有效检测出睡眠状态下的呼吸状态,呼吸率的测试准确率达到了94.44%以上。

头部动态场景下非接触式血氧饱和度测量

针对现有非接触式血氧饱和度测量方法在头部动态场景下准确性低的问题,提出一种基于改进的自适应噪声完全集合经验模态分解与小波阈值相结合的去噪方法,用于提取高信噪比的脉搏波信号。首先,为解决自适应噪声完全经验模态分解在分解重构早期产生虚假分量和模态混叠的问题,在分解过程中加入高斯白噪声,使其成为改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN),从而减少模态分量中的残余噪声。然后,使用ICEEMDAN对红蓝色通道的脉搏波信号进行模态分解,并使用db8小波基函数对符合血氧频谱范围的分量进行3级分解和重构,将重构后的信号用于后续血氧值的计算。最后,将不同头部动态场景下测量的血氧饱和度结果进行实验对比分析。结果表明:不同头部场景下得到的血氧饱和度平均误差为0.73%,相较于其他算法平均误差降低1.93%。本文提出的去噪方法在不同头部场景下具有较好的稳定性,可满足日常血氧饱和度测量的需求。

自适应皮肤像素选择的非接触式心率估计研究

为了实现基于IPPG(Image Photoplethysmography)技术多种环境的非接触式心率的测量,针对视频采集图像时,光照射皮肤所产生的色调、饱和度等差异造成的影响,提出自适应HSV阈值设置的皮肤像素选择算法sA-HSV(Self-Adaptive HSV)。摄像头采集整个面部区域,通过sA-HSV算法设定阈值筛选皮肤像素作为特征区域,像素点绿色通道的均值作为原始信号,加入滤波算法得到最终信号,使用傅里叶变换估计心率。仿真结果同真实仪器测量结果相比,自采集数据在LED灯光下平均绝对误差小于2.29 bpm,均方根误差小于3.67 bpm,自然光场景下平均绝对误差小于1.7 bpm,均方根误差小于2.39 bpm,公开数据集VIPL-HR下,平均绝对误差为2.57 bpm,均方根误差为3.25 bpm,该算法更适合于光照环境下的非接触式心率估计。

基于线激光的压缩机曲轴圆度和平面度测量

目前人工使用千分表测量空调压缩机曲轴圆度和平面度时存在易伤工件表面、效率低和不能精确评定等问题。针对上述问题,设计了一套基于线激光位移传感器的空调压缩机曲轴圆度和平面度非接触式测量系统。首先,通过测量标准量棒,提出一种系统误差的标定方法;其次,基于线激光采样数据,开发了一种曲轴横截面圆度测点的提取算法,并将系统误差用于测点补偿,实现曲轴圆度测量;接着根据曲轴平面测点间的斜率分离出轮廓线,通过均匀下采样方法获取精简点云数据并采用最小二乘法实现曲轴平面度测量;最后,基于上述方法开展了曲轴圆度和平面度的测量实验。实验结果表明:该测量系统的圆度测量精度<4μm,平面度测量精度<2μm,圆度重复度测量误差<0.8μm,平面度重复度测量误差<0.3μm,满足曲轴圆度和平面度快速准确的测量需求。

基于视频信号的非接触式心率和血氧饱和度检测方法综述

心率和血氧饱和度是反映人体健康状况极其重要的生理指标.近年来,基于成像式光电容积描记技术(imaging photoplethysmography,IPPG)的非接触式心率和血氧饱和度检测方法因为其方便快捷且受约束较少等优点开始逐步成为研究热点.主要工作如下:首先,介绍了非接触式检测方法的背景和研究意义;其次,从目标区域检测和感兴趣区域(region of interest,ROI)选取两个方面总结并点明其研究现状以及未来改进方向;再次,从传统方法、信号处理结合深度学习方法以及端到端方法3个方面对心率和血氧饱和度检测方法进行了总结,并梳理了深度学习方法所使用的数据集以及在各个数据集中所展现的检测效果;最后,指出该领域所存在的亟待解决的问题以及未来的研究方向.