Galfenol薄片式力传感器的理论研究与设计

为了提高磁致伸缩传感器的性能,并解决材料的脆性问题,设计了铁镓合金(Galfenol)薄片复合非磁性基底作为敏感元件。以基于J-A模型和磁-机效应法的动态耦合模型为依据,利用感应线圈采集Galfenol磁致伸缩逆效应的力感知信号,实现外力检测的目的。COMSOL仿真结果验证了模型描述磁化过程的有效性,传感器经信号采集系统放大后的输出电压可达60 mV以上,并与外力保持良好的线性度。

利用Galfenol薄片的环境振动能量收集装置

针对小功耗电子设备供电的需求,拟对生活中存在的丰富振动能量进行利用,设计一种以Galfenol材料的磁致伸缩逆效应和法拉第电磁感应的耦合特性为实现原理,以薄片状Fe-Ga合金为核心元件,对振动进行收集并转换为电能的装置。以Jiles-Atherton磁化模型为基础,结合悬臂梁弯曲理论建立了振动能量收集装置的感应电压与应力及力和加速度间的数学关系模型;分析了振动薄片内部总应力与运动状态间的数学关系。实验表明该装置产生的电压幅值可达到201 mV,并且在低频段发电效果最佳。研究成果为实现小功耗电子元件的无源供电提供一种新方法。

基于MobileViT的岩石薄片图像岩性识别方法研究

岩石薄片图像中包含了大量肉眼无法观察到的地质特征信息,对岩石薄片图像的岩性识别结果为后续的石油勘探和开发奠定了基础。针对岩性识别数据集不均衡、识别模型参数多等问题,提出一种改进的轻量化MobileViT模型,该模型针对涵盖了90%以上常见岩性的岩石薄片图像进行建模分析。首先,为使模型更好地学习到每类岩石薄片图像中所包含的独特特征,对数据集进行数字增加。其次,使用GELU替换MobileViT中MV2模块中常规ReLU6,从而作为该模块的激活函数,有效解决神经元死亡的问题,提升模型的收敛速度。最后,划分训练集和测试集,使用余弦退火算法自动更新学习率,以迁移学习加速训练过程,实现岩石薄片图像中针对岩性的自动识别。实验结果表明,改进后的MobileViT对岩性识别的准确率达82.9%,模型的参数仅为7.66M,通过实例验证该算法具有较好的鲁棒性。

基于空间注意力机制的Mask R-CNN致密储层岩石薄片图像鉴定

针对陆相致密储层岩石薄片鉴定识别难、制片成本高、时间消耗长和人为主观强等难题,选取鄂尔多斯盆地临兴区块上古生界和松辽盆地三肇凹陷扶余油层为靶区,提出一种基于深度学习的致密油储层岩石薄片人工智能鉴定方法,引入图像预处理技术去除岩石薄片图像噪声并统一图像像素大小,构建空间几何增广机制,基于空间注意力机制改进Mask R-CNN算法,并将上述方法应用于实例靶区进行有效性验证。结果表明:图像预处理技术能够在保障图像特征的前提下,有效提高图像质量,减少噪声干扰;空间几何图像增广机制能够在在一定程度上增加可用样本的数量;基于空间注意力机制的Mask R-CNN算法可以同时完成复杂岩石薄片成分的分割与智能识别工作,分割精度在不同数据集情况下的平均精度为89.2%,整体识别准确率为93%,适用于致密油储层岩石薄片特征鉴定。

造纸法烟草薄片形态对烟丝理化特性的影响

本研究采用自主开发的烟草薄片切片器制备不同片型烟草薄片,并对烟草薄片烟丝化学成分、整丝率、碎丝率、烟草薄片烟丝卷烟质量和卷烟感官评价进行分析。结果表明,烟草薄片整丝率与烟支空头率呈线性负相关关系,碎丝率与烟支空头率呈线性正相关关系,烟草薄片烟丝结构与烟丝填充值相关性不显著。六边形烟草薄片烟丝整丝率和卷烟感官评价最高,分别为95.88%和91.1分;碎丝率和烟支空头率最低,分别为0.61%和0.8%,卷烟感官评价与烟支的整丝率、空头率等关键指标存在明显的相关性。因此,六边形烟草薄片为适宜的片型,为烟草薄片专用切片机的开发提供了有益的理论支持。

生物技术对造纸法烟草薄片的浓缩液影响研究

从生物技术中提取的某些物质能够有效地去除造纸法烟草薄片的浓缩液中的有害物质。为对造纸法烟草薄片的化学组成进行合理调整,提高其质量,以产香酵母为原料,对其发酵过程中常见的化学组分及香气物质进行分析,确定最佳发酵工艺,将醇化与产香酵母发酵相结合,并进行感官评价,研究其对烟叶质量的影响。结果表明,在70℃下进行48 h的热醇化处理,可以明显增加浓香型物质的种类及含量,增加呈香物质的种类及含量。采用产香酵母发酵78小时,提取出的香气物质最多达53种,其总量达到1061.69µg/mL。采用生物技术能有效地去除浓缩液中的苯酚、氯酚、多酚类等有害物质,同时还能提高烟草薄片的品质,降低了烟草薄片中的有害物质含量。

基于MobileNetV2的岩石薄片岩性识别

岩石薄片的岩性识别是地质分析中不可或缺的一环,其精准度直接影响后续地层岩石种类、性质和矿物成分等信息的确定,对于地质勘探和矿产开采具有重要意义。为了快速准确地识别岩性,本文提出了一种改进的MobileNetV2轻量化模型,通过选取5种岩石类型共3 700张岩石薄片图像进行岩性识别。在MobileNetV2的倒残差结构中嵌入坐标注意力机制,融合图像中多种矿物的全局特征信息。此外,改进MobileNetV2中的分类器,降低模型的参数量和计算复杂度,从而提高模型的运算速度和效率,并采用带泄露线性整流函数(leaky rectified linear unit, Leaky ReLU)作为激活函数,避免网络训练中的梯度消失问题。实验结果表明,本文提出的改进后的MobileNetV2模型大小仅为2.30 MB,在测试集上的精确率、召回率、F_(1)值分别为91.24%、90.18%、90.70%,具有较高的准确性,相比于SqueezeNet、ShuffleNetV2等同类型的轻量化网络,分类效果最好。

岩石铸体薄片图像的颗粒分割研究

岩石粒度分析是岩石薄片图像分析中的重要工作。为解决传统阈值方法对岩石薄片图像中细碎岩石颗粒区域分割效果不佳的问题,提出一种基于深度学习的岩石薄片图像分割方案。首先,使用U-Net对图像中铸体部分进行提取。然后,使用RCF网络获得岩石颗粒边缘。最后,利用颗粒边缘和铸体区域信息完成对颗粒的分割。实验结果表明,相比于阈值分割方法,该方法在细碎岩石颗粒区域分割表现更好,同时在岩石颗粒边缘处分割精度更高。

基于超像素标注的岩石薄片图像训练数据

图像标注在计算机视觉中起着至关重要的作用。鉴于岩石薄片图像的复杂性,长期以来,为岩石薄片图像手动创建语义标签是一项耗时、耗力的事。为了加快岩石薄片图像像素级标注速度,提出了一种基于超像素标注的方法生成岩石薄片图像的机器学习训练数据集。首先,使用超像素算法进行预分割处理;然后,进行区域合并,提取到岩石颗粒的边界;最后,通过交互式的标注工具,人为给岩石颗粒包含的超像素区域分配指定标签。结果表明,所提出的方法能够避免人为标注岩石颗粒的边界决策问题,可以对薄片图像进行快速标注并生成高质量的语义图像数据,推动岩石薄片图像在深度学习领域的研究。

基于改进U^(2)Net的岩石薄片图像分割

了解岩石的孔隙度、孔径分布、孔隙连通性等特征对于油气的寻找和开采有着重要的意义,而这些特征的分析和判断需要借助岩石薄片图像分割技术.岩石薄片图像有大量细小颗粒,这些颗粒之间的边缘特征十分相似,无法做出精准的区分,同时制造切片过程中染色不均会造成薄片孔隙的颜色特征不平衡而导致无法分割.因此为了改善岩石薄片分割效果,本文提出基于一种改进的U^(2)Net的分割算法.主要内容如下:(1)以U^(2)Net网络为骨干进行改进,结合coordinate attention注意力机制,用来提高模型对图像特征的表达能力.(2)通过引入多尺度特征提取模块,增加卷积层的感知区域,且能够利用特征图的多尺度特征信息.实验证明,该方法与传统分割方法和其他分割网络相比在较小颗粒的分割上表现更好,所提出的算法具有较高的分割准确度和鲁棒性.

改善加热不燃烧型烟草薄片物理性能的研究

加热不燃烧型烟草薄片是一种新型烟草薄片,其制备方法主要包括稠浆法、辊压法、造纸法。为保证烟草薄片的良好成形及耐加工性,需添加一定量的木浆纤维。本研究探究了木浆纤维在稠浆法加热不燃烧型烟草薄片中的应用,考察了木浆纤维打浆度和添加量对稠浆性能和烟草薄片物理性能的影响。研究表明,增加木浆纤维打浆度有利于降低稠浆黏度,木浆纤维的打浆度为49°SR时,烟草薄片的力学性能相对较好;木浆纤维添加量在2%~5%时,烟草薄片力学强度随着木浆添加量的增加而增加,抗张指数最高可达3.62 N·m/g。

基于零声子线泵浦的高效率Yb∶YAG薄片激光器

高功率激光器在工业应用领域的需求不断增长,提高光-光转化效率是降低其生产制造成本的关键途径。针对提高激光器光-光转化效率所面临的增益介质的热负荷问题,利用锁定波长的969 nm“零声子线”泵浦、自主研制的高性能Yb∶YAG薄片晶体和48冲程泵浦系统等,搭建了高效的连续Yb∶YAG薄片激光器系统,实现了最高输出功率373 W,光-光转化效率可达73.37%。其优异性能为后续开展千瓦级超快Yb∶YAG薄片激光器研究奠定了基础。

烟粉添加对烟草薄片固液耦合涂布效果的研究

为探究烟粉添加对固液耦合涂布效果的影响,本研究通过开展烟粉性能分析,主要探讨了烟粉添加对涂布效果、烟草薄片理化指标的影响。结果表明,烟粉的添加导致涂布液密度、固含量、黏度增加,且黏度增加最快,烟粉添加量对涂布液的影响大于其粒径。烟粉的添加引起烟草薄片抗张强度增加,柔软度和透气度减小。适宜的烟粉添加量应低于9%,粒径为500目左右。

膨胀石墨吸附香料提高其在烟草薄片生产过程中耐热稳定性的研究

为提高烟草薄片生产过程香料的耐热稳定性,本研究利用膨胀石墨吸附香料,然后再将其加入到烟粉中制备烟草薄片,以减少香料中挥发性物质的损失。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和高压压汞实验分析了膨胀石墨的表面功能基团和孔隙结构;利用气相色谱质谱仪(GC-MS)分析了香料中主要挥发性物质在烟草薄片干燥过程中的损失率。结果表明,膨胀石墨的表面存在羧基或酯基,具有高度孔隙结构,孔隙率为84.2%,孔隙连通性好,香料饱和吸附量较高,可达5.73 g/g。香料被膨胀石墨吸附后,可大大降低香料中挥发性物质在烟草薄片干燥过程中的损失,这表明膨胀石墨可以作为香料物质的吸附剂,应用到烟草薄片中。

高速高功率密度无轴承永磁薄片电机设计与优化

传统无轴承电机在高速和高功率密度之间难以取得平衡,为此围绕高速高功率密度无轴承永磁薄片电机,对其拓扑结构、绕组形式、主要尺寸等方面进行优化设计,在保证转速和功率密度的基础上有效地提升悬浮性能。通过对运行工况的分析,得出电机拓扑结构需具备的基本特点,提出一种采用环形集成绕组的表贴式无轴承永磁薄片电机。在兼顾转矩和悬浮力输出性能、机械防护可靠性的基础上,对电机的电磁气隙长度和永磁体参数等主要尺寸进行优化设计。针对电机饱和、绕组端部伸出等不利因素,分别采取了超前角弱磁、定子略长的性能提升策略,有效地避免了悬浮力的大幅度跌落。搭建20 000 r/min的无轴承永磁薄片电机有限元仿真模型并制造实物样机。通过对电磁转矩和主、被动悬浮力的分析,证明了本文设计的无轴承永磁薄片电机兼具良好的转矩与悬浮力输出性能,单位幅值电流产生的电磁转矩、主动悬浮力分别为0.166 N·m、4.4 N,电机输出功率10 kW、功率密度5.2 kW/kg。

基于混合专家模型的岩石薄片图像分类

以常见的5种岩石薄片作为研究对象构建数据集,提出一种新的基于混合专家模型的岩石薄片图像分类模型.该模型从薄片图像中学习到每种岩石图像的特征,并对其进行分类.首先,使用多个基于卷积神经网络(CNN)和Transformer的图像分类模型(ResNet50,MobileNetV3,InceptionV3,DeiT等)对数据进行训练;其次,选取效果较好的模型,通过构建混合专家模型,得到最终的预测结果,其岩性识别准确率(ACC)和AUC在验证集上达到85.33%和96.69%,在测试集上达到87.16%和96.75%;最后,通过混合专家模型结合多个模型,综合各模型的优势,平衡各模型间的贡献,提高分类结果的准确性和鲁棒性,使得到的分类结果更可靠、稳定.

阳离子改性纤维在造纸法加热不燃烧烟草薄片中的应用研究

本研究利用阳离子改性纤维具有正电荷和高保水值的特点,与漂白木浆复合抄造制备加热不燃烧烟草薄片基片,以提升基片的吸收性能。结果表明,阳离子改性纤维的添加能有效降低基片的紧度,提升其对涂布液的吸收性能,增加加热不燃烧烟草薄片对涂布液的负载率。未添加阳离子改性纤维的加热不燃烧烟草薄片涂布负载率达121.69%,而阳离子改性纤维添加量为100%的加热不燃烧烟草薄片涂布负载率达215.58%,与前者相比增加了93.89个百分点。选择添加量为60%(相对于绝干木浆总质量)的阳离子改性纤维用于加热不燃烧烟草薄片基片制备,其基片紧度为0.45 g/cm^(3),孔隙率达70.90%,透气度17.92μm/(Pa·s),制备的加热不燃烧烟草薄片对涂布液的负载率达154.67%,并具有良好的吸食口感。

薄片状PtZn@Silicalite-1分子筛的合成及催化丙烷脱氢性能研究

采用水热晶化法,以四甲基胍(TMG)为形貌调控剂,一步合成封装PtZn纳米合金的薄片状Silicalite-1分子筛(PtZn@Silicalite-1)。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对样品进行表征分析,并考察了其丙烷脱氢催化性能。结果显示,加入TMG可有效调控Silicalite-1分子筛晶体的生长取向,晶体沿b轴的尺寸与TMG/SiO_(2)的比值呈反比。在550℃和纯丙烷气氛下,片状PtZn@Silicalite-1催化剂表现出优异的丙烷脱氢性能,经过20 h的连续反应,其失活常数仅为0.007 h^(-1),而常规PtZn@Silicalite-1催化剂为0.013 h^(-1)。结合表征结果,薄片状分子筛催化剂具有更大的外比表面积和更短的b轴直通道,这提高了脱氢活性位的可接近性,缩短了气体分子在孔道中的扩散路径,从而提升了催化剂的活性和稳定性。

大豆分离蛋白基参菌薄片生产工艺优化及其理化特性分析

目的基于大豆分离蛋白、木耳、榛蘑、元蘑、滑子蘑和人参等原料加工制成大豆分离蛋白基参菌薄片。方法采用单因素及响应面试验法优化大豆分离蛋白基参菌薄片生产工艺,并对其理化特性进行检测分析。结果在参菌粉粒度210目、人参粉添加量3.1%、涂膜厚度0.8mm和海藻酸钠添加量8.41%的条件下,产品感官评分最高,达94.7分。理化特性分析表明产品中蛋白质、脂肪和灰分含量分别为39.14 g/100 g、3.98 g/100 g和5.84 g/100 g,并且含多种氨基酸。产品中人参皂苷Rb1、Re+Rg1和总皂苷含量分别为0.25 g/100 g、0.30 g/100 g和0.88 g/100 g。结论影响大豆分离蛋白基参菌薄片感官评分的因素由大到小依次是参菌粉粒度、涂膜厚度、人参粉添加量、海藻酸钠添加量。本产品为即食产品,营养丰富,市场前景广阔。

烟粉粒径及其分布对稠浆法烟芯薄片性能的影响

利用5组不同粒径的烟粉配制稠浆并制备烟芯薄片,研究单一粒径烟粉、连续级配混合烟粉对稠浆特性及烟芯薄片性能的影响规律,分析烟粉粒径分布对薄片性能的影响作用,优选出适宜的烟粉级配方案。结果表明,随着烟粉粒径的减小,稠浆黏度降低,薄片紧度、抗张强度增加,采用小粒径烟粉制备的薄片强度好但紧度过高,80目至≥200目4种粒径烟粉以0.2的级配系数混合时,制备的薄片各项性能较优,对比具有同等平均粒径、不同粒径分布的烟粉,较宽的粒径分布更利于薄片的强度,综合考虑稠浆及薄片性能,较优的烟粉混合条件为80目至≥200目4种粒径烟粉分别占比32.2%、13.0%、12.8%及42.0%,此时薄片紧度0.72 g/cm^(3),抗张强度可达0.549 kN/m。