基于平均能量差的运动想象EEG通道选择和特征提取

共空间模式(CSP)广泛应用于脑电信号(EEG)的特征提取,合适的通道选择可以有效地提高CSP的分类性能,增加信噪比。根据运动想象信号的平均能量差来进行通道选择和特征提取。首先取两类运动想象信号的通道均值能量作为投票的阈值,根据投票差值统计各通道上有明显能量差值试次的数量,基于此来选择出合适的通道,然后对这些通道取能量特征进行归一化,再结合CSP空域特征利用SVM进行分类。在BCI CompetitionⅢData SetsⅣa和BCI Competition IV Dataset SetsⅠ两个数据集上进行的分类实验中,所提出的方法相比于全通道CSP,平均精度分别提高了5.7%和10.9%,通道数分别减少了74.3%和51.7%,验证了所提出的通道选择和特征提取方法的有效性。

基于纤维解离水曲柳压缩解离特征与能量耗散机制研究

目的以水曲柳为研究对象,研究高应变率压缩载荷作用下水曲柳试件的解离特征和能量耗散机制。方法利用压缩加载试验分析应变率、加载方向对受载水曲柳的形态特征影响和动力学特性,并利用弹塑性基本原理分析其受压解离的能量耗散机制。结果解离后径向加载试件主要呈火柴棍状,弦向加载试件主要呈片状,轴向加载试件主要呈不规则块状,试件的解离程度随应变率的增大而增大;当应变率在400~1000 s^(-1)时,水曲柳试件的应力-应变曲线由弹性阶段和屈服后弱线性强化阶段两部分组成;水曲柳试件的屈服强度随应变率的增大而增大,当应变率从400s^(-1)增加到1000s^(-1)时,径向、弦向和轴向加载试件的屈服强度分别增加了0.45倍、1.34倍和0.71倍;木材原料沿径、弦向解离时主要依靠木材细胞的压缩变形来耗散能量,沿轴向解离时主要依靠木材细胞纵向结构的弯曲来耗散能量。结论弦向最易解离,轴向最难解离;水曲柳是一种应变率敏感材料;木材原料径、弦向解离主要依靠压缩变形来耗散能量,轴向解离主要依靠弯曲变形来耗散能量,木材原料解离能够耗散能量的多少主要受加载方向、木材细胞的结构尺寸和力学性能的影响。

冲击压缩载荷作用下损伤砂岩的动态能量演化及破碎特征

开挖和构造运动等外部扰动使岩体处于不同程度的损伤状态,损伤岩体内缺陷的产状、密度和大小与预制裂隙岩体存在显著的差异。本研究基于Weibull分布,分析了冲击载荷作用下损伤岩体的耗能密度增长率与静态损伤因子之间的理论关系,并通过室内试验开展验证。采用不同上限静态预压后使砂岩处于不同程度的损伤状态,并用CT成像进行验证。然后,利用高速摄像机和几何分形技术探究了不同驱动压力作用下不同损伤砂岩的破裂过程和破碎特征。实验结果验证了耗能密度增长率关于静态损伤因子的函数关系式服从Weibull分布,耗能密度增长率随着损伤因子的增加逐渐增大;随着砂岩损伤程度或驱动压力的增加,破碎岩块的数量和破碎程度都增加。这些研究成果扩展了岩石动力学理论,验证了冲击载荷下损伤砂岩的能量演化、破裂过程和碎裂特征,还为动力灾害显现下岩体的风险解危提供了参考。

基于小波包分解与CEEMDAN能量熵的水电机组振动信号特征提取

针对水电机组振动信号非平稳、非线性及噪声问题,提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解(CEEMDAN)与能量熵结合的特征提取方法,首先对采集的振动信号进行小波包降噪处理,然后对降噪后信号进行CEEMDAN分解,运用相关系数法筛选有效固有模态函数(IMF)并计算其能量熵,由此构建特征向量集,最后将其输入到海洋捕食者优化支持向量机算法(MPA-SVM)进行模式识别。基于模拟信号、实测信号验证所提特征提取方法的有效性,并与其他方法作对比。结果表明,基于小波包分解与CEEMDAN能量熵的特征提取方法能准确提取特征,有效区分机组不同状态,为工程领域提供了应用价值。

循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型

煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。

真三轴应力条件下冻结钙质黏土能量特征及影响因素分析

为深入探讨在真三轴应力路径及多因素交互作用条件下冻结钙质黏土的能量特征及其影响程度,本研究借助ZSZ-2000型真三轴冻土试验平台,采用正交试验的设计方法,开展冻结钙质黏土真三轴压缩试验研究。研究结果揭示:在初始压密阶段及线弹性阶段,冻结钙质黏土的输入能相对较低,增长速率缓慢;随着加载过程的深入,输入能逐步增加,其增长速率亦随之提高;至破坏阶段,输入能-等效应力曲线呈现出明显的跃升特征,此时输入能的急剧上升,说明输入能曲线斜率的变化是冻结钙质黏土内部裂纹非稳定发展的微观表现。同时,输入能曲线的突然急升亦指示了失稳破坏的发生。进一步通过极差分析及AHP层次分析可得一致的输入能影响因素优劣次序:含水率w、中主应力系数b、温度T、含盐量φ、围压σ3。含水率对输入能的负向影响显著,温度和中主应力系数b对输入能有着显著的正向影响关系,随着中主应力系数b值的增加,其对冻结试样输入能的影响程度呈减弱的趋势且存在一个最优中主应力系数b=0.33使试样输入能增幅达到最大。

基于超声能量特征的复合结构材料脱粘检测方法

针对受限于复合结构的厚度、层数、材料种类等因素导致超声回波信号混叠,难以实现界面脱粘检测的问题,提出一种直接利用超声纵波反射混叠信号的能量特征进行复合结构脱粘缺陷检测的方法。首先建立单层与多层复合结构的超声信号反射与透射特性模型;然后提取并分析不同界面粘接状态下结构的超声回波能量特征,并基于该模型进行钢-橡胶-橡胶复合结构的脱粘检测仿真,通过引入能量差异值进行脱粘界面识别;最后,利用超声波探伤设备对钢-橡胶-橡胶复合结构试样进行实际脱粘缺陷检测。理论分析和实验验证均表明,该方法可以实现多层复合结构脱粘缺陷的有效检测。

基于集合经验模态分解和指数能量法的水泵水轮机尾水管压力脉动信号特征提取

提取水泵水轮机尾水管压力脉动信号中的动态特征信息,准确识别涡带强度,是近年来水泵水轮机工程领域的研究重点。本文基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和模态指数能量法,对某水泵水轮机发电工况不同负荷下的尾水管压力脉动信号进行特征提取,得到如下结论。首先,基于EEMD的模态指数能量能够有效地反映信号中的能量分布规律。其次,在涡带增强过程中,基于EEMD的最大模态指数能量不断升高,表明尾水管内的流动状况变得更加复杂,涡带特征信息也更加丰富。最后,使用最大与平均指数能量构建的特征向量能够准确反映不同的尾水管涡带强度,并且能够作为智能分类器的输入特征向量,有利于后续进一步的识别与诊断,具有重要的工程意义。

锦屏大理岩动态劈裂拉伸破坏及能量演化特征分析

劈裂拉伸破坏是隧洞围岩失稳破坏的主要形式之一。现阶段,在动态劈裂条件下岩石裂纹扩展及对应阶段的能量演化机制鲜有涉及。基于此,采用分离式霍普金森压杆对锦屏大理岩试样进行了不同弹速下的劈裂试验,并借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件,模拟试样动态劈裂破坏过程。从试验测试和数值计算角度,重点分析大理岩劈裂过程中的裂纹扩展机制以及能量演化特征。结果表明:在应变率为5~35s^(-1)时,大理岩的动态拉伸强度与应变率呈线性正相关,同其他地区大理岩相比较,锦屏大理岩的应变率敏感性相对较低;随着弹速的增加,系统内能和动能均增大,在试样破坏的瞬间系统内能降至最低;采用标定的Cowper-Symonds本构模型参数进行数值模拟,所得的试样最终破坏形态与试验观察到的现象基本一致。研究结果可为具体工程应用提供指导和参考。

基于文本特征能量编码的多模态语声情感识别

能量是情感表达重要的特征之一,说话时不同的文字有着各自的能量值,反映了说话者不同的情感状态。而把语声转录成文本的过程中,每个文字表达的能量信息并不包含在内,在提取文本特征的时候导致能量信息丢失。故对于文本模态,该文提出并设计了一种能量编码,将语声信号的每个词、每个停顿的能量值添加到转录文本中,使文本特征包含能量信息,并通过DC-BERT模型获取话语级文本特征。对于语声模态,利用OpenSMILE工具箱,提取语声中的浅层声学特征,采用随机森林算法,选取情感特征重要度靠前的1000维特征作为新的特征集。通过Transformer Encoder网络从新的特征集中提取深层特征,并将浅层特征和深层特征融合,形成多层次的语声情感特征。最后,利用基于自注意力机制的双向长短时记忆神经网络进行情感分类。结果表明,该文提出的方法在IEMOCAP四类情感分类中的加权准确率达到了76.49%。

华北平原冬小麦农田能量平衡特征及气象影响因素分析

农田生态系统能量平衡分量变化特征与水循环过程、水资源管理和农业可持续发展息息相关。本文基于安阳国家气候观象台2020-2021年的涡度相关系统和气象要素数据,分析了冬小麦农田不同生长阶段净辐射、潜热通量、显热通量和土壤热通量的日变化和月变化特征,明确了影响华北平原农田生态系统能量平衡分量的主要气象因素。结果表明:(1)冬小麦不同生育期能量平衡分量日变化趋势基本保持一致,呈单峰二次曲线变化。出苗期和越冬期白天潜热通量小于显热通量,而拔节期和乳熟期白天潜热通量明显大于显热通量。整个生长季土壤热通量均较小,其中越冬期的最小。(2)从10月到翌年5月,净辐射和潜热通量的月变化特征整体上呈先减少后增加的趋势,1月份的潜热通量最小,为0.39 MJ·m^(-2)·d^(-1),5月份的最大,为9.38 MJ·m^(-2)·d^(-1);显热通量的月变化与潜热的相反;整个生长季,土壤热通量12月的最小,5月的最大。随着冬小麦的生长,潜热通量占净辐射的比值呈先减少后增加的趋势,显热通量则相反,二者呈现此消彼长的现象。(3)小时尺度上,潜热通量、显热通量、土壤热通量与气温、饱和水汽压差和风速呈极显著正相关,与相对湿度和土壤含水量呈极显著负相关。日尺度上,除显热通量外,潜热通量、土壤热通量与气温、饱和水汽压差和土壤温度呈极显著正相关,与相对湿度的相关性不显著。

碱渣改性充填体早期力学特性及能量演化特征

为探究碱渣改性充填体的早期力学特性及能量演化特征,利用WHY-600压力机开展了单轴压缩试验,分析了其抗压强度、弹性模量、破裂模式及能量变化,结合响应曲面法,对质量浓度、尾砂级配及碱渣添加量进行寻优分析。结果表明:随碱渣添加量增加,充填体失稳破坏位移量、单轴抗压强度、弹性模量先增大后减小,当碱渣添加量为5%时,充填体抗压强度大,抵抗变形能力强;随碱渣添加量增加,充填体耗散能、弹性变形能、峰值强度下单位体积应变能及总能量均先增加后减小;单轴压缩条件下,碱渣改性充填体破坏模式为半贯穿或贯穿的斜剪切、平行双裂隙以及倒Y型裂隙,破坏程度随碱渣添加量增加而增大;建议采用质量浓度77%、细粗尾砂级配3:7、碱渣添加量5.35%的配比来制备碱渣改性充填体,经计算其抗压强度为5.3458 MPa,能满足矿山早期生产需求。研究结果为碱渣改性材料的可行性提供了一定的理论依据。

能量特征在ADS-B信号译码中的应用

自动相关监视技术(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)因其具备高效性和安全性,被广泛应用于空中交通管制。然而传输环境和传输距离的影响会导致部分接收的ADS-B信号十分微弱,从而降低了信号被成功译码的概率。针对此问题,提出了基于能量特征的ADS-B信号循环译码处理方法。该方法是在原始信号中先加入随机高斯白噪声,且原始信号与加入的噪声功率比约为20 dB。然后,根据幂次处理对信号的每个采样点提取局部能量特征,将得到的特征作为新的数据进行循环译码。实验结果表明,该处理方法能明显提高信号的正确译码率,对56条-99 dBm的微弱ADS-B信号的正确译码概率为100%,对56条-100 dBm的微弱ADS-B信号的正确译码概率达到98.2%。

考虑能量和温度特征的锂离子电池早期寿命预测

锂离子电池长期充放电循环周期后会出现容量退化,性能下降,对储能系统构成潜在的危害。为此,本工作提出了考虑能量和温度特征的锂离子电池早期寿命预测混合模型,用以解决当前研究中对温度和能量特征以及深度学习提取出的特征重要性研究不足的问题。首先,为了充分挖掘温度数据中的有效信息,利用电压、电流和温度数据间接计算提取电池的容量、能量和温度信号能量曲线,选取前100个周期的曲线数据构建对应的二维特征。其次,针对卷积神经网络无法对所提取特征图进行筛选的问题,提出了一种基于卷积神经网络和卷积块注意力机制的特征提取架构,利用注意力机制识别各特征图的重要程度,进而实现从特征到早期寿命的映射。在MIT锂离子电池退化数据集上展开实验,对所提出的特征和方法进行效果验证。研究结果表明,相较于基础的卷积神经网络,所提出的混合模型取得了更优的预测效果,平均均方根误差为97.43。此外,对比一系列不同特征作为输入的实验可以发现所提出的温度信号能量特征性能较好,同时多特征融合技术能够实现更优的预测性能。最后,在更少周期数据应用的场景下,模型至少需要70个周期的数据才能保持较好的预测性能和较高的稳定性。

基于运动学的龙舟运动能量消耗和技术特征分析

基于运动学的视角,对龙舟运动中的能量消耗和技术特征进行分析。首先,设计了龙舟运动能量消耗和技术特征分析的实验方法和检测指标;然后,对运动员在龙舟运动中的能量消耗进行了定量分析,揭示了各项体征如心率、氧摄取量和能量代谢与划桨频率、力量输出和划桨时间的相关性。结果表明,有效的划桨技术可以降低能量消耗,提高运动表现。此外,研究还深入探讨了龙舟划桨中关节活动的顺序,为龙舟运动员的训练和技术指导提供了科学依据,有助于推动龙舟运动的技术进步和运动员的能力提升。

基于全局能量特征与改进PCNN的红外与可见光图像融合

为了改善红外与可见光融合图像存在不清晰、图像对比度低以及缺少纹理细节的问题,本文提出了一种基于参数自适应脉冲耦合神经网络(parameter-adaptive pulse-coupled neural network,PAPCNN)图像融合算法。首先,对源红外图像进行暗通道去雾,增强图像的清晰度;然后,使用非下采样剪切波变换(non-subsampled shearlet transform,NSST)分解源图像,使用全局能量特征结合改进的空间频率自适应权重融合低频系数,将纹理能量作为PA-PCNN外部输入融合高频系数;最后,通过逆NSST变换得到最终融合灰度图像。本文方法与7种经典算法在2组图像中进行对比实验,实验结果表明:本文方法在评价指标中明显优于对比算法,提高了融合图像的清晰度和细节信息,验证了本文方法的有效性。将灰度图像转为伪彩色图像进一步增强了融合图像的辨识度和人眼的感知效果。

辽河三角洲湿地能量交换特征

为探究辽河三角洲湿地能量交换特征,利用中国气象局东北地区生态与农业气象野外科学试验基地盘锦水稻试验站2019年的观测数据,分析盘锦湿地稻田平均场特征和感热通量、潜热通量以及辐射收支情况。结果表明,研究区年平均气温10.9℃,年降水量747.8 mm,降水主要发生在5—9月,约占年降水量的88.7%;全年以西南风为主,其次为东北风,春季风速较大,其他季节风速较小。各季节感热通量和潜热通量最大值均集中在中午,感热通量在春季最大,全年平均值为9.26 W/m^(2);潜热通量集中在5—9月,年平均值为53.39 W/m^(2)。太阳总辐射是影响净辐射的主要因素,各季节净辐射表现为春季>夏季>秋季>冬季;向下短波辐射表现为春季>夏季>秋季>冬季;向上短波辐射表现为春季>夏季>冬季>秋季。在湿地与大气的能量交换中,全年以潜热交换为主,其中春季和夏季以感热交换为主,秋季和冬季以潜热交换为主;Bowen比与风速、蒸散系数与饱和水汽压差呈正相关,蒸散系数与风速呈负相关,Bowen比随饱和水汽压差的增加先迅速减小后缓慢增加至趋于稳定。

煤柱-顶板结构能量演化特征及稳定性研究

煤矿事故的发生大多是由煤柱及其上覆顶板岩层失稳破坏引起的。为了研究不同煤-岩高度比对煤柱-顶板结构变形破坏及能量演化机制的影响,对煤-岩高度比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1及3∶1的煤-岩组合体进行了单轴加载及循环加卸载试验,研究了煤-岩结构体变形与能量演化之间的变化关系,利用加卸载响应比对煤-岩组合体的稳定性进行分析,对煤-岩组合体稳定性进行定量评价。结果表明:煤-岩组合体在单轴加载及循环加卸载作用下的峰值强度均随着煤-岩高度比的增加而逐渐降低,煤-岩组合体在循环加卸载作用下的峰值强度均低于单轴加载试验中的峰值强度,煤-岩高度比越大,循环载荷作用下组合体峰值强度降低率越小;组合体输入能、弹性能和耗散能随应力增加呈非线性增加,煤-岩高度比与组合体循环载荷过程中产生的平均弹性应变、平均弹性能、平均残余应变、平均耗散能、总残余应变和加卸载响应呈正比关系,与总弹性应变、总弹性能和总耗散能呈反比关系。

滑坡-碎屑流运动堆积特征与能量耗散规律

为深入探究滑坡-碎屑流运动堆积特征与能量耗散规律,通过简化地形特征,考虑体积效应和启滑高度关键因素,建立室内滑坡碎屑流试验模型,监控并获取模型运动与堆积过程特征参数,揭示滑坡碎屑流运动学特征。此外,应用TS方法模拟滑坡碎屑流缩尺模型的运动全过程,反演获得碎屑流模型关键动力学参数,结合试验和数值方法定量研究碎屑流的运动过程(距离、厚度、速度等)、堆积特征以及能量转化规律。结果表明:滑坡体积与启滑高度对碎屑流最大运动距离的影响程度较为相近,启滑高度对堆积体宽度几乎没有影响;碎屑流平均速度先增大至峰值后逐渐减小,速度峰值受到启滑高度影响明显,碎屑流前缘速度显著大于中部及后缘速度;碎屑流重力势能转化为动能的效率在10%~25%,且转化效率随着启滑高度的增加而增大,而体积对转化效率影响较小。综合研究了滑坡碎屑流运动堆积特征和能量耗散规律,成果对滑坡碎屑流动力学机制研究提供支撑,对防灾减灾具有一定的价值。

双能量CT增强碘图形态学特征联合标准化碘浓度对甲状腺良恶性结节的诊断价值探讨

目的:探讨双能量电子计算机断层扫描(Computed tomography,CT)增强碘图形态学特征联合标准化碘浓度(Normalized iodine concentration,NIC)在诊断甲状腺良恶性结节中的应用价值。方法:纳入2021年12月至2022年12月于我院行甲状腺良恶性结节鉴别诊断的128例(153个甲状腺结节)患者为研究对象,所有患者均接受病理学检查及双能量CT增强扫描。以病理学诊断结果作为诊断的“金标准”。获取碘图进行形态学特征分析,分析双能量CT增强碘图形态学特征联合NIC在诊断甲状腺良恶性结节中的价值。结果:128例患者纳入的153个甲状腺结节经显示共96个良性结节,57个恶性结节。双能量CT增强碘图形态学特征诊断甲状腺良恶性结节的特异度、灵敏度及Kappa值分别为82.46%、86.46%、0.682;NIC诊断甲状腺良恶性结节的特异度、灵敏度及Kappa值分别为82.46%、87.50%、0.695;双能量CT增强碘图形态学特征联合NIC诊断甲状腺良恶性结节的特异度、灵敏度及Kappa值分别为87.72%、90.63%、0.778。结论:双能量CT增强碘图形态学特征联合NIC可提高甲状腺良恶性结节的诊断价值。