改进YOLOv5s算法的安全帽佩戴检测

佩戴安全帽是施工过程中人员安全的重要保障之一,但现有的人工检测不仅耗时耗力而且无法做到实时监测,针对这一现象,提出了一种基于深度学习的安全帽佩戴检测算法。该算法以YOLOv5s网络为基础。在网络的主干网中引入CoordAtt坐标注意力机制模块,考虑全局信息,使得网络分配给安全帽更多的注意力,以此提升对小目标的检测能力;针对原主干网对特征融合不充分的问题,将主干网中的残差块替换成Res2NetBlock结构中的残差块,以此提升YOLOv5s在细粒度上的融合能力。实验结果表明:在自制的安全帽数据集中验证可知,与原有的YOLOv5算法相比,平均精度提升了2.3个百分点,速度提升了18 FPS,与YOLOv3算法相比,平均精度提升了13.8个百分点,速度提升了95 FPS,实现了更准确的轻量高效实时的安全帽佩戴检测。

基于腔增强激光光谱的水中溶解甲烷传感系统

为探测水中甲烷气体浓度,研制了一种基于离轴积分腔输出光谱的水中溶解甲烷传感系统。系统由分布式反馈激光器(中心波长为1653 nm)、激光器温度控制模块、激光器电流驱动模块、谐振腔/气室、光电探测器、数据采集模块、数据处理模块和气液分离模块构成。利用配备的甲烷气体样品和纯氮气(N2),分别开展系统有效光程标定、直接吸收光谱信号的标定和稳定性测试等实验。使用浓度为10×10^(-6)的甲烷气体样品标定了系统有效光程,约为1906 m。将纯氮气作为目标气体,测量系统的稳定性。Allan方差分析结果表明,当积分时间为2 s时,系统检测灵敏度为92.8×10^(-9),当积分时间增加到134 s,系统的灵敏度可提高到13.2×10^(-9)。利用该系统开展自来水、雨水和湖水样品中溶解甲烷的浓度检测实验,结果证实了该技术及系统的工程实用价值。该研究及相关结果为水质检测和天然气水合物等清洁能源的勘探开发奠定了良好的基础。

轻质CB/RGO复合涂层的制备及其吸波性能研究

目的制备吸波性能优异的碳基复合吸波涂层。方法采用液相法在导电炭黑(CB)体系中原位生长还原氧化石墨烯(RGO)材料,合成了CB/RGO复合吸收剂,并以环氧树脂为基体制备了CB/RGO复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的CB/RGO复合吸收剂进行微观结构表征,研究了吸收剂填充量和厚度对涂层电磁性能的影响规律。结果微观结构分析表明,CB以一种类似“葡萄状”的结构形态附着在石墨烯片层之间,在其表面实现包覆性生长,分散均匀且具有较好的附着力;制备的CB/RGO复合涂层质地均匀,密度仅为1.1 g/cm^3,兼具轻质柔性的特征。微波反射率测试结果显示,在高填充量3.0%和3.7%下,涂层均未表现出明显的强电磁吸收能力,而在低填充量1.6%和2.3%下,涂层表现出十分优异的微波吸收性能。结论当填充量为2.3%、厚度为1.9 mm时,涂层表现出最佳的吸波性能,最大吸波强度为−17.1 dB,有效吸波频宽达到6.63 GHz,覆盖整个测量频段的66.3%,显示出良好的宽频吸波性能。另外,当厚度为2.5 mm时,填充量为2.3%的涂层实现了雷达波在X波段的微波全吸收。

预混造粒对硅橡胶绝热材料性能的影响

研究了硫化助剂预混造粒工艺对硅橡胶绝热层材料力学性能、烧蚀性能和填料分散性的影响。结果表明:硫化助剂预混造粒后可有效提高芳纶纤维、白炭黑等填料在硅橡胶绝热层材料中的分散性;与传统添加助剂粉料方式制成的绝热层相比,该方法制成的硅橡胶绝热层材料拉伸强度、拉断伸长率和烧蚀性能的稳定性较好,减少了材料因混合不均而产生的缺陷。

铝合金筒体焊接工艺仿真分析

某型号筒体在实际加工生产中存在焊后变形量过大的问题。为解决该问题,建立了筒体焊接的三维有限元计算模型,采用Simufact仿真得到焊后变形的结果,验证了计算模型的准确性,并进一步利用Simufact工艺链仿真,研究了焊前强化以及焊后热处理工艺对筒体变形的改善作用。结果表明:焊前强化及焊后热处理对焊接变形的优化极为显著,可以应用在实际加工生产中。

轻薄炭黑涂层的制备及其微波吸收性能研究

利用混合强酸对炭黑(CB)进行氧化处理,并以有机硅树脂为基体制备了CB涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、矢量网络分析(VNA)等方法对制备的4种不同填充量的涂层样品进行微观结构和电磁性能表征。微观结构分析表明:CB颗粒尺寸为纳米级,直径大小约为60 nm,氧化处理后的表面形态呈"褶皱"状;制备的CB涂层表面平整、厚度均匀,密度仅为1.1 g/cm^3,兼具轻质柔性的特征。微波反射率测试结果显示,在8-18 GHz范围内,涂层样品均表现出了优异的微波吸收性能。当填充量为3.7%时,厚度仅为1.6 mm的涂层有效吸波频宽达到5.13 GHz,吸波强度为-26.5 dB;当填充量为2.3%时,厚度为1.9 mm的涂层有效吸波频宽达到最大值(5.44 GHz),覆盖整个Ku波段,厚度为2.5 mm的涂层有效吸波频宽为4.44 GHz,覆盖整个X波段。

激光陀螺仪光路形变对输入轴偏移的影响研究

激光陀螺作为惯性导航系统的重要部件,其对角速度的输出精度对导航系统的定位定向精度起到决定性作用。当外部环境(如温度环境)发生改变时,激光陀螺的光路会发生一定的形变,这会导致激光陀螺的输入轴发生偏移,进而导致激光陀螺敏感载体的角速度不准确。对激光陀螺光路形变进行了一定的简化,并从理论计算和数值仿真两方面对光路形变引入的激光陀螺输入轴的偏移进行了计算分析。仿真结果表明,光路的形变与输入轴的偏移量呈正相关关系,当激光陀螺两平面镜上激光光斑各移动0.2 mm时,激光陀螺输入轴偏移角的余弦值为0.99996,即引入的角速度误差为0.004%。在理论分析的指导下设计了实验,试验结果表明,在温度环境发生较大变化时,部分激光陀螺的光路会发生形变,并导致激光陀螺输入轴发生偏移偏移角的余弦值约为0.999980,即引入的角速度误差为0.002%。为建立激光陀螺光路稳定模型提供一定的参考。