基于VMD和FCM的火箭发动机涡轮泵状态监测方法

面向重复使用火箭发动机的状态监测与故障诊断需求,针对振动信号的非平稳性和难以提取有效故障特征的问题,提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means, FCM)的状态监测方法。采用优化VMD算法自适应地将振动信号分解为多个本征模态分量(Intrinsic Mode Function, IMF),根据加权相关样本熵最大准则选取关键IMF分量;利用t分布随机近邻嵌入(t-SNE)对关键IMF分量的多维时域、频域特征降维,得到特征向量矩阵;利用模糊C均值聚类算法实现发动机工作状态的监测。将该方法应用于发动机涡轮泵工作状态监测,结果表明其能够提取振动信号关键特征,准确识别涡轮泵工作状态,测试集识别准确率达92.50%,为火箭发动机状态监测与故障诊断提供了理论支撑。

基于毫米波雷达的运动目标点云聚类和扩展算法

用毫米波雷达对运动目标进行姿态识别时,雷达点云数据具有噪点多、分布离散的特征,传统基于密度空间的聚类算法对点云聚类成像的过程中,会出现邻近目标之间的点云分类错误及同一目标点簇聚类为多个点簇等问题。针对上述情况,提出一种运动多目标邻近点云优化聚类算法,利用自适应距离加权的模糊c均值算法对聚类结果进行修正,提高近邻目标点云聚类准确度。同时提出一种目标点簇扩展聚合算法,利用卡尔曼滤波对运动目标位置预测,将多帧迭代三维点云尺寸作为波门对目标点云进行点簇扩展,提高目标点云完整性。试验结果表明,所提方法能有效提高聚类准确度。

水中爆炸下轨条砦表面压力测试及分析

轨条砦表面压力的测试及分析对研究水中爆炸载荷激励下轨条砦内部响应传播规律具有重要意义。论文开展浅水中远距离爆炸载荷作用下轨条砦表面压力的测试,炸药为3 kg的B炸药。通过对测得水中自由场爆炸冲击波压力峰值进行经验公式拟合,对比分析轨条砦表面压力峰值及水中自由场压力峰值。研究结果表明:在轨条砦各表面中迎爆面的压力峰值远超其他壁面。在同种炸药相同距离工况下,轨条砦表面压力明显大于水中自由场爆炸冲击波压力峰值,造成这种结果的主要原因是水中冲击波在轨条砦结构表面产生复杂的反射、绕射作用。轨条砦表面压力的测试及分析对爆炸载荷下水中障碍物表面压力的测试及毁伤分析具有一定参考性。

一种用于车载通信的低剖面多频天线

本文设计了一种用于车载通信的低剖面多频天线,分别工作在全球定位系统(GPS)、无线局域网(WLAN)和专用短程通信技术(DSRC)3个频段.通过采用中心馈电的圆形贴片,实现类单极子的辐射方式,获得低剖面特性.而且天线采用多层堆叠结构,通过加载耦合圆环和加入短路销钉,分别展宽了DSRC和WLAN频段的带宽.为了提高端口之间的隔离度,在GPS同轴馈电线上插入一个三阶巴特沃斯低通滤波器,并将滤波器设置在WLAN天线和接地板之间,使得两个端口之间隔离度达到17 dB以上.仿真和测试结果吻合良好,该天线在3个频段内有着良好的阻抗匹配和辐射方向图,且天线的垂直高度仅有4.8 mm,具有良好的低剖面特性,适用于车载系统.

压电膜片传感器的声发射特性研究

现代自动化工业中,声发射传感器已被广泛应用于材料损伤监测,旧式商用声发射传感器因为结构脆弱,在实际应用中需直接粘于被测结构表面,导致二次利用率不高.为使所应用的监测系统效益比更高,本文提出一种采用压电隔膜作为敏感芯体的传感器结构.利用铅笔断裂法对其声学特性进行表征,测试结果显示,压电隔膜传感器和传统AE(声发射)商用传感器对信号的响应频率相关性最高可达到0.8以上.基于结果的良好相关性,可证明压电隔膜传感器具备结构简单、高效、耐用性高等优点,能够作为一种用于监测加工工艺过程的低成本替代方案.

基于注意力机制的结肠癌病理学图像识别研究

结肠癌的鉴别在医学诊断中具有重要意义.实时、客观、准确的检查结果有利于医疗人员及时对症治疗.然而,现有的方法严重依赖专业医师对病理图像进行手工特征提取和分析,不仅检测周期较长,检测结果会存在不同程度的误差.据此,本文提出了一种基于注意力机制的卷积神经网络识别结肠癌的组织病理学图像.该网络采用轻量化的卷积网络结构,并嵌入注意力机制后,对结肠腺癌上皮(TUM)和正常结肠黏膜(NORM)的识别精度与F-1分值分别达到97%和0.9718.假阴性率和假阳性率分别降低到2.3%和3.3%.该网络的优越性能为实时、客观和准确诊断癌症提供了全新的视角.

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基于语义信息的场景识别方法研究

在场景识别任务中,由于场景图像类内变化大,类间相似度高,不同场景类别之间表现出相似的外观和对象分布,从而容易导致场景识别任务的失败.为解决该问题,本文提出一种基于语义分割及高效网络相结合的场景识别模型.该模型由语义分支和RGB分支两部分组成,语义分支在语义分割基础上进一步提取图像上下文信息,RGB分支采用高效网络来提取图像的全局特征,通过注意力机制将两个分支的输出特征进行融合,最终输入线性分类器以实现场景识别的预测.将提出的网络模型在ADE20K,MIT Indoor 67和SUN3973个数据集进行训练与测试,实验结果表明,提出的模型可以显著减少网络参数数量,同时提高场景识别的准确率.

一种基于敏捷开发模式的软件测试模型——阶梯模型研究

在敏捷开发项目中,传统软件测试模型不能有效应对项目交付周期风险,因此,习惯于传统测试模式的测试工程师在参与敏捷项目时会面临诸多困惑.本文在敏捷开发理念基础上,吸收传统测试模型的优点,结合项目实践经验提出了一种基于敏捷开发模式的软件测试模型——阶梯模型.应用结果表明,阶梯模式在敏捷项目开发中能够有效缩短项目周期,提高软件开发质量.

基于CMOS线阵相机的弹丸图像信息提取研究

由于CMOS线阵相机采集的弹丸图像背景灰度不均匀、亮度不足等,常用的目标提取算法应用在弹丸图像信息提取中存在捕获率低、精度不高等问题.通过对弹丸图像本身的分析研究,设计了一种基于二次提取快速获得弹丸图像信息的算法,可以快速定位弹丸位置,准确获得弹丸坐标.结果表明,此算法可显著消除背景噪声影响,相比于常规的目标提取算法,使用该算法获得的弹丸坐标精度更高,可达到2.3 mm,在现代靶场测试活动中具有实用意义.

FPGA可重构仪器USB通信接口的设计与实现

通过传统设计方法开发USB通信接口实现FPGA与上位机之间的数据传输,需要开发人员熟练掌握USB协议、驱动程序编程以及固件程序编程等多方面的内容,开发难度较大.基于FPGA可重构仪器数据传输的需要,通过对FT245BL芯片工作原理的分析,设计并开发了基于FT245BL的USB通信接口及上位机应用程序,实现了数据传输的功能.相比传统设计方法,采用该设计方案可简化开发过程,从而降低开发难度、加快开发进程.经测试验证,该通信接口在数据传输过程中迅速、准确,对实现FPGA与计算机间的数据传输具有较强的通用性和实用性.

《测试技术学报》征稿启事

《测试技术学报》(ISSN1671-7449 CN14-1301/TP)创刊于1986年,由"中北大学"与"中国兵工学会"合办,是"中国兵工学会测试技术学会"会刊。刊登有关测试技术的重点科研项目、基金项目的研究成果以及兵器及民用测试的应用技术。是"中国科技核心期刊",以及RCCSE中国核心学术期刊(A)。报导内容:声与超声测量;在线测试;测量仪器;ADC,DAC和数据采集;实验技术与标准;动态测试系统;环境测量;数据压缩;人工智能与神经网络;电磁测量;微波测量;测控技术与总线技术;噪声与振动测遥感、遥测与遥控;VXI仪器;无损检测;光电测试;生物测试;量子测试;分析测试;材料测试;软件测试;火炸药测试;传感器技术;微瑠机械电子系统等。

特殊环境下非接触式定位系统的设计

为了实现对狭小、光线昏暗的封闭空间的目标进行非接触式定位,本文拟采用多狭缝光栅成像,狭缝间距不等,采用线阵CCD图像传感器接收光信号并转换为电信号输出,根据目标所在位置以及传感器相应的输出数据构造母板和子板,经过算法分析以及模板匹配从而得到目标的二维坐标位置信息.本文模拟实际测量环境与器件,构建数学模型,并通过MATLAB进行仿真.结果表明该方法可以准确地得到目标的二维坐标位置信息,从而验证了该方法在理论上是具有可行性的.

基于频域特性的玻璃过孔缺陷无损检测方法

玻璃通孔(Through glass vias,TGV)因玻璃衬底损耗较低,成为一种比硅通孔(Through silicon vias,TSV)传输性能更优的三维集成电路技术,备受瞩目.而TGV加工过程中因精度不理想,热失配,过孔倾斜等原因易造成短路、开路等缺陷.因此,需要有效的无损检测技术来提升产品收率.本文通过分析地-信号-信号-地(Ground-signal-signal-ground,GSSG)型玻璃过孔的频域传输特性及耦合特性,提炼出无损检测缺陷的方法.即根据S参数及|S21|和|S11|之差的特点,判断传输通道是否出现开路或短路缺陷;此外,还探索出当短路、开路缺陷同时出现时,判断缺陷相对位置的方法.最后探讨了如何利用|S11|和|S31|来定位开路点和短路点.为TGV的无损检测提供了一种有效、简便的方法.

基于Matlab的变频器开路故障诊断方法

本文针对三相变频器典型拓扑电路,通过理论分析和仿真实验,着重对功率管开路故障诊断问题进行了研究.论文首先将变频器故障分为不可控整流桥故障、三相可控逆变电路的故障,及其两者组合故障进行分析;建立了变频器故障的Matlab模型加以仿真验证;提出了基于输出端电感滤波前相电压波形的开路故障诊断法,验证了该诊断方法不受负载突变的影响,并探讨了该方案在变频器智能诊断方向的应用前景.

基于传输线的单支路电阻压缩网络

本文提出了一个基于传输线的单支路电阻压缩网络(SRCN).该SRCN由一段短路线和一段开路线组成,当开路线和短路线的总长度接近λ0/4时,可以减小整流器输入阻抗对输入功率变化的敏感性.在此基础上,设计了一个工作于2.45GHz的基于SRCN的整流器,并对整流器的射频-直流(RF-dc)转换效率进行了仿真.结果表明:在使用了SRCN结构后,由于整流器输入阻抗随输入功率的变化显著减小,整流器的转换效率在0~20dBm的输入功率范围内提高了8%~15%.本文所提出的SRCN将整流电路简化为单个支路,简化了电路结构,降低了成本.

基于EMD算法的激波管系统误差识别与消除方法

为解决激波管系统误差对压力传感器动态标定存在影响,致使动标结果不准确的问题,采用EMD(Empirical Mode Decomposition)方法分解了压力传感器利用激波管进行动标的数据,对各个分量进行频谱分析,提出了去除激波管系统误差的信号重构模型.分析了多支不同传感器相同IMF(Intrinsic Mode Function)分量的相关性,得到相关系数,确立了相关系数与重构模型中配比因子的关系,进而求得了重构模型中IMF的配比因子.通过对激波管系统误差的识别和去除,得到压力传感器阶跃响应的重构信号.通过与原信号进行对比,结果表明:传感器的固有频率、上升时间和平台的稳定性更符合实际.基于EMD分解的激波管系统误差识别与消除方法可用并效果明显.

一种新型车载安全监控系统设计

为了解决汽车安全行驶问题,提出了一种新型的车载安全监控系统,可用于拥挤人群中安全行驶和车身近距离全方位监控.在汽车前、后、左、右4个方向分别安装4个摄像头,用于采集车身四周路况,将采集的图像进行俯视变换.图像拼接融合等算法处理,最终在显示屏实现全景图像和单路图像显示,使驾驶员可以随时掌控车辆所处的环境,有效避开车辆周围的障碍物以及实现对车身周边环境的无盲区监控.

微平板热管导热性能测试系统

为精确评价微平板热管的导热性能,搭建了微平板热管的热性能测试系统,该系统按功能主要分加热/冷却、信号测量、视觉采集和数据处理与记录等.为减少输入热量散失,整个测试系统在真空环境中进行,保证了热量能有效通过微平板热管输出.系统中测量了微平板热管的输入热流以及蒸发段、绝热段、冷凝段3部分的温度,通过计算得到热阻和当量导热系数两个热性参数.输入功率为2W时,对灌注工质和未灌注工质的微平板热管进行测试,结果显示:灌注工质的热管与未灌注工质的热管对比,导热系数大约提高3倍,热阻降低3.5倍.本文建立的测试系统可用于微平板热管的导热性测试及评价.

基于MSP 430和Matlab波形采集的实现

本文重点阐述了如何有效利用MSP 430内部自带的ADC对外界不同频率的信号进行精度较高的采集,其中包括对MSP 430内部ADC性能的分析、ADC不同工作模式的论述和比较以及整个采集过程的具体实施方法等.为了论证采集的性能,在工作频率范围内选取了多个不同频率的信号进行测试,然后对采集的信号数据进行计算分析.此外还采用单片机与Matlab共同配合,通过单片机将数据传递到Matlab,然后利用Matlab复现采集波形的方法来进行验证.实验通过对波形发生器产生的信号波形进行测试,实际验证了以MSP 430为核心的数据采集方案具有采集精度较高,波形准确,硬件设备简单,可靠性强,操作方便,采集频率范围较宽等特点.采集的信号幅值在±3 V之间,信号的频率范围可以达到10 Hz^10kHz,完全可以满足实际工程中多种信号的采集要求,除此之外,此方案还可以实现多路信号的分别采集.