摘要:双碳计量是碳达峰碳中和目标实现的底层数据驱动与重要标准支撑,针对双碳核算与计量的技术方法研究逐渐增加。该文基于碳的排放端与吸收端,从源汇双维度对双碳计量的基本内涵与技术方法进行了综述分析,尽管碳源计量的技术手段丰富,但仍面临参数标准不一致、测算尺度不统一、仪器精度受限等问题,而碳汇计量多聚焦陆地生态系统的碳储量,缺乏计量技术完整性、统一性。随着新质生产力加速培育下的人工智能技术发展,融合量子传感与AI反演等新兴碳计量技术与复合型碳计量器具具有良好的发展与应用前景。
摘要:刚度作为工业机器人的重要本体参数,决定着机器人静态及动态精度等性能指标。对机器人关节刚度的准确辨识是开展基于刚度定位补偿的先决条件。目前拆机单关节辨识方法无法解决装配引入的刚度变化问题,而整体辨识方法受测量过程中的刚度耦合问题制约。该文通过机器人整体刚度模型和末端测量参数建立数学方程,并推导出可以消除关节耦合影响的特殊位姿条件,提出一种整体与单关节优点结合的机器人关节刚度辨识方法。通过多组刚度辨识实验验证结果的一致性,并使机器人末端执行一组特定螺旋线轨迹路线比较刚度补偿方法,结果表明重力方向轨迹误差补偿率能够达到 97% ,可验证刚度辨识结果的准确性。
摘要:在测量多个点的位移量的情况下,传统的光谱共焦位移测量方案需要使用机械位移台进行平面移动完成扫描式测量,由于多出一个机械移动的环节,必然影响测量效率。为在确保测量精度的同时,提高光谱共焦位移测量的效率,提出一种基于多通道光谱分析仪的光谱共焦位移测量方法。该方案以光纤束作为分光器件,避免不同通道光源之间的干扰,将单通道位移测量系统中的光谱分析仪替换为多通道光谱分析仪,以实现对多通道光信号的处理。其中多通道光谱分析仪以面阵电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)作为探测器,以同时采集多路光信号。在数据处理时对多列像素的灰度值取平均,过滤峰值提取的噪声。实验采用白光光源、轴向色散镜筒和多通道光谱分析仪搭建系统,通过纳米位移台对测量系统进行标定和测量,共两个测量通道。标定和测量实验在 500~700nm 的波长范围内进行,测量范围为 0~150μm ,根据实验结果可知,测量系统每一路的绝对误差均小于 0.6μm 。通过分辨力实验对系统的性能进行测评,每一路的分辨力均优于 1μm 。斜坡高度差测量实验,表明系统不需要借用机械位移台,也能实现扫描式测量。实验结果表明,基于新方法的位移测量系统是稳定可靠的。
摘要:采用超声波检测纤维增强复合材料的应力需要激发临界折射纵波,准确的入射角十分重要。确定入射角需要测量超声波在复合材料板平面内的传播速度,但由于复合材料较薄且各向异性,无法像金属一样沿厚度方向进行声速检测,也不便于实验检测板平面内的声速。文章采用代表性体积单元模拟分析纤维增强复合材料的纤维体积分数与沿纤维方向的纵、横波波速的关系,依据斯涅尔定律得到理论临界入射角。采用有限元分析软件模拟以该角度人射时声波的传播过程,表明激发波确为临界折射纵波。同时,人射角逐步增大到理论临界入射角,超声检测信号逐步增强,进一步验证该入射角确实激发出临界折射纵波。最后,采用该角度在单向拉伸条件下开展应力系数标定实验。结果显示,声时差与应力增量呈线性关系。文章提出的方法可为复合材料应力超声检测的入射角确定提供参考。
摘要:针对电点火头因制造工艺影响造成发火时间不一致问题,通过点火试验在线检测发火时间,同时结合CT三维测量图片发现中间空洞并定位其位置,根据出现空洞与桥丝相对位置和对应的发火时间,分析空洞位置、形状、大小对发火时间的影响程度。试验结果表明:发火时间大于理论值,在桥丝或导线附近将会出现空洞;桥丝或导线穿过空洞、出现在空洞附近或与空洞相交且空洞体积不大,会使电点火头发火时间略大于 1.5ms ;桥丝或导线穿过不同程度大体积空洞或与大体积空洞相交,会使电点火头发火时间远大于理论发火时间,但测试发现发火延迟时间基本不超过1s;远离桥丝或导线的小空洞对发火时间影响不大。这种实时检测点火时间和同步CT三维测量的试验,可为电点火头产品生产过程质量控制提供参考,具有一定的现实意义。
摘要:超低温保存箱广泛用于生物、医学等领域,其内部的温度分布特性严重影响疫苗、检测试剂等储藏品的质量,合理控制保存箱内的温度至关重要。该文开展超低温保存箱的仿真模拟,分析空载、有负载物条件下的温度分布特性及内部流场演变规律,并对开门操作下的温度场影响进行探究。结果表明,超低温保存箱内温度分布受到隔板、换热器布置方式的影响,顶部温度更低,温度波动更大;有负载物时,箱内温度不均匀性增大,相对空气而言负载物温度变化较小,且空气与负载物温度变化周期不一致;开门操作对保存箱内空气温度影响较大,空气温度迅速上升,箱内负载物温度上升表现出一定的迟滞性。该研究结果将为超低温保存箱的优化设计和温度计量提供指导。
摘要:针对电网设备健康度预测较难的问题,提出一种通用数据驱动长期预测设备健康状况方法,适用于不同类别的电网设备。首先,对不同类型设备状况数据进行采集。其次,提出一种特征提取方法,将原始电网设备状况数据转化为适合序列学习的特征。然后,建立一个长短期记忆网络,利用两类数据集来预测设备的健康状况,并与其他预测模型进行比较。最后,通过案例研究对所提出的预测模型进行全面测试。结果表明,该模型能够显著提高预测准确性,并可用于长期电网规划和可靠性风险评估等应用领域。
摘要:与甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(MSSA)引起的感染相比,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染伴随着死亡率、发病率和住院时间的增加。生物膜形成是MRSA感染与耐药的重要原因,迫切需要新的药物来根除难以治疗的MRSA生物被膜感染。该文运用基础实验和生物信息学手段分析金黄色葡萄球菌精氨酸抑制因子ArgR蛋白的生物学特性。通过连续监测MRSA野生株和argR缺失株的生长活性,采用96孔板微量肉汤稀释法、结晶紫半定量实验和实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测和厚朴酚(Honokiol,HL)对 MRSA JE2野生株(WT)和 MRSA JE2argR 缺失株(MRSAJE2△argR)生长及生物膜形成的影响。利用生物信息学预测 ArgR的生物学特征,包括其基本性质、空间结构及蛋白互作关系等。连续检测生长曲线显示ArgR的缺失并不影响MRSA的生长代谢;ArgR 的缺失显著削弱 HL对 MRSA 菌株生长及生物膜的抑制作用。ArgR蛋白由149个氨基酸残基组成,分子式为 C788H1243 N199O232S5 ,相对分子质量约17377.03,无跨膜域,无信号肽,是一种亲水性、可溶性的稳定胞内蛋白;存在10个丝氨酸磷酸化位点和10个苏氨酸磷酸化位点,二级结构中 αa -螺旋占比最大,约为 53.02% 。该文通过实验验证了ArgR可能是HL的潜在抗菌靶点,利用生物信息学预测了ArgR的理化性质、空间结构及催化位点,确定了该蛋白在基因水平上的可操作性,后期可通过蛋白水平相关实验验证ArgR作为开发抗MRSA新型抗生素的潜在靶标。
摘要:咖啡酸苯乙酯(CAPE)是蜂胶中的主要活性成分,能显著改善结直肠微环境。然而,CAPE 的疏水性和化学不稳定性严重制约其在食品工业和医学等领域的广泛使用。该研究利用具有结肠酶解触发释放特性的天然多糖,并基于层层组装的思想,以CAPE-羟丙基-β-环糊精包合物为内核,果胶和海藻酸钠的混合溶液作为壁材,壳聚糖和钙离子的混合溶液作为交联剂,借助喷雾干燥技术,构建了一种结肠靶向释放CAPE的微胶囊。通过单因素实验确定微胶囊的最高载药量达到 37.39mg/g ,包封率为 42.06% 。CAPE微胶囊在模拟胃液及肠液中的消化行为研究结果表明该微胶囊在模拟胃液消化2h后仅有 1.81% 的释放率,继续在模拟肠液中消化 4h 后的释放率为 39.66% ,有望较好实现CAPE的结肠靶向释放。该研究可为CAPE结肠靶向递送系统的研究提供一定的参考。
摘要:基于参芪复方浸膏基准样品的指纹图谱以及指标成分含量探索其量值传递关系,结合网络药理学预测分析其潜在的质量标志物(quality markers,Q-Marker)。采用UHPLC建立参芪复方浸膏的指纹图谱和指标成分的定量分析方法,采用网络药理学构建其“成分-靶点-通路"的PPI网络,对其潜在的质量标志物进行预测。参芪复方浸膏样品指纹图谱共标定21个共有峰,相似度均 >0.90 ,并通过对照品及UHPLC+Q-Exactive高分辨质谱指认出7个色谱峰;采用网络药理学初步预测其可能通过调节PI3K-Akt信号通路、聚焦粘附、癌症通路等发挥辅助控制血糖、改善胰岛素抵抗等功效;根据指标成分、作用靶点及信号通路之间的关联度,初步预测莫诺苷、马钱苷等7种成分是其潜在的Q-Marker。该文采用UHPLC指纹图谱、定量分析方法探索参芪复方浸膏样品量值传递关系,结合网络药理学初步预测其治疗疾病的潜在Q-Marker,可为其质量标准的建立及对疾病的作用机制的探究提供一定的参考。
摘要:本研究利用中红外光谱技术(MIR)结合化学计量学建立偏最小二乘法(PLS)预测模型,旨在快速测定冰毒样本中的甲基苯丙胺含量。针对实际毒品样本颗粒度不均匀、基质复杂以及仪器背景噪音对光谱数据建模带来的负面影响,采用优化后的小波去噪(WT)方法以及竞争自适应加权采样(CARS)方法,在去除冗余数据的同时保留与甲基苯丙胺含量相关性较强的有效光谱数据,以此建立可准确测定毒品中甲基苯丙胺含量的WT-CARS-PLS 模型。通过与多元散射校正等四种预处理方法,以及自举柔性收缩法等三种波长选择方法对比分析发现,WT-CARS-PLS模型的校正集内部交叉验证及验证集外部验证性能较为优异,内部交叉验证及外部验证决定系数最高,可分别达到0.99和 0.96 。同时,内部交叉验证及外部验证预测均方根误差(RMSEP)最低,可分别达到 2.04% 和 3.30% 。相较于其他模型,WT-CARS-PLS模型的RMSEP值降低幅度超过 51.97%? 。WT-CARS-PLS模型预测值与参考值的配对样本T检验 P 值为0.41,证实该模型可对甲基苯丙胺含量在 11.5%~77.86% 的冰毒样本进行准确预测。综上所述,本研究成功开发一种基于WT-CARS-PLS 模型方法和MIR技术的快速、准确测定毒品中甲基苯丙胺含量的分析方法,可为打击毒品犯罪活动提供强有力的技术支持。
摘要:为研究长期服役动车组车顶绝缘子表面憎水性能的衰退特性,该文对在高铁线路服役不同年限的环氧树脂和硅橡胶两种材质的绝缘子分别进行基于喷雾法和静态接触角法的憎水性能测试,并开展扫描电镜和傅里叶红外分析。研究表明上述绝缘子的憎水性会随着服役年限增长而下降,其中环氧树脂绝缘子的憎水性下降比硅橡胶绝缘子更为快速,顶部绝缘片从服役2年到7年的五年间静态接触角下降 11.41% ;且两种材质的绝缘子憎水性空间分布均会随着垂直高度降低而升高,服役7年环氧树脂绝缘子顶部和底部静态接触角相差可达 20% 。搭建紫外线加速老化平台和温度循环老化平台,研究这两种老化作用对绝缘子憎水性的影响,发现紫外线对绝缘子憎水性有较明显的降低作用,而温度循环老化对憎水性没有明显影响。
摘要:溺水是造成意外死亡的重要原因之一。监控范围小和实时性差是造成溺水获救率低的重要因素。水上智能救生系统是及时发现和防范溺水事件发生的主要手段之一,该文基于全景相机搭建一套完整的水上智能救生系统实验平台。首先采用YOLOv5算法识别水域目标,平均精度值(mean average precision,mAP)为 82.43% ;其次提出一种滑窗式软件环扫技术,解决YOLOv5在全景大分辨情况下识别效果较差的问题,重点目标如获救人员、海豚1号救生机器人和溺水人员的AP分别为 75% 、 64% 和 65% ;最后设计一种全景联动球机的机制用以实现目标的定位。外场测试结果表明,所提方案对比球机可将检测速度缩短至 1~3s ,对比枪机可有效扩大目标监测范围,保证救援效率。
摘要:锁紧环作为油管悬挂器的重要部件,在油管悬挂器的锁紧过程中具有重要作用。锁紧工况时,驱动环向下运动发生轴向位移,将锁紧环撑开使其向四周扩展,从而使锁紧环与外部树体紧密接触达到锁紧的目的。锁紧环结构优化前,锁紧工况下锁紧环最大位移量为 60mm ,最大应力为 1278.9MPa ,大于材料的屈服强度 896MPa 。分别依据ASMEVII及API6X两种判断准则对锁紧环进行局部失效判定,判定结果满足要求。基于现有锁紧环结构,研究了3种锁紧环优化方案。同时,对油管悬挂器进行下部负载和上部负载测试,检测其是否会发生泄漏及损伤。研究结果可为锁紧环的强度校核和优化设计提供一定的参考。
摘要:文章设计并制造一种基于石墨烯的柔性力学传感器。传感器采用柔性的石墨烯力学敏感单元、柔性铜电极以及聚酰亚胺封装,使传感器整体呈现柔性。采用纸作为力学敏感单元中石墨烯的载体,使传感器的加工和回收处理对环境更加友好。该传感器最低可以检测 96Pa 的压强,最高可以检测 500kPa 的压强,在低压强处具有相对较高的灵敏度,随着压强增大,灵敏度逐渐降低。单一传感器呈现出良好的重复性。传感器在GIS 内部 SF6 气体中 200kPa 至 500kPa 的环境中,展现出较好的灵敏度及线性度。因其制备工艺相对成熟,可大规模生产,使其适用于需大量部署压力传感器的电力设备场景。
摘要:为消除在变电站采用瞬变电磁法探测系统对接地网进行断点探测时,瞬变电磁发射机发射电流关断后,发射线圈位置上方导体产生的二次场信号对接地网感应电压信号造成的干扰,提出采用U形发射线圈实现向地下定向探测的新装置。在COMSOL仿真软件中,仿真分析U形发射线圈参数不同时,线圈下方磁场的分布规律。通过分析比较得到适合进行接地网探测的U形发射线圈参数。为验证设计的U形发射线圈定向探测的有效性,在实验室进行良导体、接地网模型测试实验。通过对接地网模型不同位置存在断点时接收到的感应电压成图分析,验证设计的U形发射线圈可以实现接地网的断点探测,为进行接地网腐蚀情况诊断奠定基础。
摘要:据统计,X80钢管道总里程已达 17000km ,其敷设环境多为山区,沿线地质条件复杂多变。频发的地势灾害附加的外部荷载容易导致管道产生较大轴向应力,引起管道变形、断裂等失效事故,威胁油气管道的安全运营。因此,该文通过开展弱磁激励下X80钢管道轴向拉伸测试实验,分析X80钢在激励条件下,磁梯度张量信号与轴向应力的定量变化规律。采用PCA主成分分析法和GA-BP 机器学习算法,建立X80 钢轴向应力值计算模型。基于此,自主开发X80钢管道磁应力检测评估系统。研究表明,X80钢激励磁梯度张量信号能够有效表征轴向应力状态。建立的磁应力检测评估系统可以准确计算X80 钢管道的轴向应力值,具有良好的工程应用前景。
摘要:为了解决建筑结构振动信号监测过程中存在的大量随机噪声问题,针对钢梁实测数据提出一种基于鱼鹰优化算法(OOA)的变分模态分解(VMD)联合奇异值分解(SVD)的新型降噪方法(OOA-VMD-SVD)。该方法首先基于仿真数据,利用鱼鹰优化算法,并结合能量熵判定机制,确定VMD分解层数 K 和二次惩罚因子 α 两个最优参数,从而有效抑制模态混叠现象;其次,利用皮尔逊系数判定机制区分有用信号分量与噪声分量,再采用SVD对有用信号分量进行降维;最后,对两次降噪保留的有用信号进行重构,得到降噪后的信号,并用钢梁实验和监测数据进行验证。仿真和钢梁实验结果表明,与小波软硬阀值法、VMD及VMD-小波降噪方法相比,OOA-VMD-SVD方法能够显著提高信噪比,对于监测数据也能更加有效地保留信号中的有用信息,为结构健康监测中的信号处理提供了一种高效、稳定的降噪方案。
摘要:虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网逆变器控制策略可有效地改善新能源并网的运行稳定问题,参数自适应的虚拟同步机使系统能更好地应对功率冲击。该文提出一种基于角速度及其变化率的转动惯量参数自适应控制方式,解决调节过程中转动惯量增幅和变化速率难以控制的问题,改善VSG控制在面对系统功率突变工况时转动惯量过度调节和低偏差不调节现象。完成控制回路的设计并进行系统的验证测试。结果表明:系统功率突变时调节时间较传统VSG控制方式由0.26s减小至 0.22s ,可消除自适应控制过程的尖刺现象,优化调节过程。该方法可提高系统动态响应能力,验证控制策略的有效性。
摘要:永磁电机由于永磁材料的特性,在充磁过程中往往会存在分散性,达不到理想的充磁效果,进而影响电机性能。基于齿槽转矩产生的机理,对不同极槽配合的永磁电机在非理想充磁情况下对性能的敏感度进行了探究。首先建立永磁体不同剩磁情况下的电机模型,发现非理想充磁转子磁场的周向分量呈不均匀分布,对比并总结了不同极槽配合时有无充磁分散性对齿槽转矩的影响规律特性。并搭建实验平台,实验结果验证了该分析结果的正确性。在此基础上,通过优化定子槽口的方法可削弱转子充磁分散性对电机转矩的影响。
摘要:针对闭环控制掩盖效应及高频噪声干扰,该文提出一种智能化方法,用于实现电引电机定子绕组匝间短路故障的准确识别与定位。该文首先分析匝间短路故障包含的电流特征,并利用电流信号输入到嵌入基于通道注意力机制的残差增强模块改进的卷积神经网络中进行故障诊断。搭建匝间短路故障诊断实验台,在闭环控制下验证所提方法的有效性,电机在混合工况下匝间短路故障分类的准确率为 97.40% ,实验结果表明该方法对异步电机定子绕组匝间短路故障诊断的有效性,且在不同故障位置以及不同工况下仍具备较好的鲁棒性。
摘要:为研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)层合板的抗侵彻性能,制备由不同层数UD(4UD、6UD、8UD)片材组成的相同面密度( 9.6kg/m2. 的UHMWPE层合板。采用弹道枪发射 7.62mm 铅芯弹进行侵彻试验,并对层合板的损伤形式与抗侵彻性能进行分析;建立8UD层合板的有限元模型,预测层合板的弹道极限,预测层合板能量吸收量与铅芯弹入射速度的关系。结果表明:8UD-30层合板的抗侵彻性能最好;简单堆叠方式构成的层合板防弹性能更好;弹孔呈现方形是由于纤维束的 0°/90° 排列,及接触的先后顺序导致;有限元模型预测弹道极限速度位于 565~570m/s 当铅芯弹入射速度位于 570~815m/s ,层合板的能量吸收值呈现先增加后减小的趋势。