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亚波长介质光栅-金属Ag薄膜-周期性光子晶体混合结构的Fano共振传感机理

中国激光 2020年第4期47卷 310-317页

作者：陈颖周鑫德周健张敏丁志欣李少华燕山大学电气工程学院测试计量技术与仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004 河北先河环保科技股份有限公司河北石家庄050600

基于表面等离子体极化激元的传输特性和周期性光子晶体的光学特性,提出了一种在亚波长介质光栅-金属Ag薄膜结构中产生离散态,在周期性光子晶体结构中产生连续态的亚波长介质光栅-金属Ag薄膜-周期性光子晶体混合结构。通过对该结构进行... 详细信息

基于表面等离子体极化激元的传输特性和周期性光子晶体的光学特性,提出了一种在亚波长介质光栅-金属Ag薄膜结构中产生离散态,在周期性光子晶体结构中产生连续态的亚波长介质光栅-金属Ag薄膜-周期性光子晶体混合结构。通过对该结构进行理论分析和传输特性研究,阐述了该结构中Fano共振产生的机理,建立了基于角度调制的Fano共振传感结构模型,并定量分析了结构参数对反射光谱曲线的影响。结果表明:当周期性光子晶体周期层数N=4、光栅周期Λ=258 nm和金属Ag薄膜厚度d0=27 nm时,该结构的品质因数FOM值高达2.11×10^4,角灵敏度S=40(°)/RIU。该结构为亚波长介质光栅结构中实现Fano共振提供了有效的理论参考,对光学折射率传感结构的设计具有一定的指导意义。

关键词：表面光学表面等离子体极化激元亚波长介质光栅周期性光子晶体角度调制 Fano共振

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高速滑动电接触构件表面损伤参数计算方法

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中国激光 2017年第5期44卷 170-175页

作者：张玉燕郭全丽杨德功王振春燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学国防科学技术学院河北秦皇岛066004

提出了一种基于3D点云深度信息的函数拟合与三角剖分相结合的方法,构建了高速滑动电接触构件的表面损伤特征提取模型,将损伤区域3D特征数据进行三角剖分,计算了构件表面损伤体积和质量。实验结果表明,该算法计算准确度可达97.3%。

关键词：测量 3D点云深度损伤特征三角剖分损伤质量

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改进LMD及高阶模糊度函数的管道泄漏定位

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仪器仪表学报 2015年第10期36卷 2215-2223页

作者：孙洁娣肖启阳温江涛王飞燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 河北省测试计量技术及仪器重点实验室燕山大学秦皇岛066004 中国石油天然气管道通信电力工程总公司廊坊065000

针对天然气管道泄漏定位的问题,提出一种基于改进局域均值分解(LMD)及高阶模糊度函数的时延估计方法。该方法首先采用改进的LMD对声发射信号进行分解,获得多个PF分量,进而提出根据K-L散度的PF分量自动选择算法,获取含有主要泄漏信息的P... 详细信息

针对天然气管道泄漏定位的问题,提出一种基于改进局域均值分解(LMD)及高阶模糊度函数的时延估计方法。该方法首先采用改进的LMD对声发射信号进行分解,获得多个PF分量,进而提出根据K-L散度的PF分量自动选择算法,获取含有主要泄漏信息的PF分量,在此基础上,研究了基于高阶模糊度函数计算声发射信号的时频参数,并通过时频分析获取特征频率的到达时间差,最后结合泄漏产生的广义声发射信号的传播速度完成对天然气管道泄漏的定位。实验结果表明,提出的方法能够进行定位且精度较直接相关法明显提高。

关键词：泄漏定位时延估计 ELMD K-L散度高阶模糊度函数

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基于LMD包络谱熵及SVM的天然气管道微小泄漏孔径识别

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机械工程学报 2014年第20期50卷 18-25页

作者：孙洁娣肖启阳温江涛王飞燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004 中国石油天然气管道通信电力工程总公司廊坊065000

针对管道泄漏信号的非平稳特征以及管道泄漏孔径大小难以识别的问题,提出一种基于局域均值分解包络谱熵及支持向量机的识别方法。该方法对管道泄漏信号进行局域均值分解,得到若干个瞬时频率具有物理意义的乘积函数(production Function,... 详细信息

针对管道泄漏信号的非平稳特征以及管道泄漏孔径大小难以识别的问题,提出一种基于局域均值分解包络谱熵及支持向量机的识别方法。该方法对管道泄漏信号进行局域均值分解,得到若干个瞬时频率具有物理意义的乘积函数(production Function,PF)分量;计算各PF分量的峭度值并据此选出包含主要泄漏信息的分量作为主PF分量,对这些分量进一步采用小波包分解能量法进行分析并重构;再对重构后的主PF分量进行希尔伯特变换求取包络谱,结合信息熵的概念提出包络谱熵并计算熵值;将归一化包络谱熵作为泄漏信号特征输入支持向量机分类器中,用以区分不同的泄漏孔径,完成对泄漏孔径的识别。通过试验采集大量的管道泄漏信号进行处理及分析,试验结果表明该方法能有效识别不同泄漏孔径类别。

关键词：管道微小泄漏识别局域均值分解包络谱熵:支持向量机

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高速载流电枢表面瞬态温度场仿真与测量

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兵工学报 2017年第9期38卷 1692-1698页

作者：张玉燕孙莎莎王振春曹海要战再吉燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学国防科学技术学院河北秦皇岛066004

高速滑动电接触属于特殊工况下的摩擦磨损问题。大载流条件下,电枢和滑轨接触表面间的瞬态温升是导致材料失效的重要原因。为研究引起电枢温升的因素,在传热学理论的基础上建立了电接触副的二维有限元模型,通过控制单一变量的方法,研究... 详细信息

高速滑动电接触属于特殊工况下的摩擦磨损问题。大载流条件下,电枢和滑轨接触表面间的瞬态温升是导致材料失效的重要原因。为研究引起电枢温升的因素,在传热学理论的基础上建立了电接触副的二维有限元模型,通过控制单一变量的方法,研究了各仿真参数对电枢温升的影响规律。研究结果表明:电枢最高温度分别随电流、滑行距离、接触面摩擦因数的增大呈增长趋势,随接触压力的增大呈"U"型变化趋势。在此基础上,进行了电接触构件表面温度测量实验,实验结果与理论分析结果基本吻合,表明所建仿真模型的正确性,为大载流高速滑动电接触中接触副材料的选取及如何降低温升、提高电接触性能提供了参考依据。

关键词：兵器科学与技术传热学瞬态温度有限元仿真测量温度

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中风患者康复运动中多通道肌间耦合特性分析

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生物医学工程学杂志 2019年第5期36卷 720-727页

作者：杜义浩杨文娟姚文轩齐文靖陈晓玲谢博多谢平燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 中国人民解放军281医院康复医学科河北秦皇岛066100

针对中风康复患者运动功能障碍相关的神经肌肉异常耦合问题,本文研究多通道肌电信号间的功能耦合特性,对比分析健康人和中风患者的肌间耦合特征,进而挖掘中风康复患者运动功能障碍产生的病理机制。首先将交叉频率相干分析与非负矩阵分... 详细信息

针对中风康复患者运动功能障碍相关的神经肌肉异常耦合问题,本文研究多通道肌电信号间的功能耦合特性,对比分析健康人和中风患者的肌间耦合特征,进而挖掘中风康复患者运动功能障碍产生的病理机制。首先将交叉频率相干分析与非负矩阵分解相结合,构建交叉频率相干分析-非负矩阵分解模型,研究健康人和中风患者上肢肘关节屈伸运动中相关肌肉的线性耦合关系以及不同频率比下的肌间非线性耦合特性,并分别计算显著性相干面积和相干性值之和,定量描述多通道肌间线性和非线性耦合特性。结果表明:多通道肌间线性耦合关系存在频段差异,低频段内呈现的整体耦合性较强;中风患者肌间线性耦合强度在不同频段内均低于健康被试对照组,且在beta和gamma频段的耦合强度差异更加明显。对于肌间非线性耦合,不同频率比下的中风患者肌间耦合强度明显低于健康被试对照组,同时在频率比为1∶2下的耦合强度略高于频率比为1∶3下的耦合强度。本文方法能为探索运动功能障碍患者的肌间耦合机制提供理论基础。

关键词：中风患者肌电信号肌间耦合相干分析非负矩阵分解

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基于总体局域均值分解及稀疏表示分类的天然气管道泄漏孔径识别

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中国机械工程 2017年第10期28卷 1202-1209页

作者：孙洁娣彭志涛温江涛王飞燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004 中国石油天然气管道通信电力工程有限公司廊坊065000

针对天然气管道泄漏受孔径、传感器距离、管道内压力等多种因素影响,特征提取及识别算法较为复杂的问题,提出了基于总体局域均值分解-相对熵的特征提取算法并结合稀疏表示分类的泄漏孔径识别新方法。该方法采用总体局域均值分解方法对... 详细信息

针对天然气管道泄漏受孔径、传感器距离、管道内压力等多种因素影响,特征提取及识别算法较为复杂的问题,提出了基于总体局域均值分解-相对熵的特征提取算法并结合稀疏表示分类的泄漏孔径识别新方法。该方法采用总体局域均值分解方法对泄漏信号进行自适应分解,得到不同孔径泄漏信号的特征信息,并根据KL散度选择包含主要泄漏信息的PF分量,在此基础上提取多种时频特征参数,获取全面准确表征泄漏信号的特征向量;针对小样本复杂信号的分类,提出稀疏表示分类器实现泄漏孔径准确分类。该分类器采用过完备字典求得测试信号的最稀疏解,并以此解作为测试信号的稀疏重构系数,以获取测试信号在不同类别中的重构信号,最终通过判断测试信号与重构信号的残差值大小完成泄漏孔径分类。实验结果表明,所提出的算法比传统的SVM及BP分类算法识别准确率高。

关键词：泄漏孔径识别总体局域均值分解(ELMD) KL散度稀疏表示分类器过完备字典

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基于红外辐射原理的高速滑动电接触温度测量

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光学学报 2013年第11期33卷 96-100页

作者：张玉燕王微王振春温银堂战再吉燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学科学技术学院河北秦皇岛066004

在高速滑动电接触过程中，接触表面会产生焦耳热、电弧等电气现象，导致接触温度发生突变，而温度是接触材料的导电性能及磨擦磨损的重要影响因素之一。提出了一种瞬态高温测量方法，用于测量高速滑动接触瞬间产生的温度变化。基于红外... 详细信息

在高速滑动电接触过程中，接触表面会产生焦耳热、电弧等电气现象，导致接触温度发生突变，而温度是接触材料的导电性能及磨擦磨损的重要影响因素之一。提出了一种瞬态高温测量方法，用于测量高速滑动接触瞬间产生的温度变化。基于红外辐射原理，考虑大电流条件下的强电磁场测量环境，设计了相应的测量系统，主要包括光纤测温探头、隔离模块和高速采集模块。用黑体炉对该系统进行了标定，在高速滑动试验机上对该系统性能进行了实验验证，结果表明，该系统可对600℃~2000 ℃温度范围进行非接触有效测量，精度高、响应时间短，适用于高速滑动电接触等特殊环境下的瞬态高温测量。

关键词：测量光谱学瞬态高温测量红外辐射高速滑动电接触

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虚拟手术中基于遗传算法的质点弹簧模型参数确定

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生物医学工程学杂志 2015年第6期32卷 1202-1206页

作者：陈颖胡序一朱奇光燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室秦皇岛066004 燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004

质点弹簧模型是虚拟手术中常用模型之一,但由于其模型参数无明确物理意义,参数设定上存在诸多不便。由此提出基于遗传算法确定质点弹簧模型参数的方法。采用计算机辅助断层扫描数据(CAT data)确定质点质量值;弹簧弹性系数及阻尼系数通... 详细信息

质点弹簧模型是虚拟手术中常用模型之一,但由于其模型参数无明确物理意义,参数设定上存在诸多不便。由此提出基于遗传算法确定质点弹簧模型参数的方法。采用计算机辅助断层扫描数据(CAT data)确定质点质量值;弹簧弹性系数及阻尼系数通过遗传算法计算获得;并利用参考形变同模拟形变间差异大小作为适应度函数求得模型参数近似最优解。实验结果证明该方法能在较低计算成本的前提下获得弹簧参数的近似最优解,能够使虚拟模型较准确地再现实际模型形变效果。

关键词：虚拟现实软组织形变质点弹簧模型遗传算法

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基于贝叶斯优化长短时神经网络模型的轻度认知障碍诊断方法研究

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生物医学工程学杂志 2023年第3期40卷 450-457页

作者：李昕李振阳刘毅苏芮徐永红景军尹立勇燕山大学电气工程学院生物医学工程研究所河北秦皇岛066004 河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 秦皇岛市第一医院河北秦皇岛066004

循环神经网络结构极大地优化了时间序列数据的处理能力,但是其网络梯度爆炸以及特征提取能力较差等问题,影响了它在轻度认知障碍(MCI)自动诊断中的应用。针对这一问题,本文提出贝叶斯优化双向长短时神经网络(BO-BiLSTM)构建MCI诊断模型... 详细信息

循环神经网络结构极大地优化了时间序列数据的处理能力,但是其网络梯度爆炸以及特征提取能力较差等问题,影响了它在轻度认知障碍(MCI)自动诊断中的应用。针对这一问题,本文提出贝叶斯优化双向长短时神经网络(BO-BiLSTM)构建MCI诊断模型的研究思路。诊断模型基于贝叶斯算法,结合先验分布与后验概率结果共同作用寻优BO-BiLSTM网络超参数,并采用功率谱密度、模糊熵以及多重分形谱等能够充分反映MCI脑认知状态的多角度特征量作为诊断模型的输入,实现MCI自动诊断。结果表明:基于特征融合的贝叶斯优化BiLSTM网络模型,MCI诊断正确率可达到98.64%,能够有效地完成MCI的诊断评估。综上,基于此优化的长短时神经网络模型,实现了MCI的自动诊断评估,为MCI智能诊断提供了一种新的模型。

关键词：轻度认知障碍双向长短时神经网络贝叶斯优化多特征融合

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