检索结果-内蒙古大学图书馆

材料工程 2024年第2期52卷 78-91页

作者：陈晨李嘉夕聂磊湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

汗液中含有人体诸多生理信息,如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测,在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力,而被广泛研究。本文... 详细信息

汗液中含有人体诸多生理信息,如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测,在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力,而被广泛研究。本文阐述了可穿戴汗液传感器集成结构中基底、集汗、传感、电源和决策五大模块,着重强调了纳米结构(如金属基、碳基等材料)在电化学传感敏感材料中表现出的优异性能及应用,最后讨论了可穿戴汗液传感器在微量汗液收集及多参数传感中物理化学变量的可变性等方面存在的挑战。针对汗液收集和实时校准两个关键问题,提出可穿戴汗液传感未来发展方向包括仿生微流控技术和多参数反馈调控方法,实现微量汗液高效收集及精确检测,将有效推动汗液传感在慢性重大疾病实时预警的应用和发展。

关键词：汗液传感器可穿戴电化学纳米结构柔性集成结构

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激光还原氧化石墨烯改性及其应用研究进展

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表面技术 2024年第12期53卷 66-80页

作者：谢丰黄志远姜晟陈宇龙成健湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

近年来,二维纳米材料石墨烯因其优异的物理和化学性质而受到广泛关注,其制备方法多种多样。机械剥离法和化学气相沉积等传统的石墨烯制备方法存在效率低和成本高等问题。氧化石墨烯还原法由于原料简单而廉价,在大规模制备生产石墨烯中... 详细信息

近年来,二维纳米材料石墨烯因其优异的物理和化学性质而受到广泛关注,其制备方法多种多样。机械剥离法和化学气相沉积等传统的石墨烯制备方法存在效率低和成本高等问题。氧化石墨烯还原法由于原料简单而廉价,在大规模制备生产石墨烯中应用广泛。激光加工具有很高的精度,能同时诱导光热和光化学反应。通过激光还原氧化石墨烯不仅可以产生石墨烯结构,还能进行图案化加工,且具有无毒、无需催化剂、非接触性和可控性的特点,是加工还原氧化石墨烯的理想方式之一。从激光还原氧化石墨烯的机理入手,分析了利用激光进行光还原过程中光热效应和光化学效应的影响。对激光还原氧化石墨烯的改性技术进行了重点阐述,包括无掩膜图案化和分层结构化、杂质原子掺杂、金属/金属氧化物复合四部分。然后概述了激光还原氧化石墨烯在柔性光学器件、电子设备2个方面的应用,列举了透镜、偏振片、传感器和电容器等典型器件的性能,最后归纳了激光还原氧化石墨烯研究领域存在的问题,并提出了可能的解决路径或方案。

关键词：激光光学还原氧化石墨烯改性图案化电子器件

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基于激光表面微纳结构的胶接性能研究进展

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表面技术 2024年第8期53卷 11-24页

作者：徐喻琼郑黔松杨奇彪钟紫珊湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

胶接具有独特的性能而被广泛关注,但在实际应用中往往由于界面结合强度不足而导致接头在服役过程中过早失效。激光表面处理是一种能够有效提高胶接接头表面性能的方法,通过激光表面处理会使黏接材料表面形成不同的表面微纳结构,从而改... 详细信息

胶接具有独特的性能而被广泛关注,但在实际应用中往往由于界面结合强度不足而导致接头在服役过程中过早失效。激光表面处理是一种能够有效提高胶接接头表面性能的方法,通过激光表面处理会使黏接材料表面形成不同的表面微纳结构,从而改善接头的性能。首先介绍了激光表面处理原理及激光器分类,对比了不同激光器的优缺点及加工质量特性,分析了激光加工参数对接头强度的影响。其次从激光加工不同表面微纳结构入手,阐述了不同表面微纳结构的加工方式,分析了不同表面微纳结构对不同材料接头强度的影响。此外,针对不同的表面微纳结构,其结构参数有所不同,导致接头表面化学成分和润湿性能也有所不同,使得接头强度有所差异,在此基础上分析了微纳结构参数对接头强度的影响及原因。同时,胶层间的作用机制与接头强度具有密不可分的联系,研究表明,不同的表面微纳结构对胶层的作用机制具有明显的不同,归纳总结发现,经激光表面处理形成表面微纳结构后接头表面粗糙度、化学性质、润湿性能及胶层间裂纹的扩展对接头强度的提升具有一定作用。最后,对激光表面处理微纳结构的研究进行了展望。

关键词：激光表面处理胶接微纳结构接头强度表面性能作用机理

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纳秒-飞秒激光复合制备TC4合金高抗反射表面

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中国表面工程 2023年第5期36卷 156-166页

作者：成健陈宇龙谢丰黄志远李帅翟中生刘顿湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

单一使用皮秒或者飞秒激光器制备抗反射表面已经可以取得很好的结果,但是其加工效率不满足工业生产的需要。提出利用纳秒-飞秒激光复合制备金属高抗反射表面的方法和思路。使用纳秒、飞秒两种激光器对TC4钛合金表面进行刻蚀处理,在金属... 详细信息

单一使用皮秒或者飞秒激光器制备抗反射表面已经可以取得很好的结果,但是其加工效率不满足工业生产的需要。提出利用纳秒-飞秒激光复合制备金属高抗反射表面的方法和思路。使用纳秒、飞秒两种激光器对TC4钛合金表面进行刻蚀处理,在金属表面引入微纳米结构,使其在电磁波波长200~2500 nm间的反射率降低至2%以内并分析作用机理。首先利用纳秒激光在TC4钛合金表面刻蚀槽状结构,该结构在波长200~2500 nm的最佳平均反射率为5.76%,飞秒激光扫描后,平均反射率降低至3.5%。然后,构造复合结构在槽状结构基础上进一步优化金属表面的抗反射性能,在波长200~2500 nm的最佳平均反射率为1.87%。最后,制备复合结构,制备中其表面形貌呈现出对齐状和蜂窝状两种微孔排列方式。设计并验证控制激光脉冲起始位置方法,可制备出稳定蜂窝状结构,蜂窝状孔排列的复合结构在波长200~2500 nm的最佳平均反射率可降低至1.63%。单位面积内蜂窝状复合结构的有效表面占比更大;同时可以附着更多的纳米颗粒,由于纳米粒子的激元共振效应,加之纳米颗粒团尺寸不同,其吸收峰从单一频率拓宽至一个频率带,金属表面的光吸收性能提升。复合制备的抗反射表面性能达到甚至超越单一使用飞秒或皮秒激光器制备的金属抗反射表面,并且不改变金属本身的性质,对其他对金属表面降低反射率有借鉴作用。

关键词：激光加工微纳米结构抗反射表面钛合金

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Kevlar-29材料的飞秒激光制孔形貌及性能研究

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光子学报 2023年第7期52卷 76-88页

作者：成健李嘉乐张志伟姜晟章鹏翟中生刘顿湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

为提升飞秒激光加工芳纶纤维复合材料制孔质量,优化制孔加工参数,进行了制孔试验。用共聚焦显微镜与超景深显微镜观察圆孔边沿形貌,并测量了热影响区大小。分析了激光功率、扫描速度和重复频率对圆孔的形貌、热影响区大小以及几何精度... 详细信息

为提升飞秒激光加工芳纶纤维复合材料制孔质量,优化制孔加工参数,进行了制孔试验。用共聚焦显微镜与超景深显微镜观察圆孔边沿形貌,并测量了热影响区大小。分析了激光功率、扫描速度和重复频率对圆孔的形貌、热影响区大小以及几何精度的影响,对比了激光制孔与机械制孔后材料的拉伸强度。研究发现,一定参数范围内,激光功率增加、重复频率降低或扫描速度减小使热影响区尺寸整体上逐渐变大。但激光功率不足导致的烧蚀不充分也会产生较大的热影响区与表面损伤。热影响区最优状态对应的激光参数为激光功率5 W,扫描速度1050 mm/s,重复频率200 kHz。对比传统机械加工,飞秒激光加工后材料的拉伸强度波动性更小。结果表明,芳纶纤维复合材料的飞秒激光制孔加工不是完全的“冷”加工,由于芳纶纤维导热性差,热量累积造成纤维及纤维周边基材的热损伤,仍会导致较小的热影响区产生。采用合适激光参数的飞秒激光对芳纶纤维复合材料进行制孔加工,能有效提升制孔质量,满足相关领域精度和强度的要求。

关键词：激光加工飞秒激光激光制孔芳纶纤维复合材料表面质量几何精度拉伸性能

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基于梯度方差聚焦评价的三维显微测量方法

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激光与光电子学进展 2024年第14期61卷 114-120页

作者：董正琼杨清锋黄贤文王婧怡谢怡君祝仁龙周向东聂磊湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室湖北武汉430068

为实现高精度聚焦显微三维测量,在传统Brenner评价函数的基础上考虑垂直和对角方向的图像灰度梯度变化信息,提出一种基于梯度方差聚焦评价的三维显微测量方法,通过获取更为丰富的图像边缘信息可改善聚焦评价函数的灵敏度,进而提高聚焦... 详细信息

为实现高精度聚焦显微三维测量,在传统Brenner评价函数的基础上考虑垂直和对角方向的图像灰度梯度变化信息,提出一种基于梯度方差聚焦评价的三维显微测量方法,通过获取更为丰富的图像边缘信息可改善聚焦评价函数的灵敏度,进而提高聚焦显微三维测量精度。对高度标称值为1 mm的台阶样件开展了测量实验研究,所提方法得到的测量相对误差为0.49%(以标称值为基准),优于传统聚焦评价测量方法对应的1.22%;评价函数的清晰度比率和灵敏度分别为2.4412和318.45。

关键词：聚焦评价三维测量梯度方差高斯拟合

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基于双向搜索消除运放失调电压的微电流测量方法

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传感技术学报 2025年第2期38卷 294-300页

作者：王选择李煜辰杨振宇翟中生湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068 湖北省现代制造质量工程重点实验室湖北武汉430068

针对运算放大器在微电流测量过程中其失调电压影响测量精度的问题,提出一种可快速消除运算放大器失调电压影响的测量方法。首先针对一般I/V转换测量电路分析了运放失调电压对测量精度的影响,然后设计了程控自动补偿失调电压电路,最后设... 详细信息

针对运算放大器在微电流测量过程中其失调电压影响测量精度的问题,提出一种可快速消除运算放大器失调电压影响的测量方法。首先针对一般I/V转换测量电路分析了运放失调电压对测量精度的影响,然后设计了程控自动补偿失调电压电路,最后设计了一种运用程控输出双向搜索的方法,快速寻找失调电压补偿点,消除运算放大器失调电压对测量精度的影响。理论与实验表明,该方法有效地提高了微电流测量的精度与速度,完成0.01μA级精度的电流测量。

关键词：电子测量微电流测量双向搜索失调电压自动调压

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基于激光跟踪仪的超大型圆柱壳体内径检测方法

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激光与光电子学进展 2024年第21期61卷 148-154页

作者：王正家丁聪闫昱霖程博熊聪湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室湖北武汉430068

为了对超大型圆柱壳体内径进行高精度测量,设计了超大型圆柱壳体可视化检测系统,提出了一种基于噪声分类、双边点云滤波和圆柱特征拟合的超大型圆柱壳体内径检测方法。首先,采用激光跟踪仪获取超大型圆柱壳体点云数据,并将点云数据所含... 详细信息

为了对超大型圆柱壳体内径进行高精度测量,设计了超大型圆柱壳体可视化检测系统,提出了一种基于噪声分类、双边点云滤波和圆柱特征拟合的超大型圆柱壳体内径检测方法。首先,采用激光跟踪仪获取超大型圆柱壳体点云数据,并将点云数据所含的噪声分为大尺度噪声和小尺度噪声,采用多种滤波算法去除大尺度噪声,使用改进双边滤波方法滤除小尺度噪声;然后,提出了一种圆柱特征拟合方法,实现了超大型圆柱壳体内径检测;最后,采集超大型圆柱壳体的真实点云数据进行实验验证。实验结果表明,相比于传统的皮尺检测法和滚轮检测法,所提方法能更精确地拟合圆柱体,拟合实验中所得圆柱壳体内径与实测值误差为0.21 mm,相对误差为0.003%,误差降低了一个数量级,检测耗时在15 s以内,提高了检测效率和检测精度。所提检测方法能为超大型圆柱壳体内径检测提供技术支持。

关键词：激光跟踪仪圆柱拟合高精度测量工业测量

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基于反馈加权3D-GS算法的三维多焦点调控方法研究

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中国激光 2023年第10期50卷 112-120页

作者：翟中生李梦雨吕清花王选择冯维熊芝湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室湖北武汉430068 湖北工业大学理学院湖北武汉430068

针对超快激光三维多焦点均匀性不高的问题,本文提出了一种基于反馈加权3D-GS算法的三维多焦点光场重建技术。用CCD相机实时采集多焦点的能量和位置信息,优化全息图,然后将优化后的全息图加载至空间光调制器,得到目标结构的高均匀性三维... 详细信息

针对超快激光三维多焦点均匀性不高的问题,本文提出了一种基于反馈加权3D-GS算法的三维多焦点光场重建技术。用CCD相机实时采集多焦点的能量和位置信息,优化全息图,然后将优化后的全息图加载至空间光调制器,得到目标结构的高均匀性三维多焦点光束。利用此方法实现了4个面47个点的“HBUT”三维多焦点结构以及15个面15个点的三维多焦点螺旋结构,前者的多光束均匀性超过了96%,后者的多光束均匀性达到了94%。将传统3D-GS算法与反馈加权3D-GS算法迭代计算得到的上述两种结构的多焦点能量分布结果进行对比,结果显示,反馈加权3D-GS算法能有效提高三维多焦点的焦斑能量分布均匀性。

关键词：激光光学反馈加权3D-GS算法三维多焦点光场重建高均匀性空间光调制器

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基于EMD与IHHO-LSTM的神经网络时延预测方法

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仪表技术与传感器 2025年第3期 108-115页

作者：游达章袁野张业鹏湖北工业大学机械工程学院湖北省现代制造质量工程重点实验室

基于Ether CAT控制多轴系统存在的同步误差问题,时延预测对于提高Ether CAT网络中主从同步精度十分重要。Ether CAT总线传输时延具有不确定性和非线性等特性,针对该问题,提出了基于经验模态分解(EMD)与多策略哈里斯鹰(IHHO)的长短期记... 详细信息

基于Ether CAT控制多轴系统存在的同步误差问题,时延预测对于提高Ether CAT网络中主从同步精度十分重要。Ether CAT总线传输时延具有不确定性和非线性等特性,针对该问题,提出了基于经验模态分解(EMD)与多策略哈里斯鹰(IHHO)的长短期记忆神经网络(LSTM)时延预测方法。首先,将时延序列利用EMD算法处理,以降低时延序列的非平稳性;其次,针对哈里斯鹰种群初始分布不均匀的问题,增加改进的ICMIC混沌映射来提高种群分布多样性,并引入反S型能量控制因子,平衡算法的全局搜索和局部开发能力,修正寻优模型;由于随机向量的不确定性,采用衰减机制更新随机向量,得到规则的向量变化;最后,利用IHHO-LSTM模型对分解的固有模态函数建模,并将各分量的预测值叠加得到最终的预测值。实验结果表明:文中提出的EMD-IHHO-LSTM时延预测模型相较于传统HHO-LSTM模型在MAE,RMSE,MAPE分别提高了58.39%,69.85%,69.66%,可有效预测网络时延,验证了所提模型的有效性和优越性。

关键词： Ether CAT控制系统时延预测改进ICMIC混沌映射能量控制因子衰减机制

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