检索结果-内蒙古大学图书馆

计量学报 2022年第7期43卷 920-926页

作者：时培明范雅斐韩东颖燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004

希尔伯特振动分解(HVD)广泛应用于风电机组、齿轮箱等旋转机械的故障诊断,然而,它有2个亟待解决的问题:一是算法的参数需要经验设置或人工试定;二是如何避免模态混叠选择敏感的本征模态函数分量。针对上述2个问题,提出一种优化的HVD改... 详细信息

希尔伯特振动分解(HVD)广泛应用于风电机组、齿轮箱等旋转机械的故障诊断,然而,它有2个亟待解决的问题:一是算法的参数需要经验设置或人工试定;二是如何避免模态混叠选择敏感的本征模态函数分量。针对上述2个问题,提出一种优化的HVD改进算法,有效解决了希尔伯特振动分解的参数设置和模态混叠问题。首先用粒子群优化算法(PSO)对HVD算法的2个参数进行优化。其次,提出了一种新的评估指标—最大包络峰度均值作为PSO优化算法的目标函数,并提出采用最大包络峰度自适应地选择敏感的IMF分量。最后,对选定的重构信号进行平方包络谱分析并提取故障特征频率,以识别风电机组设备故障类型。通过模拟信号、实验信号和风电机组应用实例分析,验证了所提改进HVD方法的有效性。

关键词：计量学改进HVD 旋转机械故障故障诊断风电机组粒子群优化包络峰度均值

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神经振荡交叉频率耦合特征在轻度认知障碍诊断中的应用研究

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生物医学工程学杂志 2023年第5期40卷 843-851页

作者：李昕王凯景军尹立勇张莹谢平燕山大学电气工程学院河北秦皇岛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 燕山大学工程训练中心河北秦皇岛066004 燕山大学康养产业技术研究院河北秦皇岛066004

为了充分挖掘轻度认知障碍(MCI)患者的神经振荡耦合特征,本文分析对比了28名MCI患者(MCI组)与21名正常人(正常对照组)在六种异频组合下的耦合特征强度。结果表明,与正常对照组相比,MCI组在δ-θ节律组合下交叉频率耦合的全局相位同步指... 详细信息

为了充分挖掘轻度认知障碍(MCI)患者的神经振荡耦合特征,本文分析对比了28名MCI患者(MCI组)与21名正常人(正常对照组)在六种异频组合下的耦合特征强度。结果表明,与正常对照组相比,MCI组在δ-θ节律组合下交叉频率耦合的全局相位同步指数差异具有统计学意义(P=0.025,d=0.398)。为了进一步验证此耦合特征,本文提出一种优化的卷积神经网络模型,该模型融入了时频数据增强模块与批归一化层,在防止过拟合的同时增强了模型的鲁棒性。基于此优化模型,以δ-θ节律组合下的锁相值矩阵作为模型输入的单一特征,对MCI患者的诊断正确率达(95.49±4.15)%,敏感性与特异性分别为(93.71±7.21)%和(97.50±5.34)%。本文研究结果表明,δ-θ节律组合下的锁相值矩阵特征能够充分反映MCI患者的认知状态,有利于辅助MCI诊断。

关键词：交叉频率耦合锁相值数据增强批标准化

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基于sEMG和肌肉骨骼模型的手指多关节力矩耦合分析

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仪器仪表学报 2022年第9期43卷 266-275页

作者：谢平肖俊明于金须张立杰杜义浩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秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004

手指内部力矩受表面肌电信号、肌力、手部姿态等因素影响而无法直接获取,为了实时且准确地获取手指各关节力矩以及耦合力矩并应用于手部康复机器人的交互控制中,提出了一种基于表面肌电信号和肌肉骨骼模型的手指多关节力矩和耦合力矩分... 详细信息

手指内部力矩受表面肌电信号、肌力、手部姿态等因素影响而无法直接获取,为了实时且准确地获取手指各关节力矩以及耦合力矩并应用于手部康复机器人的交互控制中,提出了一种基于表面肌电信号和肌肉骨骼模型的手指多关节力矩和耦合力矩分析与实时获取方法。首先设计了自适应手指关节角度采集系统,通过实验同步采集指浅屈肌与指伸肌的肌电信号以及手指各关节的角度数据,建立手指多关节力矩模型,从而获取手指各关节力矩。然后建立手指D-H模型,结合虚功原理获取手指的耦合力矩。最后,辨识了手指多关节力矩模型的参数,并通过OpenSim软件获取了仿真力矩。计算力矩与仿真力矩的对比结果显示:4名被试3个关节力矩的均方根误差分别为0.1567、0.097425、0.08495,证明了该方法能够实时并准确的获取手指各关节力矩和耦合力矩,能够满足手部康复机器人交互控制准确性和实时性的需求。

关键词：单关节力矩 sEMG 关节角度肌肉骨骼模型耦合力矩 D-H模型交互控制

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自吸式空心针电晕放电离子源的开发及应用

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分析化学 2022年第8期50卷 1143-1149页

作者：滕科国高静杨丽丽余泉王晓浩清华大学深圳国际研究生院先进制造学部燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室

搭建了一套自吸式电晕放电离子源，用于挥发性有机物的检测。此离子源结构简单，使用注射器针头作为电晕放电针，利用针头的尖端产生电晕放电，针头中空的结构作为气态样品的传输通路，使样品能高效通过电晕区以提高离子化效率。针尖置... 详细信息

搭建了一套自吸式电晕放电离子源，用于挥发性有机物的检测。此离子源结构简单，使用注射器针头作为电晕放电针，利用针头的尖端产生电晕放电，针头中空的结构作为气态样品的传输通路，使样品能高效通过电晕区以提高离子化效率。针尖置于一个密闭的电晕腔体中，腔体与质谱进样接口直接相连，以利用质谱仪的抽气能力进行自吸式进样，同时还能避免周围环境因素对电离过程的影响。另外，此装置还可以搭配注射器针筒使用，方便样品的采集、存储以及自动进样。测试结果表明，所开发的离子源操作方便、响应快、稳定性好，对苯胺检测可以获得nL/L级的检出限，具有较好的应用前景。

关键词：电晕放电自吸进样质谱挥发性有机化合物注射器

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基于特征区域下凸点提取的藻类荧光光谱波长选择方法

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光谱学与光谱分析 2022年第10期42卷 3031-3038页

作者：张永彬朱丹丹陈颖刘喆段玮靓李少华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 河北先河环保科技股份有限公司河北石家庄050000

藻华现象的频繁发生严重影响了海洋环境和人类的生产活动,因此对水体浮游植物的监测十分重要。三维荧光光谱被广泛应用于水体浮游植物中藻类的群落组成分析和浓度定量分析,然而三维荧光光谱数据中的信息冗余给藻类定性定量分析带来了一... 详细信息

藻华现象的频繁发生严重影响了海洋环境和人类的生产活动,因此对水体浮游植物的监测十分重要。三维荧光光谱被广泛应用于水体浮游植物中藻类的群落组成分析和浓度定量分析,然而三维荧光光谱数据中的信息冗余给藻类定性定量分析带来了一定的影响。针对光谱信息冗余问题,提出了特征区域积分与凸点提取相结合的三维荧光光谱波长选择方法。以抑食金球藻、细长聚球藻、小球藻为研究对象,采用Savitzky-Golay卷积平滑法对三维荧光光谱进行预处理,解决了因外界因素造成的光谱噪声问题,采用马氏距离法剔除三维荧光光谱数据集中的异常光谱样本,运用浓度残差法剔除三维荧光光谱数据集中的异常浓度值样本,然后通过偏最小二乘回归模型的内部交叉验证均方根误差衡量不同特征区域下凸点的可靠性进行波长变量的选择。为验证波长筛选方法的有效性,对三种藻类建立偏最小二乘回归模型,以内部交叉验证决定系数(R^(2))、内部交叉验证均方根误差(RMSECV)作为模型评价指标。与全光谱数据建立的回归模型进行了比较,抑食金球藻、小球藻、细长聚球藻的波长变量由全谱的1071个分别减少到77个、75个、67个,R^(2)分别提高了0.0164,0.002和0.0324,RMSECV分别降低了1.8×10^(5),2.0×10^(5),2.6×10^(5)。与UVE方法相比,抑食金球藻、小球藻、细长聚球藻的波长变量分别减少了599个、357个、317个,R^(2)分别提高了0.0145,0.0004和0.0123,RMSECV分别降低了1.6×10^(5),7.0×10^(4)和1.6×10^(5)。经过该方法进行波长变量选择后,减少了冗余信息,提高了模型预测能力。

关键词：浮游植物三维荧光光谱特征区域凸点波长选择

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基于HVD包络谱瞬态能量曲率的井架钢结构损伤识别

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振动与冲击 2021年第2期40卷 135-140,147页

作者：韩东颖罗皓孔祥西时培明燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

针对复杂工作环境下井架钢结构损伤识别问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(HVD)包络谱瞬态能量曲率的井架钢结构损伤识别方法。已知非平稳、非线性的复杂信号,利用结构低阶信息,利用HVD法将其分解为拥有缓慢变化多个信号分量之和,选... 详细信息

针对复杂工作环境下井架钢结构损伤识别问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(HVD)包络谱瞬态能量曲率的井架钢结构损伤识别方法。已知非平稳、非线性的复杂信号,利用结构低阶信息,利用HVD法将其分解为拥有缓慢变化多个信号分量之和,选取主分量提取信号特征;对于井架钢结构损伤识别,利用HVD法提取振动信号的损伤特征,将HVD包络谱瞬态能量曲率作为损伤敏感指标;计算井架钢结构振动信号包络谱瞬态能量曲率完成损伤识别,以ZJ70井架钢结构为例,通过损伤识别仿真计算,得出该指标对井架钢结构损伤敏感,能够准确识别单损伤和多损伤位置;将该方法应用于ZJ70井架钢结构实验模型,成功地识别了单损伤和两损伤,验证了该方法的可行性和准确性。

关键词：井架钢结构希尔伯特振动分解(HVD) 包络谱瞬态能量曲率损伤识别

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电镜图像的量子衍生协同式边缘滤波

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计量学报 2022年第8期43卷 1027-1035页

作者：崔法毅燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

针对冠状病毒电镜图像特点及其轮廓提取、目标检测和噪声抑制的综合处理需求,研究了量子衍生边缘滤波机制及协同策略。从像素的双量子比特态表示与量子测量及结果检验方式出发,结合力场转换与量子衍生中值滤波,构建了量子衍生协同式边... 详细信息

针对冠状病毒电镜图像特点及其轮廓提取、目标检测和噪声抑制的综合处理需求,研究了量子衍生边缘滤波机制及协同策略。从像素的双量子比特态表示与量子测量及结果检验方式出发,结合力场转换与量子衍生中值滤波,构建了量子衍生协同式边缘滤波框架及实施路线。实验分析了边缘滤波框架中的协同策略及融合效果,对比验证了量子测量结果检验方式的有效性。实验表明:冠状病毒电镜图像经过量子衍生协同式边缘滤波处理后,提升了形态学分析的质量条件。

关键词：计量学电镜图像量子衍生协同式边缘滤波双量子比特态表示量子测量中值滤波算法力场转换

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基于THz-TDS的陶瓷纤维复合材料缺陷检测分析

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光谱学与光谱分析 2022年第5期42卷 1547-1552页

作者：潘钊李宗亮张振伟温银堂张朋杨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 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048

新型陶瓷纤维复合材料由短切氧化硅纤维及其胶合物经高温烧结得到的一种轻质多孔材料,材料微观结构特性直接影响着宏观结构特性和功能特性。该类材料的孔隙度分布在84%~95%之间,微观孔径主要集中在100μm范围内,偶尔有少量纳米孔。陶瓷... 详细信息

新型陶瓷纤维复合材料由短切氧化硅纤维及其胶合物经高温烧结得到的一种轻质多孔材料,材料微观结构特性直接影响着宏观结构特性和功能特性。该类材料的孔隙度分布在84%~95%之间,微观孔径主要集中在100μm范围内,偶尔有少量纳米孔。陶瓷纤维复合材料以其耐高温、低密度、高比强和抗烧蚀等优异性能在超高声速飞行器外层隔热部件得到应用,但该类材料可能因为制作和装配的工艺水平等因素出现夹杂、孔洞甚至大面积脱粘等现象。由于陶瓷纤维复合材料结构与应用场景的特殊性使得常规的无损检测手段效果不佳,而太赫兹(THz)技术作为一种新兴的无损检测技术,在该类材料的无损检测具有很大的潜力,可与常规检测技术形成互补。针对陶瓷纤维复合材料构件粘接层缺陷检测问题,研究了太赫兹时域信号和太赫兹层析成像方式对缺陷定位方法。基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)无损检测技术获取和对比试样中有粘接层缺陷和粘接层完好位置的时域波形的波形峰值和相位差异,并经过反卷积滤波技术对时域波形进行处理,定性分析时域波形与粘接层缺陷特性的关系,宏观判断缺陷存在;通过对太赫兹波段陶瓷纤维复合材料光学参数提取测定太赫兹波段的平均折射率为1.028,进而分析粘接层缺陷的深度和厚度分别为18.4和0.28mm,与预置缺陷真实深度和厚度相比准确度分别为92%和90%。但由于通过时域信号提取的平均折射率会给粘接层缺陷位置分析造成误差,因此以太赫兹层析成像方式进一步估计缺陷的位置,分析了太赫兹层析成像噪声来源以及对成像质量的影响并采用了双边滤波对层析成像降噪滤波,基于太赫兹层析成像技术建立了位置评估模型,获取了粘接层缺陷的厚度为0.26mm,较预置缺陷厚度的准确度为96%,有效地完善了太赫兹检测技术对缺陷定位的形式,实现了陶瓷纤维复合材料构件的粘接层缺陷的高精度定位表征。

关键词：陶瓷纤维复合材料太赫兹时域光谱反卷积滤波太赫兹层析成像双边滤波

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阵列式电容传感器优化设计及灵敏特性分析

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电子测量与仪器学报 2022年第2期36卷 229-234页

作者：温银堂尹申辉王震宇张玉燕宗乐文燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室秦皇岛066004

平面电容传感器基于边缘效应工作,敏感场具有明显的软场特性,导致其检测能力易受外部因素影响而降低。为了改善敏感场分布特性,提升传感器的检测精度,提出了一种新型12电极平面阵列电容传感器,对其进行特性分析。首先,采用数值模拟方法... 详细信息

平面电容传感器基于边缘效应工作,敏感场具有明显的软场特性,导致其检测能力易受外部因素影响而降低。为了改善敏感场分布特性,提升传感器的检测精度,提出了一种新型12电极平面阵列电容传感器,对其进行特性分析。首先,采用数值模拟方法建立三维敏感场模型,同时选取灵敏度值三维成像的方法分析子灵敏度和整体灵敏度分布特性。其次,利用评价指标P量化评判新型12电极传感器和矩形阵列传感器的敏感场分布均匀性。建立3种不同物场模型并结合Tikhonov正则化算法进行图像重建。最终结果表明新型传感器的P值减小3.6%,重建图像的平均相关系数增加7.2%。综合验证了新型12电极传感器有效改善了敏感场均匀性,提升了传感器的检测能力。

关键词：平面电容传感器边缘电场敏感场分布图像重建相关系数

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卒中后神经肌肉功能耦合的多尺度特征分析及其临床应用

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中华神经外科杂志 2024年第4期40卷 372-377页

作者：张浩浩毛之奇陈晓玲李天晴刘迪余新光南开大学医学院天津300350 解放军总医院第一医学中心神经外科医学部北京100853 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

目的初步分析卒中患者神经肌肉功能耦合(FCMC)的多尺度特征,并探讨其在运动功能评估中的作用。方法前瞻性纳入2018年1—3月解放军总医院第一医学中心神经外科医学部收治的发病后右上肢偏瘫的卒中患者(n=8,卒中组)以及健康人(n=8,健康对... 详细信息

目的初步分析卒中患者神经肌肉功能耦合(FCMC)的多尺度特征,并探讨其在运动功能评估中的作用。方法前瞻性纳入2018年1—3月解放军总医院第一医学中心神经外科医学部收治的发病后右上肢偏瘫的卒中患者(n=8,卒中组)以及健康人(n=8,健康对照组)作为受试者。对受试者进行右上肢恒定握力试验,通过复杂多尺度一致性(CMSC)分析方法对同步采集的多通道脑电和肌电信号进行分析;采用一致性显著性阈值计算方法计算20个时间尺度下的显著面积指标,并采用双因素重复测量的方差分析比较卒中组与健康对照组显著面积指标的差异。采用皮尔逊相关性分析方法验证卒中组患者多尺度FCMC显著面积指标与右上肢上田敏量表评级的相关性。结果与健康对照组比较,卒中组在不同时间尺度和频率范围内的CMSC值大多较低,且CMSC高值通常出现在高频段(45~60Hz)。在<1Hz的低频率范围内,6/8的健康对照组在时间尺度10左右出现CMSC较高值,而5/8的卒中组在此处的CMSC值相对较低。双因素重复测量的方差分析结果显示,卒中组与健康对照组显著面积的差异具有统计学意义(F_(组间)=14.20,P_(组间)=0.007;F_(时间尺度)=14.35,P_(时间尺度)<0.001;F_(交互作用)=13.29,P_(交互作用)<0.001);与健康对照组比较,卒中组在时间尺度9、10、11和12上的显著面积均较低(均P<0.05)。皮尔逊相关性分析结果显示,在时间尺度分别为9(r=0.74,P=0.032)、10(r=0.62,P=0.021)及12(r=0.71,P=0.030)时,卒中组的多尺度FCMC显著面积指标与上田敏量表评级呈正相关。结论初步分析发现,卒中后存在多尺度FCMC现象,且尺度特征较健康人改变,其中特定尺度的FCMC特征指标有望应用于卒中患者运动状态的临床评估。

关键词：卒中神经肌肉监测神经电生理监测复杂多尺度一致性显著性面积指标

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